MOBILIOJO RYŠIO OPERATORIŲ 30 MB/S APRĖPTIES SKAIČIAVIMAI RRT atliktos analizės rezultatų viešas aptarimas, Susisiekimo ministerija 2015 10 19 Lietuvos respublikos ryšių reguliavimo tarnyba Direktoriaus pavaduotojas Dr. Mindaugas Žilinskas Aprėpčių skaičiavimai 1 psl
Užduotis RRT Atlikti suminius judriojo radijo ryšio operatorių LTE sistemų, kurios bus įdiegtos iki 2020 m aprėpčių skaičiavimus, nustatant teritoriją, kurioje bus užtikrinama 30 Mbps duomenų perdavimo sparta. Skaičiavimai turi būti atlikti imtuvui, esančiam 1,5 m aukštyje, esant neapkrautam bei visiškai apkrautam tinklui. Operatoriai pateikia RRT duomenis iki liepos 15. Užduoties pagrindas Susisiekimo Ministerijos 2015 m. birželio 1 d. bei 2015 m. rugsėjo 9 d. protokolai. Aprėpčių skaičiavimai 2 psl
Paruošiamieji darbai Suderinti elektromagnetinių bangų sklidimo modelius pagal LTE signalų kontrolinius matavimus radijo dažnių juostoms: 800 MHz; 1800 MHz; 2600 MHz. Atlikti pateiktų mobilaus ryšio operatorių planų analizę: Atsižvelgiant į tarptautinius susitarimus; Įvertinant įtaką televizijai (LTE 800 MHz). Prireikus suderinti pateiktų stočių bei jų parametrų duomenų pakeitimus su mobilaus ryšio operatoriais bei aptarti aprėpčių skaičiavimo metodiką. Aprėpčių skaičiavimai 3 psl
LTE matavimai Išmatuota virš 0,5 milijono taškų 800 MHz 1800 MHz 2600 MHz juostose Aprėpčių skaičiavimai 4 psl
Elektromagnetinių bangų sklidimo modelis Signalo skaičiavimui suderintas modelis: ITU-R P.525 (sklidimo laisvoje erdvėje) Deygout 94 difrakcija Keli skirtingi žemės paviršiaus užstatymo tipai (iki 7) Modelis tinka 800 MHz, 1800 MHz ir 2600 MHz juostoms. Modelio derinimas vyko lyginant matavimo ir skaičiavimo rezultatus. 5 psl
Elektromagnetinių bangų sklidimo modelio palyginimas su matavimais 800 MHz Tipas Std. dev.,db Vid. pakl.,db Visi užstatymo tipai 5.47 0.22 Neužstatyta teritorija 6.18 0.18 Miškas 4.91 0.26 Žemaaukščiai pastatai 4.57 0.2 Gamybinės teritorijos 3.67 0.37 Krūmai 4.15 0.36 Sodai 6.51 0.67 6 psl
Elektromagnetinių bangų sklidimo modelio palyginimas su matavimais 1800 MHz Tipas Std. dev., db Vid. pakl., db Visi užstatymo tipai 6.00 0.48 Neužstatyta teritorija 6.11 0.91 Žemaaukščiai pastatai 6.33-0.20 Daugiaaukščiai rajonai 5.45-0.17 Gamybinės teritorijos 3.24-0.27 Krūmai 6.68-0.57 Miškas 4.42 0.58 Sodai 5.12 0.5 7 psl
Elektromagnetinių bangų sklidimo modelio palyginimas su matavimais 2600 MHz Tipas Std. dev., db Vid. pakl., db Visi užstatymo tipai 5.08 0.48 Neužstatyta teritorija 4.98 1.29 Žemaaukščiai pastatai 3.57 0.54 Daugiaaukščiai rajonai 5.86 0.29 Krūmai 5.29-0.56 Miškas 3.88-0.93 8 psl
Elektromagnetinių bangų sklidimo modelis 800 MHz modelis buvo operatoriams pristatytas birželio 1 d. susitikime, vėliau patikslintas elektroniniu paštu. 1800 MHz ir 2600 MHz modeliai operatoriams pristatyti rugsėjo 25 d. susitikime. Prieštaravimų nebuvo sulaukta. 9 psl
Operatorių planų analizė Iš viso operatoriai pateikė 18715 celių. Visos pateiktos celės buvo analizuojamos atsižvelgiant į turimus susitarimus su Baltarusija, Latvija, Lenkija, Rusija dėl 800 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 2100 MHz, 2600 MHz juostų. Buvo vertinami tokie apribojimai: Elektromagnetinio lauko stiprio ribojimas ties valstybine siena (800 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 2100 MHz, 2600 MHz juostos) Stočių tankio ribojimas (800 MHz juosta) Apribojimai dėl poveikio skaitmeninės televizijos priėmimui (800 MHz juosta) Priimtos 17782 celės. Operatoriai planus pateikė liepos 15 dieną. Planų analizė užtruko beveik iki rugsėjo vidurio. 10 psl
Operatorių planų analizė pateiktos stotys 11 psl
Operatorių planų analizė Dėl tarptautinių susitarimų apribojimų atmestos stotys 12 psl
Operatorių planų analizė Priimtos skaičiavimams (žalios) ir Atmestos stotys (raudonos) 13 psl
RRT pasiūlyta spartų skaičiavimo metodika operatoriams buvo pristatyta liepos 16 d. Po susitikimo operatoriai elektroniniu paštu pateikė savo pasiūlymus. Pasiūlymai buvo apsvarstyti bei kai kurie pasiūlymai buvo priimti. (atsarga patikimumui 9 db v.s. 8 db). 14 psl
Parametrai, turintys įtakos aprėpčiai: Priėmimo antenos aukštis Priėmimo antenos stiprinimas bei kryptingumas Priėmimo tikimybė Perdavimo ir priėmimo antenų konfigūracija Koordinuotas duomenų perdavimas iš kelių stočių (angl. joint transmission) 15 psl
Priėmimo antenos aukštis Pagal Susisiekimo ministerijos 2015 m. rugsėjo 9 d. protokolą, skaičiavimai vykdomi 1,5 m. aukščiui. 16 psl
Priėmimo antenos stiprinimas bei kryptingumas Skaičiuota miškingose vietovėse naudojant 3 dbi nekryptinę anteną, o visur kitur 0 dbi (mobilaus telefono atvejis) 17 psl
Aprėpties tikimybė ties priėmimo zonos pakraščiu Galimi variantai nuo 50% iki 99%. Parinkti du atvejai: 50% ir 95%. Pavyzdys: Čekai skelbdami aukcioną 800 MHz juostai pasirinko 85% tikimybę ECC Ataskaitoje 229 GSM-R aprėpčiai naudojamas 95% tikimybę Skaitmeninės televizijos aprėpčiai stacionariam priėmimui naudojama 95% tikimybė (Ženevos 2006 susitarimas, taikoma Lietuvoje) Skaitmeninės televizijos aprėpčiai mobiliam priėmimui naudojama 99% tikimybė (Ženevos 2006 susitarimas) 18 psl
50% aprėpties tikimybė 95% aprėpties tikimybė Juoda horizontali linija rodo skaičiuojamą signalo lygį. Mėlynos kreivės realus signalas. 19 psl
Perdavimo ir priėmimo antenų konfigūracija Galimi variantai SISO, MISO, SIMO, MIMO 2x2, MIMO 4x2, MIMO 4x4. Parinkta MIMO 2x2 (MIMO 4x4 ir MIMO 4x2 spartų priklausomybės nuo SINR nebuvo gautos) 20 psl
Koordinuotas duomenų perdavimas iš kelių stočių (angl. joint transmission) Naudota programinė įranga nepalaikė šios opcijos, todėl ši funkcija nebuvo panaudota. 21 psl
Kiti parametrai. LTE kanalo struktūra 5 MHz kanalas Ref. Signal 9.52% 10 MHz kanalas Ref. Signal 9.52% 15 MHz kanalas Ref. Signal 9.52% 20 MHz kanalas Ref. Signal 9.524% PDSCH 70.77% PDSCH 70.77% PDSCH 70.99% PDSCH 71.100% PDCCH 19.05% PDCCH 19.05% PDCCH 19.05% PDCCH 19.048% PBCH 0.31% PBCH 0.31% PBCH 0.21% PBCH 0.157% PSS 0.17% PSS 0.17% PSS 0.11% PSS 0.086% SSS 0.17% SSS 0.17% SSS 0.11% SSS 0.086% PDSCH- duomenų perdavimo kanalas. 22 psl
Kiti parametrai. Signalų lygiai 5 MHz 10 MHz 15 MHz 20MHz LTE modemo triukšmo koeficientas, db 9 9 9 9 LTE modemo triukšmo lygis, dbm -98-95 -94-92 Min. RSRP jautrumas, dbm -126-123 -121-120 Min. PDSCH jautrumas, dbm -102-99 -97-96 Biudžeto atsarga 95% tikimybei, db* 9 9 9 9 Biudžeto atsarga 50% tikimybei, db 0 0 0 0 *Apskaičiuota 5,5 db standartinės deviacijos atvejui 23 psl
-137,5-136,7-135,9-135,1-134,3-133,5-132,7-131,9-131,1-130,3-129,5-128,7-127,9-127,1-126,3-125,5-124,7-123,9-123,1-122,3-121,5-120,7-119,9-119,1-118,3-117,5-116,7-115,9-115,1 Imčių skaičius Standartinės deviacijos matavimas (1) Atstumas iki bazinės stoties, km: Technologija 23,55 LTE180 0 350 300 250 200 Vidutinis signalo lygis, dbm -117,9 Deviacija, db 10,91 150 100 50 Poslinkis 95% tikimybei, db 18 0 Priimama atskaitinio signalo galia (RSRP), dbm 24 psl
Standartinės deviacijos matavimas (2) Atstumas iki bazinės stoties, km: 20,74 Atstumas iki bazinės stoties, km: 20,37 Technologija LTE800 Technologija LTE800 Vidutinis signalo lygis, dbm -112,5 Vidutinis signalo lygis, dbm -107,7 Deviacija, db 5,17 Deviacija, db 5,04 Poslinkis 95% tikimybei, db 8,5 Poslinkis 95% tikimybei, db 8,3 25 psl
Kiti parametrai. Spartos priklausomybė nuo SINR, Orange operatoriaus duomenys SINR, db -5 43.81-4 54.04-3 65.68-2 78.88-1 93.77 0 110.48 1 129.13 2 149.86 3 172.77 4 197.98 5 225.55 6 255.57 7 288.07 Sparta vienam RB, Kbps [MIMO 2x2] SINR, db 8 323.07 9 360.54 10 400.45 11 442.70 12 487.16 13 533.68 14 582.04 15 631.98 16 683.22 17 735.42 18 788.21 19 841.17 20 893.89 21 945.88 Sparta vienam RB, Kbps [MIMO 2x2] SINR, db 22 996.68 23 1045.79 24 1092.72 25 1136.98 26 1178.09 27 1215.59 28 1249.07 29 1278.13 30 1302.43 31 1321.68 32 1335.65 33 1344.16 34 1347.12 35 1347.12 Sparta vienam RB, Kbps [MIMO 2x2] 26 psl
Spartos skaičiuotos darant tokias prielaidas: Visiškai neapkrautam tinklui, darant prielaidą, kad bazinės stotys viena kitai netrukdo 50% aprėpties tikimybei 95% aprėpties tikimybei Esant 100% tinklo apkrovimui, įskaitant to paties tinklo bazinių stočių tarpusavio trukdžius 95% aprėpties tikimybei 27 psl
Dažnių juostų agregavimas atliktas sudedant skirtingų dažnių juostų spartas: Galutinė sparta = Oper1_Sparta_L800 + Oper1_Sparta_L900 + Oper1_Sparta_L1800 + Oper1_Sparta_L2100 + Oper1_Sparta_L2600 Skaičiavimo žingsnis 50m. 28 psl
Dažnių juostų agregavimo pavyzdys (1): 2600 MHz + 1800 MHz = suminis 29 psl
Dažnių juostų agregavimo pavyzdys (2): 2600 MHz + 1800 MHz+ 800 MHz = suminis 30 psl
Operatorių spartų komponavimas: Galutinė aprėptis kiekviename taške gauta imant didžiausią operatorių agreguotų spartų vertę: Galutinė aprėptis = MAX(Agg_Sparta_Oper1, Agg_Sparta_Oper2, Agg_Sparta_Oper3) 31 psl
Skirtingų operatorių tinklų kuriamų spartų komponavimo pavyzdys: operatorius1 operatorius2 operatorius3 galutinis 32 psl
Agreguotų stoties aprėpčių palyginimas esant skirtingoms prielaidoms: Tuščias tinklas, Tuščias tinklas, 100% apkrautas tinklas 50% aprėpties tikimybė 95% aprėpties tikimybė 95% aprėpties tikimybė Mbit/s 33 psl
Skaičiavimų ir matavimų palyginimas RSRP Matuotas RSRP Skaičiuotas LTE 800 10MHz Matuota, Mbits LTE 800 10MHz Skaičiuota, Mbits -77-81 41,2 41,2-87 -87 47,9 41,2-97 -99 26,3 25,7-117 -116 9,1 10,1-117 -115 2,7 11,3 RSRP Matuotas RSRP Skaičiuotas LTE 800 5MHz Matuota, Mbits -97-105 6,0 13,3-117 -115 0,2 5,5 LTE 800 5MHz Skaičiuota, Mbits 34 psl
Rezultatai Neapkrautas tinklas 30 Mbit/s sparta aprėpia 73% teritoriją su 95% priėmimo tikimybe aprėpties zonos pakraštyje. Bazinių stočių tarpusavio trukdžiai neįskaičiuoti. 35 psl
Rezultatai 100% apkrautas tinklas 30 Mbit/s sparta aprėpia 42% teritoriją su 95% priėmimo tikimybe aprėpties zonos pakraštyje. Bazinių stočių tarpusavio trukdžiai įskaičiuoti. 36 psl
Rezultatai Neapkrautas tinklas 30 Mbit/s sparta aprėpia 92% teritoriją su 50% priėmimo tikimybe aprėpties zonos pakraštyje. Bazinių stočių tarpusavio trukdžiai neįskaičiuoti. 100% apkrautas tinklas su 50% priėmimo tikimybe aprėpties zonos pakraštyje nebuvo skaičiuotas dėl laiko trūkumo. (daugiau nei savaitė) 37 psl
Išvados Rezultatai labai jautrūs pradinėms sąlygoms: - padengiamumo tikimybei, tinklo apkrovimui. - manytina, kad analogiškai tinklo aprėptis reaguos į priėmimo antenos stiprinimą, jos aukštį, priėmimo būdą (MIMO); Analizės rezultatai atspindi kraštinius atvejus: skaičiavimas tuščiam tinklui rodo idealizuotą situaciją, kai 30Mbit/s aprėptis yra didžiausia; Skaičiavimas 100% apkrautam tinklui atspindi pesimistiškiausią atvejį, kai 30Mbit/s aprėptis yra pati mažiausia. Nesant nacionalinio tarptinklinio ryšio toks tinklų agregavimas (žiūr. skaidres 35, 36) sunkiai panaudotinas mobiliam ryšiui; 38 psl
Pasiūlymai Rezultatai parodo teorines tinklų galimybes, tačiau neatsižvelgia į realų vartotojų (namų ūkių) pasiskirstymą. Uždavinys turi būti sprendžiamas einant nuo vartotojų prie tinklo, t.y. nustatant pagal gyventojų pasiskirstymą reikiamą tinklo konfigūraciją ir talpą. Pavadinimas 39 psl