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工研院於 「 加速 行動寬頻服務及產業 發展 」 計畫之驗證平台發展與規劃

工研院於 「 加速 行動寬頻服務及產業 發展 」 計畫之驗證平台發展與規劃. 丁邦安 工研院 資 通 所. pating@itri.org.tw rodger.tseng@itri.org.tw ychsiao@itri.org.tw. 國際標準組織時程. 佈局 5G 技術與專利之黃金期. ITU 國際 標準化. 探索研究期 ( 專利佈建 ). 3GPP 國際標準化. 行動寬頻新興技術研發總體 規劃. 第一 階段 ( 2015~2017 ): 研發行動寬頻新興技術 計畫. 第二階段 (2018~2021): 5G 標準 與 快速 雛型開發.

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Presentation Transcript

  1. 工研院於「加速行動寬頻服務及產業發展」計畫之驗證平台發展與規劃工研院於「加速行動寬頻服務及產業發展」計畫之驗證平台發展與規劃 丁邦安 工研院資通所 pating@itri.org.tw rodger.tseng@itri.org.tw ychsiao@itri.org.tw

  2. 國際標準組織時程 佈局 5G 技術與專利之黃金期 ITU 國際標準化 探索研究期 (專利佈建) 3GPP 國際標準化

  3. 行動寬頻新興技術研發總體規劃 第一階段 (2015~2017): 研發行動寬頻新興技術計畫 第二階段 (2018~2021): 5G標準與快速雛型開發 第三階段 (2022~2025): 5G產品精進與功能提升 國際標準參與計畫 (前瞻) 國際標準參與計畫 (前瞻) 4G產品技術研發 5G 標準產品/服務系統 雛型先期開發計畫 (前瞻 + 關鍵 ) 5G 關鍵技術開發計畫 (關鍵) 國際標準參與計畫 技術模組 下世代通訊系統技術 技術模組 前瞻 技術模組 5G 產品/服務 量產計畫(主導性計畫 ) 5G 標準產品/服務 先期開發計畫(A+計畫 ) 產品 產品雛型 技術模組 小型基地台 產業鏈 B4G高階 小型基地台 與晶片 手機晶片 產品 手機雛型 手機產品 手機晶片雛型 網路 產品雛型 技術模組 服務應用 技術模組 產品雛型 基站晶片 MTC 模組雛型 基站晶片 技術 MTC 模組 計畫產出 下世代通訊展示系統 展示系統 服務系統 小型基站 產品 小型基站 雛型 MTC 系統 MTC 系統雛型 標準關鍵專利 標準關鍵專利 5G 前瞻專利

  4. 法人計畫與科技部計畫之合作標的 法人計畫 科技部計畫徵求 法人與學校合作，共同發展系統模擬器，供學界進行B4G/5G標準技術之前瞻研究 高階小型基地台系統與晶片技術 4.1 研發行動寬頻新興技術 4.1.1 4G產品技術研發 4G通訊系統軟體資安檢測技術 3GPP 國際標準參與 4.1.2 國際標準參與 暨國際合作 標準技術共同平台開發 國際合作 下世代接取系統 4.1.3 下世代 通訊系統技術 巨量連結通訊系統 法人與學校合作，法人開規格，學校提供關鍵演算法與模組 超高密度網路系統

  5. 4.1 研發行動寬頻新興技術 高階小型基地台系統與晶片技術 4.1.1 4G產品技術研發 4G通訊系統軟體資安檢測技術 3GPP 國際標準參與 4.1.2 國際標準參與暨國際合作 標準技術共同平台開發 國際合作 高頻段接取技術 下世代 接取系統 同頻同時全雙工技術 4.1.3 下世代通訊系統技術 頻譜共享 (Spectrum Sharing) 巨量連結通訊系統 超低功耗機器型態通訊技術 集中式無線接取網路 (C-RAN) 技術 超高密度 網路系統 超高密度小型基地台組網技術 移動網路技術(Moving Network) 無線網路虛擬化技術(Wireless Network Virtualization)

  6. 趨勢與需求 Example 全球 國際通訊大廠已著手建立自有之 LTE 系統模擬平台 透過提供系統模擬數據等佐證資料，影響 LTE 標準制訂之方向。 國內 國內目前尚沒有完整之LTE系統模擬器。 缺乏先期專利驗證與效能評估之工具 將不利於標準關鍵智財的開發。 影響標準的制定 系統模擬數據比較 • 3GPP RAN1#77 Agreement: • The 3 QPSK entries to be removed are existing {#2, #4, #6}

  7. 簡介與目標 • 技術簡介 (Scope) • 發展 4G/5G 系統層級模擬器(System Level Simulator) • 提供標準提案技術之模擬驗證 • 模擬 19 個基地台、1000 個UEs 分布、UE移動路徑、模擬場景 (Rural/Urban/Indoor …)之間相互影響干擾作用 • 用以觀察實際系統的可行性、比較各種系統 throughput 等等重要的傳輸系統指標 • 發展目標 (objectives) • 提供具公信力之系統層級模擬器與結果，以利於國際標準貢獻提案之通過，提升國內標準關鍵智財的開發能量 校準的系統模擬

  8. 標準技術共同平台分工合作機制 產學研 共同參與 研發階段 : 法人負責；學界、業界合作 系統需求與規格制定 平台系統架構設計 4G Simulator 5G Simulator (Phase I) 5G Simulator (Phase II) FY103 FY104 FY105 FY106 技術移轉 技術移轉 國內廠商，產品化 Open Source After Service 科技部 Product 研究計畫 Free use for 產學研 國際市場行銷 支援學校使用 Afterservice費用 教育部 人才培育

  9. 國際主流技術與規格 3GPP 標準組織 TR36.814: 模擬LTE SIMO系統模擬參數規範 TR36.819: 模擬LTE MIMO系統模擬參數規範 TR36.828: 模擬eIMTA系統模擬參數規範 TR36.873: 模擬 3D-MIMO 系統模擬參數規範 … 國際主要研究機構 METIS 針對未來 5G 應用情境，已規範 12 個模擬場景 TDD eIMTA 3D MIMO • virtual reality office • dense urban information society • shopping mall • stadium • teleprotection in smart grid network • traffic jam • blind spots • real-time remote computing • open air festival • emergency communications • massive deployment • traffic efficiency and safety

  10. SLS架構 • LTE-A system-level simulation platform • FDD full-buffer SIMO basic case • Build C++ class structure • Downlink and uplink functions • Network topology • Macroscopic pathloss • Shadow fading • Cell assignment based on SINR • UE generation • Fast fading • Measure link quality • PHY abstraction • Scheduler • Calibration

  11. LTE SLS 發展時程規劃 LTE SLS 完成 LTE SLS release 104.10月 103.07月 103.08月 104.3月 103.11月 103.12月 104.12月 Complete a basic FDD UL SIMOmode and calibrate the results of TR 36.814 Figure A.2.2-3 3GPP case Complete the FDD DL SIMO mode and calibrate the results of TR 36.814 Figure A.2.2-1 3GPP case Complete a basic TDD MIMO 2x2 mode Complete a basic TDD MIMO 2x2 mode Study 3GPP TR 36.814 for FDD LTE SIMO mode requirements作 Calibrate the results of TR 36.814 Figure A.2.2-2 3GPP case Plan the structure of SLS for FDD LTE 106.12月 105.12月 • METIS系統模擬器 I • virtual reality office • dense urban society, shopping mall • Stadium • Teleprotection in smart grid • traffic jam • METIS系統模擬器 II • blind spots • real-time remote computing • open air festival • emergency communications, massivedeployment • traffic efficiency and safety

  12. 4.1 研發行動寬頻新興技術 高階小型基地台系統與晶片技術 4.1.1 4G產品技術研發 4G通訊系統軟體資安檢測技術 3GPP 國際標準參與 4.1.2 國際標準參與暨國際合作 標準技術共同平台開發 國際合作 高頻段接取技術 下世代 接取系統 同頻同時全雙工技術 4.1.3 下世代通訊系統技術 頻譜共享 (Spectrum Sharing) 巨量連結通訊系統 超低功耗機器型態通訊技術 集中式無線接取網路 (C-RAN) 技術 超高密度 網路系統 超高密度小型基地台組網技術 移動網路技術(Moving Network) 無線網路虛擬化技術(Wireless Network Virtualization)

  13. 下世代通訊系統技術研發架構 計畫產出 系統項目 技術項目 下世代 接取系統 展示雛形 技術項目 -1 下世代 接取系統 巨量連結通訊系統展示雛形 技術項目 -2 國際 5G系統架構需求 技術項目 -3 巨量 連結通訊系統 下世代 小型基站 展示雛形 技術項目 -4 …. 下世代 網路系統 5G 前瞻 專利佈局 100案 技術項目 -N 國際標準參與IPR佈局規劃 我國產業 發展需求 國際技術 發展主流

  14. 下世代高頻段接取技術 • 發展目標 • 主要探索新的 Radio Access 技術，提升系統的傳輸速率與系統通訊容量為主 • 開發並提供 HW / SW platform，具備運算與硬體模組設計彈性與系統擴充性 • 以此平台為載具，發展與驗證新頻譜接取技術，如 Beamforming / trackingMassive MIMO 及 Phased Array 等

  15. 下世代接取技術開發內容 • 涵蓋技術領域 • 基站端新頻譜 (e.g. 高頻) 通訊、天線、RF、Baseband，與 protocol之系統實現技術 • 前瞻技術模組設計開發 • 基頻處理模組、協定控制與資源管理模組 • Phased Array 天線、射頻模組 • 初步規劃技術項目 • mmWAVE, Massive MIMO, Phase Antenna Array • Beamforming / Tracking, Full Duplex • New Multiple Access Schemes (e.g., NOMA, FBMA, FTN) • Advanced Modulation and Coding, …

  16. 展示規劃 In-campus live-demo • 在5G 的應用情境 • 於 FY106完成達 10 Gbps傳輸能力之小型基站及 UE構成的實際上網展示系統，具備動態、雙向連結能力 • 展示情境為: • Point-to-point mm-Wave uplink/downlink between BS and UE • Live-demo at peak data rate 10 Gbps@FY106 • Coverage 200m • Massive MIMO transmission

  17. FY106 FY104 FY105 年度開發重點 • 高頻段接取技術 - 11GHz • 系統設計技術 • Massive MIMO 及波束追蹤 • 前瞻技術模組 • 頻段：11 GHz • 頻寬：500MHz • 峰值傳輸速率：2Gbps • 天線陣列單元數：24 - 38GHz • phase antenna arraydesign • T/R module design • RF components survey & purchase • Interface and spec. definition • 高頻段接取技術 • 頻段：38 GHz • 頻寬：500MHz • 2 streams • 峰值傳輸速率：3Gbps • 天線陣列單元數：64 • ≧10 km/hr移動 • 高頻段接取技術 • 頻段：38GHz • 頻寬：1GHz • 3 streams • 峰值傳輸速率：10Gbps • 天線陣列單元數：64 • 移動換手 主要 技術

  18. 產學研共同參與5G 實驗系統研發 產業 核心元件&硬體 • Key Components Realizations • H/W Module & Device Implementation • Co-work on System Integration • Pre-Product Planning TW5G: Taiwan 準 5G 系統 學界 基礎研究 法人 系統開發與整合 • System Design & Development • Platform Development for System Evaluation • Technology Development & Porting • System Implementation and Integration • Fundamental & Basic Research • Simulation & Performance Evaluation • Module Implementation & Function Proof • Co-work on Technology Porting 透過 5G 系統實作將可吸納善用國內博士人力，培養高級系統實務人才

  19. 5G無線寬頻接取系統具高調整性的 RAN (Radio Access Network) 架構 Adaptable and configurable !! 使用 TI 多核高效能的 DSP 系統板來實現高傳輸率與數位波束成形的基頻訊號處理單元 RLC/MAC 實現於 server ，可彈性因應 5G protocol 的制定進程 可藉由RRH 組數的增減，彈性調整天線數量 RF T/R Module RF Transceiver CPRI Decoder ADIIF IF 1GbE 1GbE 1GbE 1GbE 1GbE SRIO SRIO SRIO SRIO ADIIF ADIIF ADIIF 10GbE RF Control 1GbE/ 10GbE Switch DSP Subframe Enc/Dec CPU/GPU L2/L3 DSP Tx/Rx Sync AC/DC Power DSP Subframe Enc/Dec Application DSP Subframe Enc/Dec DSP Subframe Enc/Dec RRH Server BBU 使用ADI SDRSDK 來實現中頻電路，可彈性調整中頻頻率 • 超低損耗樹脂材料 • LIM 積層化 3D 天線噴塗製程 • 24 根多天線移相陣列 寬頻 (BW達1GHz) mm-wave 前端電路 CPRI

  20. 合作模式 產出 法人 學校. 5G 智財 國際標準 關鍵專利智財 標準關鍵智財開發 先進技術研發 高價值系統關鍵智財開發 RF T/R Module RF Transceiver CPRI Decoder AD9361 IF 1GbE 1GbE 1GbE 1GbE 1GbE SRIO SRIO SRIO SRIO AD9361 AD9361 AD9361 研究與實現 10GbE 5G Radio系統雛形 關鍵元件技術研發 高頻段接取技術 系統功能設計與整合 RF Control 5G 系統 介面與規格 AC/DC Power 其它接取技術 系統驗證 5G RAN模擬與驗證平台 1GbE/ 10GbE Switch DSP Subframe Enc/Dec 演算法、協定 模組、元件 CPU/GPU L2/L3 DSP Tx/Rx Sync IF DSP Subframe Enc/Dec BBU Application DSP Subframe Enc/Dec CPRI DSP Subframe Enc/Dec RRH Server BBU 法人開介面與規格，學校提供關鍵之演算法、Protocol、模組或元件，經規格與效能審定後由法人與學校共同進行系統整合/驗證

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