Sperimentazione WiMax Presentazione risultati Roma, 30/01/2006

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1 Sperimentazione WiMax Presentazione risultati Roma, 30/01/ The Copyright in this document belongs to Marconi Corporation plc and

2 Agenda Caratteristiche tecniche degli apparati Wimax impiegati nei trails Presentazione degli scenari realizzativi ed ambientali dei trails effettuati da Marconi Presentazione della metodologia di misura e dei risultati ottenuti Conclusioni Prospettive 2

3 AWR Access WiMAX Radio The Copyright in this document belongs to Marconi Corporation plc and

4 AWR - Introduzione alla soluzione WiMAX implementata Tecnologia Airspan, , in corso di certificazione WiMAX presso CETECOM Malaga Due tipi di CPE: EasyST, terminale da interno Autoinstallante ProST, terminale da esterno Stazione Base: MacroMAX 4

5 AWR EasyST Terminale da Interno Autoinstallante Supporta dispiego completamente da interno (Non- LOS) GHz FDD, canalizzazione 3,5MHz Half Duplex 256 OFDM Modulazione Multipla Adattativa: 64QAM ¾, 64QAM 2 / 3, 16QAM ¾, 16QAM ½, QPSK ¾, QPSK ½, BPSK ½. Antenna Integrale 7-8dBi picco, 4 x 90 Omni con Diversita Antenna opzionale da finestra 10dBi picco Velocita max lorda in aria = 13.1 Mbit/s (DL/UL) in un canale 3.5 MHz FDD (3.5F1) Potenza Max RF +19dBm Previsto supporto completo delle Sotto-canalizzazioni (da 1/2 a 1/16) Intel s Rosedale EasyST Baseband Card Indoor Deployment (Window Antenna) 5

6 AWR ProST - Installazione da Esterno Terminale da esterno per copertura a lunga distanza e servizio Wireless DSL & VoIP Services Operativita completa Non-LOS GHz FDD, canalizzazione 3,5MHz Half Duplex 256 OFDM Modulazione Multipla Adattativa: 64QAM ¾, 64QAM 2 / 3, 16QAM ¾, 16QAM ½, QPSK ¾, QPSK ½, BPSK ½. Antenna integrata con Guadagno 15dBi Adatatore da Interno (SDA) Fornisce interfacce Eth ed alimentazione Velocita max lorda in aria = 13.1 Mbit/s (DL/UL) in un canale 3.5 MHz FDD (3.5F1) Potenza Max RF +19dBm Previsto supporto completo delle Sottocanalizzazioni (da 1/2 a 1/16) ProST (15dBi) con SDA 6

7 AWR MacroMAX: Stazione Base Configurazione MacroMAX: Subtelaio Full Duplex 3.5GHz FDD Canalizzazione 3,5MHz Banda Base con front end Analogico ed RF transceiver 2 x PA (+43dBm P1dB) e 2 x diplexers Doppio canale RF channels per unita : Un settore con diversita Antenne Settorizzate: 60 / 120 / omni Diversita d Antenna: Supporta Maximal Ratio Combining (MRC) e successivamente Space Time Coding (STC) 7

8 Diagrammi antenne impiegate Antenna Omnidirezionale Antenna settore da 120 gradi Antenna settore da 60 gradi 8

9 Link Budget massimi per 3.5GHz FDD MacroMAX EasyST EasyST + Window Antenna ProST 15dBi 155dB 158dB 163dB Assunzioni: Il link budget di sistema assume il peggior caso tra uplink e downlink Sottocanalizzazione 1/16 in Uplink Opzione alta potenza con Diversita (+37dBm) 9

10 Banda lorda teorica Canalizzazione 3.5MHz: Mod/FEC Gross Throughput (Mb/s) Occupied Bandwidth (MHz) Spectral Eff. (b/s/hz) per RF Channel Downlink Uplink 64QAM ¾ 64QAM 2 / 3 16QAM ¾ 16QAM ½ QPSK ¾ QPSK ½ BPSK ½

11 Packet Scheduling e QoS Il Packet Scheduling nelle SS supporta: MIR, CIR, Priorita Pacchetti, Latenza Pacchetti Policy di QoS configurabile nella SS per ogni Service Flow (SF) con i seguenti Parametri definibili: Tipo Scheduling per SF => (Best Effort, Real-time Polling, Non Real-time Polling, Unsolicited Grant) Parametro di Priorita Traffic => Priorita relativa tra i vari SF Policy di Richiesta/Trasmissione =>proprieta di un SF per massimizzare efficienza dell interfaccia aerea Max Sustained Rate (bps) => velocita di picco associata ad un Service Flow Max Traffic Burst Size (Byte) Min Reserved Rate (bps) => velocita garantita, ma con possibilta overbooking Min Tolerable Rate (bps) => velocita garantita, senza overbooking Jitter Tollerato (ms) => max variazione in termini di ritardo dei pacchetti associati ad un SF Latenza Max (ms) Dimensione SDU (Byte) ( Bytes), SDU Length Indicator (SDU fisso o variabile) 11

12 AWR Access WiMAX Radio Trial Area Universita di Palermo In collaborazione con Telecom Italia The Copyright in this document belongs to Marconi Corporation plc and

13 M BS Palazzo Santi Romano, Palermo x SS 6 D = 1,7 Km NLOS D = 1,4 Km NLOS D = 1,9 Km NLOS D = 1,2 Km LOS 5 D = 1,5 Km NLOS M D = 0,5 Km NLOS The Copyright in this document belongs to Marconi Corporation plc and

14 Scenario Generale Ambiente urbano denso Illuminazione territorio dall alto Copertura con una antenna omnidirezionale in diversita (MRC) Connettivita a rete a larga banda tramite accesso adsl, con possibilita di configurazione e controllo da remoto del sistema Configurato specialmente per ricreare condizioni di propagazione in ambiente tipicamente Denso urbano, con ricerca di siti specifici (tuttora in corso) Configurato con un profilo di servizio di tipo Fast internet access per utenti singoli ed interconnessione locale LAN di uffici 14

15 Scenario Realizzativo Stazione Base: MacroMAX nel sito Palazzo Santi Romano, Universita di Palermo SS di tipo ProST da esterno ed EasyST da interno attualmente nei siti di: Sito 3: Facolta di Giurisprudenza, collegamento LOS, circa 1Km Altri siti SS in corso di attivazione: Sito 2: Facoltà di Scienze Politiche (Collegio San Rocco), collegamento NLOS, circa 1,4Km Sito 4: Dipartimento Storia e Progetto nell'architettura, collegamento NLOS, circa 1,5Km Sito 5: Dipartimento di Biopatologia e Metodologie Mediche, collegamento LOS, circa 0,25Km Sito 5: Dipartimento di Rappresentazione (C.F.T.), collegamento NLOS, circa 1,6Km 15

16 Particolari installativi sito BS Palazzo Santi Romano, Palermo 16

17 Visibilita dal sito BS Palazzo Santi Romano, Palermo SS Giurisprudenza 17

18 Particolari installativi sito SS Facolta di Giurisprudenza 18

19 AWR Access WiMAX Radio Trial Area Fosseno - Piemonte In collaborazione con Telecom Italia The Copyright in this document belongs to Marconi Corporation plc and

20 BS Angera SS 7,5Km 6,4Km - Fosseno 5,6Km 3Km 20

21 Scenario Generale Ambiente montuoso Illuminazione territorio dal basso Copertura con un settore 120 gradi in diversita (MRC) Possibilita di copertura in overlapping con secondo settore da direzione diversa Connettivita a rete a larga banda tramite accesso adsl, con possibilita di configurazione e controllo da remoto del sistema Configurato specialmente per ricreare condizioni di propagazione estreme in ambiente tipicamente digital divide, con ricerca di siti specifici (tuttora in corso) Configurato con un profilo di servizio di tipo Fast internet access per clienti privati e uffici locali di pubblica amministrazione 21

22 Stazione Base: Scenario Realizzativo MacroMAX nel sito di Angera SS di tipo ProST da esterno attualmente nei siti di: Arona: collegamento LOS, circa 3Km Fosseno: collegamento LOS, circa 6,4Km Pisano: collegamento NLOS, circa 5,6Km Massino Visconti : collegamento NLOS, circa 7,5Km 22

23 Particolari installativi sito BS Angera 23

24 Visibilita dal sito BS Angera Direzione Arona Direzione Fosseno 24

25 Impostazioni BS Angera 25

26 Particolari installativi sito SS Arona 26

27 Parametri del Link su Arona 27

28 Particolari installativi sito SS Fosseno 28

29 Parametri del Link su Fosseno 29

30 Parametri dei Link su Massino Visconti Massino Visconti: Distanza 7,5 Km Condizioni di NLOS Connettivita non presente 30

31 AWR Access WiMAX Radio Trial Area Palermo Partinico In collaborazione con INFRATEL The Copyright in this document belongs to Marconi Corporation plc and

32 Trial Wimax Palermo - partinico: L area Interessata 32

33 Scenario Generale Ambiente misto Rurale e Urbano (media densita ); Illuminazione territorio dal basso Copertura con settore 120 gradi in diversita (MRC) Connettivita a rete a larga banda tramite accesso adsl Configurato con un profilo di servizio di tipo egovernment, Videoconferenza e Fast internet access e per uffici locali di pubblica amministrazione 33

34 Stazione Base: Scenario Realizzativo Scuola media Ninni Cassara Partinico SS di tipo EasyST da interno nel sito di: Scuola media Ninni Cassara Partinico, NLOS (coincidente con sito BS) SS di tipo ProST da esterno nei siti di: : Scuola elementare Casa del Fanciullo Partinico, NLOS, circa 1,06 Km (due SS) Scuola media Marino Borgetto, NLOS, circa 2,95 Km Scuola A. Manzoni Giardinello, LOS, circa 6,65 Km 34

35 Scenario Realizzativo CPE Giardinello Base Station Partinico 6,65 Km LOS 1,06 Km NLOS CPE Fanciullo #1 #2 2,95 Km NLOS CPE Borgetto 35

36 Visibilita dal sito BS di Palermo - Partinico Partinico: Visuale in direzione di Giardinello Partinico: Visuale in direzione di Borgetto Borgetto: Visibilita in direzione di Partinico 36

37 Particolari installativi sito BS Palermo - Partinico Sito di Partinico (base Station) Giardinello CPE Antenne in Diversita Discesa cavi RF Borgetto CPE 37

38 Calcolo profili Radio (I) Collegamento Partinico Giardinello Dati tecnici: LOS Distanza: 6,65 Km Azimut: 42,8 gr Elevation: 0,27 gr Collegamento Partinico Borgetto Zona Intercettata da ostacoli Dati tecnici: NLOS Distanza: 2,95 Km Azimut: 88,3 gr Elevation: 4,6 gr Ro = 7,75,t V = franco ostacolo = 6,7 mt Att Diffr = 15,45 db 38

39 Calcolo profili Radio (II) Collegamento Partinico Casa del Fanciullo Zona Intercettata da ostacoli Dati tecnici: NLOS Distanza: 1,06 Km Azimut: 46,8 gr Elevation: -0,33 gr 39

40 Marconi PlanetEV WiMAX Planner: BS Signal Strenght plot 40

41 Tests effettuati Sono state effettuate misure di parametri radio e di performance per differenti scenari; Sono stati impiegati tools software di misura delle performance (Iperf e ITG) ed analizzatore di traffico Ethernet (Anritzu 1230); Sono state fatte misure di performance con differenti CPE sia indoor (EasyST) che outdoor (ProST); Le misure di performance sono state fatte sia per collegamenti in LOS che in NLOS; Sono state effettuate misure di performance con tutti i collegamenti CPE Base Station attivi ed una sola CPE caricata con traffico (Single User Traffic); Non sono state effettuate prove cambiando canale, tecnica di duplexing (disponibile solo FDD) o tipologia di antenne nella Base Station; Non sono state effettuate misure interferenziali 41

42 Dettaglio misure effettuate: Misure Parametri Radio 1. Potenza Ricevuta in Downlink per collegamento BS-CPE (RSSI-DL) 2. Potenza Ricevuta in Uplink per collegamento CPE- BS (RSSI-UL) 3. Correlazione tra i valori precendenti (attenuazione del canale) 4. Rapporto S/N in Downlink (SNR-DL) 5. Rapporto S/N in Uplink (SNR-UL) Preventivamente alla campagna di misure in campo sono state effettuate in laboratorio misure di caratterizzazione delle potenze trasmesse e ricevute dalle BS e CPE tramite Vector Analyzer Agilent con demodulatore IEEE

43 Dettaglio misure effettuate: Misure Parametri di rete 1. Throughput in downlink 2. Throughput in uplink 3. Latenza (round-trip) 4. Jitter 5. Single User peak Throughput Note: Tutte le misure sono state effettuate con: Canale di BW = 3,5MHz; Duplexing FDD; Modulazione Adattiva Eirp pari a 36dBm (4W); Prefisso ciclico 1/16; Frame duration pari a 10ms Diversita di uplink Maximum Ratio Combination ma senza uplink subchannelisation e diversita di trasmissione 43

44 Metodologia di test Performance Radio Console NetSpan Management CPE Web console BS Console Performance di rete ITG ( Iperf (dast.nlanr.net/projects/iperf/iperfdocs_1.7.0.html) Netspan Web console Netspan Mgmt Test PC dos ProST ITGSend (Client) UDP protocol Test PC AS.Max dos ITGRecv (Server) UDP protocol ITGDec 44

45 Scenari di test Scenario A: Link Partinico BS Giardinello (LOS, 1 Outdoor-CPE) Scenario B: Link Partinico BS Borgetto (NLOS, 1 Outdoor-CPE) Scenario C: Link Partinico BS Casa del fanciullo (NLOS, 2 Outdoor-CPE) Scenario D: Link Partinico BS Partinico Aula Informatica (NLOS, 1 Indoor- CPE) 6,65 Km ; LOS 1,06 Km ; NLOS 2,95 Km ; NLOS 45

46 Risultati Scenario A Partinico BS - Giardinello (LOS, 1 CPE Outdoor 6,65 Km) Configurazione P tx = 25 dbm G = 16 dbi L cable = 5 db Parametri misurati Uplink P rx = -78,4 dbm SNR = 22,25 QPSK ¾ Att = 124dB Throughput (kbps) Netspan Mgmt Test PC AS.Max Partinico BS ProST Latenza RTD (ms) Giardinello Test PC Configurazione Ptx = 16,5 dbm G = 15 dbi L cable = 1 db Parametri misurati Downlink P rx = -74 dbm SNR = 26,3 64QAM 2/3 Att = 119,9dB Jitter (ms) Frame size Uplink Downlink BPSK 64QAM 2/ , , , , , , , Frame size Uplink Downlink BPSK 64QAM 2/ Frame size Uplink Downlink BPSK 64QAM 2/3 64 3,3 0, ,2 0, ,3 1, ,3 2, ,9 1, ,1 1, ,4 4,1 46

47 Risultati Scenario B Partinico BS - Borgetto (NLOS 1 CPE Outdoor 2,95 Km) Configurazione P tx = 25 dbm G = 16 dbi L cable = 5 db Parametri misurati Uplink P rx = -92,9 dbm SNR = 5,5 BPSK Att = 139,9dB Throughput (kbps) Frame size Uplink Downlink BPSK BPSK , , , , , Netspan Mgmt Test PC AS.Max ProST Latenza RTD (ms) Frame size Uplink Downlink BPSK BPSK Test PC Configurazione Ptx= 22 dbm G = 15 dbi L cable = 1 db Parametri misurati Downlink P rx = -95,1 dbm SNR = 7,3 BPSK Att = 145dB Jitter (ms) Frame size Uplink Downlink BPSK BPSK 64 1,3 0, ,9 0, , ,6 1, ,7 3, ,2 3, ,2 4,1 47

48 Risultati Scenario C Link Partinico BS Casa del fanciullo CPE #1 (NLOS Outdoor 1,05 Km) Configurazione P tx = 25 dbm G = 16 dbi L cable = 5 db Parametri misurati Uplink P rx = -77,6 dbm SNR = 20,5 QPSK ¾ Att = 118,5dB Throughput (kbps) Netspan Mgmt Test PC AS.Max ProST Test PC Configurazione Ptx = 17,5 dbm G = 15 dbi L cable = 1 db Parametri misurati Downlink P rx = -73,3 dbm SNR = 25,1 64QAM 2/3 Att = 123,3dB Jitter (ms) Frame size Uplink Downlink QPSK3/4 64QAM 2/ ,89 542, , , , , , , , , , , ,12 Frame size Uplink Downlink QPSK3/4 64QAM 2/3 64 0,9 0, ,4 0, ,5 0, ,5 0, ,3 1, ,9 1, ,8 1,5 48

49 Risultati Scenario C Link Partinico - Casa del fanciullo CPE # 2 (NLOS Outdoor 1,05 Km) Configurazione P tx = 25 dbm G = 16 dbi L cable = 5 db Parametri misurati Uplink P rx = -81,6 dbm SNR = 13,75 QPSK ¾ Att = 128,1dB Netspan Mgmt Test PC AS.Max ProST Test PC Configurazione Ptx = 21,5 dbm G = 15 dbi L cable = 1 db Parametri misurati Downlink P rx = -82,4 dbm SNR = 15,2 QPSK ¾ Att = 132,4dB Throughput (kbps) Jitter (ms) Frame size Uplink Downlink QPSK3/4 QPSK3/ ,77 540, , , , , , , , , ,9 2993, , ,14 Frame size Uplink Downlink QPSK 3/4 QPSK 3/4 64 6,4 0, ,9 0, ,6 1, , ,1 3, ,9 4,1 49

50 Risultati Scenario D Link Partinico BS - Ninni Cassara (NLOS 1 CPE Indoor) Configurazione P tx = 25 dbm G = 16 dbi L cable = 5 db Parametri misurati Uplink P rx = -81,7 dbm SNR = 22,75 16 QAM ½ Att = 122,2dB Netspan Mgmt Test PC AS.Max Test PC Configurazione Ptx = 21,5 dbm G = 8 dbi L cable = 0 db Parametri misurati Downlink P rx = -72,2 dbm SNR = 25,8 64QAM 2/3 Att = 116,2dB Throughput (kbps) Jitter (ms) Frame size Uplink Downlink 16QAM1/2 64QAM2/ ,12 542, , , , , , , , , , , NA 7131,46 Frame size Uplink Downlink 16QAM 1/2 64QAM 2/3 64 0,9 0, ,8 0, ,3 0, ,6 0, ,3 1, ,4 1, NA 1,5 50

51 Applicazioni (I) Creazione di un unica rete locale con accesso alla rete tramite collegamento ADSL della scuola Ninni Cassara Screenshot DHCP server 51

52 Applicazioni (II) Videoconferenza tra l Easy ST posto nell aula magna della Scuola Ninni Cassara e un ProST della Scuola Casa del Fanciullo ProST Partinico Casa del Fanciullo 52

53 Applicazioni (III) Remote Desktop - VNC Iperf test da remoto 53

54 Applicazioni (IV) Web browsing 54

55 Conclusioni e prospettive Conclusioni: 1. Tecnologia di buona maturita e con prestazioni verificate in linea con i dati di targa 2. Livelli di e.i.r.p. critici per il corretto sviluppo del business case con terminali da interno 3. Necessita di coordinamento per comparabilita dei test Prospettive: 1. Effettuazione misure di carico sul settore (Multiple User Traffic); 2. Ripetizione delle stesse misure con Sotto-canalizzazione attivata su Uplink; 3. Ripetizione misure con prefissi ciclici diversi; 4. Ripetizione misure anche con profili di traffico/qos (MIR, CIR); 5. Misure di lungo periodo per la stabilita delle prestazioni 55

56 Grazie per la Vostra Attenzione! The Copyright in this document belongs to Marconi Corporation plc and

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