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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 PowerPoint PPT Presentation


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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. 丁邦安 工研院 資 通 所. [email protected] [email protected] [email protected] 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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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

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Presentation Transcript


6287375

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

[email protected]

[email protected]

[email protected]


6287375

  • 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


6287375

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


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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


6287375

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)


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  • 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}


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  • 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


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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


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  • 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


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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


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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


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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)


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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


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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


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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, …


  • 6287375

    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 [email protected]

      • Coverage 200m

      • Massive MIMO transmission


    6287375

    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


    6287375

    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


    5g ran radio access network

    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


    6287375

    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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