Download - I limiti dell’802
• I limiti dell’802.11h
• Protocollo TDD (Time Division Duplexing). Un solo canale radio utilizzato per la trasmissione e ricezione.
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• E’ un protocollo non schedulato basato sul concetto di collisione, come le primi rete Ethernet HUB based. Quando un device (Base Station o CPE) deve trasmettere lo fa immediatamente. Se un altro sta trasmettendo si genera una collisione, il dato viene scartato ed entrambi ritrasmettono aspettando un tempo randomico per evitare un’altra collisione.E’ un sistema semplice ed economico, ma altamente inefficiente quando il numero di CPE sullo stesso canale inizia a crescere.
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• I limiti dell’802.11h
• Forte decadimento prestazionale con l’aumentare del numero di CPE per cella dovuto al propagation delay e aumentato delay per le ritrasmissioni dovute a collisioni.
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30
35
Banda netta aggregata Mbit/s
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0
5
10
15
20
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1 5 10 15 20 25 30 35 40
Mbit/s
km
• I limiti dell’802.11h
• Non essendo schedulato diventa difficile assegnare in modo deterministico delle prestazioni:
– CPE con SNR basso, lontane o che generano molte ritrasmissioni abbassano il rendimento di TUTTA la cella.
• Le ritramissioni e le collisioni possono aumentare in modo esponenziale e senza
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• Le ritramissioni e le collisioni possono aumentare in modo esponenziale e senza controllo portando ad un aumento esponenziale della latenza.
• L’efficienza spettrale, anche in situazioni ottimali (SNR medio alto e distanze corte), è ormai bassa. Circa 1.2 bit/s/HZ.
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• La soluzione: passaggio all’802.16e (volgarmente chiamato WiMAX)
• Scelta la piattaforma Alvarion BreezeMAX Extreme 5000
• I maggiori benefici tecnologici:
– protocollo schedulato network-wide
– OFDMA
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– OFDMA
– 1024 FFT e MIMO A/B
– HARQ / CTC
– 5 livelli di QoS
– efficienza spettrale fino a 3.5bit/s/HZ
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• 802.16e: protocollo schedulato Tutte le BTS sono sincronizzate ad un unico clock via GPS per evitare interferenze fra celle della stessa BTS e di altre BTS.
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• 802.16e: protocollo schedulato
• La trasmissione schedulata permette inoltre di assegnare un tempo predefinito per TX/RX di ogni CPE.
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PCR/MCR
2048/256
1024/128
3048/256
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• I benefici sono che CPE con segnali bassi o problemi non provocano danni alle altre, perché possono impegnare il canale solo per il tempo assegnato.
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3048/256
2048/256
4096/1024
3048/512
MA
P
Timeslot
1 secondo diviso in 20 timeslot
BW
(F
requ
ency
)
Downlink Uplink
Frame
OF
DM
MA
P
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CPE con basso segnalenon funzionano
NGWNB
W (
Fre
quen
cy)
BW
(F
requ
ency
)
Time
Time
OF
DM
A
MA
P
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Riescono a funzionare ancheCPE con basso segnale
• 802.16e: OFDMA (OFDM Adattivo)
BW
(F
requ
ency
)
Downlink Uplink
Frame
OF
DM
MA
P
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��
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CPE con basso segnalenon funzionano
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• L’energia viene concentrata tutta in un subcarrier piccolino
• L’aumento di SNR rispetto a 802.11h arriva fino a 15db!BW
(F
requ
ency
)B
W (
Fre
quen
cy)
Time
Time
OF
DM
A
MA
P
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��
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��
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Riescono a funzionare ancheCPE con basso segnale
• 802.16e: OFDMA (OFDM Adattivo)
• L’aumento di SNR rispetto a 802.11h arriva fino a 15db!
• Sostanzialmente miglioramento in caso di interferenze
• Notevole miglioramento dell’efficienza spettrale.
• La Base Station trasmette lo stesso datosu due path (due radio)
• Trasmissione è codificata in tempo e spazio
MIMO A (Diversity)MIMO A (Diversity)MIMO Matrix A
Tx (a) Sym0 -Sym1*
Data Stream A
Space Time Block Coding (STBC)
NGWN• 802.16e: 1024 FFT e MIMO A/B
• 2nd order diversity è attivata in downlink
� Copertura migliorata per l’utilizzo di due path tramissivi
� Meno ritrasmissioni in caso di interferenze e distanza
Benefici: Benefici:
Tx (b) Sym1 Sym0*
Data Stream A
MIMO B (Capacità)MIMO B (Capacità)
• La Base Station trasmette due dati diversi sui due canali trasmissivi (due radio)
• Raddoppio netto delle prestazioni e dell’efficienza spettrale.
• Utilizzo automatico di MIMO A/B in base all’SNR e BER della CPE.
MIMO Matrix B
Tx (a) Sym0 Sym2
Data Stream A
Spatial Multiplexing
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all’SNR e BER della CPE.
� Capacità di cella aumentata per raddoppio del canale
Benefici: Benefici:
Tx (b) Sym1 Sym3
Data Stream B
• 802.16e: HARQ e CTC
– Hybrid ARQ: un innovativo sistema di correzione dei frame corrotti più efficiente del 50% rispetto a quello usato in 802.11h
– CTC (Convolutional Turbo Coding): sistema avanzato di FEC già usato in HSDPA.
– L’accoppiata di entrambe le tecnologie consente una maggiore robustezza dei
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– L’accoppiata di entrambe le tecnologie consente una maggiore robustezza dei link con basso SNR e consente di migliorare di 5db il link budget rispetto all’802.11h!
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• 802.16e: 5 livelli di QoS
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Servizio Sigla Definizione Applicazione
Unsolicited Grant Service UGSServizi real-time con dimensione
fissa del pacchettoTrasporto T1/E1
Servizi real-time con dimensione
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Extended Real Time Polling
ServiceERT
Servizi real-time con dimensione
variabile del pacchetto a intervalli
fissi
VoIP
Real Time Polling Service RTServizi real-time con dimensione
variabile del pacchettoVideo streaming
Non real time Polling
ServiceNRT
Servizi sensibili alla latenza con
minimo di banda garantitaGaming, SSH, etc
Best Effort BE Servizi senza SLA HTTP, etc
• Riassunto: i benefici tecnici di 802.16e rispetto a 802.11h
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802.11h 802.16e
Efficienza spettrale 1.2bit/s/HZ 3.5bit/s/HZ
Utenti per cella 100 250
Banda media per cella 20mbit/s 80mbit/s
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Problema CPE cattiva SI NO
Scalabilità della rete Limitata Infinita
VoIP Limitato Totale
Gestione CPE lontane Limitato Molto buona
Latenza Non controllabile Maggiormente stabile
Resistenza alle interferenze Bassa Molto alta
Un salto quantico rispetto al passato!