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Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH1 23.11.2012
Presented by
Dipl.-Ing.(FH) Andreas Burk
Senior Solution Engineer
Echtzeitübertragung über LTE am Beispiel von Audio over IP
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH2 23.11.2012
Inhalt
• LTE Einführung
• System Architecture Evolution (SAE)
– Evolved UMTS Radio Access Network
– Evolved Packet Core
• Beispiel Anwendungen
– AoIP Infrastruktur am Beispiel einer Rundfunkanstalt
– Weitere Beispielanwendung
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH3 23.11.2012
LTE Einführung
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH4 23.11.2012
• Die Standardisierung von LTE wird durch die 1998 gegründete 3GPP Initiative vorgenommen.
• Die Abkürzung 3GPP steht für
„Third Generation Partnership Project“.
• Ziel der Standardisierung ist die Erstellung von technischen Spezifikationen (TS) welche alle technischen Details beschreiben.
• Die TS werden in Releases aufgeteilt, die ein bestimmtes Ziel der Entwicklung abbilden.
LTE - Einführung
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH5 23.11.2012
LTE - Einführung
• Zeitrahmen der 3GPP-Release:
• Die Standardisierung wird in verschiedenen Standardisierungsgruppen (TSGs) durchgeführt. Folgende Gruppen sind vorhanden:
– TSG SA Services and Architecture
– TSG CT Core Network and Terminals
– TSG GERAN GSM EDGE Radio Access Network
– TSG RAN UMTS Radio Access Network
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH6 23.11.2012
LTE - Einführung
• Ist das aktuelle LTE eine 4G Technologie?
– oder ist es 3G / 3,5G / 3.9G, … ?
• Der Reihe nach:
– Technisch gesehen beziehen sich die Mobilfunk Generationen auf die Standardisierung der ITU.
– Die 3. Generation wurde durch IMT-2000 (ITU-R M.1457) spezifiziert.
– Die 4. Generation wird durch IMT-Advanced formuliert.
– Aktuell wird das Release 8 bei den Mobilfunkprovider eingeführt, dieses erfüllt nichtdie Kriterien für IMT-Advanced und kann demnach nicht der 4 Mobilfunkgeneration zugeordnet werden.
– Erst das 3GPP Release 10, in dem LTE Advanced eingeführt wird, ist ein Kandidat für 4G.
– Die aktuelle Version ist demnach noch der 3. Generation zuzuordnen!
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH7 23.11.2012
LTE - Einführung
• LTE Frequenzen:
– Es stehen in Deutschland im Wesentlichen zwei Frequenzbereiche zur Verfügung. – Der 800 MHz (791 MHz bis 862 MHz) Bereich.
– Der 2600 MHz (2500 MHz – 2570 MHz und 2620 MHz – 2690 MHz) Bereich.
• LTE 800 „Digitale Dividende“
– Der durch die Digitalisierung des Rundfunk frei gewordene Bereich wird auch als „Digitale Dividende“ bezeichnet.
– Dieses Spektrum ist Bestandteil der Breitbandstrategie der Bundesregierung und wird für eine flächendeckende Versorgung der Bevölkerung mit min. 1Mbit/s verwendet.
– Ein wichtiger Aspekt für die freigewordenen UHF Frequenzen sind die attraktiven Ausbreitungseigenschaften.
Eine Basisstation hat in diesem Bereich ein Senderadius von bis zu 10km.
weniger Basisstationen für die Flächenversorgung und damit geringere Investitions- und Betriebskosten.
Zusätzlich ergibt sich in diesem Frequenzbereich eine gute Gebäudedurchdringung.
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH8 23.11.2012
LTE - EinführungEtwas Physik…
f = 800 (LTE)
LTE + Digitale Dividende = Breitbandinternet in ländlichen Regionen
UKW108 MHz
Licht500.000.000 MHz
UMTS2.100 MHz
TV500 MHz
GSM900 MHz
Digitale Dividende800 MHz
AusbreitungDurchdringung
-+
f = 2.100 (UMTS)
Flächendeckungmit >50.000 Sites
Flächendeckungmit <10.000 Sites
Sehr gutes LTE-Funksignal, auch innerhalb von Gebäuden!
Die Freiraumdämpfung ist abhängig von Radius und Frequenz
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH9 23.11.2012
Es wurden die BNetzA Auflagen bereits in 15 von 16 Bundesländern erfüllt:
Saarland
Baden-Württemberg
Bayern
Hessen
Rheinland-Pfalz
Nordrhein-Westfalen
Schleswig-Holstein
Bremen
Hamburg
Berlin
Vodafone hat LTE auch in 2012 weiter im ländlichen Raum ausgebaut…
Niedersachsen Sachsen
Thüringen Sachsen-Anhalt
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH10 23.11.2012
Aktuelle Vodafone Breitbandabdeckung
Ende 2012:> 90 % Haushalte (36
Mio)versorgt mit LTE/UMTS
LTE + UMTS = Breitband flächendeckend
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH11 23.11.2012
LTE – EinführungFrequenzbereich der Netzbetreiber im 800 MHz Bereich
• Zuweisung der Frequenzen im Bereich der „Digitalen Dividende“
Quelle: www.ltemobile.de
Quelle: www.ltemobile.de
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH12 23.11.2012
LTE - Einführung
• LTE 2600
– Im Bereich 2600 MHz (IMT Extension Band) gab es mehrere Frequenzblöcke zu ersteigern.
– 14 gepaarte 5 MHz Blöcke und 10 Blöcke a‘ 5 MHz ungepaart (ITU Nutzungsplan 1)
– Der Bereich eignet sich insbesondere für Metropolregionen uns Suburbanen Bereich.
– Die Ausbreitungseigenschaften sind, aufgrund der relativ hohen Frequenz, nicht optimal.
– Die Basisstationen müssen nahe beieinander stehen.
Frequenzblöcke im Bereich zwischen 2500 MHz und 2690 MHz Quelle: www.ltemobile.de
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH13 23.11.2012
LTE – EinführungFrequenzbereich der Netzbetreiber im 2600 MHz Bereich
• Das IMT-Extensionband bietet die Möglichkeit für die Netzbetreiber LTE mit einer Kanalbandbreite von 20 MHz zu betreiben hohe Bandbreiten.
Frequenzzuweisung im 2600 MHz BereichQuelle: www.ltemobile.de
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH14 23.11.2012
LTE – EinführungWeitere Frequenzbereiche der Netzbetreiber
• In Europa bieten die bisher für GSM genutzte Frequenzbereiche bei 900 MHz und 1800 MHz eine Alternative für LTE, wobei der 900 MHz eine sehr langfristige Planung ist.
• Der 1800 MHz bietet auch eine mittelfristige Alternative, den hier steht Spektrum zur Verfügung, dass bei der großen Frequenzversteigerung 2010 vergeben wurde.
Quelle: ltemobile.de
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH15 23.11.2012
LTE EinführungFrequenz Auktion 2010
4x5 MHz
800 MHz
Spektrum Invest
1.210 Mio €
4x5 MHz1.154 Mio
€
4x5 MHz1.212 Mio
€
- -
13x5 MHz
2.600 MHz
Spektrum Invest
110 Mio €
9x5MHz 85 Mio €
10x5MHz 88 Mio €
6x5 MHz 53 Mio €
UMTS
Kapazitäts-erweiterung
TotalInvest
1.423 Mio €
1.300 Mio €
1.379 Mio €
284 Mio €
Ergebnis Frequenzauktion 2010
4.386 Mio €
Vodafone investiert 1,4 Mrd. Euro in Deutschlands Zukunft
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH16 23.11.2012
LTE EinführungVergleich UMTS und LTE
UMTS HSDPA/HSUPA HSPA+ LTE LTE Advanced
384 kBit/s 1,8 MBit/s 14,4 MBit/s bis 100 MBit/s bis 1 GBit/s3,6 MBit/s 21,1 MBit/s7,2 MBit/s 42,2 MBit/s
128 kBit/s 1,8 MBit/s 5,8 MBit/s bis 50 MBit/s bis 500 MBit/s(384 kBit/s) 3,6 MBit/s (11,6 MBit/s)
5,8 MBit/s
Latenzzeit 170 bis 200 ms 10-20ms
Ramp-Up Time 900 ms unter 300 ms
Zellgröße
QoSSLA
- Bandbreitengarantie möglich (Daten)t.b.d t.b.d
- Störungen beeinflussen das gesamte Frequenzspektrum
- Störungen betreffen Einzelfrequenzen des Freqzenzsprektrums
Stabilität
- keine Bandbreitengarantie (Daten)
UMTS LTEMobilfunktechnik
-Zellatmung durch Interferenzen - stabile Übertragungsraten bis zum Zellrand
Downlink
Uplink
60 bis 70 ms
10m bis >75km10m bis >20km (Zonen 1-4)
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH17 23.11.2012
System Architecture Evolution
Evolved UMTS Radio Access Network (E-UTRAN)
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH18 23.11.2012
Evolved UMTS Radio Access Network (E-UTRAN)
• Anforderungen an das E-UTRAN (laut Spezifikation):
– Spitzendatenraten DL: 100 Mbit/s (20 MHz)
– Spitzendatenraten UL: 50 Mbit/s (20 MHz)
– Spektrale Effizienz: 5bit/s/Hz im DL, 2,5bps im UL
– Verbessert Performance am Zellrand
– Latenz U-Plane: < 10ms
– Latenz C-Plane:< 100ms
– Wechsel vom „schlafendem“ zu aktivem State < 50ms
– Skalierbare Bandbreiten in Stücken von 1,25/2,5/5/10/20 MHz
– Unterstützung von Geschwindigkeiten bis 350km/h
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH19 23.11.2012
Evolved UMTS Radio Access Network (E-UTRAN)
• Im E-UTRAN sind wesentliche Steuerfunktionen, die vormals in einem Radio Network Controler (RNC) waren, jetzt in die eNodeB integriert.
• Die Funktionen sind:
– Radio Ressource Management (Radio Bearer Control, Radio Admission Controlusw.)
– IP Header Compression und Verschlüsselung der Nutzerdaten
– Routing der User Plane-Daten zum Serving Gateway
– usw.
• Durch die Verlagerung von wichtigen Funktionen in die eNodeB wird eine Reduzierung der Round Trip Time (RTT) erreicht.
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH20 23.11.2012
Uplink: Single-Carrier Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA):
- Frequenzband wird in Subcarrier (15kHz) eingeteilt- 12 Subcarrier werden zu einem Block
zusammengefasst- Subcarrier sind orthogonal zueinander- Jedem Nutzer können die Blocks zur Übertragung
zugewiesen werden (pro Block 180kHz pro 0,5ms Zeitintervall mit 84 Symbolen)
- DL Modulation: QPSK, 16QAM, and 64QAM
Downlink: Othogonal Frequency Division Multiple Access (O-FDMA):
Frequenz
Frequenz
- vergleichbar mit O-FDMA; Unterschied besteht darin, dass n * Blöcke in einem Subcarrier zusammen-gefasst werden
- weniger Leistung am User-Equipment erforderlich- UL Modulation: QPSK and 16QAM
Evolved UMTS Radio Access Network (E-UTRAN)Sendeverfahren bei LTE (FDMA)
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH21 23.11.2012
LTE – EUTRAN Modulation Process
• Ein Verfahren zur Steigerung der Datenrate von LTE ist Quadraturamplitudenmodulation (QAM).
– mehrere Bits pro Signal.
– Signale werden per AM auf einen Träger gleicher Frequenz, jedoch um 90° phasenverschobenmoduliert.
– Komplexe Modulationsverfahren wie 64 QAM sind nur in der Nähe der Basisstation möglich.
– Hohe Modulation ist extrem störanfällig, deshalb wird in größeren Entfernungen zur eNodeB QPSK (QAM 4) verwendet.
modulation process [Source: LTE_Einführung_V1.pdf]
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH22 23.11.2012
Evolved UMTS Radio Access Network (E-UTRAN)MIMO für einen höheren Gewinn
MIMO (Multiple Input Multiple Output): - Bei MIMO wird durch das Senden und Empfangen mit mehreren Antennen am
Sender bzw. Empfänger die Übertragung verbessert- Antennen sind um Lambda/2 räumlich versetzt
- Bei LTE mit 2x2 MIMO
- Funklöcher werden reduziert
- Da das Signal mehrfach vom Sender abgestrahlt und vom Empfänger empfangenwird, ist es für den Empfänger möglich aus den verschiedenen Signalen mit gleicherInformation das ursprüngliche Signal besser zu rekonstruieren
- weniger Übertragungsfehler, weniger Sendeleistung nötig, etc.
Quelle Grafik:http://www.wikipedia.de
s = single
m = multi
i = input
o = output
mobile LTE- User (Smartphone)
feste LTE- User (Router, IAD)
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH23 23.11.2012
Evolved UMTS Radio Access Network (E-UTRAN)
• Die eNodeB‘s sind logisch über das S1 Interface an das EPC Netzwerk angebunden.
• S1-MME verbindet die eNodeB mit der MME
• S1-U verbindet die eNodeB mit dem S-GW.
• Die Verbindung zwischen E-UTRAN und EPC wird physikalisch über ein Single Radio Access Network– SRAN – realisiert.
Evolved Packet Core (EPC)
Evolved Universal Terrestrial RadioAccess Network (E-UTRAN)
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH24 23.11.2012
Evolved UMTS Radio Access Network (E-UTRAN)
S1-U S1-MME S1-U S1-MME
X2
Ausgangs eNodeB
ZieleNodeB
S-GW MME
X2:Handover KoordinationWeiterleitung von NutzerdatenLastverteilungsfunktionenInterferenkoordination
UE
X2-Interface
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH25 23.11.2012
GSM
UMTS
LTE
GSM
UMTS
LTE
Heutiger GSM/UMTS Standort Zukünftiger Single RAN Standort
GSM UMTS
ATM
TDM
GSM
GSM
UMTS
LTE
GSM
UMTS
LTELTE
UMTS
GSM
all IP
GSM
GSM
UMTS
Netzwerk (R)evolution
• Vereinfachung derSystemtechnik durchIntegration von GSM, UMTS, LTE in einemRack mit einemRemote-Radio-Head(RRH)
• Weniger Komplexitätmit einem “all IP”Access und Core Ende-zu-Ende
GSM
UMTSLTE
RRH RRH
UMTS LTE
Glasfaser
Evolved UMTS Radio Access Network (E-UTRAN)Single RAN als “All IP”- Lösung
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH26 23.11.2012
System Architecture Evolution
Evolved Packet Core (EPC)
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH27 23.11.2012
Evolved Packet Core (EPC)
• Anforderungen an das EPC
– Always-on IP– Zuweisung einer IP Adresse während der Attach-Prozedur
– QoS Anforderungen– da es sich um ein reines paketvermittelndes Netz handelt, ist es essentiell, dass das EPC in der
Lage ist, die nachgefragten Dienste unterschiedlich abzubilden
– Flache Netzwerkhierarchie– möglichst wenige Netzelemente
– Trennung C-Plane und U-Plane
– Flexibilität zwischen E-UTRAN und EPC– das Interface zwischen E-UTRAN und EPC soll aus Gründen der Redundanz und der
Lastverteilung flexibel ausgelegt sein
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH28 23.11.2012
Evolved Packet Core (EPC)Vodafone Germany PLMN Overview
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH29 23.11.2012
PCC
eNBS-GW P-GW
S1-U
S1-MME
S6a
S5 / S8
S11
uU-LTE
MME HSS
SGi
PCRF
Gx
IP Network(MPLS, IMS, …)
Rx
E-UTRAN EPC
Evolved Packet Core (EPC)Architektur Überblick
• S-GW– Ankerpunkt für inter- eNodeB
Handover.
– Zwischenspeicherung von Downlinkdaten für UE im Idle Mode.
– Netzwerkseitiger Verbindungsaufbau
– Lawful Interception
– Datenpaket Routing
– …
• P-GW– Nutzerbasierte Paketfilterung
– Lawful Interception
– UE IP Addresszuweisung
– Markierung von Datenpaket für den Transport-Level (DiffServ)
• Mobility Management Entity (MME)– Signalisierung zwischen UE und
Core Netz
– Sicherheitsrelevante Prüfung beim Netzzugang
– Erreichbarkeit der UE im Idle Mode (Paging)
– Roaming
– Authentisierung
– …
• PCRF– stellt Policy- und Charging Regeln für
Dedicated Bearer zur Verfügung.
– Die Regeln beinhalten QoSParameter für den / die Bearer (z.B. QoS Class Id, Bitraten, etc.)
• HSS
– Hauptdatenbank des PLMN
– Enthält das HLR (Home Location Regitser) und AuC(Authentication Center).
– Der HLR Anteil enthält Informationen über Berechtigungen eines Teilnehmers (inkl. QoS Profile für den Default Bearer.)
– Das HSS wird bei Anmeldung eines UE von der MME kontaktiert (S6a-Interface)
– …
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH30 23.11.2012
Evolved Packet Core (EPC)Bearer Konzept
• Für die paketbasierte Datenübertragung verwendet LTE den EPS Bearer.– Dieser kann als eine Art bi-direktionale Data Pipe betrachtet werden, welcher die Daten
zwischen dem Packet Data Network (PDN) und dem UE transportiert.
– Der EPS Bearer setzt sich aus einem (1) Radio Bearer, (2) S1 Bearer, (3) S5/S8 Bearerzusammen.
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH31 23.11.2012
Evolved Packet Core (EPC)Bearer Konzept
• Als Protokoll für die einzelnen Bearer wird das GPRS Tunneling Protokoll (GTP) verwendet.
– Das GTP-U Protokoll (TS 29.281) erledigt das Mapping zwischen dem S1 und dem S5 / S8 Bearer und dem Packet Data Network.
– Das GTP Protokoll beinhaltet Mechanismen zum Aufbau, Ändern und Abbauen sowie den QoS Parametern eines Bearers.
– Jeder Tunnel wird mit zwei Tunnel Endpoint Identifier (TEIDs) verbunden, einer für den Uplink und einen für den Downlink.
– Die TEID Vergabe erfolgt über das GTP-C Protokoll.
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH32 23.11.2012
Evolved Packet Core (EPC)Bearer Konzept
• Die Pakete - Data Flows - werden über sogenannte Traffic Forwarding Templates (TFT) in den entsprechenden Bearer „geroutet“.
• Alle Data Flows innerhalb des gleichen Bearer unterliegen den gleichen Bedingungen wie z.B. Schueduling Policy, Queue Management Policy, Rate Shaping Policy usw.
• Werden für verschiedene Anwendungen unterschiedliche QoS Parameter benötigt, muss hierfür je ein separater Bearer aufgebaut werden.
Radio Bearer S1 Bearer S5 / S8 Bearer
eNodeB S-GW P-GW
UE
UL-TFT
Ao
IP
Vo
IP
WW
W
Ma
il
UL Service Data Flow
UL-TFT <> RB-ID RB-ID <> S1 TEID S1 TEID <> S5 /S8 TEID
DL-TFT
AoI
P
VoI
P
WW
W
Ma
il
DL Service Data Flow
DL-TFT <> S5/S8 Bearer
Packet Data Network
(e.g. WWW, MPLS VPN)
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH33 23.11.2012
Evolved Packet Core (EPC)Bearer Konzept
• EPS Bearer können folgendermaßen klassifiziert werden:
– (1) Bearer mit garantierter Bitrate (GBR) / nicht garantierte Bitrate (non GBR)
– (2) Default Bearer / Dedicated Bearer
– Ein Default Bearer wird mit jedem PDN aufgebaut mit dem sich ein UE verbindet. Der Default Bearer ist immer ein non GBR und dient u.a. der Zuweisung der IP Adresse.
– Zusätzlich zu den Default Bearer, können bis zu 11 Dedicated Bearer zu einem PDN aufbaut werden.
– Diese Dedicated Bearer haben typischerweise einen besseren QCI (QoS Class Identifier) und somit bessere QoS Werte.
– Die Dedicated Bearer teilen sich die IP Adresse mit dem Default Bearer welcher zu diesem PDN besteht.
QCI Implementation Example[source: tfk]
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH34 23.11.2012
Evolved Packet Core (EPC)EPS Bearers Setup
Bearer Establish[Source Alcatel Lucent]
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH35 23.11.2012
Evolved Packet Core (EPC)3GPP QCI Table
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH36 23.11.2012
Evolved Packet Core (EPC)Allocation and Retention Priority ARP
• Im Falle von Resourcen Engpässen entscheidet der ARP Wert darüber ob ein Bearer für ein UE geändert oder aufgebaut werden kann.
• Der ARP Wert ist typischerweise per APN und wird im HSS gespeichert.
• Priority Level 1 – 15
- 1 = höchste Priorität.
- Bearer mit einer hohen Priorität werden bevorzugt.
• Pre-emption capability
– Entscheidet darüber ob ein Bearer mit niedriger ARP Priorität beendet werden kann.
• Pre-emption vulnerability
– Entscheidet darüber ob der Bearer durch einen Bearer mit einer höheren Priorität beendet werden darf.
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH37 23.11.2012
Evolved Packet Core (EPC)
• Jedes Datennetzwerk welches über das Gi – Interface an das P-GW / GGSN angebunden ist wird über einen Access Point Name (APN) identifiziert.
• Die Namenskonvention ist entsprechend der DNS Konvention (z.B. web.vodafone.de).
• Der APN wird im All-IP Netzwerk in eine IP Adresse aufgelöst.
• APN Konfiguration auf dem P-GW:
Access Point Name - APN
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH38 23.11.2012
Beispiel AnwendungenAoIP Infrastruktur ARD
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH39 23.11.2012
Allgemeine Anforderungen an eine LTE EchtzeitübertragungProvider Sicht
• Zeitkritische Anwendungen sollten über einen Dedicated Bearer mit einem entsprechenden QCI Wert übertragen werden.
• Ein abgestimmtes QoS Modell zwischen den aktiven Nodes im All-IP Coresowie dem Packet Data Network (z.B. MPLS VPN) ist erforderlich.
• Den zeitkritischen Applikation muss auf der Luftschnittstelle eine minimal garantierte Bandbreite zugesichert werden und die ARP Priorität muss entsprechen gewählt werden.
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH40 23.11.2012
Anforderungen an LTEAnforderungen der Rundfunkanstalten
• Komplement zu TDM-basierter Übertragung bei gleichem Hörerlebnis.
• Feste und dauerhafte Installationen (12 Monate+) sowie temporäre bzw. Event getriebene Installationen mit unterschiedlichen Vorlauf- / Bereitstellungszeiten.
• Verfügbarkeit der Lösung in der Fläche.
• Zukunftssicherheit der Lösung.
• Unterstützung von typischen Audiocodecs wie z.B. apt-x (384 kbit/s)
• Geringe Laufzeiten
• Geringes Jitter
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH41 23.11.2012
xDSL
LTE
POS
PE
PE
PE
PE
Company Net IP-VPN
(ggfs. Corporate Data Access)
HYBNET-Neu(Daten-CN)
Standort: Köln /Bonn
Standort: Frankfurt
MESN
POS
CFVDSLAN
EPC
Access
Kopplung erfolg mit SLA Classic Premium
Netztopologie für Audio over IPÜberblick
• Vodafone realisiert für einen öffentlich rechtlichen Rundfunkanbieter eine Verbindung zwischen dem PLMN und dessen Daten CN (Overlay Netz des Kontributionsnetzwerkes).
• Hierdurch wird sichergestellt, dass die Übertragung des AoIPDatenstroms (RTP) über ein privates Netzwerkgeführt wird.
• Das Netz des öffentlich rechtlichen Rundfunkanbieter wird im PLMN über einen eigenen APN angesprochen
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH42 23.11.2012
Lösungsdesign am Beispiel einer Rundfunkanstalt
• Unter Verwendung des Vodafone Corporate Data Access (CDA) wird das PLMN mit dem MPLS basierten Netz verbunden werden.
• Im vorliegendem Beispiel wurde / wird zusätzlich eine Verbindung mit dem Corporate Network (CN) der Rundfunkanstalt hergestellt welche die Verteilung innerhalb der Rundfunkanstalten eigenständig durchführt.
• Es wird für die Rundfunkanstalt genau ein APN eingerichtet.
• Jede Landesrundfunkanstalt bekommt ihren eigenen Realm. Hierdurch kann eine Trennung des Verkehrs ab dem UE durchgeführt werden.
• Der Realm (z.B. @rfa1.de) hat die gleichen Eigenschaften wie ein APN.– IP Adresszuweisung per RADIUS an die UE.
– User Authentifizierung
– Routing
Beispiel:
APN: rfa.vodafone.de APN: rfa.vodafone.de
User: [email protected] User: [email protected]
PWD: XXX PWD: XXX
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH43 23.11.2012
Lösungsdesign am Beispiel einer Rundfunkanstalt
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH44 23.11.2012
Weitere Beispiel Anwendungen
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH45 23.11.2012
Erfahrung eines HerstellersTransTel Communications GmbH
• Die Firma TransTel hat mit ihrem AudiocodecScoopy+ LTE Tests im Vodafone Netz durchgeführt.
• Trotz der Lage am Zellrand und ohne QoSsowie einer Verbindung zum ARD SIP Server über das Internet konnten sehr gute Testergebnisse erzieht werden.
• Die Tests wurden mit folgenden Codecsdurchgeführt:
– G.722,
– ADPCM Mono (128 kbps + Overhead),
– MPEG Layer II mit 64 bis 128 kbps und
– diversen AAC (LC, HE) Varianten
– Empfehlenswert sind für Monoübertragungen beispielsweise HE AAC 48 kHz Sampling Rate mit 32 kBit/s, da dann auch bei einem Rückfall auf 3G eine recht gute Übertragungsmöglichkeit besteht.
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH46 23.11.2012
LTE Tests des Saarländischen Rundfunks (SR) in Kooperation mit der Fachhochschule Kaiserslautern und Vodafone D2
• Ziel hierbei war es die Praxistauglichkeit der Audio-Live-Übertragungen in der Reportagetechnik in Rundfunk und Fernsehen auf Basis von Streams zu testen.
– Bei einem Live Stream über UDP werden verlorengegangene Paket nicht wiederholt und so ist es gängige Praxis, alle Pakete doppelt zu übertragen (Reduktion des Paketverlustes).
– Nachteil hierbei ist, dass dieses Verfahren viel Bandbreite in Anspruch nimmt. es wird nach Alternativen gesucht.
– Hierzu ist insbesondere die Kenntnis über Paketverluste, deren Häufigkeit und Charakteristik als Einzel- oder Bündelfehler interessant.
– Weiterhin ist die Statistik der E2E Verzögerung von Interesse.
Quellle: Vodafone-SR-Bericht V01.pdf
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH47 23.11.2012
Quellle: Vodafone-SR-Bericht V01.pdf
LTE Tests des Saarländischen Rundfunks (SR) in Kooperation mit der Fachhochschule Kaiserslautern und Vodafone D2
• Der Testaufbau ist war wie folgt:– Sender: Laptop mit Modem und SIM Karte– Empfänger: Rechner angeschlossen an einem FritzBox Router mit DSL Anschluss.– Beim Sender und Empfänger werden die UDP Paket jeweils mit Zeitstempel versehen
um die absolute Verzögerung zu berechnen.
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH48 23.11.2012
LTE Tests des Saarländischen Rundfunks (SR) in Kooperation mit der Fachhochschule Kaiserslautern und Vodafone D2
Quellle: Vodafone-SR-Bericht V01.pdf
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH49 23.11.2012
Andreas Burk
Senior Solution EngineerEnterprise Customised Solut. EngineeringVodafone D2 GmbHMobile: +49 1522 2695741Email: [email protected]
Vodafone D2 GmbH, Alfred-Herrhausen-Allee 1, 65760 Eschborn
vodafone.de/business
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
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Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH50 23.11.2012
Backup
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH51 23.11.201251
Vodafone / WDR LTE Showcase Cebit 2011
Die Idee zur CeBIT
Einen realistischen, neuen Showcase für Geschäftskunden abzubilden
Die wichtigsten Merkmale LTEs zu demonstrieren: hohe Bandbreite, niedrige Latenz, Ubiquität
Mögliche Szenarios:
Contribution (mobiler Reporter der Zukunft)
Zugriff auf die WDR Mediathek, HD/SD Multimedia Content
HbbTV (Hybrid Broadcast Broadband TV)
STRONG MEDIA BRANDS
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH52 23.11.2012
Content contribution SD + HD von der CeBIT zum WDRVia LTE 2,6Ghz im CeBIT Pavillion
Benefit: Von der Presse, für die Presse
Vodafone / WDR LTE Showcase Cebit 2011Showcase 1: Der ”Mobile Reporter” via LTE
H.264 Transcoder
Teratec ENC-200
Video SourceSDI / HD-SDI
Cam
LTE ModemLaptop + 4G USB-Stick
Vodafone 2011 CeBIT Booth WDR Mediathek Köln / CeBIT Hannover
VPN
H.264 DecoderTeratec DEC-200
VPN HubViprinet
~4Mbit/s UL~14Mbit/s DL<500ms delay
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH53 23.11.2012
Vodafone / WDR LTE Showcase Cebit 2011 Showcase 2: ”ACCESS To WDR MEDIATHEK” via LTE
Multimedia on demand from WDR content, SD / HDVia LTE 2,6Ghz im CeBIT Pavillion
Benefit: Multimedia als Added Value von LTE
Online MediathekStream
LTE ModemLaptop + 4G USB-Stick
Vodafone 2011 CeBIT Booth
VPN
H.264 Transcoder
Teratec ENC-200
VPN HubViprinet
WDR Media HandlerMediathek, TV Studio
etc.
WDR Mediathek Köln / CeBIT Hannover
Bis zu27Mbit/s DLgenutzt
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH54 23.11.2012
“Hybrid” Broadcast Broadband*, content via WDR et alVia LTE 2,6Ghz im CeBIT Pavillion
Benefit: Multimedia der Zukunft – powered by LTE
* HbbTV: Hybrid Broadcast Broadband TV,; TV mit zusätzlichem Content aus dem WWW
Vodafone / WDR LTE Showcase Cebit 2011Showcase 3: Hbb-TV via LTE
PC clientMit LTE Connection
Laptop + 4G USB-Stick + DVB-TVia 4G USB Stick, oder via LTE
EasyBox
Internet
H.264 DecoderTeratec DEC-200
VPN HubViprinet
WDR Media HandlerMediathek, TV Studio
etc.
Vodafone 2011 CeBIT Booth WDR Mediathek Köln / CeBIT Hannover
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH55 23.11.2012
LTE Einführung
Number of usersper area*
Average band-width per user
[Mbps]
100
10
1
50 100 150 200 250 300
1st SC 2nd SC 3rd SC
HSDPA
LTE 5 MHz
LTE 20 MHz
VDSL**
ADSL**
* 1 sector of a basestation equals 3 street cabinets** No bandwidth limitation by access network assumed
1 sector of a basestation
HSDPA und LTE sind “shared resources” und sind keine Allternative zu ADSL und VDSL.