4. Nesil Sonrası (4G+) Gelişmiş Radyo Erişim Ağlarında Hücreler Arası Girişim Koordinasyonu

Transkript

1 4. Nesil Sonrası (4G+) Gelişmiş Radyo Erişim Ağlarında Hücreler Arası Girişim Koordinasyonu Intercell Interference Coordination in Beyond-4G Advanced Radio Access Networks 1 /26

2 Araştırma Alanları ELE 461 / ELE 561 Kablosuz Haberleşme Kablosuz haberleşme sistemleri : 1. katman 2. katman 3. katman Örnek: Radyo erişim ağları Radyo kaynak yönetimi Hücresel haberleşme Dr. Ayşe Melda Yüksel Yüksek hızlı askeri haberleşme için çok katmanlı iletim Dr. Tolga Girici Frekans atlamalı tasarsız ağlar için frekans ve yol atama Dr. Bülent Tavlı Dr. İsrafil Bahçeci 2 /26

3 Ana Başlıklar ELE 461 / ELE 561 Kablosuz Haberleşme Hücresel haberleşme Haberleşmede girişim sorunu Hücresel haberleşmede girişim Hücreler arası koordinasyon ile girişimin azaltılması Yeni bir teknik Sonuç 3 /26

4 3G Hücresel Haberleşmenin Kısa Tarihi 1G: AMPS, G: GSM, 1991 AMPS: advanced mobile phone system GSM: Global system for mobile communications IMT: International mobile telecommunications UMTS: Universal Mobile Telecommunications System HSDPA: High-Speed Downlink Packet Access LTE: Long-term evolution IMT-2000 uyumlu 4G IMT-Advanced uyumlu R99 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R UMTS HSPA DL HSPA UL HSPA + LTE LTE Adv Sürüm 11 Katkıları için Zaman Planı: 1. Aşama dondurma Eylül Aşama dondurma Mart Aşama dondurma Eylül /26

5 5G için Araştırma Yapmanın Zamanı Geldi mi? 4G: 3GPP rel-8 (LTE), rel-9, rel-10 (LTE-A), rel-11, rel-12 (?), rel-13 (?) 5G: şu anda ne olduğu (içeriği) belli değil (EU 8. çerçeve programı projeleri: ) Araştırma Standardizasyon Hizmet 5G? Gbps? 4G LTE, LTE-A, m 100 Mbps: hareketli 1 Gbps: sabit veya az hareketli (IMT-Advanced uyumlu) 3G 1X EV-DO, HSPA, HSPA+ High speed packet access, enhanced voice data optimized 2-56 Mbps 5 /26

6 Önümüzdeki yıl: Kablosuz İletişim Uygulamalarında Patlama Ses, görüntü, dokunma hissi Sensor ağlarıyla gözleme/dinleme Insansız, cihazdan cihaza iletişim (M2M, MTC) Her şeyin internete dahil olması Gömülü Pil, görüntüleme, yazılım teknolojilerinde ilerleme Cok sayıda ve değişik vasıflarda cihaz 6 /26

7 Önümüzdeki yıl: Kablosuz İletişim Uygulamalarında Patlama Ses, görüntü, dokunma hissi Sensor ağlarıyla gözleme/dinleme Insansız, cihazdan cihaza iletişim (M2M, MTC) Her şeyin internete dahil olması Gömülü Çok sayıda ve değişik sektörde uygulamalar Eğlence Eğitim, bilgi edinme Çevre Güvenlik Sağlık ITS (akıllı ulaşım sistemleri) Akıllı şebeke Pil, görüntüleme, yazılım teknolojilerinde ilerleme Cok sayıda ve değişik vasıflarda cihaz Bu uygulamaların çoğu hücresel haberleşme ile yapılabilir Büyük ivme 7 /26

8 Önümüzdeki yıl: Kablosuz İletişim Uygulamalarında Patlama Ses, görüntü, dokunma hissi Sensor ağlarıyla gözleme/dinleme Insansız, cihazdan cihaza iletişim (M2M, MTC) Her şeyin internete dahil olması Gömülü Çok sayıda ve değişik sektörde uygulamalar Eğlence Eğitim, bilgi edinme Çevre Güvenlik Sağlık ITS (akıllı ulaşım sistemleri) Akıllı şebeke Girişimci insanlar için muhteşem fırsatlar! Pil, görüntüleme, yazılım teknolojilerinde ilerleme Cok sayıda ve değişik vasıflarda cihaz Bu uygulamaların çoğu hücresel haberleşme ile yapılabilir Büyük ivme Hücresel haberleşme: Sadece konuşmanın çok ötesinde bir teknoloji 8 /26

9 Girişim Kablosuz Haberleşme Kuramı ve Bilgi Kuramı Klasik Bakış # Kipleme, sezimleme, kestirme, çeşitleme, : Gürültü (AWGN) ve sönümlemeye karşı # Denkleştirme: Öz kaynaklı girişime karşı 9 /26

10 Girişim Kablosuz Haberleşme Kuramı ve Bilgi Kuramı Klasik Bakış # Kipleme, sezimleme, kestirme, çeşitleme, : Gürültü (AWGN) ve sönümlemeye karşı # Denkleştirme: Kendi-kaynaklı girişime karşı # Diğer kullanıcılar kaynaklı girişim: Çözümü üst katmanların görevi C3 C4 C5 C1 C6 C2 C7 C4 C5 C3 C1 C6 C2 C7 10 /26

11 Girişim Kablosuz Haberleşme Kuramı ve Bilgi Kuramı Klasik Bakış # Kipleme, sezimleme, kestirme, çeşitleme, : Gürültü (AWGN) ve sönümlemeye karşı # Denkleştirme: Kendi-kaynaklı girişime karşı # Diğer kullanıcılar kaynaklı girişim: Çözümü üst katmanların görevi Taktik haberleşme # Karıştırma (dinamikleri farklı) C4 C5 C3 C1 C6 C2 C7 C4 C5 C3 C1 C6 C2 C7 11 /26

12 Girişim Haberleşme Kuramı ve Bilgi Kuramı Yeni Bakış # Kablosuz haberleşme: link entegre sistem, ağ # Yayınlama kanalı (BC- broadcast), çoklu erişim kanalı (MACmultiple access): girişim # Çok kullanıcılı sezimleme (MUD- multiuser detection) 12 /26

13 Gelişmiş Radyo Erişim Ağı (RAN) Central Controller BS BS BS Kullanici Role istasyonu Kablolu link 13 /26

14 Gelişmiş Radyo Erişim Ağı (RAN) 14 /26

15 Gelişmiş Radyo Erişim Ağlarında Girişimi Hafifletme Ağ erişim noktalarının koordinasyonu Bulut radyo erişim ağları Koordinasyonlu çok noktalı yayın (CoMP- coordinated multipoint) Dağınık anten sistemleri Dağınık MIMO Girişim sıralama Kullanıcıların dağınık ve özerk olarak radyo kaynaklarının kullanımı ile ilgili karar vermesi Bilişsel radyo Yapay zeka 15 /26

16 5G Fiziksel Katman ELE 461 / ELE 561 Kablosuz Haberleşme 1G: Analog 2G: Digital 3G: CDMA 4G: OFDM 5G:? 16 /26

17 5G Fiziksel Katman ELE 461 / ELE 561 Kablosuz Haberleşme 1G: Analog 2G: Digital 3G: CDMA 4G: OFDM 5G: Girişime dayanıklı fiziksel katman (?) 17 /26

18 Frekans Tekrar Kullanım Çeşitleri S2 S1 S3 Power S3 S2 S2 S1 S3 Power S3 S2 a) Reuse 1 Frequency S1 b) Reuse 3 Frequency S1 S2 S1 S3 Power S3 S2 S2 S1 S3 Power S3 S2 c) SFR Frequency S1 d) PFR Frequency S1 Yumuşak frekans tekrar kullanımı Kısmi frekans tekrar kullanımı 18 /26

19 4G+ Ağlarında Frekans Tekrar Kullanım Şekilleri Tekrar kullanım planını, erişim noktalarının koordinasyonu yoluyla, her kaynak bloğu için dinamik bir şekilde yap. 19 /26

20 Girişim Kanalları ELE 461 / ELE 561 Kablosuz Haberleşme Han ve Kobayashi 81 Bilinen en iyi ulaşılabilir veri hızı bölgesi X1genel+X1özel X1genel,X1özel,X2genel X2genel+X2özel X2genel,X2özel,X1genel 20 /26

21 Tek Katmanlı İletim Tek katmanlı kipleme ve kip çözümü: Bilgi bitleri Kanal kodlaması Kipleme Kip çözümü Kanal kod çözümü Tahmini bilgi bitleri 21 /26

22 Çok Katmanlı İletim Çok katmanlı kipleme: ELE 461 / ELE 561 Kablosuz Haberleşme Birincil bitler İkincil bitler Kanal kodlaması 1 Kanal kodlaması 2 Kipleme 1 Kipleme 2 Birleştirme 22 /26

23 Çok Katmanlı İletim Geçmiş sistemlerdeki teknoloji, çok kullanıcılı sezim yapılmasına olanak tanımamaktadır. Ardışık sadeleştirme ile çok katmanlı kip çözümü Birincil bitler için kip ve kanal kod çözümü İkincil bitler için kip ve kanal kod çözümü Birincil bitler için tahmin İkincil bitler için tahmin 23 /26

24 Girişim Kanalları ELE 461 / ELE 561 Kablosuz Haberleşme Etkin, Tse, Wang IT /26

25 Bilişim ve Haberleşme Endüstrisi ABD Japonya Almanya İsveç Hollanda Finlandiya Kanada Fransa Güney Kore Tayvan Çin Cisco, Qualcomm, Google, Facebook, NTT DoCoMo, Sony, Siemens Ericsson Philips Nokia Nortel, RIM Alcatel Samsung HTC, Acer, Asus Huawei, ZTE 25 /26

26 Bilişim ve Haberleşme Endüstrisi ABD Cisco, Qualcomm, Google, Facebook, Japonya NTT DoCoMo, Sony, Almanya Siemens İsveç Ericsson Hollanda Philips Finlandiya Nokia Kanada Nortel, RIM Fransa Alcatel Güney Kore Samsung Tayvan HTC, Acer, Asus Çin Huawei, ZTE Türkiye Turkcell (?), Vestel (?), Turksat (?), T. Telecom (?) Aselsan (?) 26 /26