Sperimentazione WiMax Presentazione risultati - unina.itwpage.unina.it/pescape/cit/presentazione_FUB_30_01_06_rev7.pdf · Mod/FEC Gross Throughput (Mb/s) Occupied Bandwidth (MHz)

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Sperimentazione WiMax Presentazione risultati Roma, 30/01/2006

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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

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AWR – Access WiMAX Radio

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


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)


AWR ProST - Installazione da Esterno• Terminale da esterno per copertura a lunga

distanza e servizio Wireless DSL & VoIPServices

• 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 Sotto-

canalizzazioni (da 1/2 a 1/16)

ProST (15dBi)con SDA


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)


Diagrammi antenne impiegateAntenna Omnidirezionale Antenna settore da 120 gradi

Antenna settore da 60 gradi


Link Budget massimi per 3.5GHz FDD

ProST 15dBi

EasyST + Window Antenna

MacroMAX

155dBEasyST

158dB

163dB

Assunzioni:

Il link budget di sistema assume il peggior caso tra uplink e downlinkSottocanalizzazione 1/16 in Uplink

Opzione alta potenza con Diversita’ (+37dBm)


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 ¾64QAM 2/316QAM ¾16QAM ½QPSK ¾QPSK ½BPSK ½

13.111.68.75.84.42.91.4

13.111.68.75.84.42.91.4

3.53.53.53.53.53.53.5

3.73.32.51.71.30.80.4


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)


AWR – Access WiMAX RadioTrial Area Universita‘ di Palermo

In collaborazione con Telecom Italia

www.marconi.com


BS Palazzo Santi Romano, Palermo SSM x

1

M

2

6

3

4

5

D = 1,2 Km LOS

D = 1,4 Km NLOS

D = 1,5 Km NLOS

D = 1,9 Km NLOS

D = 0,5 Km NLOS

D = 1,7 Km NLOS


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 dipropagazione in ambiente tipicamente “Denso urbano”, con ricerca di siti specifici (tuttora in corso)

– Configurato con un profilo di servizio di tipo “Fastinternet access” per utenti singoli ed interconnessionelocale LAN di uffici


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


Particolari installativi sito BS Palazzo SantiRomano, Palermo


Visibilita’ dal sito BS Palazzo Santi Romano, Palermo

SS Giurisprudenza


Particolari installativi sito SS Facolta’ di Giurisprudenza


AWR – Access WiMAX RadioTrial Area Fosseno - Piemonte

In collaborazione con Telecom Italia

www.marconi.com


BS Angera

6,4Km - Fosseno

7,5Km

5,6Km

3Km

SS


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


Scenario Realizzativo

– Stazione Base:• 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


Particolari installativi sito BS Angera


Visibilita’ dal sito BS Angera

Direzione Arona

Direzione Fosseno


Impostazioni BS Angera


Particolari installativi sito SS Arona


Parametri del Link su Arona


Particolari installativi sito SS Fosseno


Parametri del Link su Fosseno


Parametri dei Link su Massino Visconti• Massino Visconti:

– Distanza 7,5 Km– Condizioni di NLOS– Connettivita’ non presente


AWR – Access WiMAX RadioTrial Area Palermo – Partinico

In collaborazione con INFRATEL

www.marconi.com


Trial Wimax Palermo - partinico: L’area Interessata


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 “e-

government”, “Videoconferenza” e “Fast internet access” e per uffici locali di pubblica amministrazione


Scenario Realizzativo– Stazione Base:

• 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


6,65 KmLOS

1,06 Km NLOS

2,95 KmNLOS

Base Station Partinico

CPE Borgetto

CPE Giardinello

CPE Fanciullo#1 #2

Scenario Realizzativo


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


Particolari installativi sito BS Palermo - PartinicoSito di Partinico (base Station)

Giardinello CPE

Antenne in Diversita’ Discesa cavi RF

Borgetto CPE


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


•Azimut: 88,3 gr

•Elevation: 4,6 gr

•Ro = 7,75 ,t

•V = franco ostacolo = 6,7 mt

•Att Diffr = 15,45 dB


Calcolo profili Radio (II)Collegamento Partinico – Casa del Fanciullo

Zona Intercettata da ostacoli

Dati tecnici:•NLOS


•Azimut: 46,8 gr

•Elevation: -0,33 gr


Marconi PlanetEV WiMAX Planner: BS Signal Strenght plot


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


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


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 sub-channelisation e diversita’ di trasmissione


Metodologia di test

Netspan Mgmt

Test PC

Test PC

AS.Max

ProST

ITGRecv (Server)UDP protocol

• Performance di rete• ITG (www.grid.unina.it/software/ITG/)

• Iperf (dast.nlanr.net/Projects/Iperf/iperfdocs_1.7.0.html)

ITGDec

NetspanWeb console

dos

dos

• Performance Radio• Console• NetSpan Management• CPE Web console

BS Console

ITGSend (Client)UDP protocol


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

2,95 Km ; NLOS

1,06 Km ; NLOS


Risultati Scenario A• Partinico BS - Giardinello (LOS, 1 CPE – Outdoor 6,65 Km)

Configurazione• Ptx = 16,5 dBm• G = 15 dBi

Parametri misuratiDownlink• P rx = -74 dBm• SNR = 26,3• 64QAM 2/3• Att = 119,9dB

Netspan Mgmt

Test PC

Test PC

AS.Max

ProST

Giardinello

Partinico BS

Configurazione • P tx = 25 dBm• G = 16 dBi• L cable = 5 dB • L cable = 1 dB

Parametri misuratiUplink• P rx = -78,4 dBm• SNR = 22,25• QPSK ¾• Att = 124dB

Jitter(ms)

Latenza RTD (ms)

Throughput (kbps)

Frame size Uplink DownlinkBPSK 64QAM 2/3

64 257,83 1021128 332,68 2042256 389,4 4074512 426,61 81771024 448,4 81651280 453,74 81381518 417,85 7749


64 32 31128 33 31256 33 19512 33 311024 48 321280 43 321518 46 33


64 3,3 0,7128 5,2 0,7256 8,3 1,4512 11,3 2,61024 2,9 1,71280 10,1 1,31518 9,4 4,1


Risultati Scenario B• Partinico BS - Borgetto (NLOS – 1 CPE – Outdoor – 2,95 Km)

Netspan Mgmt

Test PC

Test PC

AS.Max

ProST

Configurazione• Ptx = 22 dBm• G = 15 dBi• L cable = 1 dBParametri misuratiDownlink• P rx = -95,1 dBm• SNR = 7,3• BPSK• Att = 145dB

Configurazione • P tx = 25 dBm• G = 16 dBi• L cable = 5 dB

Parametri misuratiUplink• P rx = -92,9 dBm• SNR = 5,5• BPSK• Att = 139,9dB

Jitter(ms)

Latenza RTD (ms)Throughput

(kbps)Frame size Uplink Downlink

BPSK BPSK64 1,3 0,7

128 1,9 0,7256 3,3 1512 4,6 1,91024 7,7 3,41280 17,2 3,91518 5,2 4,1

Frame size Uplink DownlinkBPSK BPSK

64 65 63128 66 48256 66 45512 66 631024 68 631280 75 631518 77 66

Frame size Uplink DownlinkBPSK BPSK

64 139,46 598128 185,54 776256 257 911512 303,08 9951024 275,48 10481280 260 10551518 120,95 1021


Risultati Scenario C• Link Partinico BS – Casa del fanciullo CPE #1 (NLOS – Outdoor – 1,05 Km)

Netspan Mgmt

Test PC

Test PC

AS.Max

ProST

Configurazione• Ptx = 17,5 dBm• G = 15 dBi• L cable = 1 dBParametri misuratiDownlink• P rx = -73,3 dBm• SNR = 25,1• 64QAM 2/3• Att = 123,3dB


Parametri misuratiUplink• P rx = -77,6 dBm• SNR = 20,5• QPSK ¾• Att = 118,5dB

Jitter(ms)Throughput


QPSK3/4 64QAM 2/364 0,9 0,8

128 1,4 0,7256 2,5 0,6512 5,5 0,61024 6,3 1,21280 7,9 1,71518 6,8 1,5

Frame size Uplink DownlinkQPSK3/4 64QAM 2/3

64 499,89 542,85128 851,67 1564,55256 1064,01 3608,24512 967,19 7689,211024 1251,42 8425,481280 1003,81 79961518 1194,46 7765,12


Risultati Scenario C• Link Partinico - Casa del fanciullo CPE # 2 (NLOS – Outdoor – 1,05 Km)

Netspan Mgmt

Test PC

Test PC

AS.Max

ProST

Configurazione• Ptx = 21,5 dBm• G = 15 dBi• L cable = 1 dB

Parametri misuratiDownlink• P rx = -82,4 dBm• SNR = 15,2• QPSK ¾• Att = 132,4dB


Parametri misuratiUplink• P rx = -81,6 dBm• SNR = 13,75• QPSK ¾• Att = 128,1dB



QPSK 3/4 QPSK 3/464 6,4 0,7

128 1,9 0,7256 3 1512 5,6 1,91024 9 3,41280 10,1 3,91518 10,9 4,1

Frame size Uplink DownlinkQPSK3/4 QPSK3/4

64 500,77 540,9128 726,89 1560,03256 1065,83 2666,68512 1160,87 2964,881024 1198,19 3147,121280 1261,9 2993,51518 1196,98 2378,14


Risultati Scenario D• Link Partinico BS - Ninni Cassara’ (NLOS – 1 CPE – Indoor)

Netspan Mgmt

Test PC

Test PC

AS.Max

Configurazione• Ptx = 21,5 dBm• G = 8 dBi• L cable = 0 dBParametri misuratiDownlink• P rx = -72,2 dBm• SNR = 25,8• 64QAM 2/3• Att = 116,2dB


Parametri misuratiUplink• P rx = -81,7 dBm• SNR = 22,75• 16 QAM ½• Att = 122,2dB



16QAM 1/2 64QAM 2/364 0,9 0,6

128 0,8 0,7256 1,3 0,6512 5,6 0,71024 7,3 1,61280 8,4 1,61518 NA 1,5

Frame size Uplink Downlink16QAM1/2 64QAM2/3

64 542,12 542,643128 1570,35 1562,37256 2022,68 3606,62512 1091,99 7688,931024 1188,81 7935,351280 622,28 7974,431518 NA 7131,46


Applicazioni (I)• Creazione di un unica rete locale con accesso alla rete tramite collegamento

ADSL della scuola Ninni Cassara’

• Screenshot DHCP server


Applicazioni (II)• Videoconferenza tra l’Easy ST posto nell’aula magna della Scuola Ninni Cassara’ e un ProST della Scuola ‘Casa del Fanciullo’

ProSTPartinico

Casa del Fanciullo


Applicazioni (III)• Remote Desktop - VNC

• Iperf test da remoto


Applicazioni (IV)• Web browsing


Conclusioni e prospettive

Prospettive:1. Effettuazione misure di carico sul settore (Multiple User Traffic);

2. Ripetizione delle stesse misure con Sotto-canalizzazione attivatasu 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

Conclusioni:1. Tecnologia di buona maturita’ e con prestazioni verificate in

linea con i dati di targa2. Livelli di e.i.r.p. critici per il corretto sviluppo del business case

con terminali da interno3. Necessita’ di coordinamento per comparabilita’ dei test


Grazie per la Vostra Attenzione!


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