モバイルブロードバンド- 3.5Gから3.9Gへの技術展開-
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(2) 情報処理学会研究報告 IPSJ SIG Technical Report. Vol.2009-MBL-49 No.11 2009/5/7. HSPA – 世界に広がるカバレジ. モバイルブロードバンドの促進. HSPAカバレジ. 携帯電話方式毎の全世界加入者数 Source: Internal Ericsson. 7000. – 携帯電話プラットフォームに基づくモジュール – HSPA/WCDMA/EDGE、下り7.2/上り2Mbps – エリクソンのIPRポートフォリオ (含むクロスライセンス）を担保. 3GPPファミリー. 6000. 加入者数 (百万). 組込み型ＨＳＰＡモジュール. 5000 4000 3000 2000. ノートＰＣが初期の主要ターゲット – 高位機種に限らず全ての機種 – 組込みGPSによるナビゲーション応用なども視野. 1000 0 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013. LTE. モバイルWiMAX. HSPA. CDMA. WCDMA. アナログその他. 様々な機器へ導入. Source: GSA – Global mobile Suppliers Association: January, 2009. – MID (Mobile Internet Device):インテルと共同開発 – ゲーム機、家電、カメラ、カーナビなど. 商用HSPAネットワーク HSPA ネットワーク導入予定. 2008年後半から普及促進. GSM/GPRS/EDGE. – 事業者、ＰＣメーカと協力して開発 – Lenovo、Dell、東芝、LG、他に提供. 110ヶ国で247のHSPA商用ネットワーク 5. 7. 2009-05-07. 2009-05-07. 3GPP仕様リリース. モバイルブロードバンド・デバイスの増加. 3GPP Release 8. ブロードバンドサービスに利用. 3GPP Release 7. タッチスクリ ーン付き 携帯電話*. CCSA. 2008: 2.7億 2012: 6.6億 2008. 2009. 2010. 2011. TTC TTC. 2010. 2011. 3GPP Release 99. 2012. 埋込み及び 外付けモデ ム型PC** 2008. 2009. 2010. 2011. 1 2. 3 4 5. 6. 7. 8. 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 20. Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3Q4Q1 Q2 Q3Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1Q2 Q3Q4 Q1 Q2 Q3Q4. 2012. 98. **Source: ABI Mobile Devices Market Overview 2Q 08 (WCDMA family attached). 6. Versions of 3GPP Release 99. 3GPP TSGs Plenary Meetings. 2008: 25百万 2012: 85百万. *Source: ABI touchscreen report 3Q 08 (HSPA, HSPAevo, LTE attached). Versions of 3GPP Release 5. Versions of 3GPP Release 4. 3GPP Release 4. 2008: 6百万 2012: 6千万 2009. Versions of 3GPP Release 6. 3GPP Release 6. 2012. MID、携帯 型家電 **. 2008. 3GPP Release 5. Versions of 3GPP Release 7. 1999. 2000. 2001. 2002. 2003 8. 2009-05-07. 2. 2004. 2005. 2009-05-07. 2006. 2007. 2008.
(3) 情報処理学会研究報告 IPSJ SIG Technical Report. Vol.2009-MBL-49 No.11 2009/5/7. 3GPPにおけるW-CDMA系の標準化. 上りリンクの高速化 (HSUPA). Release 99 - 初期の商用W-CDMAシステムに適用 - 2001年3月以降のバージョンは後方互換性を保証 Release 4 - オールIPアーキテクチャの枠組み - 回線交換ドメインにおける階層型アーキテクチャ. 目標値 – – – –. Release 5 - オールIP、IMS (IP Multimedia Subsystem)仕様 - HSDPA (High Speed Down-link Packet Access) 仕様 Release 6 - Enhancement Uplink (HSUPA) 仕様 - MBMS (Multimedia Multicast/Broadcast Service) 仕様. 技術要素. Release 7 - HSPA evolution (eHSPA/HSPA+、高次変調、MIMOなど） - Multimedia telephonyその他のリアルタイムパケット機能. スケジューリングと 速度制御. 2/10 ms TTI. Release 8 - LTE (Long Term Evolution) / SAE (System Architecture Evolution) 9. 遅延時間の削減: 30-50 ms （往復） 高速通信利用可能範囲の拡大 最高速度: ~ 5.7 Mbps 容量の改善: リリース99の50-70%増し. 11. 2009-05-07. ハイブリッドARQと Soft Combining. 2009-05-07. HSPAの発展（HSPA Evolution, HSPA+）. HSDPA技術. 5 MHz キャリア 下り Rel 5 3.6 Mbps. 技術要素 複数コード (15コード) を共用. 上り 384 Kbps HSPA on the uplink. 15 codes. 特長. 14 Mbps. 16QAM. 最高速度: 14 Mbps 容量の増大: リリース99の200-300%増し 遅延時間の削減: ~ 100 ms（往復）. TTI = 2 ms TTI: Transport Time Interval. Rel 7 64QAM. Rel 8. 5.7 Mbps. Both. 16QAM. 42 Mbps. リンク アダプテーション. 今後の 可能性. – 容量の増大: 50-100 % 増し – 高速通信利用可能範囲の拡大. 12 Mbps. Multi Carrier 4x4 MIMO etc.. 80 Mbps. スケジューリング. 伝送遅延 < 25 ms. 高速、ビット当りのコストの低減 10. 12. 2009-05-07. 3. Mbps 2 ms TTI. 21 Mbps 28 Mbps. ハイブリッドARQと Soft Combining ARQ:Automatic Repeat Request. 次のフェーズ 端末側での受信効率の改善. Rel 61.4. 2x2 MIMO. 2009-05-07. 23 Mbps.
(4) 情報処理学会研究報告 IPSJ SIG Technical Report. Vol.2009-MBL-49 No.11 2009/5/7. LTEの無線技術. メイン・リモート構成の基地局. Resource block x 2. 下り: 適用型OFDM. 12 sub-carriers (180 kHz) 14 s. – 時間軸及び周波数軸上での無線状態依存型. のスケジューリング、リンクアダプテーション Δf = 15 kHz. ym bols. (1. ms. 光インタフェース･リンク 最長20 km. User A User B User C. RRU: Remote Radio Unit. 光ファイバ･ケーブル ). アンテナ. アンテナ. アンテナ. 時間. 周波数. RRU. RRU. RRU. 上り: 動的帯域割当に基づくSC(Single Carrier)-FDMA – 低いPAPR ¨ 高い電力効率 – 上りでの干渉抑制 (セル間での直交性を保持）. tim e. frequency. マルチアンテナ技術（基地局、端末） – MIMO、ビーム形成、送信・受信ダイバシティ – 高いビットレート、大容量. TX. TRX、PA、 LNA、フィルタ. 親機. RX. ベースバンド、制御、伝送. 複数の帯域: = 1.4、3、5、10、15、20 MHzのサポート 13. 基地局の構成例 Duplexer: 上りと下りの 無線信号の分離. 15. 2009-05-07. WCDMA/HSPAからLTEへの進化. 基地局アンテナ. DUP. Low Noise Amplifier: 上り無線信号の増幅. DUP. LNA. LNA. 第一フェーズ. Transmission and Reception: ベースバンド信号から 無線信号への変換. 無線ユニット. PA. Transport Interface: 他システムとの接続. 第三フェーズ. PA 運用対象スペクトル. TRX. TRX. IQ-INF. IQ-INF. 光ケーブル. Baseband processing: デジタルビットストリーム とベースバンド信号の変換. 第二フェーズ. GPSアンテナ. 同軸ケーブル (無線信号）. Power Amplifier: 下り無線信号の増幅. 2009-05-07. ベースバンドのデジタル信号. IQ-INF. BB. ベースバンドユニット CLK. EXT-INF. TR-INF. コアネット ワーク. OSS. 共用無線ユニット. 共用無線ユニット. Operation ＆ Maintenance: 運用保守. Tilting. アンテナチルト角制御. Alarm. 設備監視系. WCDMA. LTE. WCDMA. LTE. ベースバンド. ベースバンド. ベースバンド. ベースバンド. Operation Support System: 運用システム. Central Processing: 全体の制御・監視 14. 運用対象スペクトル. クロック同期 O&M. CP. 共用無線ユニット. GPS. 運用対象スペクトル. 16. 2009-05-07. 4. 2009-05-07.
(5) 情報処理学会研究報告 IPSJ SIG Technical Report. Vol.2009-MBL-49 No.11 2009/5/7. SAEでの各種アクセスの共存. 3Gの進化 – IMT-Advancedへ向けて 2002. 1999 R99. Rel4. WCDMA. 2004. Rel5. Rel6. HSDPA. HSPA. 2007 Rel7. GSM/GPRS (2G). 2008. 2011. Rel8. Rel10. SAE: System Architecture Evolution. 無線ネットワーク. Gb SGSN. HSPA evolution. Iu. GGSN GPRSパケット コアネットワーク S3. S4. LTE. 無線ネットワーク. S1-U. LTE. S2c. S2a. ePDG 無線LAN等 低信頼度非3GPP IPアクセス. 非3GPP IPアクセス. – LTEの進化の次のステップ – LTEをベースに最低限IMT- Advancedの要求条件を満足するように進化 – 100MHzまでの合計帯域幅で1Gbpsまでのピークデータ速度. IPサービス ネットワーク （IMS、PSS等）. EPC S2b. 無線ネットワーク. LTE - Advanced. 17. S5. AAA. SGi. PDN GW. SAE-GW. LTE. – LTEは新しい無線アクセスネットワーク(RAN) – 20 MHzまでの広範囲の帯域幅で大幅なパフォーマンスの改善 – ピークデータ速度は300 Mbps程度. Gx S6b. S11. Serving GW. Rx. HSS. MME. S1-MME. – 5MHzスペクトルにおいて、少ない追加コストでパフォーマンスの段階的な改善 – 次のステップ：Dual-cell (10 MHz). S6a. S12. W-CDMA (3G). LTE - Advanced. HSPA evolution. PCRF Gxc. 高信頼度 非3GPP IPアクセス. EPC: Evolved Packet Core （発展型パケットコア） 19. 2009-05-07. 2009-05-07. NGNとSAEの融合. LTE-Advanced – キーとなる技術. アプリケーションサービス制御 アプリケーション. スペクトルの柔軟性. 100 MHz. – 広帯域 (100MHzまで) – スペクトルとキャリアのアグリゲーション. 10 MHz. 認証、アクセス 認可、移動管理. 固定系アクセス ネットワーク. 20 MHz. 上りで空間多重 下りで空間多重とビームフォーミング 下りでより高位のMIMO 協調マルチポイント伝送. (1) NGNアーキテクチャ. IPトランスポート IPサービスネットワーク. eNodeB. アプリケーション. IMS 2G/3Gアクセス. マルチホップ – カバレジ拡大のためのL1リピータ – 自己バックホールのためのL3リレー 18. QoS、課金 制御. コア・トランスポート ネットワーク. 携帯系アクセス ネットワーク. マルチアンテナ – – – –. IMS、SIP制御、ストリーミング 制御など. ユーザ プロファイル. LTE. 加入者 プロファイル. 認証、アクセス 認可、移動管理. QoS、課金 制御. (2) SAEアーキテクチャ. 共通アクセス機能 GW. 固定アクセス. EPC（発展型パケットコア） 20. 2009-05-07. 5. 2009-05-07.
(6) 情報処理学会研究報告 IPSJ SIG Technical Report. Vol.2009-MBL-49 No.11 2009/5/7. 3GPPのSAE/EPCを出発点として検討開始. オールIP化によるネットワークの統合. 3GPP EPC:. モバイル ブロードバンド ネットワーク. Competence 要員. 要員. Operations. 運用. 運用 Telecom. テレコム マネジメント. テレコム マネジメント. サービス. サービス. - マルチアクセス環境でのモ ビリティとローミング - 認証、サービス許可 - ポリシーとリソース制御 - 高度課金機能 - .... ネットワーク間でのロー ミングパートナー関係. モビリティとローミング のサポート. 家庭又は 公衆エリア. ネットワーク. TV. データ/IP. 固定系. ネットワーク. 移動系. Management. 事業者の サービス. Internet. 固定系 ブロードバンド ネットワーク 友人、親戚宅. 3GPPのEPCは、統合機能のための基本機能要素を提供… …Broadband ForumはEPCに対応する有線系アクセスの標準を提供 21. 23. 2009-05-07. FMC: 3GPPとBroadband Forumの協力. 2009-05-07. マルチアクセスエッジ 共通IMS及び アプリケーション マルチアクセス・エッジ. • 既存の固定ブロードバンドア クセス機能 => モビリティのサポートに関 する検討が必要. コア機能. 無線 アクセス 移動. • 既存のマルチアクセスモ ビリティ標準 (EPC) =>有線アクセスへの適用 性の検討が必要 対象サービス例 (Use Cases). ホーム GW. 移動系と固定系で同一のサービス、フィルタリング 移動系と固定系でサービス継続、帯域/QoS保持、継続課金. 有線 アクセス. アクセス インター ワーク 機能. トランスポート機能. 移動系と固定系でビデオ視聴継続、帯域変更、同一ポリシー適用. EPCをベースに展開. ブロードバンドFMCの実現には両機関の協力が不可欠 22. - IPセッション制御 - モビリティのサポート - Deep Packet Inspection - セキュリティ - 課金 - ポリシー・リソース制御. 24. 2009-05-07. 6. 2009-05-07. 共通サービス インタフェース NNI/ローミング. インタフェース. 他事業者.
(7) 情報処理学会研究報告 IPSJ SIG Technical Report. Vol.2009-MBL-49 No.11 2009/5/7. 固定・携帯共用メトロイーサソリューション VoD. IP TV Head end. IP/MPLS/Ethenet IP/MPLS/Ethenet backbone. CPE Enterprise Services. OMS 1410. OMS 1410. ADSL Services. OMS 1410. News. GbE. DSLAM STM-n. OMS 1410 GbE. OMS 1410. Edge Gaming router. Internet. Metro Metro Access Access. VoD. OMS. Gaming Mobile backbone. Ethernet/MPLS-TP. Ethernet (SDH) Ring. SPT 2700. GPON. SAE-’ GW. GbE/TDM SPT 2700. FTTH Services. BRAS. OMS 1410 OMS 1410. PSTN Gateway. Internet. SPT 2700. eNodeB. Metro Metro Core Core SPT 2700. Mobile Services. Ethernet MPLSMPLS-TP. 25. 27. 2009-05-07. まとめ モバイルブロードバンドが急伸 – 約250の事業者がHSPA商用導入 – モバイルブロードバンドデバイスが急増. 市場を取り巻く状況 – 固定系から移動系への比重の遷移 – コンバージェンスの必要性について認識. ブロードバンド・コンバージェンスに向けての標準化 – 3GPPのSAE/EPCをベースに固定系を取り込み – 3GPPとブロードバンドフォラム共同での標準化推進. 技術的ブレークスルー – 多様な無線技術により、どこでも無線ブロードバンドを実現 – シームレスなモビリティを実現するネットワーク技術 – 投影・高精細表示、無線技術間連携などの端末技術 26. 2009-05-07. 7. 2009-05-07.
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