Sperimentazione WiMax Presentazione risultati Roma, 30/01/2006 2006. The Copyright in this document belongs to Marconi Corporation plc and
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
AWR Access WiMAX Radio 2006. The Copyright in this document belongs to Marconi Corporation plc and www.marconi.com
AWR - Introduzione alla soluzione WiMAX implementata Tecnologia Airspan, 802.16-2004, 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
AWR EasyST Terminale da Interno Autoinstallante Supporta dispiego completamente da interno (Non- LOS) 802.16-2004 3.5GHz 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
AWR ProST - Installazione da Esterno Terminale da esterno per copertura a lunga distanza e servizio Wireless DSL & VoIP Services Operativita completa Non-LOS 802.16-2004 3.5GHz 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
AWR MacroMAX: Stazione Base Configurazione MacroMAX: Subtelaio 19 802.16-2004 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
Diagrammi antenne impiegate Antenna Omnidirezionale Antenna settore da 120 gradi Antenna settore da 60 gradi 8
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
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 13.1 11.6 8.7 5.8 4.4 2.9 1.4 13.1 11.6 8.7 5.8 4.4 2.9 1.4 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.7 3.3 2.5 1.7 1.3 0.8 0.4 10
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) (60 1522 Bytes), SDU Length Indicator (SDU fisso o variabile) 11
AWR Access WiMAX Radio Trial Area Universita di Palermo In collaborazione con Telecom Italia 2006. 2005. The Copyright in this document belongs to Marconi Corporation plc and www.marconi.com
M BS Palazzo Santi Romano, Palermo x SS 6 D = 1,7 Km NLOS D = 1,4 Km NLOS 2 4 1 3 D = 1,9 Km NLOS D = 1,2 Km LOS 5 D = 1,5 Km NLOS M D = 0,5 Km NLOS 2006. The Copyright in this document belongs to Marconi Corporation plc and
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
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
Particolari installativi sito BS Palazzo Santi Romano, Palermo 16
Visibilita dal sito BS Palazzo Santi Romano, Palermo SS Giurisprudenza 17
Particolari installativi sito SS Facolta di Giurisprudenza 18
AWR Access WiMAX Radio Trial Area Fosseno - Piemonte In collaborazione con Telecom Italia 2006. 2005. The Copyright in this document belongs to Marconi Corporation plc and www.marconi.com
BS Angera SS 7,5Km 6,4Km - Fosseno 5,6Km 3Km 20
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
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
Particolari installativi sito BS Angera 23
Visibilita dal sito BS Angera Direzione Arona Direzione Fosseno 24
Impostazioni BS Angera 25
Particolari installativi sito SS Arona 26
Parametri del Link su Arona 27
Particolari installativi sito SS Fosseno 28
Parametri del Link su Fosseno 29
Parametri dei Link su Massino Visconti Massino Visconti: Distanza 7,5 Km Condizioni di NLOS Connettivita non presente 30
AWR Access WiMAX Radio Trial Area Palermo Partinico In collaborazione con INFRATEL 2006. 2005. The Copyright in this document belongs to Marconi Corporation plc and www.marconi.com
Trial Wimax Palermo - partinico: L area Interessata 32
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
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
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
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
Particolari installativi sito BS Palermo - Partinico Sito di Partinico (base Station) Giardinello CPE Antenne in Diversita Discesa cavi RF Borgetto CPE 37
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
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
Marconi PlanetEV WiMAX Planner: BS Signal Strenght plot 40
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
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 IEEE802.16 42
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
Metodologia di test Performance Radio Console NetSpan Management CPE Web console BS Console Performance di rete ITG (www.grid.unina.it/software/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
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
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 2/3 64 257,83 1021 128 332,68 2042 256 389,4 4074 512 426,61 8177 1024 448,4 8165 1280 453,74 8138 1518 417,85 7749 Frame size Uplink Downlink BPSK 64QAM 2/3 64 32 31 128 33 31 256 33 19 512 33 31 1024 48 32 1280 43 32 1518 46 33 Frame size Uplink Downlink BPSK 64QAM 2/3 64 3,3 0,7 128 5,2 0,7 256 8,3 1,4 512 11,3 2,6 1024 2,9 1,7 1280 10,1 1,3 1518 9,4 4,1 46
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 64 139,46 598 128 185,54 776 256 257 911 512 303,08 995 1024 275,48 1048 1280 260 1055 1518 120,95 1021 Netspan Mgmt Test PC AS.Max ProST Latenza RTD (ms) Frame size Uplink Downlink BPSK BPSK 64 65 63 128 66 48 256 66 45 512 66 63 1024 68 63 1280 75 63 1518 77 66 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 0,7 128 1,9 0,7 256 3,3 1 512 4,6 1,9 1024 7,7 3,4 1280 17,2 3,9 1518 5,2 4,1 47
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 2/3 64 499,89 542,85 128 851,67 1564,55 256 1064,01 3608,24 512 967,19 7689,21 1024 1251,42 8425,48 1280 1003,81 7996 1518 1194,46 7765,12 Frame size Uplink Downlink QPSK3/4 64QAM 2/3 64 0,9 0,8 128 1,4 0,7 256 2,5 0,6 512 5,5 0,6 1024 6,3 1,2 1280 7,9 1,7 1518 6,8 1,5 48
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 QPSK3/4 64 500,77 540,9 128 726,89 1560,03 256 1065,83 2666,68 512 1160,87 2964,88 1024 1198,19 3147,12 1280 1261,9 2993,5 1518 1196,98 2378,14 Frame size Uplink Downlink QPSK 3/4 QPSK 3/4 64 6,4 0,7 128 1,9 0,7 256 3 1 512 5,6 1,9 1024 9 3,4 1280 10,1 3,9 1518 10,9 4,1 49
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 64QAM2/3 64 542,12 542,643 128 1570,35 1562,37 256 2022,68 3606,62 512 1091,99 7688,93 1024 1188,81 7935,35 1280 622,28 7974,43 1518 NA 7131,46 Frame size Uplink Downlink 16QAM 1/2 64QAM 2/3 64 0,9 0,6 128 0,8 0,7 256 1,3 0,6 512 5,6 0,7 1024 7,3 1,6 1280 8,4 1,6 1518 NA 1,5 50
Applicazioni (I) Creazione di un unica rete locale con accesso alla rete tramite collegamento ADSL della scuola Ninni Cassara Screenshot DHCP server 51
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
Applicazioni (III) Remote Desktop - VNC Iperf test da remoto 53
Applicazioni (IV) Web browsing 54
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
Grazie per la Vostra Attenzione! 2006. The Copyright in this document belongs to Marconi Corporation plc and
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