O caminho para o 5G. 19 de setembro de Mauro T. Fukuda

O caminho para o 5G

19 de setembro de 2017

Visão do 5G

Atributo IMT Adavanced (4G) IMT 2020 (5G) Taxa de Pico DL: 1 Gbps UL: 0.05 Gbps DL: 20 Gbps UL: 10 Gbps Taxa de Usuário 10 Mbps 100 Mbps Eficiência Espectral DL: 15 bps/Hz UL: 6.75 bps/Hz DL: 30 bps/Hz UL: 15 bps/Hz Mobilidade Funcional até 350 km/h

Não suportado para aviação civil

500 km/h

Densidade de Conexões

100k devices/km2 1 million devices/km2 Eficiência de

Energia de Rede

1 100x maior que IMT

Advanced Capacidade de

tráfego por área

0,1 Mbps/m2 10 Mbps/m2 Banda Larga Móvel Aprimorada Comunicação Massiva de Máquinas Ultra Confiabilidade & Baixa latência Cidades Inteligentes Casas e Prédios Inteligentes Vídeo 3D, UHD, Realidade Virtual Realidade Aumentada Automação Industrial Carros Autônomos Carros Conectados Cirurgia Remota

C

OMUNICAÇÃO

M

ASSIVADE

M

ÁQUINAS

U

LTRA

C

ONFIABILIDADE

& B

AIXALATÊNCIA

B

ANDA

L

ARGA

M

ÓVEL

A

PRIMORADA

• Grande número de dispositivos • Baixo custo

• Longa duração de bateria

• Web Access

• Aplicações de Vídeo: Conferência, Broadcast • Realidade Virtual e Aumentada

• Carros Conectados • Cirurgia Remota

• IoT Industrial

• Comunicações entre Máquina Críticas • Carros Autônomos

CasOs de uso 5G

Fonte: NGMN Alliance Banda Larga em Áreas Densas Banda Larga em Qualquer Lugar Maior Mobilidade do

Usuário IoT Massivo

Comunicação Extrema em Tempo Real

Comunicações para a Vida

Comunicação

Ultra-Confiável Serviços Broadcast Vídeo Pervasivo Rede de Sensores Trem de Alta Velocidade +50Mbps em Qualquer Lugar

Modelos de negócio no 5G

Fonte: NGMN Alliance

PROVEDOR DE

ATIVOS

PROVEDOR DE

CONECTIVIDADE

PROVEDOR DE

SERVIÇOS DE

PARCEIROS

XaaS: IaaS, NaaS, PaaS

Oferta e operação para terceiros diferentes recursos de infra-estrutura de rede (Infrainfra-estrutura, Plataforma, Rede) como um Serviço.

Compartilhamento de Rede

Compartilhamento de infra-estrutura de rede entre dois ou mais operadores com base em políticas estáticas ou dinâmicas (exemplo: políticas de congestionamento / excesso de capacidade)

Conectividade Básica

Conectividade básica IP para o Varejo e Atacado / MVNO

Conectividade Avançada

Conectividade IP diferenciada (QoS, zero rating, latência, etc.) e possibilidades avançadas de configuração de conectividade.

Serviços enriquecidos pelo

Parceiro

Oferta onde os clientes finais das operadoras são enriquecidos pela capacidade dos parceiros (conte´´udo, aplicativo, etc

Serviços enriquecidos pela

Operadora

Oferta onde os clientes finais dos parceiros são enriquecidos pela rede da operadora e outros recursos para criação de valor (conectividade, contexto, identidade etc.)

Criação de valor no 5G

Fonte: NGMN Alliance

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G

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CONFIABILIDADE

EXPERIÊNCIA

SERVIÇO

PREPARAração do Ambiente para o 5G na operadora

Fonte: NGMN Alliance ACESSO CORE APLICAÇÕES E NEGÓCIO

Preparação do espectro na rede macro para o 5G

Refarming de frequências Novas faixas de Espectro

Small Cell & CRAN

Preparação da estrutura de rede de acesso para nova arquitetura e expansão de small cells

Cloudificação e virtualização do Core

Evolução do Core para Virtualização (NFV/SDN)

Estabelecimento dos datacenter telco na borda da rede

Preparação dos Sistemas Operacionais

Readequação dos recursos físicos, computacionais e de sistemas (OSS/BSS) para a nova arquitetura funcional de aplicações e negócio .

Construção de Ecossistemas de Aplicações e Dispositivos

Padronização de interfaces

Parcerias com desenvolvedores de aplicações

Desenvolvimento de rede de parceiros para dispositivos

Preparação do negócio para os novos cases de uso trazidos pelo 5G

Estruturação de novos modelos de negócio e parceria com terceiros.

INFRAESTRUTURA

Expansão da fibra na rede de acesso fixa

Expansão do FTTx nas áreas urbanas Adequação do Backhaul Móvel para IP

Backbone de Transporte Flexível

Rede de transporte do backbone nacional resiliente e flexível

ondas milimétricas no 5G

3000 MHz 3500 MHz 4000 MHz 4500 MHz 5000 MHz 5500 MHz 6000 MHz

B42 Satellite B46

Mobile Broadband & Critical Mission Applications – Indoor 3 - 6 GHz

400 MHz 900 MHz 1400 MHz 1900 MHz 2400 MHz 2900 MHz

B31 Broadcast B28 B20 B5 B8 B32 B3 B1 B40 ISM B7

Long Range for Massive Internet of Things (IoT) < 1GHz

Mobile Broadband & Critical Mission – Outdoor 1 – 3 GHz

20 GHz 30 GHz 40 GHz 50 GHz 60 GHz 70 GHz 80 GHz 90 GHz

K Band Ka Band Ka Band Ka Band V Band V Band

V Band V Band V Band V Band W Band W Band

Extreme Mobile Broadband & Short Range > 6GHz & cm/mmWave

> 6 GHz

~30 GHz

1-6 GHz

~ 3 GHz

<1 GHz

~0.3 GHz

Ondas Milimétricas: Alta Capacidade de Espectro & Grande Canalização

Capacid

ade

Cobertu

ra

Necessidade: L x 20 MHz Necessidade: L x 100 MHz Necessidade: 1-2 GHz

N

ETWORK

F

UNCTION

V

IRTUALIZATION

virtualização

SDN applications SDN controllers Network Resources Controle programático de recursos de rede abstraídos (interface de controle de aplicativos) Controle logicamente centralizado de recursos de rede (interface de controle de recursos)

Source: ITU-T Y.3300

• Aceleração da inovação

• Rápida adaptação às demandas dos clientes: • Maior confiabilidade de recursos

• Rede compatível com serviços e Personalização Hardware Resources

Virtualized Network Functions (VNFs)

Virtualization Layer VNF ... NFV M an ag e m e n t an d O rch e str at ion

Compute Storage Network

NFV Infrastructure Virtual Compute Virtual Storage Virtual Network VNF VNF VNF • Redução de CapEx • Redução de OpEx:

• Melhoria da eficiência operacional de O&M • Rápida Implementação

• Time to market

• Diferenciação de serviços

Source: ETSI

NFV+SDN => R

EDE

M

ÓVEL

O SDN pode habilitar, simplificar e automatizar a implementação do NFV

• Simplificação de rede móvel • Otimização do tráfego • Resiliência

• Gerenciamento de energia

• Gerenciamento de espectro e interferência SDN applications SDN controllers Network Resources Hardware Resources

Virtualized Network Functions (VNFs)

Virtualization Layer VNF ... N FV M an ag e m e n t an d O rc h e st ra ti o n

Compute Storage Network

NFV Infrastructure Virtual

Compute Storage Virtual Network Virtual

VNF VNF VNF

MEC – Mobile Edge Computing (Multiple Access Edge Computing)

●

Ideia Principal

– Traz a nuvem mais perto da borda da rede – Abre a vantagem para o aplicativo de terceiros

– Fornece serviços para melhorar a aplicação com informações de contexto para se beneficiar de correr perto da borda

– Necessidade de solução com baixa latência e tratamento de tráfego local

●

Benefícios

– Proximidade

– Latência ultra baixa – Alta largura de banda

– Acesso em tempo real à rede de rádio e informações de contexto – Consciência de localização

Mobile Edge Host Mobile Edge App _{Mobile Edge}

Application Virtualization Infrastucture (NFVI) Mobile Edge Platform

Mobile Edge Host Level Manag. Virtualization Infrastucture Manager Mobile Edge Platform Maganer Mp1 Mp2 Mm5 Mm7 Mm6

Mobile Edge System Level Management Mobile Edge Orchestrator User App LCM Proxy Mm8 Mm1 Mm2 Mm3 CFS Portal UE App Mx1 Mx2 Ne tw or k s M obile E dge Ho s t Le v e l M obile E dge S y s tem Le v e l Wi-Fi/Femto

LTE (MCN/SCN) NR (MCN/SCN) LPWA _{GPON/XGPON/G.Fast/XGFast}

Nova Rede Fronthaul

CPRI RoE SBI/Fronthaul NBI/Internet Hardware Poll Virtualization Layer B B U1 ... O&M /Or ch e st rat o r B B U2 B B Un EPC IM S M TA S RRH RRH RRH Time Sensitive Network (TSN) Fronthaul IP Backhaul

SDN

Con

tr

o

ller

IEEE 1588 vBBU in MEC, Radio Cloud Center ou Telco Datacenter Radio over Ethernet  CPRI converter Ethernet TSN based Network

RAU

RF/DF L1 Off . N G FI C PRI RoE Agg.

N

OVA

R

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RANSPORTE

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OVAS

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NTERFACESDE

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EDE

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IGH

T

RANSMISSION

C

APILLARITY

IEEE P1914.3 - CPRI over Ethernet mapper/de-mapper IEEE P1914.1 – (NGFI) Next Generation Fronthaul Interface IEEE 802.3 – (TSN) Time Sensitive Network features

IEEE 1588v2 – Synchronization L2 ( MA C /RL C /P DCP ) L1 (P HY ) Resource Mapping & IFFT

Layer Mapping Precoding Modulation Bit-level Processing Resource Mapping & FFT Layer Mapping Precoding IDFT & Demodulation Bit-level Processing Low MAC High MAC RLC Dual Connection PDCP CPRI

PHY Pre – PHY IFFT PHY Bit – PHY Sym MAC - PHY MAC Hi – MAC Lo PLCP - RLC

Ba

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Alto Restrito Baixo Flexível

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Alto Baixo

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Alto Baixo SBI/Fronthaul NBI/Internet Hardware Poll Virtualization Layer B B U 1 ... O & M /Orche st rat or B B U 2 B B U n EPC IM S M TA S RRH

Next Generation Fronthaul Interface

Network Slicing & Flexible Protocol Stack Split _{Load Balancing and Statistical Mutiplexing}

MIMO => RRH

Cordinating function => vBBU

2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2020+ Release 16 & 5G Enh (ITU) Release 15 & 5G SI/WI Evaluation & Specification Proposal Submission Tech. Requirements &

Eval. Methodology Vision, Technology & Spectrum

Cronograma do 5G

WRC15

WRC12 WRC19

Trials & Comercialização Padronização

Pre-padronização Pesquisa Exploratória

First Release

White Paper Requirements & Tech. feasibility

Release 14 & 5G SI Release 10-13 NFV Phase 3 NFV Phase 2 NFV Phase 1 MEC Phase 2 MEC Phase 1

RG on Cloud based Mobile Core Net. for 5G

Evolution to SDN Open Flow Open Daly Light

Open Flow v1.2 Google

Es

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Trial of basic

Projeto 5G Brasil

●

Projeto “5G Brasil” tem por finalidade fomentar a criação do ecossistema da quinta geração de

telefonia móvel (5G) desde a pesquisa básica e aplicada, desenvolvimento de produtos e soluções de

sistemas de engenharia, industrialização de produtos e soluções, aplicações práticas e

compartilhamento de informações, o que consistirá principalmente em:

– Facilitar e estabelecer a interlocução com o Governo Federal, Estadual e Municipal e com Agencia Reguladora para a tecnologia 5G

– Buscar apoio financeiro para o fomento e uso da tecnologia 5G incluindo de entidades e fundos setoriais dentro e fora do Brasil – Fomentar acordos de cooperação nacionais e internacionais

para o desenvolvimento da tecnologia 5G; – Orientar a utilização da tecnologia 5G;

– Estabelecer e manter interação aberta com organizações não TICs, também denominadas setores verticais, e promover a cooperação entre as verticais e o Projeto 5G Brasil e

o envolvimento das verticais e o 5G Brasil, onde seja necessário e apropriado;

– Compartilhar informações referentes à tecnologia 5G entre os Membros e Associados, dentro dos limites da lei vigente.

– Representar o interesse comum das associadas, quando solicitado, em foros nacionais e internacionais referentes ao 5G.