Le partage des fréquences radio: vers une gestion dynamique du spectre

Le partage des fréquences radio: vers une gestion dynamique du spectre

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  © Alcatel-Lucent 2008,d.r., 20081 | Reporting 2008 May presentation - ABR / CH / JMG – May 2008 Partage des fréquences radio vers une gestion dynamique du spectre
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  © Alcatel-Lucent 2008,d.r., 20082 | Telecom Paristech | MS Architecte Telecom MultiService | Projet 2 La problématique: forte demande en spectre résultant des usages de la 4G et nouveaux services 5G alors qu’il n’y a plus de canaux disponible Spectre actuellement disponible pour les réseaux mobiles par région (Mhz) Besoin de spectre additionnel à horizon 2020 Caractéristiques désirée: spectre entre 470Mhz et 6425Mhz avec 40Mhz de bande contiguë • Fréquences utile : entre 300Mhz – 3Ghz • Couverture <1GHz • Capacité >~1GHz • Le régulateur alloue des canaux ou portion de spectre fixe avec une licence exclusive sur 15 ans en contrepartie d’une qualité de service (0 interférences) x30 Mobile Data trafic Exabytes (14’-30’) 86 2500 1200 Mhz 1340 - 1960 Mhz APT: Télécommunauté Asie- Pacifique ASMG: Groupe chargé de la gestion du spectre dans les Etats arabes (ASMG) ATU: Union africaine des télécommunications CEPT : Conférence européenne des administrations des postes et des télécommunications CITEL: Commission interaméricaine des télécommunications
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  © Alcatel-Lucent 2008,d.r., 2008 La sous-utilisation du spectre conduit à un changement de modèle organisationnel pour la gestion des fréquences • Services de radionavigation aéronautique (civil et militaire) • Vidéo reportages • Télémesures • Systèmes radars & Aéronautique (Défense) 3 | Telecom Paristech | MS Architecte Telecom MultiService | Projet 2 3550 Mhz - 3650 Mhz2300 Mhz - 2400 Mz Fréquences (Mhz) Géographie (Puissance) Temps Inefficacité de l’utilisation du spectre Approche historique: enchères pour une bande de spectre national Modèle complémentaire Licensed Shared Access (LSA/SAS) Usage collaboratif du spectre Sans licences : Wifi, LTE Accès exclusif avec Qualité de Service Accès exclusif partagé avec le titulaire (Gouvernement, Défense) basé sur une allocation en temps / zone géographique / fréquence Accès partagé sans prédiction de qualité de service Assisted Access pour mettre en œuvre des mécanismes de partage « juste » entre LTE et Wifi Analyse géographique de l’utilisation de fréquences Nouveau modèle de partage (LSA Sharing Framework) Autorité de régulation Bénéficiaire Titulaire Dialogue pour définir le modèle de partage 2. Accorde une License Exclusive partagée 1. Partage son utilisation des fréquences / zones / durée avec le régulateur
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  © Alcatel-Lucent 2008,d.r., 2008 4 | Telecom Paristech | MS Architecte Telecom MultiService | Projet 2 Technology Enabler: Radio Environment Map (REM) et Self-Organizing Network (SON)  Un ensemble d’entité réseau et de protocoles associés qui collectent, stockent (DB) et traitent des données géo localisées de manière statique ou dynamique:  Informations géographiques  Services et régulation applicable  Type de réseau et équipements  Règles applicables  Mesures radio (puissance, intensité du signal reçu, niveaux de brouillage et mesures de qualité de service)  Ces mesures peuvent être soit réalisées à partir des UE, des équipements radio (BS), ou d’autres capteurs. ETSI TR 102 947 V1.1.1 (2013-06)1  Le SON est une approche qui vise la gestion dynamique et autonome des réseaux cellulaires pour offrir aux utilisateurs une couverture, une capacité et des performances optimales.  Les algorithmes correspondent aux cas d’usage organisés sur 3 thématiques :  L’auto – configuration  L’auto - optimisation  L’auto – cicatrisation REM SON
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  © Alcatel-Lucent 2008,d.r., 20085 | Telecom Paristech | MS Architecte Telecom MultiService | Projet 2 Le modèle européen (1/3) : Architecture technique et interfaces du modèle Licensed Shared Access (LSA) LSA Architecture d’ensemble LSA Repository (LR) Utilisateur primaire a Utilisateur primaire b Utilisateur primaire c LSA Controller (LC) OAM MNO Bénéficiaire de spectre additionnel (LSA licensee) Accès du réseau au spectre avec License exclusive Ex. LTE 800Mhz Base de donnée centralisée définie le périmètre éligible au LSA Carrier Aggregation Configure les eNodeB (automatique) ETSI TS 103 235 Autorise l’accès et demande d’évacuer LSA 3 LSA 1 NRA LSA 2 Etape 2. Demande de spectre additionnel Etape 1. Communique les infos sur le spectre disponible (Fréquence, Zone géographique, durée) Accès au spectre exclusif partagé (LSA) sur Ex: 2.3GHz Etape 3. Autorisation d’utilisation de spectre Etape 4. Reconfiguration temps-réel des nœuds d’accès
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  © Alcatel-Lucent 2008,d.r., 20086 | Telecom Paristech | MS Architecte Telecom MultiService | Projet 2 Le modèle européen (2/3) : LSA, Architecture fonctionnelle et logique 1. Entré et stockage des informations: - Sur le modèle de partage entre 2 entités et bande -Identité du « LSA License » -Infos sur l’utilisation du titulaire et des exigences de protection 2. Calcul des ressources disponible pour chaque bénéficiaire de licence exclusive partagée 3. Reçoit les la disponibilité de ressources et confirme la réception et initie les opérations au sein des MFCN et envoie des acquittements à la fonction Info Exchange lorsque des changements sont effectués MFCN : Mobile Fixed Communication Networks Crée et fournit des rapports pour l’autorité de régulation, le titulaire et le « LSA License » Fonctions de sécurité, robustesse et fiabilité pour faire face aux attaques, gestion et détection des échecs du système LSA Fonction OAM, gestion des identités et gestion des systèmes séparés ETSI TS 103 235 Ce modèle devrait répondre aux attentes des différentes parties prenantes  Les titulaires devraient pouvoir monétiser leur bande de spectre sous-utilisée  Les bénéficiaires de licences exclusives partagées pourront bénéficier de spectre additionnel avec une qualité de service garantie  L’autorité assure une utilisation optimale du spectre
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  © Alcatel-Lucent 2008,d.r., 20087 | Telecom Paristech | MS Architecte Telecom MultiService | Projet 2 Le modèle européen (3/3) : Qualité de Service et protection titulaires et bénéficiaires de spectre additionnel  Zone d'exclusion  Une zone géographique dans laquelle les transmissions radio ne sont pas autorisés  Zone de protection  Une zone géographique dans laquelle le titulaire ne sera pas soumis à des interférences préjudiciables causés par les transmissions radio du bénéficiaire de spectre additionnel  Des mesures et des seuils spécifiques doivent être établies afin de définir une zone de protection, par exemple une intensité de puissance qui ne dépasse pas une valeur exprimée en dBµV/m à une hauteur définie au-dessus du niveau du sol  Zone de Restriction  Une zone géographique dans laquelle les opérateurs sont autorisés à exploiter des émetteurs de radio, sous certaines conditions restrictives (ex. max EIRP, limites et ou contraintes sur les paramètres des antennes)
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  © Alcatel-Lucent 2008,d.r., 20088 | Telecom Paristech | MS Architecte Telecom MultiService | Projet 2 Le modèle Americain : Spectrum Access System (SAS), modèle et architecture technique Titulaires Exclusion Protection Accès prioritaire 3.55Ghz – 3.65Ghz Protection 2nd Tier PAL 10 Mhz/Cenus tract 3rd Tier GAA 80 Mhz – 150Mhz/Census tract 1rst Tier Accès général autorisé 3.55 GHz –3.7Ghz Pas de protection Census Tracts (FCC) : - 1 miles2 zone dense > 85,000 miles2 zones rurales - Pays composé de 74000 census tracts LTE band 42 LTE Band 43 Accès du réseau au spectre avec License exclusive Accès au spectre PAL ou GAA 3.55Ghz – 3,7GHz FCC Database OAM Tier 2 / 3 SAS (Controler) SAS (Controler) Tier 1 Proxy Capteurs  Hiérarchie à 3 niveaux (FCC) pour la gestion des fréquences radio (Citizen Broadband Radio Services Device- CBSD) et pour assurer la protection des communications de niveau « défense nationale »: radars, contrôle de trafic aérien et maintien de l’ordre aux frontières maritime dans la bande 3.5GHz  L’accès au spectre par les stations radio (CBSD) des Tiers 2 et Tier 3 est autorisé par un système SAS qui gère également les interférences  Les émission des CBSD sont limités (dBm): Indoor (Cat A max EIRP/10Mhz 30dBm ~1Watt), Outdoor (Cat B non-rural 40 dBm et B rural 47dBm)  Un réseau de capteurs détecte l’activité radio aux abords des zone d’exclusion Tiers 1 et reconfigure les émetteurs Tier 2/tier 3 dans les 60 ms Répartition du territoire Modèle hiérarchique Architecture technique
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  © Alcatel-Lucent 2008,d.r., 20089 | Telecom Paristech | MS Architecte Telecom MultiService | Projet 2 Le partage de spectre non licencié: coexistence des technologies Wifi et LTE dans la bande 5GHz • Les plages exactes entre 5150 Mhz et 5925Mhz varient selon les pays • La puissances d’émission (EIRP) est limitées: 4W à 200mW • Les conditions pour assurer un partage égal entre technologies varient selon les pays • China, Korea, India, USA • Autres pays: Europe, Japon (3GPP) Opportunité (pour les opérateurs) d’accéder à 800Mhz dans la bande 5GHz UNII Convient au modèle « small cells » pour augmenter la capacité dans les zone dense Fréquence licencié (ex. 800Mhz) Fréquence non licenciées (5Ghz) LTE – AA (Assisted Access) Release 13 Uplink Downlink Downlink only Carrier Aggregation (Max 3x20Mhz) + Ancrage fréquence licenciée nécessaire Downlink Uplink Alternatives technologiques pour utiliser la bande 5Ghz Mécanismes de partage et de protection1. Sélection dynamique d’un canal sans interférences 2. Si aucun canal disponible alors 2 mécanismes possiblesLTE-U : Carrier Sensing Adaptive Transmission (CSAT) -Détection périodique de l’utilisation du canal (10ms à 100ms) - Partage avec le wifi basé sur le nbre d’AP Wifi détecté & leur utilisation -Lte ’ON’ max 50ms en continu LTE « ON » LTE « OFF » Adaptatif LTE-AA : Listen Before Talk (LBT) Cellule Macro Cellules Micro 3. Canal remis à disposition lorsqu’il n’est pas utilisé 1 2 OU
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  © Alcatel-Lucent 2008,d.r., 200810 | Reporting 2008 May presentation - ABR / CH / JMG – May 2008 Merci Thank you Shukran Grazie Danke Efharisto Spasibo Arigato Gracias