17 rio wireless lte broadcast - oi alberto boaventura v1.1
TRANSCRIPT
GSMA Latin amErica TECT 17ª Rio Wireless
Diretoria de Estratégia, Tecnologia e Arquitetura de RedeGer. Estratégia e Arquitetura de Rede
LTE Broadcast
Alberto Boaventura
SmartPhone, universalização da banda larga e a transformação digital
0,0 B
0,5 B
1,0 B
1,5 B
2,0 B
2,5 B
2009 2010 2011 2012 2013 2014*
MBB Developing
MBB Developed
FBB Developing
FBB Developed
Wo
rld
Bro
adb
and
Su
bsc
rip
tio
ns
(Bill
ion
s)
Fonte: ITU/ICT/MIS 2014
ACESSOS FIXOS VS MÓVEL
132 89 113 147
117 161 146 103
181 170 149 151
11059 66 43
540 min479 min 474 min
444 min
Indonesia China Brazil USA
TV Laptop+PC Smartphone TabletFonte: KPCB & Milward Brown 2014
Dai
ly D
istr
. Of
Scre
en M
inu
tes
TEMPO DE VISUALIZAÇÃO PERCENTUAL DO TRÁFEGO GLOBAL DA INTERNET
53%
30%
8% 7%1%
29%25%
30%
13%
3,20%
PC TV Smartphone Tablets M2M
2015 2020
Fonte: Cisco VNI 2016
0,4 B 0,7 B1,2 B
1,9 B2,6 B
3,3 B3,9 B
4,4 B4,9 B
5,4 B
5,8 B
19%
30%
42%
52%
59%
65%69%
72% 74% 75% 76%
5%
8%13%
22%
32%
40%
46%51%
56%60%
63%
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
Países Desenvolvidos
Não Desenvolvidos
PENETRAÇÃO DOS SMARTPHONES PREÇO TRANSFORMAÇÃO DIGITAL
Fonte: GSMA The Mobility Economy 2016
2008 2009 2010 2011 2012 2013
$430
$335
$300
$350
$400
$450
Dados de 2014USD %GDI
Índia $158 10,1%
China $243 3,8%
Brasil $319 2,7%
Russia $232 1,8%
Japão $232 0,6%
Fonte: KPCB Internet Trends 2014-20161960 1970 1980 1990 2020+
MainframeMini
Desktop
Internet
MobileInternet
1 MM+ 10 MM+100 MM+
1 B+
10 B+
Fonte: Morgan Stanley
Smartphone e a Era de dados: Explosão do tráfego de vídeo
TRÁFEGO DE DADOS VS VOZ
2011 2012 2013 2014 2015 2016
1
0
3
2
5
4
6
Tráf
ego
men
sal(
UL+
DL)
em
EB
vozdados
Fonte: Ericsson Mobility Report 2016
TRÁFEGO DE VÍDEO EM RELAÇÃO AO TOTAL
CONTEÚDO DE VÍDEO
2 EB3 EB
5 EB
9 EB
13 EB
20 EB
4 EB6 EB
10 EB
15 EB
22 EB
31 EB
2015 2016 2017 2018 2019 2020
O Vídeo na Rede Móvel tem um crescimento
anual composto (CAGR) de 62%
Tráfego de Vídeo e Dados Móvel Mensal em ExaByte
Fonte: Cisco VNI 2016
65-70% do tráfego de dados será de vídeo em 2020
TRÁFEGO INDOOR
39%
32%
14%
4%
11%
In Car
At Home
At Work
Travelling
Others
A densidade de tráfego indoor pode ser milhares de vezes maior que o outdoor: O número de pessoas em estádios por km2,
pode alcançar a 1 milhão, contra dezenas de milhares pessoas nos grandes centros
urbanos.
50% e 80% dos tráfegos de voz e dados respectivamente são realizados em
ambiente indoor. #Conteúdos
Popularidade
Mais populares
Long tail
Concentração de conteúdos:
Poucos conteúdos são populares
e a maioria não é.
Fonte: GSMA The 4G Broadcasting OpportunityPoucos
Conteúdos
O que é o LTE Broadcast?
Padrão chamado de eMBMS (Evolved Multicast & Broadcast Multimedia Services), constitui num arcabouço
de recomendações do 3GPP (TS 22.146, TS 23.246, TS 26.346, TS 36.44X) para entrega eficiente de conteúdo
dos serviços de broadcast e multicast, tanto em âmbito local/celular, regional ou em toda a rede.P
DS
CH
Core Conteúdo
Unicast
Transmissão um a um; Cada usuário envia e recebe os dados individualmente VOD, e-mail.; web; MMS etc.
Broadcast/Multicast
Transmissão um para vários; Mais eficiente e menor custo para conteúdos comuns; Áudio/Vídeo streamings, push media; atualização de OS.
PD
SCH
PM
CH
PD
SCH
PM
CH
PM
CH
Core Conteúdo
Como funciona o LTE Broadcast?
● BM-SC (Broadcast Multicast Service Center):
– Gerencia as sessões de MBMS em geral, provendo membership, sessão e transmissão, proxy e transporte, anúncio do serviço, segurança, e sincronização de conteúdo;
● MBMS GW (eMBMS Gateway) :
– Distribui o plano do usuário para o eNBs usando o IP Multicast;
– Executa o controle de sessão do MBMS, sinalizando ao E-UTRAN através do MME ;
● MCE (Multi-cell/multicast Coordination Entity)
– Pode ser separado ou integrado ao eNB;
– Provê o Admission Control;
– Alocação de recursos de rádio tempo/ frequência para o eMBMS;
– Decide a configuração de rádio e qualidade;
● BSF (Bootstraping Server Function)
– Fornece funções para autenticação mútua de equipamentos de usuário e servidores desconhecidos entre si e para 'bootstrapping' de troca de chaves de sessão;
Elementos da Rede eMBMS
S1-U
S11
PCRF
HLR/HSS
OCS/OFCS
Internet
S5S-GW P-GW
MME
IMS
Gx
RxS6a
SGi
Gy/Gz
Sy
Ro/Rf
Sh
Sp
MBMS GW
BM SC BSF
Zh
Zn
Sm
SGi
SGnb
MCE
S1-AP
M1
1588v2
x
Rede LTE convencional/Existente
Novos Elementos do eMBMS
Encoder/Middleware/terminal
Como funciona o LTE Broadcast?
● Interface Aérea:
– Até 6 Subframes;
– Extended CP;
– Pilotos Específicos;
– Novos Canais: Lógicos (MCCH e MTCH); Transporte (MIDI); Físico (MTCH);
– Novas informações no BCCH: SIBs (SIB2, SIB3 e SIB12);
● MBSFN (Multicast Broadcast Single Frequency Network):
– Permite a combinação eficiente do sinal OFDM no UE para alcançar melhores valores de SNR;
– Redes LTE síncronas permitem o Single Frequency Network (MBSFN);
– O mesmo sinal transmitido por múltiplas eNBs na mesma área MBSFN;
● MooD (MBMS operation on Demand):
– Disponível no Rel12, permite a comutação dinâmica entre Unicast e Broadcast sobre LTE, com base em triggers configurados. O trigger pode ser alcançado pela demanda (isto é, através do consumo do serviço do usuário) ou pré-agendado com base em eventos;
● SC-PTM (Single Cell to Multipoint):
– Ajusta dinamicamente por célula o multicast através do uso de canais convencionais do LTE (PDSCH);
– Útil para cobertura em estádios e aplicações como carro conectado;
Funcionalidades
SF0 SF1 SF2 SF3 SF4 SF5 SF6 SF7 SF8 SF9
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Subframe
Single-cellTransmission
Multi-cell transmissionMBSFN RS + Data
PCCH BCCH CCCH DCCH DTCH MCCH MTCH
PCH BCH DL-SCH MCH
PDCCH PBCH PDSCH MTCHPCFICH PHICH
MAC
PHY
MBSFN Area
MBSFN Area
MBSFN Service Area
MME
MCE
MBMS GW
BM SC
Info de Controle(início e fim da sessão,
área)
Info de Controle(área de MBSFN, modulação,
código )
Info de Controle(início e fim da
sessão)
Dados(e sincronismo)
Dados
Como funciona o LTE Broadcast?
● Middleware:
– Software disponibilizado aos dispositivos que garante um conjunto de funcionalidades para funcionamento dos serviços eMBMS e seu desenvolvimento através de APIs;
● DASH (Dynamic Adaptive Streaming over HTTP):
– Solução padronizada e adaptável para transporte streaming de vídeo em segmentos de arquivo com diferentes esquemas de codificação;
– Reusa o protocolo HTTP e CDNs amplamente empregados, e minimiza os firewalls através de solicitações de HTTP padrão ;
– A reprodução controlada pelo cliente seleciona uma taxa otimizada baseada nas condições dinâmicas do canal e mídia;
– Permite uma transição entre conteúdos unicast e broadcast baseado na sua popularidade;
● FLUTE (File Delivery over Unidirectional Transport):
– Permite a distribuição de arquivos (segmentos DASH) das sessões eMBMS através de links unidirecionais usando UDP (mapeados em objetos FLUTE);
– Os arquivos são listados em uma tabela de entrega de arquivos (FDT). Cada arquivo tem um nome e um local, tipo de conteúdo, identificação informações de expiração e um hash. O receptor precisa saber quais arquivos e como montar a sessão a partir dos dados que receberá;
– Pode fazer uso do recurso de reparo de arquivos unicast - permitindo que os UEsbusquem quaisquer segmentos de arquivos ausentes;
Arquitetura das Aplicações
Media Player
DRMDASH Client
Middleware
FLUTEDASH Server
FECFile
Man.
Modem
Segur. eMBMSIP Stack/Kernel
HW (Acelerador, Display, Speakers,Antena etc,)
Aplicações
Media Player
DRMDASH Client
Middleware
FLUTEDASH Server
FECFile
Man.
Modem
Segur. eMBMSIP Stack/Kernel
HW (Acelerador, Display, Speakers, Antena etc,)
Aplicações
BM SC
HTTPServer
Headend
Encoder CDN
HTTP
HTTP
AnúncioRelatório de QoEReparo de Arquivo
Broadcast de Conetúdo
MBMS/FLUTE
Como funciona o LTE Broadcast?
Player
DASH Middleware
Modem
API+SDK
Core eMBMS
VideoServer
(Live)Encoder
FileServer
1
Anúncio do Serviço
Vídeo
Outros dados
2
● Fluxo para Início da Sessão
1. Um usuário se associa a um serviço de conteúdo via seu terminal habilitado através de um HTTP request. O provedor cria um identificador de serviço TMGI que permite a identificação deste conteúdo específico na rede LTE pelo dispositivo;
2. O aplicativo do dispositivo reconhece os anúncios de serviço e solicita ao middleware que sejam atualizados aqueles para o TMGI que está mapeado para o conteúdo desejado. Isso resulta em uma verificação regular dos anúncios de serviço relacionados pelo dispositivo;
3. Antes do início da distribuição de difusão LTE, o provedor de conteúdo fornece ao operador de rede móvel os detalhes da distribuição de conteúdo. Isso inclui os metadados de serviço (por exemplo, arquivos de manifesto com MPEG DASH) que são usados no anúncio de serviço;
4. Se o pedido de distribuição do conteúdo for aceito pela operadora da rede móvel, é iniciado um anúncio de serviço sobre a disponibilidade de conteúdo. O middleware MBMS no dispositivo informa ao aplicativo que o conteúdo estará disponível em breve;
5. O usuário escolhe o conteúdo no dispositivo, que sintoniza o canal de transmissão apropriado e recebe os segmentos DASH para o fluxo de conteúdo. O conteúdo de reprodução é representado como um serviço de streaming (através do leitor DASH) no dispositivo. Para smartphones, usuário continua a ser capaz de fazer chamadas de voz e ter acesso à internet e redes sociais via unicast, tanto quanto a capacidade disponível de broadcast;
3
45
O dispositivo se registra ao LTE Broadcast
A rede inicia o anúncio ao serviço
O usuário se associa a um serviço
A rede inicia a sessão
A rede inicia a transferência de dados
A rede para a sessão Se
ss
ão
de
eM
BM
S
1
5
4
Onde o LTE Broadcast pode ser usado? Onde estão as oportunidades?
Periodicidade
Abrangência
Acidente de Trânsito
Evento Esportivo(Câmeras
Exclusivas)
Concerto (Rock in Rio)
Anúncios em Aeroportos
Informações Turísticas
Inundações
Terremotos
TV de BairroInformações de Tráfego
Alerta Nacional
Atualização de Software
Assinatura Digital
TV Aberta
Canal de Notícias
TV de Shopping Centers
Push-to-TalkPush-to-Vídeo
(Segurança Pública)
Streaming de Áudio (Rádio)
Atualização de dados de GPS
Jogos eRealidade Aumentada
JAN
1Deslizamentos
Notificações (Segurança Pública)
Suporte ao Carro Conectado
M2M
Por que o broadcast com LTE?
OTIMIZAÇÃO DE RECURSOS MULTIPLAS TELAS E DISPOSITIVOS
Suporte a múltiplas telas;
Melhor experiência pela eliminação do congestionamento do uniqcast;
Solução atraente para serviços de Mobile TV com custo efetivo devido a otimização de recursos
Não há necessidade de novo modem, pois usa uma função nativa do LTE;
Otimiza a entrega de conteúdo comum em comparação ao unicast;
Uso da mesma rede para prover serviços móveis e de difusão de conteúdo;
Gerência mais efetiva de investimentos e rede;
CONVERGÊNCIA DE SERVIÇOS
+
Criação de novos modelos de negócio entre broadcasters e operadoras;
Provê interatividade para o broadcast através do unicast
Expande o conteúdo de TV com potencial exploração de serviços de propaganda;
COBERTURA
Aproveita a cobertura existente indoor do LTE;
Cobertura em túneis, metro etc;
Pode ser melhorada com o uso de SmalLCells e Femtocells;
Cobertura dedicada do serviço aos locais de interesse => propaganda e conteúdo local ;
CAPACIDADE
256 QAM
High Order DL-MIMO & Advanced UL-MIMO
Modulação de maior ordem com 256QAM (33% adicionais em relação ao 64QAM);
MIMO 2x2 e MIMO 4x4;
Evolução para o 5G;
OUTRAS BANDAS
Internet
LTE+LTE-U/LAAMuLTEFire ... ...
Freq.
20 MHz Channel
s
ClearChannel
5GHz
Uso de mais de 40 esquemas de frequências;
Suporte a banda não licenciada na faixa de 5GHx com as tecnologias LTE-U/LAA
A Faixa de 5GHz é abundante com 500 MHz de largura;
EPC
ISDB-T x LTE Broadcast
ISDB-T LTE Broadcast
O que é
Padrão técnico para transmissão de televisão digital utilizada em países da América Latina com base no padrão japonês ISDB-T. Entrou em operação comercial em 2 de dezembro de 2007, em São Paulo, Brasil, como SBTVD
(Sistema Brasileiro de Televisão Digital)
Padrão técnico definido num arcabouço de recomendações do 3GPP para entrega em multicast e broadcast de conteúdo nas redes móveis tanto dentro
de uma célula, parte da rede ou dentro da rede inteira.
Presença MundialBrasil, Peru, Argentina, Chile, Honduras, Venezuela, Equador , Costa Rica,
Paraguai, Filipinas, Bolívia, Nicarágua, El Salvador e Uruguai.EUA (Verizon), Coreia (KT).
Hoje o LTE está presente em mais de 190 países com mais de 490 redes.
Espectro Espectro VHF/UHF nas faixas de 400-700 MHzEm teoria todos os mais de 40 esquemas de frequência do LTE com bandas
licenciadas e não licenciadas
CanalizaçãoSão 13 segmentos OFDM de 428,57 kHz numa ocupando 5,57 (6) MHz
3 modos de operação Mode 1: 108 subportaodras; Mode 2: 216 portadoras; Mode 3: 432 subportadoras por segmento
Estruturado em Resource Blocks com 200 kHz de banda, agrupamento de 7 símbolos e 12 subportadoras de 15 kHz.
Pode ser usados esquemas de portadoras de 1,4/3/5/10/15/20MHz
Múltiplo Acesso OFDM SOFDMA/SC-FDMA/SDMA(MIMO)
Modulação DQPSK, QPSK, 16QAM e 64QAM QPSK, 16QAM, 64QAM e 256 QAM
Taxa MáximaTaxa por segmento 1787 kbps (64QAM). Em 13 segmentos, 13x1787 = 23 Mbps.
1 Resource Block (MIMO 2x2 e 256QAM) = 2688 kbps60% de 1 Portadora de 10 MHz (MIMO 2x2 e 256QAM) = 80 Mbps
Cobertura Poucas estações com alta potência de transmissão em faixas de VHF/UHF. Muitas estações em diversas frequências, ambientes indoor como: túneis,
metro, estádios, arenas etc.
Codificação de VídeoVideo: H264 –MPEG4 Part 10.
Audio: HE-AAC (AAC+) 2.0 ou 5.1Não há dependência do padrão de codificação.
Suporte a HEVC (H.265), H.264 etc.
EcossistemaEcossistema dedicado aos países que suportam este padrão para
transmissão digital.
Hoje o LTE conta com quase de 8000 tipos de dispositivos. O eMBMS é padrão do LTE desde o seu primeiro release. Porém o suporte
depreenderá do requisito da operadora.
Evolução Limitação para suporte a taxas mais elevadas como 4k e 8k etc. A limitação é associada aos recursos associados: portadora e antenas MIMO.
Pontos de AtençãoAusência de evolução para padrões de TV com resolução superiores
Tecnologia praticamente limitada aos serviços de TVApesar do grande apelo com tecnologia madura, ainda não foi mundialmente
adotado.
Visão do 5G segundo O Next Generation Mobile Network (NGMN)CASOS DE USO MODELOS DE NEGÓCIO CRIAÇÃO DE VALOR
Provedor de Ativos
Provedor de Conectividade
Provedor de Serviço deParceiros
XaaS; IaaS; NaaS; PaaS
Network Sharing
Conectividade Básica
Conectividade Avançada
Serviços enriquecidos pelo parceiro
Serviço enriquecido fornecido pela operadora
Broadband Access in Dense Areas
Broadband Access Everywhere
Higher User Mobility Massive Internet of Things
Extreme Real-Time Communications Lifeline Communications
Ultra-reliableCommunications Broadcast-like Services REDE CONFIÁVEL E FLEXÍVEL
SERVIÇOEXPERIÊNCIATRUST
segu
ran
ça
Iden
tid
ade
Pri
vaci
dad
e
Tem
po
Rea
l
Seam
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"5G é um ecossistema de fim a fim para permitir uma sociedade móvel e conectada. Permite a criação de valor para clientes e parceiros, através de casos de uso existentes e novos, com experiência consistente e por modelos
de negócios sustentáveis."
Atributo 3GPP Release 12 Requisitos do NGMN
Throughput por Usuário Áté 100 Mbps de média com picos de 600 Mbps (Cat11/12)
> 10 X acima da taxa média e picos com taxas de > 100 X na borda da célula
Latência 10 ms para duas vias RAN (pre-scheduled)Tipicamente 50 ms e2e I
> 10X (menor)
Mobilidade Functional up to 350 km/h No support for civil aviation
> 1,5 X
Eficiência Espectral DL: 0,074-6,1 bps/HzUL: 0.07-4.3 bps/Hz
Aumento significativo
Densidade de Conectividade 2000 Users Ativos/km2 > 100 X
2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2020+
Release 16 & 5G Enh (ITU)
Release 15 & 5G SI/WI (sub 40 GHz)
Evaluation & Specification
Proposal Submission
Tech. Requirements &Eval. Methodology
Vision, Technology & Spectrum
Cronograma do 5G
WRC15WRC12 WRC19
Trials & ComercializaçãoPadronizaçãoPre-padronizaçãoPesquisa Exploratória
First Release White Paper
Requirements & Tech. feasibility
Release 14 & 5G SI Release 10-13
NFV Phase 3NFV Phase 2NFV Phase 1
MEC Phase 2MEC Phase 1
RG on Cloud based Mobile Core Net. for 5G
Evolution to SDN Open FlowOpen Daly LightOpen Flow v1.2GoogleEs
forç
o in
ten
sivo
e e
xte
nsi
vo p
or
tod
os
os
órg
ãos
de
p
adro
niz
ação
Trial of basic functionality Tests IoT and deployment