GSMA Latin amErica TECT 17ª Rio Wireless

Diretoria de Estratégia, Tecnologia e Arquitetura de RedeGer. Estratégia e Arquitetura de Rede

LTE Broadcast

Alberto Boaventura

SmartPhone, universalização da banda larga e a transformação digital

0,0 B

0,5 B

1,0 B

1,5 B

2,0 B

2,5 B

2009 2010 2011 2012 2013 2014*

MBB Developing

MBB Developed

FBB Developing

FBB Developed

Wo

rld

Bro

adb

and

Su

bsc

rip

tio

ns

(Bill

ion

s)

Fonte: ITU/ICT/MIS 2014

ACESSOS FIXOS VS MÓVEL

132 89 113 147

117 161 146 103

181 170 149 151

11059 66 43

540 min479 min 474 min

444 min

Indonesia China Brazil USA

TV Laptop+PC Smartphone TabletFonte: KPCB & Milward Brown 2014

Dai

ly D

istr

. Of

Scre

en M

inu

tes

TEMPO DE VISUALIZAÇÃO PERCENTUAL DO TRÁFEGO GLOBAL DA INTERNET

53%

30%

8% 7%1%

29%25%

30%

13%

3,20%

PC TV Smartphone Tablets M2M

2015 2020

Fonte: Cisco VNI 2016

0,4 B 0,7 B1,2 B

1,9 B2,6 B

3,3 B3,9 B

4,4 B4,9 B

5,4 B

5,8 B

19%

30%

42%

52%

59%

65%69%

72% 74% 75% 76%

5%

8%13%

22%

32%

40%

46%51%

56%60%

63%

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

Países Desenvolvidos

Não Desenvolvidos

PENETRAÇÃO DOS SMARTPHONES PREÇO TRANSFORMAÇÃO DIGITAL

Fonte: GSMA The Mobility Economy 2016

2008 2009 2010 2011 2012 2013

$430

$335

$300

$350

$400

$450

Dados de 2014USD %GDI

Índia $158 10,1%

China $243 3,8%

Brasil $319 2,7%

Russia $232 1,8%

Japão $232 0,6%

Fonte: KPCB Internet Trends 2014-20161960 1970 1980 1990 2020+

MainframeMini

Desktop

Internet

MobileInternet

1 MM+ 10 MM+100 MM+

1 B+

10 B+

Fonte: Morgan Stanley

Smartphone e a Era de dados: Explosão do tráfego de vídeo

TRÁFEGO DE DADOS VS VOZ

2011 2012 2013 2014 2015 2016

1

0

3

2

5

4

6

Tráf

ego

men

sal(

UL+

DL)

em

EB

vozdados

Fonte: Ericsson Mobility Report 2016

TRÁFEGO DE VÍDEO EM RELAÇÃO AO TOTAL

CONTEÚDO DE VÍDEO

2 EB3 EB

5 EB

9 EB

13 EB

20 EB

4 EB6 EB

10 EB

15 EB

22 EB

31 EB

2015 2016 2017 2018 2019 2020

O Vídeo na Rede Móvel tem um crescimento

anual composto (CAGR) de 62%

Tráfego de Vídeo e Dados Móvel Mensal em ExaByte

Fonte: Cisco VNI 2016

65-70% do tráfego de dados será de vídeo em 2020

TRÁFEGO INDOOR

39%

32%

14%

4%

11%

In Car

At Home

At Work

Travelling

Others

A densidade de tráfego indoor pode ser milhares de vezes maior que o outdoor: O número de pessoas em estádios por km2,

pode alcançar a 1 milhão, contra dezenas de milhares pessoas nos grandes centros

urbanos.

50% e 80% dos tráfegos de voz e dados respectivamente são realizados em

ambiente indoor. #Conteúdos

Popularidade

Mais populares

Long tail

Concentração de conteúdos:

Poucos conteúdos são populares

e a maioria não é.

Fonte: GSMA The 4G Broadcasting OpportunityPoucos

Conteúdos

O que é o LTE Broadcast?

Padrão chamado de eMBMS (Evolved Multicast & Broadcast Multimedia Services), constitui num arcabouço

de recomendações do 3GPP (TS 22.146, TS 23.246, TS 26.346, TS 36.44X) para entrega eficiente de conteúdo

dos serviços de broadcast e multicast, tanto em âmbito local/celular, regional ou em toda a rede.P

DS

CH

Core Conteúdo

Unicast

Transmissão um a um; Cada usuário envia e recebe os dados individualmente VOD, e-mail.; web; MMS etc.

Broadcast/Multicast

Transmissão um para vários; Mais eficiente e menor custo para conteúdos comuns; Áudio/Vídeo streamings, push media; atualização de OS.

PD

SCH

PM

CH

PD

SCH

PM

CH

PM

CH

Core Conteúdo

Como funciona o LTE Broadcast?

● BM-SC (Broadcast Multicast Service Center):

– Gerencia as sessões de MBMS em geral, provendo membership, sessão e transmissão, proxy e transporte, anúncio do serviço, segurança, e sincronização de conteúdo;

● MBMS GW (eMBMS Gateway) :

– Distribui o plano do usuário para o eNBs usando o IP Multicast;

– Executa o controle de sessão do MBMS, sinalizando ao E-UTRAN através do MME ;

● MCE (Multi-cell/multicast Coordination Entity)

– Pode ser separado ou integrado ao eNB;

– Provê o Admission Control;

– Alocação de recursos de rádio tempo/ frequência para o eMBMS;

– Decide a configuração de rádio e qualidade;

● BSF (Bootstraping Server Function)

– Fornece funções para autenticação mútua de equipamentos de usuário e servidores desconhecidos entre si e para 'bootstrapping' de troca de chaves de sessão;

Elementos da Rede eMBMS

S1-U

S11

PCRF

HLR/HSS

OCS/OFCS

Internet

S5S-GW P-GW

MME

IMS

Gx

RxS6a

SGi

Gy/Gz

Sy

Ro/Rf

Sh

Sp

MBMS GW

BM SC BSF

Zh

Zn

Sm

SGi

SGnb

MCE

S1-AP

M1

1588v2

x

Rede LTE convencional/Existente

Novos Elementos do eMBMS

Encoder/Middleware/terminal

Como funciona o LTE Broadcast?

● Interface Aérea:

– Até 6 Subframes;

– Extended CP;

– Pilotos Específicos;

– Novos Canais: Lógicos (MCCH e MTCH); Transporte (MIDI); Físico (MTCH);

– Novas informações no BCCH: SIBs (SIB2, SIB3 e SIB12);

● MBSFN (Multicast Broadcast Single Frequency Network):

– Permite a combinação eficiente do sinal OFDM no UE para alcançar melhores valores de SNR;

– Redes LTE síncronas permitem o Single Frequency Network (MBSFN);

– O mesmo sinal transmitido por múltiplas eNBs na mesma área MBSFN;

● MooD (MBMS operation on Demand):

– Disponível no Rel12, permite a comutação dinâmica entre Unicast e Broadcast sobre LTE, com base em triggers configurados. O trigger pode ser alcançado pela demanda (isto é, através do consumo do serviço do usuário) ou pré-agendado com base em eventos;

● SC-PTM (Single Cell to Multipoint):

– Ajusta dinamicamente por célula o multicast através do uso de canais convencionais do LTE (PDSCH);

– Útil para cobertura em estádios e aplicações como carro conectado;

Funcionalidades

SF0 SF1 SF2 SF3 SF4 SF5 SF6 SF7 SF8 SF9

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Subframe

Single-cellTransmission

Multi-cell transmissionMBSFN RS + Data

PCCH BCCH CCCH DCCH DTCH MCCH MTCH

PCH BCH DL-SCH MCH

PDCCH PBCH PDSCH MTCHPCFICH PHICH

MAC

PHY

MBSFN Area

MBSFN Area

MBSFN Service Area

MME

MCE

MBMS GW

BM SC

Info de Controle(início e fim da sessão,

área)

Info de Controle(área de MBSFN, modulação,

código )

Info de Controle(início e fim da

sessão)

Dados(e sincronismo)

Dados

Como funciona o LTE Broadcast?

● Middleware:

– Software disponibilizado aos dispositivos que garante um conjunto de funcionalidades para funcionamento dos serviços eMBMS e seu desenvolvimento através de APIs;

● DASH (Dynamic Adaptive Streaming over HTTP):

– Solução padronizada e adaptável para transporte streaming de vídeo em segmentos de arquivo com diferentes esquemas de codificação;

– Reusa o protocolo HTTP e CDNs amplamente empregados, e minimiza os firewalls através de solicitações de HTTP padrão ;

– A reprodução controlada pelo cliente seleciona uma taxa otimizada baseada nas condições dinâmicas do canal e mídia;

– Permite uma transição entre conteúdos unicast e broadcast baseado na sua popularidade;

● FLUTE (File Delivery over Unidirectional Transport):

– Permite a distribuição de arquivos (segmentos DASH) das sessões eMBMS através de links unidirecionais usando UDP (mapeados em objetos FLUTE);

– Os arquivos são listados em uma tabela de entrega de arquivos (FDT). Cada arquivo tem um nome e um local, tipo de conteúdo, identificação informações de expiração e um hash. O receptor precisa saber quais arquivos e como montar a sessão a partir dos dados que receberá;

– Pode fazer uso do recurso de reparo de arquivos unicast - permitindo que os UEsbusquem quaisquer segmentos de arquivos ausentes;

Arquitetura das Aplicações

Media Player

DRMDASH Client

Middleware

FLUTEDASH Server

FECFile

Man.

Modem

Segur. eMBMSIP Stack/Kernel

HW (Acelerador, Display, Speakers,Antena etc,)

Aplicações

Media Player

DRMDASH Client

Middleware

FLUTEDASH Server

FECFile

Man.

Modem

Segur. eMBMSIP Stack/Kernel

HW (Acelerador, Display, Speakers, Antena etc,)

Aplicações

BM SC

HTTPServer

Headend

Encoder CDN

HTTP

HTTP

AnúncioRelatório de QoEReparo de Arquivo

Broadcast de Conetúdo

MBMS/FLUTE

Como funciona o LTE Broadcast?

Player

DASH Middleware

Modem

API+SDK

Core eMBMS

VideoServer

(Live)Encoder

FileServer

1

Anúncio do Serviço

Vídeo

Outros dados

2

● Fluxo para Início da Sessão

1. Um usuário se associa a um serviço de conteúdo via seu terminal habilitado através de um HTTP request. O provedor cria um identificador de serviço TMGI que permite a identificação deste conteúdo específico na rede LTE pelo dispositivo;

2. O aplicativo do dispositivo reconhece os anúncios de serviço e solicita ao middleware que sejam atualizados aqueles para o TMGI que está mapeado para o conteúdo desejado. Isso resulta em uma verificação regular dos anúncios de serviço relacionados pelo dispositivo;

3. Antes do início da distribuição de difusão LTE, o provedor de conteúdo fornece ao operador de rede móvel os detalhes da distribuição de conteúdo. Isso inclui os metadados de serviço (por exemplo, arquivos de manifesto com MPEG DASH) que são usados no anúncio de serviço;

4. Se o pedido de distribuição do conteúdo for aceito pela operadora da rede móvel, é iniciado um anúncio de serviço sobre a disponibilidade de conteúdo. O middleware MBMS no dispositivo informa ao aplicativo que o conteúdo estará disponível em breve;

5. O usuário escolhe o conteúdo no dispositivo, que sintoniza o canal de transmissão apropriado e recebe os segmentos DASH para o fluxo de conteúdo. O conteúdo de reprodução é representado como um serviço de streaming (através do leitor DASH) no dispositivo. Para smartphones, usuário continua a ser capaz de fazer chamadas de voz e ter acesso à internet e redes sociais via unicast, tanto quanto a capacidade disponível de broadcast;

3

45

O dispositivo se registra ao LTE Broadcast

A rede inicia o anúncio ao serviço

O usuário se associa a um serviço

A rede inicia a sessão

A rede inicia a transferência de dados

A rede para a sessão Se

ss

ão

de

eM

BM

S

1

5

4

Onde o LTE Broadcast pode ser usado? Onde estão as oportunidades?

Periodicidade

Abrangência

Acidente de Trânsito

Evento Esportivo(Câmeras

Exclusivas)

Concerto (Rock in Rio)

Anúncios em Aeroportos

Informações Turísticas

Inundações

Terremotos

TV de BairroInformações de Tráfego

Alerta Nacional

Atualização de Software

Assinatura Digital

TV Aberta

Canal de Notícias

TV de Shopping Centers

Push-to-TalkPush-to-Vídeo

(Segurança Pública)

Streaming de Áudio (Rádio)

Atualização de dados de GPS

Jogos eRealidade Aumentada

JAN

1Deslizamentos

Notificações (Segurança Pública)

Suporte ao Carro Conectado

M2M

Por que o broadcast com LTE?

OTIMIZAÇÃO DE RECURSOS MULTIPLAS TELAS E DISPOSITIVOS

Suporte a múltiplas telas;

Melhor experiência pela eliminação do congestionamento do uniqcast;

Solução atraente para serviços de Mobile TV com custo efetivo devido a otimização de recursos

Não há necessidade de novo modem, pois usa uma função nativa do LTE;

Otimiza a entrega de conteúdo comum em comparação ao unicast;

Uso da mesma rede para prover serviços móveis e de difusão de conteúdo;

Gerência mais efetiva de investimentos e rede;

CONVERGÊNCIA DE SERVIÇOS

+

Criação de novos modelos de negócio entre broadcasters e operadoras;

Provê interatividade para o broadcast através do unicast

Expande o conteúdo de TV com potencial exploração de serviços de propaganda;

COBERTURA

Aproveita a cobertura existente indoor do LTE;

Cobertura em túneis, metro etc;

Pode ser melhorada com o uso de SmalLCells e Femtocells;

Cobertura dedicada do serviço aos locais de interesse => propaganda e conteúdo local ;

CAPACIDADE

256 QAM

High Order DL-MIMO & Advanced UL-MIMO

Modulação de maior ordem com 256QAM (33% adicionais em relação ao 64QAM);

MIMO 2x2 e MIMO 4x4;

Evolução para o 5G;

OUTRAS BANDAS

Internet

LTE+LTE-U/LAAMuLTEFire ... ...

Freq.

20 MHz Channel

s

ClearChannel

5GHz

Uso de mais de 40 esquemas de frequências;

Suporte a banda não licenciada na faixa de 5GHx com as tecnologias LTE-U/LAA

A Faixa de 5GHz é abundante com 500 MHz de largura;

EPC

ISDB-T x LTE Broadcast

ISDB-T LTE Broadcast

O que é

Padrão técnico para transmissão de televisão digital utilizada em países da América Latina com base no padrão japonês ISDB-T. Entrou em operação comercial em 2 de dezembro de 2007, em São Paulo, Brasil, como SBTVD

(Sistema Brasileiro de Televisão Digital)

Padrão técnico definido num arcabouço de recomendações do 3GPP para entrega em multicast e broadcast de conteúdo nas redes móveis tanto dentro

de uma célula, parte da rede ou dentro da rede inteira.

Presença MundialBrasil, Peru, Argentina, Chile, Honduras, Venezuela, Equador , Costa Rica,

Paraguai, Filipinas, Bolívia, Nicarágua, El Salvador e Uruguai.EUA (Verizon), Coreia (KT).

Hoje o LTE está presente em mais de 190 países com mais de 490 redes.

Espectro Espectro VHF/UHF nas faixas de 400-700 MHzEm teoria todos os mais de 40 esquemas de frequência do LTE com bandas

licenciadas e não licenciadas

CanalizaçãoSão 13 segmentos OFDM de 428,57 kHz numa ocupando 5,57 (6) MHz

3 modos de operação Mode 1: 108 subportaodras; Mode 2: 216 portadoras; Mode 3: 432 subportadoras por segmento

Estruturado em Resource Blocks com 200 kHz de banda, agrupamento de 7 símbolos e 12 subportadoras de 15 kHz.

Pode ser usados esquemas de portadoras de 1,4/3/5/10/15/20MHz

Múltiplo Acesso OFDM SOFDMA/SC-FDMA/SDMA(MIMO)

Modulação DQPSK, QPSK, 16QAM e 64QAM QPSK, 16QAM, 64QAM e 256 QAM

Taxa MáximaTaxa por segmento 1787 kbps (64QAM). Em 13 segmentos, 13x1787 = 23 Mbps.

1 Resource Block (MIMO 2x2 e 256QAM) = 2688 kbps60% de 1 Portadora de 10 MHz (MIMO 2x2 e 256QAM) = 80 Mbps

Cobertura Poucas estações com alta potência de transmissão em faixas de VHF/UHF. Muitas estações em diversas frequências, ambientes indoor como: túneis,

metro, estádios, arenas etc.

Codificação de VídeoVideo: H264 –MPEG4 Part 10.

Audio: HE-AAC (AAC+) 2.0 ou 5.1Não há dependência do padrão de codificação.

Suporte a HEVC (H.265), H.264 etc.

EcossistemaEcossistema dedicado aos países que suportam este padrão para

transmissão digital.

Hoje o LTE conta com quase de 8000 tipos de dispositivos. O eMBMS é padrão do LTE desde o seu primeiro release. Porém o suporte

depreenderá do requisito da operadora.

Evolução Limitação para suporte a taxas mais elevadas como 4k e 8k etc. A limitação é associada aos recursos associados: portadora e antenas MIMO.

Pontos de AtençãoAusência de evolução para padrões de TV com resolução superiores

Tecnologia praticamente limitada aos serviços de TVApesar do grande apelo com tecnologia madura, ainda não foi mundialmente

adotado.

Visão do 5G segundo O Next Generation Mobile Network (NGMN)CASOS DE USO MODELOS DE NEGÓCIO CRIAÇÃO DE VALOR

Provedor de Ativos

Provedor de Conectividade

Provedor de Serviço deParceiros

XaaS; IaaS; NaaS; PaaS

Network Sharing

Conectividade Básica

Conectividade Avançada

Serviços enriquecidos pelo parceiro

Serviço enriquecido fornecido pela operadora

Broadband Access in Dense Areas

Broadband Access Everywhere

Higher User Mobility Massive Internet of Things

Extreme Real-Time Communications Lifeline Communications

Ultra-reliableCommunications Broadcast-like Services REDE CONFIÁVEL E FLEXÍVEL

SERVIÇOEXPERIÊNCIATRUST

segu

ran

ça

Iden

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ade

Pri

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dad

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Tem

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Seam

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Ta

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Qo

S

Co

nte

xto

"5G é um ecossistema de fim a fim para permitir uma sociedade móvel e conectada. Permite a criação de valor para clientes e parceiros, através de casos de uso existentes e novos, com experiência consistente e por modelos

de negócios sustentáveis."

Atributo 3GPP Release 12 Requisitos do NGMN

Throughput por Usuário Áté 100 Mbps de média com picos de 600 Mbps (Cat11/12)

> 10 X acima da taxa média e picos com taxas de > 100 X na borda da célula

Latência 10 ms para duas vias RAN (pre-scheduled)Tipicamente 50 ms e2e I

> 10X (menor)

Mobilidade Functional up to 350 km/h No support for civil aviation

> 1,5 X

Eficiência Espectral DL: 0,074-6,1 bps/HzUL: 0.07-4.3 bps/Hz

Aumento significativo

Densidade de Conectividade 2000 Users Ativos/km2 > 100 X

2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2020+

Release 16 & 5G Enh (ITU)

Release 15 & 5G SI/WI (sub 40 GHz)

Evaluation & Specification

Proposal Submission

Tech. Requirements &Eval. Methodology

Vision, Technology & Spectrum

Cronograma do 5G

WRC15WRC12 WRC19

Trials & ComercializaçãoPadronizaçãoPre-padronizaçãoPesquisa Exploratória

First Release White Paper

Requirements & Tech. feasibility

Release 14 & 5G SI Release 10-13

NFV Phase 3NFV Phase 2NFV Phase 1

MEC Phase 2MEC Phase 1

RG on Cloud based Mobile Core Net. for 5G

Evolution to SDN Open FlowOpen Daly LightOpen Flow v1.2GoogleEs

forç

o in

ten

sivo

e e

xte

nsi

vo p

or

tod

os

os

órg

ãos

de

p

adro

niz

ação

Trial of basic functionality Tests IoT and deployment

Alberto Boaventuraalberto@oi.net.br

¡Gracias!Obrigado!

Q&A