Echtzeitübertragung über LTE am Beispiel von · • Die eNodeB‘s sind logisch über das S1...

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Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH 1 23.11.2012 Presented by Dipl.-Ing.(FH) Andreas Burk Senior Solution Engineer Echtzeitübertragung über LTE am Beispiel von Audio over IP Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH 2 23.11.2012 Inhalt LTE Einführung System Architecture Evolution (SAE) Evolved UMTS Radio Access Network Evolved Packet Core Beispiel Anwendungen – AoIP Infrastruktur am Beispiel einer Rundfunkanstalt – Weitere Beispielanwendung

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Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH1 23.11.2012

Presented by

Dipl.-Ing.(FH) Andreas Burk

Senior Solution Engineer

Echtzeitübertragung über LTE am Beispiel von Audio over IP

Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH2 23.11.2012

Inhalt

• LTE Einführung

• System Architecture Evolution (SAE)

– Evolved UMTS Radio Access Network

– Evolved Packet Core

• Beispiel Anwendungen

– AoIP Infrastruktur am Beispiel einer Rundfunkanstalt

– Weitere Beispielanwendung

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Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH3 23.11.2012

LTE Einführung

Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH4 23.11.2012

• Die Standardisierung von LTE wird durch die 1998 gegründete 3GPP Initiative vorgenommen.

• Die Abkürzung 3GPP steht für

„Third Generation Partnership Project“.

• Ziel der Standardisierung ist die Erstellung von technischen Spezifikationen (TS) welche alle technischen Details beschreiben.

• Die TS werden in Releases aufgeteilt, die ein bestimmtes Ziel der Entwicklung abbilden.

LTE - Einführung

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LTE - Einführung

• Zeitrahmen der 3GPP-Release:

• Die Standardisierung wird in verschiedenen Standardisierungsgruppen (TSGs) durchgeführt. Folgende Gruppen sind vorhanden:

– TSG SA Services and Architecture

– TSG CT Core Network and Terminals

– TSG GERAN GSM EDGE Radio Access Network

– TSG RAN UMTS Radio Access Network

Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH6 23.11.2012

LTE - Einführung

• Ist das aktuelle LTE eine 4G Technologie?

– oder ist es 3G / 3,5G / 3.9G, … ?

• Der Reihe nach:

– Technisch gesehen beziehen sich die Mobilfunk Generationen auf die Standardisierung der ITU.

– Die 3. Generation wurde durch IMT-2000 (ITU-R M.1457) spezifiziert.

– Die 4. Generation wird durch IMT-Advanced formuliert.

– Aktuell wird das Release 8 bei den Mobilfunkprovider eingeführt, dieses erfüllt nichtdie Kriterien für IMT-Advanced und kann demnach nicht der 4 Mobilfunkgeneration zugeordnet werden.

– Erst das 3GPP Release 10, in dem LTE Advanced eingeführt wird, ist ein Kandidat für 4G.

– Die aktuelle Version ist demnach noch der 3. Generation zuzuordnen!

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LTE - Einführung

• LTE Frequenzen:

– Es stehen in Deutschland im Wesentlichen zwei Frequenzbereiche zur Verfügung. – Der 800 MHz (791 MHz bis 862 MHz) Bereich.

– Der 2600 MHz (2500 MHz – 2570 MHz und 2620 MHz – 2690 MHz) Bereich.

• LTE 800 „Digitale Dividende“

– Der durch die Digitalisierung des Rundfunk frei gewordene Bereich wird auch als „Digitale Dividende“ bezeichnet.

– Dieses Spektrum ist Bestandteil der Breitbandstrategie der Bundesregierung und wird für eine flächendeckende Versorgung der Bevölkerung mit min. 1Mbit/s verwendet.

– Ein wichtiger Aspekt für die freigewordenen UHF Frequenzen sind die attraktiven Ausbreitungseigenschaften.

Eine Basisstation hat in diesem Bereich ein Senderadius von bis zu 10km.

weniger Basisstationen für die Flächenversorgung und damit geringere Investitions- und Betriebskosten.

Zusätzlich ergibt sich in diesem Frequenzbereich eine gute Gebäudedurchdringung.

Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH8 23.11.2012

LTE - EinführungEtwas Physik…

f = 800 (LTE)

LTE + Digitale Dividende = Breitbandinternet in ländlichen Regionen

UKW108 MHz

Licht500.000.000 MHz

UMTS2.100 MHz

TV500 MHz

GSM900 MHz

Digitale Dividende800 MHz

AusbreitungDurchdringung

-+

f = 2.100 (UMTS)

Flächendeckungmit >50.000 Sites

Flächendeckungmit <10.000 Sites

Sehr gutes LTE-Funksignal, auch innerhalb von Gebäuden!

Die Freiraumdämpfung ist abhängig von Radius und Frequenz

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Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH9 23.11.2012

Es wurden die BNetzA Auflagen bereits in 15 von 16 Bundesländern erfüllt:

Saarland

Baden-Württemberg

Bayern

Hessen

Rheinland-Pfalz

Nordrhein-Westfalen

Schleswig-Holstein

Bremen

Hamburg

Berlin

Vodafone hat LTE auch in 2012 weiter im ländlichen Raum ausgebaut…

Niedersachsen Sachsen

Thüringen Sachsen-Anhalt

Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH10 23.11.2012

Aktuelle Vodafone Breitbandabdeckung

Ende 2012:> 90 % Haushalte (36

Mio)versorgt mit LTE/UMTS

LTE + UMTS = Breitband flächendeckend

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LTE – EinführungFrequenzbereich der Netzbetreiber im 800 MHz Bereich

• Zuweisung der Frequenzen im Bereich der „Digitalen Dividende“

Quelle: www.ltemobile.de

Quelle: www.ltemobile.de

Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH12 23.11.2012

LTE - Einführung

• LTE 2600

– Im Bereich 2600 MHz (IMT Extension Band) gab es mehrere Frequenzblöcke zu ersteigern.

– 14 gepaarte 5 MHz Blöcke und 10 Blöcke a‘ 5 MHz ungepaart (ITU Nutzungsplan 1)

– Der Bereich eignet sich insbesondere für Metropolregionen uns Suburbanen Bereich.

– Die Ausbreitungseigenschaften sind, aufgrund der relativ hohen Frequenz, nicht optimal.

– Die Basisstationen müssen nahe beieinander stehen.

Frequenzblöcke im Bereich zwischen 2500 MHz und 2690 MHz Quelle: www.ltemobile.de

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Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH13 23.11.2012

LTE – EinführungFrequenzbereich der Netzbetreiber im 2600 MHz Bereich

• Das IMT-Extensionband bietet die Möglichkeit für die Netzbetreiber LTE mit einer Kanalbandbreite von 20 MHz zu betreiben hohe Bandbreiten.

Frequenzzuweisung im 2600 MHz BereichQuelle: www.ltemobile.de

Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH14 23.11.2012

LTE – EinführungWeitere Frequenzbereiche der Netzbetreiber

• In Europa bieten die bisher für GSM genutzte Frequenzbereiche bei 900 MHz und 1800 MHz eine Alternative für LTE, wobei der 900 MHz eine sehr langfristige Planung ist.

• Der 1800 MHz bietet auch eine mittelfristige Alternative, den hier steht Spektrum zur Verfügung, dass bei der großen Frequenzversteigerung 2010 vergeben wurde.

Quelle: ltemobile.de

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Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH15 23.11.2012

LTE EinführungFrequenz Auktion 2010

4x5 MHz

800 MHz

Spektrum Invest

1.210 Mio €

4x5 MHz1.154 Mio

4x5 MHz1.212 Mio

- -

13x5 MHz

2.600 MHz

Spektrum Invest

110 Mio €

9x5MHz 85 Mio €

10x5MHz 88 Mio €

6x5 MHz 53 Mio €

UMTS

Kapazitäts-erweiterung

TotalInvest

1.423 Mio €

1.300 Mio €

1.379 Mio €

284 Mio €

Ergebnis Frequenzauktion 2010

4.386 Mio €

Vodafone investiert 1,4 Mrd. Euro in Deutschlands Zukunft

Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH16 23.11.2012

LTE EinführungVergleich UMTS und LTE

UMTS HSDPA/HSUPA HSPA+ LTE LTE Advanced

384 kBit/s 1,8 MBit/s 14,4 MBit/s bis 100 MBit/s bis 1 GBit/s3,6 MBit/s 21,1 MBit/s7,2 MBit/s 42,2 MBit/s

128 kBit/s 1,8 MBit/s 5,8 MBit/s bis 50 MBit/s bis 500 MBit/s(384 kBit/s) 3,6 MBit/s (11,6 MBit/s)

5,8 MBit/s

Latenzzeit 170 bis 200 ms 10-20ms

Ramp-Up Time 900 ms unter 300 ms

Zellgröße

QoSSLA

- Bandbreitengarantie möglich (Daten)t.b.d t.b.d

- Störungen beeinflussen das gesamte Frequenzspektrum

- Störungen betreffen Einzelfrequenzen des Freqzenzsprektrums

Stabilität

- keine Bandbreitengarantie (Daten)

UMTS LTEMobilfunktechnik

-Zellatmung durch Interferenzen - stabile Übertragungsraten bis zum Zellrand

Downlink

Uplink

60 bis 70 ms

10m bis >75km10m bis >20km (Zonen 1-4)

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System Architecture Evolution

Evolved UMTS Radio Access Network (E-UTRAN)

Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH18 23.11.2012

Evolved UMTS Radio Access Network (E-UTRAN)

• Anforderungen an das E-UTRAN (laut Spezifikation):

– Spitzendatenraten DL: 100 Mbit/s (20 MHz)

– Spitzendatenraten UL: 50 Mbit/s (20 MHz)

– Spektrale Effizienz: 5bit/s/Hz im DL, 2,5bps im UL

– Verbessert Performance am Zellrand

– Latenz U-Plane: < 10ms

– Latenz C-Plane:< 100ms

– Wechsel vom „schlafendem“ zu aktivem State < 50ms

– Skalierbare Bandbreiten in Stücken von 1,25/2,5/5/10/20 MHz

– Unterstützung von Geschwindigkeiten bis 350km/h

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Evolved UMTS Radio Access Network (E-UTRAN)

• Im E-UTRAN sind wesentliche Steuerfunktionen, die vormals in einem Radio Network Controler (RNC) waren, jetzt in die eNodeB integriert.

• Die Funktionen sind:

– Radio Ressource Management (Radio Bearer Control, Radio Admission Controlusw.)

– IP Header Compression und Verschlüsselung der Nutzerdaten

– Routing der User Plane-Daten zum Serving Gateway

– usw.

• Durch die Verlagerung von wichtigen Funktionen in die eNodeB wird eine Reduzierung der Round Trip Time (RTT) erreicht.

Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH20 23.11.2012

Uplink: Single-Carrier Frequency Division Multiple Access (SC-FDMA):

- Frequenzband wird in Subcarrier (15kHz) eingeteilt- 12 Subcarrier werden zu einem Block

zusammengefasst- Subcarrier sind orthogonal zueinander- Jedem Nutzer können die Blocks zur Übertragung

zugewiesen werden (pro Block 180kHz pro 0,5ms Zeitintervall mit 84 Symbolen)

- DL Modulation: QPSK, 16QAM, and 64QAM

Downlink: Othogonal Frequency Division Multiple Access (O-FDMA):

Frequenz

Frequenz

- vergleichbar mit O-FDMA; Unterschied besteht darin, dass n * Blöcke in einem Subcarrier zusammen-gefasst werden

- weniger Leistung am User-Equipment erforderlich- UL Modulation: QPSK and 16QAM

Evolved UMTS Radio Access Network (E-UTRAN)Sendeverfahren bei LTE (FDMA)

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LTE – EUTRAN Modulation Process

• Ein Verfahren zur Steigerung der Datenrate von LTE ist Quadraturamplitudenmodulation (QAM).

– mehrere Bits pro Signal.

– Signale werden per AM auf einen Träger gleicher Frequenz, jedoch um 90° phasenverschobenmoduliert.

– Komplexe Modulationsverfahren wie 64 QAM sind nur in der Nähe der Basisstation möglich.

– Hohe Modulation ist extrem störanfällig, deshalb wird in größeren Entfernungen zur eNodeB QPSK (QAM 4) verwendet.

modulation process [Source: LTE_Einführung_V1.pdf]

Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH22 23.11.2012

Evolved UMTS Radio Access Network (E-UTRAN)MIMO für einen höheren Gewinn

MIMO (Multiple Input Multiple Output): - Bei MIMO wird durch das Senden und Empfangen mit mehreren Antennen am

Sender bzw. Empfänger die Übertragung verbessert- Antennen sind um Lambda/2 räumlich versetzt

- Bei LTE mit 2x2 MIMO

- Funklöcher werden reduziert

- Da das Signal mehrfach vom Sender abgestrahlt und vom Empfänger empfangenwird, ist es für den Empfänger möglich aus den verschiedenen Signalen mit gleicherInformation das ursprüngliche Signal besser zu rekonstruieren

- weniger Übertragungsfehler, weniger Sendeleistung nötig, etc.

Quelle Grafik:http://www.wikipedia.de

s = single

m = multi

i = input

o = output

mobile LTE- User (Smartphone)

feste LTE- User (Router, IAD)

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Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH23 23.11.2012

Evolved UMTS Radio Access Network (E-UTRAN)

• Die eNodeB‘s sind logisch über das S1 Interface an das EPC Netzwerk angebunden.

• S1-MME verbindet die eNodeB mit der MME

• S1-U verbindet die eNodeB mit dem S-GW.

• Die Verbindung zwischen E-UTRAN und EPC wird physikalisch über ein Single Radio Access Network– SRAN – realisiert.

Evolved Packet Core (EPC)

Evolved Universal Terrestrial RadioAccess Network (E-UTRAN)

Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH24 23.11.2012

Evolved UMTS Radio Access Network (E-UTRAN)

S1-U S1-MME S1-U S1-MME

X2

Ausgangs eNodeB

ZieleNodeB

S-GW MME

X2:Handover KoordinationWeiterleitung von NutzerdatenLastverteilungsfunktionenInterferenkoordination

UE

X2-Interface

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GSM

UMTS

LTE

GSM

UMTS

LTE

Heutiger GSM/UMTS Standort Zukünftiger Single RAN Standort

GSM UMTS

ATM

TDM

GSM

GSM

UMTS

LTE

GSM

UMTS

LTELTE

UMTS

GSM

all IP

GSM

GSM

UMTS

Netzwerk (R)evolution

• Vereinfachung derSystemtechnik durchIntegration von GSM, UMTS, LTE in einemRack mit einemRemote-Radio-Head(RRH)

• Weniger Komplexitätmit einem “all IP”Access und Core Ende-zu-Ende

GSM

UMTSLTE

RRH RRH

UMTS LTE

Glasfaser

Evolved UMTS Radio Access Network (E-UTRAN)Single RAN als “All IP”- Lösung

Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH26 23.11.2012

System Architecture Evolution

Evolved Packet Core (EPC)

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Evolved Packet Core (EPC)

• Anforderungen an das EPC

– Always-on IP– Zuweisung einer IP Adresse während der Attach-Prozedur

– QoS Anforderungen– da es sich um ein reines paketvermittelndes Netz handelt, ist es essentiell, dass das EPC in der

Lage ist, die nachgefragten Dienste unterschiedlich abzubilden

– Flache Netzwerkhierarchie– möglichst wenige Netzelemente

– Trennung C-Plane und U-Plane

– Flexibilität zwischen E-UTRAN und EPC– das Interface zwischen E-UTRAN und EPC soll aus Gründen der Redundanz und der

Lastverteilung flexibel ausgelegt sein

Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH28 23.11.2012

Evolved Packet Core (EPC)Vodafone Germany PLMN Overview

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PCC

eNBS-GW P-GW

S1-U

S1-MME

S6a

S5 / S8

S11

uU-LTE

MME HSS

SGi

PCRF

Gx

IP Network(MPLS, IMS, …)

Rx

E-UTRAN EPC

Evolved Packet Core (EPC)Architektur Überblick

• S-GW– Ankerpunkt für inter- eNodeB

Handover.

– Zwischenspeicherung von Downlinkdaten für UE im Idle Mode.

– Netzwerkseitiger Verbindungsaufbau

– Lawful Interception

– Datenpaket Routing

– …

• P-GW– Nutzerbasierte Paketfilterung

– Lawful Interception

– UE IP Addresszuweisung

– Markierung von Datenpaket für den Transport-Level (DiffServ)

• Mobility Management Entity (MME)– Signalisierung zwischen UE und

Core Netz

– Sicherheitsrelevante Prüfung beim Netzzugang

– Erreichbarkeit der UE im Idle Mode (Paging)

– Roaming

– Authentisierung

– …

• PCRF– stellt Policy- und Charging Regeln für

Dedicated Bearer zur Verfügung.

– Die Regeln beinhalten QoSParameter für den / die Bearer (z.B. QoS Class Id, Bitraten, etc.)

• HSS

– Hauptdatenbank des PLMN

– Enthält das HLR (Home Location Regitser) und AuC(Authentication Center).

– Der HLR Anteil enthält Informationen über Berechtigungen eines Teilnehmers (inkl. QoS Profile für den Default Bearer.)

– Das HSS wird bei Anmeldung eines UE von der MME kontaktiert (S6a-Interface)

– …

Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH30 23.11.2012

Evolved Packet Core (EPC)Bearer Konzept

• Für die paketbasierte Datenübertragung verwendet LTE den EPS Bearer.– Dieser kann als eine Art bi-direktionale Data Pipe betrachtet werden, welcher die Daten

zwischen dem Packet Data Network (PDN) und dem UE transportiert.

– Der EPS Bearer setzt sich aus einem (1) Radio Bearer, (2) S1 Bearer, (3) S5/S8 Bearerzusammen.

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Evolved Packet Core (EPC)Bearer Konzept

• Als Protokoll für die einzelnen Bearer wird das GPRS Tunneling Protokoll (GTP) verwendet.

– Das GTP-U Protokoll (TS 29.281) erledigt das Mapping zwischen dem S1 und dem S5 / S8 Bearer und dem Packet Data Network.

– Das GTP Protokoll beinhaltet Mechanismen zum Aufbau, Ändern und Abbauen sowie den QoS Parametern eines Bearers.

– Jeder Tunnel wird mit zwei Tunnel Endpoint Identifier (TEIDs) verbunden, einer für den Uplink und einen für den Downlink.

– Die TEID Vergabe erfolgt über das GTP-C Protokoll.

Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH32 23.11.2012

Evolved Packet Core (EPC)Bearer Konzept

• Die Pakete - Data Flows - werden über sogenannte Traffic Forwarding Templates (TFT) in den entsprechenden Bearer „geroutet“.

• Alle Data Flows innerhalb des gleichen Bearer unterliegen den gleichen Bedingungen wie z.B. Schueduling Policy, Queue Management Policy, Rate Shaping Policy usw.

• Werden für verschiedene Anwendungen unterschiedliche QoS Parameter benötigt, muss hierfür je ein separater Bearer aufgebaut werden.

Radio Bearer S1 Bearer S5 / S8 Bearer

eNodeB S-GW P-GW

UE

UL-TFT

Ao

IP

Vo

IP

WW

W

Ma

il

UL Service Data Flow

UL-TFT <> RB-ID RB-ID <> S1 TEID S1 TEID <> S5 /S8 TEID

DL-TFT

AoI

P

VoI

P

WW

W

Ma

il

DL Service Data Flow

DL-TFT <> S5/S8 Bearer

Packet Data Network

(e.g. WWW, MPLS VPN)

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Evolved Packet Core (EPC)Bearer Konzept

• EPS Bearer können folgendermaßen klassifiziert werden:

– (1) Bearer mit garantierter Bitrate (GBR) / nicht garantierte Bitrate (non GBR)

– (2) Default Bearer / Dedicated Bearer

– Ein Default Bearer wird mit jedem PDN aufgebaut mit dem sich ein UE verbindet. Der Default Bearer ist immer ein non GBR und dient u.a. der Zuweisung der IP Adresse.

– Zusätzlich zu den Default Bearer, können bis zu 11 Dedicated Bearer zu einem PDN aufbaut werden.

– Diese Dedicated Bearer haben typischerweise einen besseren QCI (QoS Class Identifier) und somit bessere QoS Werte.

– Die Dedicated Bearer teilen sich die IP Adresse mit dem Default Bearer welcher zu diesem PDN besteht.

QCI Implementation Example[source: tfk]

Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH34 23.11.2012

Evolved Packet Core (EPC)EPS Bearers Setup

Bearer Establish[Source Alcatel Lucent]

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Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH35 23.11.2012

Evolved Packet Core (EPC)3GPP QCI Table

Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH36 23.11.2012

Evolved Packet Core (EPC)Allocation and Retention Priority ARP

• Im Falle von Resourcen Engpässen entscheidet der ARP Wert darüber ob ein Bearer für ein UE geändert oder aufgebaut werden kann.

• Der ARP Wert ist typischerweise per APN und wird im HSS gespeichert.

• Priority Level 1 – 15

- 1 = höchste Priorität.

- Bearer mit einer hohen Priorität werden bevorzugt.

• Pre-emption capability

– Entscheidet darüber ob ein Bearer mit niedriger ARP Priorität beendet werden kann.

• Pre-emption vulnerability

– Entscheidet darüber ob der Bearer durch einen Bearer mit einer höheren Priorität beendet werden darf.

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Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH37 23.11.2012

Evolved Packet Core (EPC)

• Jedes Datennetzwerk welches über das Gi – Interface an das P-GW / GGSN angebunden ist wird über einen Access Point Name (APN) identifiziert.

• Die Namenskonvention ist entsprechend der DNS Konvention (z.B. web.vodafone.de).

• Der APN wird im All-IP Netzwerk in eine IP Adresse aufgelöst.

• APN Konfiguration auf dem P-GW:

Access Point Name - APN

Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH38 23.11.2012

Beispiel AnwendungenAoIP Infrastruktur ARD

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Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH39 23.11.2012

Allgemeine Anforderungen an eine LTE EchtzeitübertragungProvider Sicht

• Zeitkritische Anwendungen sollten über einen Dedicated Bearer mit einem entsprechenden QCI Wert übertragen werden.

• Ein abgestimmtes QoS Modell zwischen den aktiven Nodes im All-IP Coresowie dem Packet Data Network (z.B. MPLS VPN) ist erforderlich.

• Den zeitkritischen Applikation muss auf der Luftschnittstelle eine minimal garantierte Bandbreite zugesichert werden und die ARP Priorität muss entsprechen gewählt werden.

Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH40 23.11.2012

Anforderungen an LTEAnforderungen der Rundfunkanstalten

• Komplement zu TDM-basierter Übertragung bei gleichem Hörerlebnis.

• Feste und dauerhafte Installationen (12 Monate+) sowie temporäre bzw. Event getriebene Installationen mit unterschiedlichen Vorlauf- / Bereitstellungszeiten.

• Verfügbarkeit der Lösung in der Fläche.

• Zukunftssicherheit der Lösung.

• Unterstützung von typischen Audiocodecs wie z.B. apt-x (384 kbit/s)

• Geringe Laufzeiten

• Geringes Jitter

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Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH41 23.11.2012

xDSL

LTE

POS

PE

PE

PE

PE

Company Net IP-VPN

(ggfs. Corporate Data Access)

HYBNET-Neu(Daten-CN)

Standort: Köln /Bonn

Standort: Frankfurt

MESN

POS

CFVDSLAN

EPC

Access

Kopplung erfolg mit SLA Classic Premium

Netztopologie für Audio over IPÜberblick

• Vodafone realisiert für einen öffentlich rechtlichen Rundfunkanbieter eine Verbindung zwischen dem PLMN und dessen Daten CN (Overlay Netz des Kontributionsnetzwerkes).

• Hierdurch wird sichergestellt, dass die Übertragung des AoIPDatenstroms (RTP) über ein privates Netzwerkgeführt wird.

• Das Netz des öffentlich rechtlichen Rundfunkanbieter wird im PLMN über einen eigenen APN angesprochen

Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH42 23.11.2012

Lösungsdesign am Beispiel einer Rundfunkanstalt

• Unter Verwendung des Vodafone Corporate Data Access (CDA) wird das PLMN mit dem MPLS basierten Netz verbunden werden.

• Im vorliegendem Beispiel wurde / wird zusätzlich eine Verbindung mit dem Corporate Network (CN) der Rundfunkanstalt hergestellt welche die Verteilung innerhalb der Rundfunkanstalten eigenständig durchführt.

• Es wird für die Rundfunkanstalt genau ein APN eingerichtet.

• Jede Landesrundfunkanstalt bekommt ihren eigenen Realm. Hierdurch kann eine Trennung des Verkehrs ab dem UE durchgeführt werden.

• Der Realm (z.B. @rfa1.de) hat die gleichen Eigenschaften wie ein APN.– IP Adresszuweisung per RADIUS an die UE.

– User Authentifizierung

– Routing

Beispiel:

APN: rfa.vodafone.de APN: rfa.vodafone.de

User: [email protected] User: [email protected]

PWD: XXX PWD: XXX

Page 22: Echtzeitübertragung über LTE am Beispiel von · • Die eNodeB‘s sind logisch über das S1 Interface an das EPC Netzwerk angebunden. • S1-MME verbindet die eNodeB mit der MME

Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH43 23.11.2012

Lösungsdesign am Beispiel einer Rundfunkanstalt

Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH44 23.11.2012

Weitere Beispiel Anwendungen

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Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH45 23.11.2012

Erfahrung eines HerstellersTransTel Communications GmbH

• Die Firma TransTel hat mit ihrem AudiocodecScoopy+ LTE Tests im Vodafone Netz durchgeführt.

• Trotz der Lage am Zellrand und ohne QoSsowie einer Verbindung zum ARD SIP Server über das Internet konnten sehr gute Testergebnisse erzieht werden.

• Die Tests wurden mit folgenden Codecsdurchgeführt:

– G.722,

– ADPCM Mono (128 kbps + Overhead),

– MPEG Layer II mit 64 bis 128 kbps und

– diversen AAC (LC, HE) Varianten

– Empfehlenswert sind für Monoübertragungen beispielsweise HE AAC 48 kHz Sampling Rate mit 32 kBit/s, da dann auch bei einem Rückfall auf 3G eine recht gute Übertragungsmöglichkeit besteht.

Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH46 23.11.2012

LTE Tests des Saarländischen Rundfunks (SR) in Kooperation mit der Fachhochschule Kaiserslautern und Vodafone D2

• Ziel hierbei war es die Praxistauglichkeit der Audio-Live-Übertragungen in der Reportagetechnik in Rundfunk und Fernsehen auf Basis von Streams zu testen.

– Bei einem Live Stream über UDP werden verlorengegangene Paket nicht wiederholt und so ist es gängige Praxis, alle Pakete doppelt zu übertragen (Reduktion des Paketverlustes).

– Nachteil hierbei ist, dass dieses Verfahren viel Bandbreite in Anspruch nimmt. es wird nach Alternativen gesucht.

– Hierzu ist insbesondere die Kenntnis über Paketverluste, deren Häufigkeit und Charakteristik als Einzel- oder Bündelfehler interessant.

– Weiterhin ist die Statistik der E2E Verzögerung von Interesse.

Quellle: Vodafone-SR-Bericht V01.pdf

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Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH47 23.11.2012

Quellle: Vodafone-SR-Bericht V01.pdf

LTE Tests des Saarländischen Rundfunks (SR) in Kooperation mit der Fachhochschule Kaiserslautern und Vodafone D2

• Der Testaufbau ist war wie folgt:– Sender: Laptop mit Modem und SIM Karte– Empfänger: Rechner angeschlossen an einem FritzBox Router mit DSL Anschluss.– Beim Sender und Empfänger werden die UDP Paket jeweils mit Zeitstempel versehen

um die absolute Verzögerung zu berechnen.

Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH48 23.11.2012

LTE Tests des Saarländischen Rundfunks (SR) in Kooperation mit der Fachhochschule Kaiserslautern und Vodafone D2

Quellle: Vodafone-SR-Bericht V01.pdf

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Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH49 23.11.2012

Andreas Burk

Senior Solution EngineerEnterprise Customised Solut. EngineeringVodafone D2 GmbHMobile: +49 1522 2695741Email: [email protected]

Vodafone D2 GmbH, Alfred-Herrhausen-Allee 1, 65760 Eschborn

vodafone.de/business

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Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH50 23.11.2012

Backup

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Vodafone / WDR LTE Showcase Cebit 2011

Die Idee zur CeBIT

Einen realistischen, neuen Showcase für Geschäftskunden abzubilden

Die wichtigsten Merkmale LTEs zu demonstrieren: hohe Bandbreite, niedrige Latenz, Ubiquität

Mögliche Szenarios:

Contribution (mobiler Reporter der Zukunft)

Zugriff auf die WDR Mediathek, HD/SD Multimedia Content

HbbTV (Hybrid Broadcast Broadband TV)

STRONG MEDIA BRANDS

Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH52 23.11.2012

Content contribution SD + HD von der CeBIT zum WDRVia LTE 2,6Ghz im CeBIT Pavillion

Benefit: Von der Presse, für die Presse

Vodafone / WDR LTE Showcase Cebit 2011Showcase 1: Der ”Mobile Reporter” via LTE

H.264 Transcoder

Teratec ENC-200

Video SourceSDI / HD-SDI

Cam

LTE ModemLaptop + 4G USB-Stick

Vodafone 2011 CeBIT Booth WDR Mediathek Köln / CeBIT Hannover

VPN

H.264 DecoderTeratec DEC-200

VPN HubViprinet

~4Mbit/s UL~14Mbit/s DL<500ms delay

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Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH53 23.11.2012

Vodafone / WDR LTE Showcase Cebit 2011 Showcase 2: ”ACCESS To WDR MEDIATHEK” via LTE

Multimedia on demand from WDR content, SD / HDVia LTE 2,6Ghz im CeBIT Pavillion

Benefit: Multimedia als Added Value von LTE

Online MediathekStream

LTE ModemLaptop + 4G USB-Stick

Vodafone 2011 CeBIT Booth

VPN

H.264 Transcoder

Teratec ENC-200

VPN HubViprinet

WDR Media HandlerMediathek, TV Studio

etc.

WDR Mediathek Köln / CeBIT Hannover

Bis zu27Mbit/s DLgenutzt

Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH54 23.11.2012

“Hybrid” Broadcast Broadband*, content via WDR et alVia LTE 2,6Ghz im CeBIT Pavillion

Benefit: Multimedia der Zukunft – powered by LTE

* HbbTV: Hybrid Broadcast Broadband TV,; TV mit zusätzlichem Content aus dem WWW

Vodafone / WDR LTE Showcase Cebit 2011Showcase 3: Hbb-TV via LTE

PC clientMit LTE Connection

Laptop + 4G USB-Stick + DVB-TVia 4G USB Stick, oder via LTE

EasyBox

Internet

H.264 DecoderTeratec DEC-200

VPN HubViprinet

WDR Media HandlerMediathek, TV Studio

etc.

Vodafone 2011 CeBIT Booth WDR Mediathek Köln / CeBIT Hannover

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Dipl.-Ing. (FH) Andreas Burk, Vodafone D2 GmbH55 23.11.2012

LTE Einführung

Number of usersper area*

Average band-width per user

[Mbps]

100

10

1

50 100 150 200 250 300

1st SC 2nd SC 3rd SC

HSDPA

LTE 5 MHz

LTE 20 MHz

VDSL**

ADSL**

* 1 sector of a basestation equals 3 street cabinets** No bandwidth limitation by access network assumed

1 sector of a basestation

HSDPA und LTE sind “shared resources” und sind keine Allternative zu ADSL und VDSL.