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It brings the main motivations of LTE Broadcast along with a technological overview. Indicates other applications beyond to TV Broadcast and discusses new opportunities for service evolution.
Ricardo Bassoi , Senior Account Manager, Account Executive Director, Angel Investor, Entrepreneur at Panamax Inc.
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1. GSMA Latin amErica TECT 17ª Rio Wireless Diretoria de Estratégia, Tecnologia e Arquitetura de Rede Ger. Estratégia e Arquitetura de Rede LTE Broadcast Alberto Boaventura
2. 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 WorldBroadbandSubscriptions(Billions) Fonte: ITU/ICT/MIS 2014 ACESSOS FIXOS VS MÓVEL 132 89 113 147 117 161 146 103 181 170 149 151 110 59 66 43 540 min 479 min 474 min 444 min Indonesia China Brazil USA TV Laptop+PC Smartphone Tablet Fonte: KPCB & Milward Brown 2014 DailyDistr.OfScreenMinutes 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 B 1,2 B 1,9 B 2,6 B 3,3 B 3,9 B 4,4 B 4,9 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 2014 USD %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 2014-2016 1960 1970 1980 1990 2020+ Mainframe Mini Desktop Internet Mobile Internet 1 MM+ 10 MM+ 100 MM+ 1 B+ 10 B+ Fonte: Morgan Stanley
3. 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 Tráfegomensal(UL+DL)emEB voz dados Fonte: Ericsson Mobility Report 2016 TRÁFEGO DE VÍDEO EM RELAÇÃO AO TOTAL CONTEÚDO DE VÍDEO 2 EB 3 EB 5 EB 9 EB 13 EB 20 EB 4 EB 6 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 Opportunity Poucos Conteúdos
4. 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.PDSCH 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. PDSCH PMCH PDSCH PMCH PMCH Core Conteúdo
5. 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 S5 S-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
6. 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-cell Transmission Multi-cell transmission MBSFN 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
7. 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 UEs busquem quaisquer segmentos de arquivos ausentes; Arquitetura das Aplicações Media Player DRM DASH Client Middleware FLUTE DASH Server FEC File Man. Modem Segur. eMBMS IP Stack/Kernel HW (Acelerador, Display, Speakers, Antena etc,) Aplicações Media Player DRM DASH Client Middleware FLUTE DASH Server FEC File Man. Modem Segur. eMBMS IP Stack/Kernel HW (Acelerador, Display, Speakers, Antena etc,) Aplicações BM SC HTTP Server Headend Encoder CDN HTTP HTTP Anúncio Relatório de QoE Reparo de Arquivo Broadcast de Conetúdo MBMS/FLUTE
8. Como funciona o LTE Broadcast? Player DASH Middleware Modem API+SDK Core eMBMS Video Server (Live) Encoder File Server 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 SessãodeeMBMS 1 5 4
9. 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-Talk Push-to-Vídeo (Segurança Pública) Streaming de Áudio (Rádio) Atualização de dados de GPS Jogos e Realidade Aumentada JAN 1 Deslizamentos Notificações (Segurança Pública) Suporte ao Carro Conectado M2M
10. 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/LAA MuLTEFire ... ... Freq. 20 MHz Channel s Clear Channel 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
11. 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 Mundial Brasil, 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 MHz Em teoria todos os mais de 40 esquemas de frequência do LTE com bandas licenciadas e não licenciadas Canalização São 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 Máxima Taxa por segmento 1787 kbps (64QAM). Em 13 segmentos, 13x1787 = 23 Mbps. 1 Resource Block (MIMO 2x2 e 256QAM) = 2688 kbps 60% 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 Vídeo Video: H264 –MPEG4 Part 10. Audio: HE-AAC (AAC+) 2.0 ou 5.1 Não há dependência do padrão de codificação. Suporte a HEVC (H.265), H.264 etc. Ecossistema Ecossistema 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 Atenção Ausência de evolução para padrões de TV com resolução superiores Tecnologia praticamente limitada aos serviços de TV Apesar do grande apelo com tecnologia madura, ainda não foi mundialmente adotado.
12. 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 de Parceiros 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-reliable Communications Broadcast-like Services REDE CONFIÁVEL E FLEXÍVEL SERVIÇOEXPERIÊNCIATRUST segurança Identidade Privacidade TempoReal Seamless Personaliz. Interação& Tarifação QoS Contexto "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/Hz UL: 0.07-4.3 bps/Hz Aumento significativo Densidade de Conectividade 2000 Users Ativos/km2 > 100 X
13. 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 SIRelease 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 Light Open Flow v1.2 Google Esforçointensivoeextensivoportodososórgãosde padronização Trial of basic functionality Tests IoT and deployment