C/U-plane splitting architectures and Inter-RAT management for Radio Reconfigurable Systems

Projet MiWEBAMIllimetre‐Wave Evolution for Backhaul and Access

mid‐2013‐mid 2016

Isabelle SIAUD, Anne-Marie ULMER-MOLL {isabelle.siaud, annemarie.ulmerrmoll}@orange.fr

Orange Labs Rennes, FRANCE

Hailan PENG, Shinobu NANBA, Kazuya MORIWAKI{ha-peng, nanba, ka-moriwaki}@kddilabs.jp

KDDI R&D Laboratories, Inc.Saitama, JAPAN

Presenter : Isabelle SIAUD

Objectives and technical challenges of the paper• Power efficient Multi‐RAT   management  architectures   for 5G heterogeneous networks  and  radio reconfigurable systems• Fast Multi‐Techno (MT) Link Adaptation techniques  using innovative Multi‐RAT  CQI metrics and integration in   innovative C/U‐plane splitting architectures  are candidates for 5G

• mm‐wave and Wi‐Fi overlay cellular networks are addressed in the ICT‐FP7 Europe/Japan project • A state of art on C/U plane splitting in 3GPP and state of Art of multi‐RAT management through collaborative projects• Innovative solutions for C/U plane splitting integrating novel  Multiple Interface Management using original power efficient link adaptation metrics to perform WLAN‐LTE aggregation for Hot Spots

MiWEBA scenarios and advanced solutions 

2.1 Freq. [GHz]2.4 3.5 60

LTE10M

WiFi20M

LTE‐A100M WiGig

2.16G

A multi‐layer abstraction layer for Multiple Interface Management Multi‐RAT C/U plane splitting

C/U-plane splitting architectures andInter-RAT management for Radio Reconfigurable SystemsFig. 2: Control plane architecture of DC

( , ) ( , )

( , ) ( , )

M A W G N M F S F SP L M

M A W G N F S M F SM C M P L M

S S P L d f c P L d f c

S S A R P d f c A R P d f c

( , ) ( , )

( , ) ( , )

M A W G N M F S F SP L M

M A W G N F S M F S

M C M P L M

S S P L d f c P L d f c

S S A R P d f c A R P d f c

Objectives and technical challenges of the paper• Power efficient Multi‐RAT   management  architectures   for 5G heterogeneous networks  and  radio reconfigurable systems• Fast Multi‐Techno (MT) Link Adaptation techniques  using innovative Multi‐RAT  CQI metrics and integration in   innovative C/U‐plane splitting architectures  are candidates for 5G

• mm‐wave and Wi‐Fi overlay cellular networks are addressed in the ICT‐FP7 Europe/Japan project • A state of art on C/U plane splitting in 3GPP and state of Art of multi‐RAT management through collaborative projects

C/U plane splitting in 3GPP

CN-based 3GPP/WiFi interworking architecture

• Frequent handovers between 3GPP and WLAN are necessary in CN‐based interworking

• C/U splitting mechanism can reduce signaling overhead and enhance mobility robustness

U plane architecture of DC

C/U-plane splitting architectures andInter-RAT management for Radio Reconfigurable SystemsFig. 2: Control plane architecture of DC

( , ) ( , )

( , ) ( , )

M A W G N M F S F S

P L M

M A W G N F S M F S

M C M P L M

S S P L d f c P L d f c

S S A R P d f c A R P d f c

( , ) ( , )

( , ) ( , )

M A W G N M F S F SP L M

M A W G N F S M F S

M C M P L M

S S P L d f c P L d f c

S S A R P d f c A R P d f c

( , ) ( , )

( , ) ( , )

M A W G N M F S F SP L M

M A W G N F S M F S

M C M P L M

S S P L d f c P L d f c

S S A R P d f c A R P d f c

Spectrum  efficiency link adaptation metric

MCS  Selection  using  the  highest constellation order and max throughput

E‐Node BPilot signals

UE side

RSSI measurement 3GPP TS 36.211Estimation RSRP, RSRQ, RSSI 3GPP TS 36214

CQI conversion to  4 bit CQI. CQISCH to transmit CQI index 3GPP TS 36.213

E‐Node Bdecision using CQIfeedback index

Objectives and technical challenges of the paper• Innovative solutions for C/U plane splitting integrating novel  Multiple Interface Management using original • A power efficient link adaptation metrics, the Green Link Budget metric, to perform WLAN‐LTE aggregation for Hot Spots

C/U-plane splitting architectures andInter-RAT management for Radio Reconfigurable SystemsFig. 2: Control lane architecture of DC

( , ) ( , )

( , ) ( , )

M A W G N M F S F S

P L M

M A W G N F S M F S

M C M P L M

S S P L d f c P L d f c

S S A R P d f c A R P d f c

( , ) ( , )

( , ) ( , )

M A W G N M F S F SP L M

M A W G N F S M F S

M C M P L M

S S P L d f c P L d f c

S S A R P d f c A R P d f c

( , ) ( , )

( , ) ( , )

M A W G N M F S F SP L M

M A W G N F S M F S

M C M P L M

S S P L d f c P L d f c

S S A R P d f c A R P d f c

PE Multi‐RAT Link Adaptation metric & performance

The Green Link Budget (GLB) metric {} [1] :  normalized link budget parameters performed on transmission modes delivering similar throughput range

Transmission mode selection : ‐metric minimization + ‐metric adjustment for dynamic power control

‐85.0

‐80.0

‐75.0

‐70.0

‐65.0

‐60.0

‐55.0

0 2 4 6 8 10

dBm

distance ARP FPL(d, fc) ARP MFS(d,fc),LOS

MP, TM1, LOS AWGN, TM 1 

D Mbps, QoS

MCM,1

PLM,1

=MCM,1+PLM,1

‐metric = ARPMFS(d,fc)‐SM‐metric =MCM+PLM

SM

ARPMFS(d,fc)

SAWGN

ARPFS(d,fc)

( , ) ( , )M AWGN FS MFSMCM PLM

S S ARP d fc ARP d fc

( , )( , )

MFS M

R AWGN FS

ARP d fc SEIRP G S PL d fc

( , )

( , )R AWGN FS

R AWGN FS

EIRP G S PL d fcEIRP G S PL d fc

80 Mbps

Objectives and technical challenges of the paper• Innovative solutions for C/U plane splitting integrating novel  Multiple Interface Management using original • A power efficient link adaptation metrics, the Green Link Budget metric, to perform WLAN‐LTE aggregation for Hot Spots

C/U-plane splitting architectures andInter-RAT management for Radio Reconfigurable SystemsFig. 2: Control lane architecture of DC

( , ) ( , )

( , ) ( , )

M A W G N M F S F S

P L M

M A W G N F S M F S

M C M P L M

S S P L d f c P L d f c

S S A R P d f c A R P d f c

( , ) ( , )

( , ) ( , )

M A W G N M F S F SP L M

M A W G N F S M F S

M C M P L M

S S P L d f c P L d f c

S S A R P d f c A R P d f c

( , ) ( , )

( , ) ( , )

M A W G N M F S F SP L M

M A W G N F S M F S

M C M P L M

S S P L d f c P L d f c

S S A R P d f c A R P d f c

Joint Power Efficient multi-RAT C/U plane splitting and inter-RAT management architectures

Abstraction layer‐3

• RAT termination (RT) with multiple interface management (MIM) function is devised for LTE/Multi‐RAT aggregation• GLB metric is estimated at UEs and feedback to MIM of RT for metric integration

GLB metricfeedback

C-Plane architecture for LTE/Multi-RAT aggregation with MIM

60  GHz  video streaming 4.16 Gbps,

LOS/OLOS transitions