Verso il 5G:

Infrastrutture di rete abilitanti e

laboratorio di sperimentazioneIstituto Superiore delle Comunicazioni e delle Tecnologie dell’Informazione

Ministero dello Sviluppo Economico

Roma, 11 Febbraio 2016

Relatore: Ing. Vincenzo Attanasio

Outline

• Obiettivi

• Requisiti

• di utente

• di sistema

• Architettura

• Tecnologie abilitanti

• Laboratorio Test Plant

4G vs 5G

Caratteristiche 4G 5G

Data Rate (per utente)

Fino a 100 Mbit/s medi 600 Mbit/s di picco

> 10x su rate medio e di picco > 100x a bordo cella

Latenza (end to end)

Fino a 50 ms 10 ms per RAN

> 10x più piccolo

Mobilità Fino a 350 km/h > 1,5x

Densità ~ 2k connessioni/km2 > 100x

La rete 5G da diversi punti di vista:

1. Una rete iper-connessa (sistema di sistemi)

2. Una tecnologia di accesso radio di nuova generazione Fonte [1][2]

Requisiti di utente Parole chiave: Alti Data Rate, Bassa Latenza, Mobilità Elevata

Use case category User Experienced Data Rate E2E Latency Mobility

Broadband access in dense areas

DL: 300 Mbps UL: 50 Mbps

10 ms On demand, 0-100 km/h

Indoor ultra-high broadband access

DL: 1 Gbps, UL: 500 Mbps

10 ms Pedestrian

Broadband access in a crowd

DL: 25 Mbps UL: 50 Mbps

10 ms Pedestrian

50+ Mbps everywhere DL: 50 Mbps UL: 25 Mbps

10 ms 0-120 km/h

Mobile broadband in vehicles (cars, trains)

DL: 50 Mbps UL: 25 Mbps

10 ms On demand, up to 500 km/h

Airplanes connectivity DL: 15 Mbps per user UL: 7.5 Mbps per user

10 ms Up to 1000 km/h

Ultra-low latency DL: 50 Mbps UL: 25 Mbps

<1 ms Pedestrian

Fonte [1]

Requisiti di sistemaUse case category Connection Density Traffic Density

Broadband access in dense areas

200-2500 /km2 DL: 750 Gbps / km2

UL: 125 Gbps / km2

Indoor ultra-high broadband access

Broadband access in a crowd

50+ Mbps everywhere

Mobile broadband in vehicles (cars, trains)

Airplanes connectivity

Ultra-low latency

75,000 / km2

(75/1000 m2 office)

150,000 / km2

(30.000 / stadium)

400 / km2 in suburban 100 / km2 in rural

2000 / km2

(500 active users per train x 4 trains, or 1 active user per car x 2000 cars)

80 per plane 60 airplanes per 18,000 km2

Not critical

DL: 15 Tbps/ km2 (15 Gbps / 1000 m2) UL: 2 Tbps / km2 (2 Gbps / 1000 m2)

DL: 3.75 Tbps / km2 (DL: 0.75 Tbps / stadium) UL: 7.5 Tbps / km2 (1.5 Tbps /stadium)

DL: 20 Gbps / km2 in suburban UL: 10 Gbps / km2 in suburban DL: 5 Gbps / km2 in rural UL: 2.5 Gbps / km2 in rural

DL: 100 Gbps / km2

(25 Gbps per train, 50 Mbps per car) UL: 50 Gbps / km2

(12.5 Gbps per train, 25 Mbps per car)

DL: 1.2 Gbps / plane UL: 600 Mbps / plane

Potentially high

Fonte [1]

Architettura 5G

Fonte [1]

Tecnologie Abilitanti: XGPON

10 Gigabit-capable Passive Optical Networks

• Asimmetriche: 10 Gbit/s down – 2,5 Gbit/s up

• Simmetriche: 10 Gbit/s down – 10 Gbit/s up

Lunghezze d’onda:

• 1575 nm – 1580 nm downstream

• 1260 nm – 1280 nm upstream

Accesso multiplo:

• TDM downstream

• TDMA upstream

FTTCell

• Servizi a banda larga a pacchetto

• Backhauling per reti 3G/4G Fonte [3]

Tecnologie Abilitanti: NG-PON2(WDM-PON)

40 Gigabit-capable Passive Optical Networks

Accesso multiplo: TWDM

• 4 x 10 Gbit/s down – 4 x 2,5 Gbit/s up

• 4 x 2,5 Gbit/s down – 4 x 2,5 Gbit/s up

• 4 x 10 Gbit/s down – 4 x 10 Gbit/s up

Lunghezze d’onda:

• 1596 nm – 1603 nm downstream

• 1524 nm – 1544 nm upstream

PtP WDM

• 1,25 – 2,5 – 10 Gbit/s

Lunghezze d’onda:

• Condivisa: 1603 nm – 1625 nm down/up

• Estesa: 1524 nm – 1625 nm down/up

Fonte [4][5]

Rete Test Plant

1 Gbps

Alca tel-Lucent 7750_2

Alca tel-Lucent 7750_1

Juniper M10_1

Juniper M10i_2

Juniper M10i_3

Cis co 3845_3

Cis co 3845_2

Cis co 3845_1

AS 3

AS 1

AS 2

AS 4

1 Gbps

1 Gbps

1 Gbps

1 Gbps

1 Gbps

1 Gbps

1 Gbps

2 x 1 Gbps

2 x 1 Gbps

2 x 1 Gbps

2 x 1 Gbps

2 x 10 Gbps

OLT 1 Gbps

Server

Ptp GE

GPON

Cavo Roma-Pomezia: MAN (50km)

Apparati: OLT

Alcatel-Lucent 7330 ISAM FTTN

48 Linee xDSL fino a VDSL2 17a

Vectoring

8 porte GPON

18/36 porte GE PtP

Apparati: Router Alcatel-Lucent 7750 SR-c12

Edge router multiservizio Capacità 90 Gbit/s

5 x Gigabit Ethernet

2 x 10G Ethernet

Grazie per l’attenzione…

Fonti: • [1] NGMN Alliance, “5G White Paper” • [2] GSMA Intelligence, “Understanding 5G: Perspectives on future technological advancements in mobile” • [3] ITU-T G.987.1, “10-Gigabit-capable passive optical networks (XG-PON): General requirements” • [4] ITU-T G.989.1, “40-Gigabit-capable passive optical networks (NG-PON2): General requirements” • [5] Kota Asaka and Jun-ichi Kani, ”Standardization Trends for Next-Generation Passive Optical Network Stage 2 (NG-PON2)”