Présentation des modèles LSA (licensed shared access), SAS (spectrum access system) et introduction au LTE-U

1. © Alcatel-Lucent 2008, d.r., 20081 | Reporting 2008 May presentation - ABR / CH / JMG – May 2008
Partage des fréquences radio
vers une gestion dynamique du
spectre

2. © Alcatel-Lucent 2008, d.r., 20082 | Telecom Paristech | MS Architecte Telecom MultiService | Projet 2
La problématique: forte demande en spectre résultant des usages de la 4G et
nouveaux services 5G alors qu’il n’y a plus de canaux disponible
Spectre actuellement
disponible pour les réseaux
mobiles par région (Mhz)
Besoin de spectre
additionnel à horizon
2020
Caractéristiques désirée:
spectre entre 470Mhz et 6425Mhz
avec 40Mhz de bande contiguë
• Fréquences utile : entre 300Mhz
– 3Ghz
• Couverture <1GHz
• Capacité >~1GHz
• Le régulateur alloue des canaux
ou portion de spectre fixe avec
une licence exclusive sur 15 ans
en contrepartie d’une qualité de
service (0 interférences)
x30
Mobile Data trafic Exabytes (14’-30’)
86
2500
1200 Mhz 1340 - 1960
Mhz
APT: Télécommunauté Asie-
Pacifique
ASMG: Groupe chargé de la
gestion du spectre dans les Etats
arabes (ASMG)
ATU: Union africaine des
télécommunications
CEPT : Conférence européenne
des administrations des postes et
des télécommunications
CITEL: Commission
interaméricaine des
télécommunications

3. © Alcatel-Lucent 2008, d.r., 2008
La sous-utilisation du spectre conduit à un changement de modèle
organisationnel pour la gestion des fréquences
• Services de
radionavigation
aéronautique
(civil et militaire)
• Vidéo reportages
• Télémesures
• Systèmes radars
& Aéronautique
(Défense)
3 | Telecom Paristech | MS Architecte Telecom MultiService | Projet 2
3550 Mhz - 3650 Mhz2300 Mhz - 2400 Mz
Fréquences
(Mhz)
Géographie
(Puissance)
Temps
Inefficacité de l’utilisation du
spectre
Approche historique:
enchères pour une
bande de spectre
national
Modèle
complémentaire
Licensed Shared
Access (LSA/SAS)
Usage collaboratif du
spectre
Sans licences : Wifi,
LTE
Accès exclusif avec
Qualité de Service
Accès exclusif partagé
avec le titulaire
(Gouvernement,
Défense) basé sur une
allocation en temps /
zone géographique /
fréquence
Accès partagé sans
prédiction de qualité de
service
Assisted Access pour
mettre en œuvre des
mécanismes de partage
« juste » entre LTE et
Wifi
Analyse géographique de l’utilisation de
fréquences
Nouveau modèle de partage
(LSA Sharing Framework)
Autorité de
régulation
Bénéficiaire Titulaire
Dialogue pour définir le
modèle de partage
2. Accorde une License
Exclusive partagée
1. Partage son utilisation
des fréquences / zones /
durée avec le régulateur

4. © Alcatel-Lucent 2008, d.r., 2008
4 | Telecom Paristech | MS Architecte Telecom MultiService | Projet 2
Technology Enabler: Radio Environment Map (REM) et Self-Organizing Network
(SON)
 Un ensemble d’entité réseau et de
protocoles associés qui collectent, stockent
(DB) et traitent des données géo localisées
de manière statique ou dynamique:
 Informations géographiques
 Services et régulation applicable
 Type de réseau et équipements
 Règles applicables
 Mesures radio (puissance, intensité du signal
reçu, niveaux de brouillage et mesures de qualité
de service)
 Ces mesures peuvent être soit réalisées à
partir des UE, des équipements radio (BS),
ou d’autres capteurs.
ETSI TR 102 947 V1.1.1 (2013-06)1
 Le SON est une approche qui vise la gestion
dynamique et autonome des réseaux
cellulaires pour offrir aux utilisateurs une
couverture, une capacité et des
performances optimales.
 Les algorithmes correspondent aux cas
d’usage organisés sur 3 thématiques :
 L’auto – configuration
 L’auto - optimisation
 L’auto – cicatrisation
REM SON

5. © Alcatel-Lucent 2008, d.r., 20085 | Telecom Paristech | MS Architecte Telecom MultiService | Projet 2
Le modèle européen (1/3) : Architecture technique et interfaces du modèle
Licensed Shared Access (LSA)
LSA Architecture d’ensemble
LSA
Repository
(LR)
Utilisateur
primaire a
Utilisateur
primaire b
Utilisateur
primaire c
LSA Controller
(LC)
OAM
MNO
Bénéficiaire de spectre additionnel
(LSA licensee)
Accès du réseau au
spectre avec License
exclusive
Ex. LTE 800Mhz
Base de donnée centralisée définie
le périmètre éligible au LSA
Carrier
Aggregation
Configure les eNodeB
(automatique)
ETSI TS 103 235
Autorise l’accès et
demande d’évacuer
LSA 3
LSA 1
NRA
LSA 2
Etape 2. Demande de
spectre additionnel
Etape 1. Communique les infos sur le
spectre disponible (Fréquence, Zone
géographique, durée)
Accès au spectre
exclusif partagé (LSA)
sur Ex: 2.3GHz
Etape 3. Autorisation
d’utilisation de spectre
Etape 4.
Reconfiguration
temps-réel des
nœuds d’accès

6. © Alcatel-Lucent 2008, d.r., 20086 | Telecom Paristech | MS Architecte Telecom MultiService | Projet 2
Le modèle européen (2/3) : LSA, Architecture fonctionnelle et logique
1. Entré et stockage des
informations:
- Sur le modèle de partage entre 2
entités et bande
-Identité du « LSA License »
-Infos sur l’utilisation du titulaire et
des exigences de protection
2. Calcul des ressources
disponible pour chaque
bénéficiaire de licence exclusive
partagée
3. Reçoit les la disponibilité de
ressources et confirme la réception et
initie les opérations au sein des MFCN
et envoie des acquittements à la
fonction Info Exchange lorsque des
changements sont effectués
MFCN : Mobile Fixed Communication Networks
Crée et fournit des rapports pour
l’autorité de régulation, le titulaire
et le « LSA License »
Fonctions de sécurité, robustesse
et fiabilité pour faire face aux
attaques, gestion et détection des
échecs du système LSA
Fonction OAM, gestion des
identités et gestion des systèmes
séparés
ETSI TS 103 235
Ce modèle devrait répondre aux attentes des différentes parties prenantes
 Les titulaires devraient pouvoir monétiser leur bande de spectre sous-utilisée
 Les bénéficiaires de licences exclusives partagées pourront bénéficier de spectre additionnel avec
une qualité de service garantie
 L’autorité assure une utilisation optimale du spectre

7. © Alcatel-Lucent 2008, d.r., 20087 | Telecom Paristech | MS Architecte Telecom MultiService | Projet 2
Le modèle européen (3/3) : Qualité de Service et protection titulaires et
bénéficiaires de spectre additionnel
 Zone d'exclusion
 Une zone géographique dans laquelle les transmissions radio ne sont pas autorisés
 Zone de protection
 Une zone géographique dans laquelle le titulaire ne sera pas soumis à des interférences
préjudiciables causés par les transmissions radio du bénéficiaire de spectre additionnel
 Des mesures et des seuils spécifiques doivent être établies afin de définir une zone de
protection, par exemple une intensité de puissance qui ne dépasse pas une valeur exprimée en
dBµV/m à une hauteur définie au-dessus du niveau du sol
 Zone de Restriction
 Une zone géographique dans laquelle les opérateurs sont autorisés à exploiter des émetteurs de
radio, sous certaines conditions restrictives (ex. max EIRP, limites et ou contraintes sur les
paramètres des antennes)

8. © Alcatel-Lucent 2008, d.r., 20088 | Telecom Paristech | MS Architecte Telecom MultiService | Projet 2
Le modèle Americain : Spectrum Access System (SAS), modèle et architecture
technique
Titulaires
Exclusion
Protection
Accès prioritaire
3.55Ghz – 3.65Ghz
Protection
2nd
Tier PAL
10 Mhz/Cenus tract
3rd
Tier GAA
80 Mhz – 150Mhz/Census tract
1rst
Tier
Accès général
autorisé
3.55 GHz –3.7Ghz
Pas de protection
Census Tracts (FCC) :
- 1 miles2 zone dense >
85,000 miles2 zones rurales
- Pays composé de 74000
census tracts
LTE band 42 LTE Band 43
Accès du réseau au
spectre avec License
exclusive
Accès au spectre
PAL ou GAA
3.55Ghz – 3,7GHz
FCC Database
OAM
Tier 2 / 3
SAS
(Controler)
SAS
(Controler)
Tier 1
Proxy
Capteurs
 Hiérarchie à 3 niveaux (FCC) pour la gestion des fréquences radio (Citizen Broadband Radio Services Device- CBSD) et
pour assurer la protection des communications de niveau « défense nationale »: radars, contrôle de trafic aérien et
maintien de l’ordre aux frontières maritime dans la bande 3.5GHz
 L’accès au spectre par les stations radio (CBSD) des Tiers 2 et Tier 3 est autorisé par un système SAS qui gère également les
interférences
 Les émission des CBSD sont limités (dBm): Indoor (Cat A max EIRP/10Mhz 30dBm ~1Watt), Outdoor (Cat B non-rural 40 dBm
et B rural 47dBm)
 Un réseau de capteurs détecte l’activité radio aux abords des zone d’exclusion Tiers 1 et reconfigure les émetteurs Tier
2/tier 3 dans les 60 ms
Répartition du territoire Modèle hiérarchique Architecture technique

9. © Alcatel-Lucent 2008, d.r., 20089 | Telecom Paristech | MS Architecte Telecom MultiService | Projet 2
Le partage de spectre non licencié: coexistence des technologies Wifi et LTE
dans la bande 5GHz
• Les plages exactes entre 5150 Mhz et
5925Mhz varient selon les pays
• La puissances d’émission (EIRP) est limitées:
4W à 200mW
• Les conditions pour assurer un partage égal
entre technologies varient selon les pays
• China, Korea, India, USA
• Autres pays: Europe, Japon (3GPP)
Opportunité (pour les opérateurs)
d’accéder à 800Mhz dans la bande
5GHz UNII
Convient au modèle « small cells »
pour augmenter la capacité dans
les zone dense
Fréquence licencié (ex. 800Mhz)
Fréquence non licenciées (5Ghz)
LTE – AA (Assisted Access) Release 13
Uplink
Downlink
Downlink
only
Carrier Aggregation
(Max 3x20Mhz)
+ Ancrage fréquence
licenciée
nécessaire
Downlink
Uplink
Alternatives technologiques pour utiliser la
bande 5Ghz
Mécanismes de partage et de
protection1. Sélection dynamique d’un canal sans
interférences
2. Si aucun canal disponible alors 2 mécanismes
possiblesLTE-U : Carrier Sensing Adaptive
Transmission (CSAT)
-Détection périodique de l’utilisation
du canal (10ms à 100ms)
- Partage avec le wifi basé sur le
nbre d’AP Wifi détecté & leur
utilisation
-Lte ’ON’ max 50ms en continu
LTE « ON » LTE « OFF »
Adaptatif
LTE-AA : Listen Before Talk
(LBT)
Cellule Macro
Cellules Micro
3. Canal remis à disposition lorsqu’il n’est pas utilisé
1
2
OU

10. © Alcatel-Lucent 2008, d.r., 200810 | Reporting 2008 May presentation - ABR / CH / JMG – May 2008
Merci Thank you Shukran
Grazie Danke Efharisto Spasibo Arigato Gracias