1

Public Safety 700MHz Broadband Demonstration Networky 7

Public Safety Communications Research 

J ff B h E il Olb i hJeff Bratcher Emil OlbrichChief ‐ NTIA/ITS.P Lead Project Engineer – NIST/OLESPSCR Technical Manager PS Broadband Project Leader

2Department of Commerce – Boulder Labs

Public Safety Communications Research ProgramPublic Safety Communications Research Program

Located at the Department of CommerceDepartment of CommerceBoulder Labs in Colorado

The PSCR Program is a joint The PSCR Program is a joint effort between:

NIST’s Office of Law

Enforcement Standards(OLES) ( )

and

NTIA’sInstitute for 

TelecommunicationSciences (ITS)

3

PSCR Vision and Mission

VISION MISSIONS OThe response community nationwide can exchange 

SS OTo fulfill this vision, PSCR will act as an objective technical 

voice and data seamlessly to effectively respond to any incident or emergency

advisor and laboratory to public safety to accelerate the adoption and incident or emergency.

Seamless voice and data exchange 

the adoption and implementation of only the most critical public safety 

refers to the ability of the response community to interoperate with each other on demand, in real time, when 

most critical public safety communication standards and technologies. 

needed, and when authorized.

4

PSCR PortfolioPSCR Portfolio

LMR Standards and 

Technologies

Broadband Standards and Technologies

Interoperability Device 

Standards and

Emerging Standards and Technologies

Cross‐cutting or Supporting ActivitiesTechnologies  Technologies  Standards and 

TechnologiesTechnologies  Activities

P25 CAP700 MHz B db d

Multi‐Band Radio P25 SecurityProgram

Management & Broadband

y gReporting

Project 25 (P25) Standards  Public Safety VoIP

Interim Interoperability 

Technical Services Projects

Statement of Requirements 

Development Device TestingProjects

(SOR)

ISSI Test Tools4.9 GHz 

Broadband Task Group

Video QualityPublic Safety Architecture FrameworkGroup Framework

Audio Quality ROW‐BRF Propagation

Studies

Modeling and Simulation

5

Detailed information on all the above PSCR projects can be found at:http://www.pscr.gov

700 MHz Broadband…History (1)• 1997, United States Congress directed the Federal 

Communications Commission (FCC) to allocate 700 megahertz (MHz) band spectrum to public safetymegahertz (MHz) band spectrum to public safety– 2005 Congress passes Congress passes Digital Television Transition 

and Public Safety Actf– The public safety 700MHz broadband spectrum and the D‐Block are 

based on clearing of UHF TV stations 60 – 69 (746 – 806 MHz)

• On July 31, 2007 the 2nd Report and Order was created by y 3 , 7 p ythe FCC to “to promote the creation of a nationwide interoperable broadband network for public safety and to facilitate the availability of new and innovative wireless facilitate the availability of new and innovative wireless broadband services for consumers”.  – November 2007 – Public Safety Spectrum Trust (PSST) chosen as 

sole licensee for public safety broadband– March 2008 – FCC Auction 73 fails to attract D‐Block bidder

6

700 MHz Broadband…History (2)

• July 2009 LTE selected by public safety as their next generation broadband  technology – consensus between major public safety organizations

• March 2010 FCC releases National Broadband Plan E t bli h the FCC E e ge  Re o e I te o e bilit  Ce te  – Establish the FCC Emergency Response Interoperability Center (ERIC) to develop standards for interoperability and operating procedures in conjunction with PSST and PSCRAll     f F d l f di  t  d l  th   t k– Allows use of Federal funding to deploy the network

• Spring 2010 FCC waivers granted t0 21 jurisdictions for early deploymentdeployment

• Summer 2010 NTIA the second round of the Broadband Technology Opportunities Program (BTOP) funding to support initial waiver jurisdictions ~ $390 MUSD awarded to 7 jurisdictions

• January 2011 FCC releases Third Report and Order and 

7

• January 2011 FCC releases Third Report and Order and Fourth Further Notice of Proposed Rulemaking

700 MHz Spectrum

Public Safety Broadband

PS Narrowband

D Block D Block

PS Narrowband

BC13 BC13BC14 BC14BC17

BC12

3GPP LTE Bandclass BC17

BC12

Ch 51

BC13 BC13BC14 BC14BC17Bandclass

Public Safety Public Safety

Ch52

Ch55

Ch56

Ch57

Ch58

Ch59

Ch60

Ch61

Ch62

Ch63

Ch64

Ch65

Ch66

Ch67

Ch68

Ch69

Ch54

Ch53

C CD D PSBBCBAEDCBA AB BGB

GB

757 763 769768 775 787 793 799798 805

BC17

MH

TVCH

AMobile TX Mobile TX Mobile TX Base TX Base TX Base TX Base TX Base TX Base TX Base TX Mobile TX Mobile TX Mobile TX Mobile TX

PSBB PSNBPSNB

Lower 700 Band Upper 700 Band

698 716 722 728 734 740 746 752 758 764 770 776 782 788 794 800 806710704MHz

? ?State/Local Public Safety Agencies (Narrowband LMR)

State/Local Public Safety Agencies (Narrowband LMR)

B B

lock

(G

ua

rd B

an

d)

Gu

ard

B

an

dCurrent License Holders (not full list)

Gu

ard

B

an

d

B B

lock

(G

ua

rd B

an

d)

Cavalier Wireless

Cavalier Wireless

list)

8

Market Share• Creates a new nationwide spectrum 

block for public safety users and potentially commercial users (e.g. potentially commercial users (e.g. Utility Companies)– Includes all Emergency Support 

Functions (ESF) for local, state Functions (ESF) for local, state and potentially federal users

– 2008 Census data shows 22.5 million Fed/State/Local million Fed/State/Local employees 

• State – 5.3 million • Local – 14.4 million4 4• Federal – 2.8 million

– Approximately 4.1 million ‘first responders’

Terrestrial Network Population Coverage98%94%p

– Does not include redundancy, M2M or sensors

• Typical nationwide cellular service 

94%90%Ad-Hoc or Satellite Network Population Coverage

9

• Typical nationwide cellular service providers require approximately  40,000+ macro base‐stations 9

Success• A successful National Public Safety Broadband Network will:

– Meet public safety’s (in conjunction with FCC and PSCR) key technical and operational requirements (operability)  operational requirements (operability)  

• Coverage & Availability – 95/95  i.e. 95% geographic coverage with 95% availability

• QoS – priority, pre‐emption (ARP, QCI)Qo p o y, p p o ( , Q )• Multi‐cast – one to many communication (eMBMS, MBSFN)• Roaming – PS to PS and commercial (IPX)• Voice – telephone versus mission critical PTT (VoLTE, TBD)Voice  telephone versus mission critical PTT (VoLTE, TBD)

– Ensure nationwide interoperability– Allow public safety to access the cost savings and innovation of the larger 

commercial marketcommercial market

• To enable that success, the network will need:– A unified approach to network design and implementation

• Requirements definition & standards development• Testing (conformance, performance and evaluation)• Planning – Network architecture, RF, IP, eNUM, Security, Application

10

g

PSCR Boulder Sites

• The initial laboratory and demonstration network will utilize the PSCR facilities located in Boulder, CO.  – PSCR Boulder labs will be used for 

evaluation of signalling, RF and EPC hostingg

– Vendor eNodeB equipment will be co‐located All f ili i    F d l    d – All facilities are Federal property and are secure locations

– VPN connections for external vendor access can be provided

11

Genesis of PSCR Demo Network

• Spring 2010 PSCR kicks off 700 MHz LTE Demonstration Network e o s a o e o– The only government or independent lab facility located 

in the United States to test and demonstrate public fsafety 700 MHz broadband networks and applications, 

the Demonstration Network provides:• A vendor‐neutral place for manufacturers and carriers to deploy their A vendor neutral place for manufacturers and carriers to deploy their 

systems to test them in a multi‐vendor environment. This provides integration opportunities.

• A place for public safety to see how these systems will function  specific to • A place for public safety to see how these systems will function, specific to their unique needs. Interested agencies can visit the network and get hands‐on experience with these systems, as well as run public safety specific test cases that relate directly to their operational environments. specific test cases that relate directly to their operational environments. 

• A place where early builders can ensure that the systems they might procure will in fact work in the eventual nationwide network, assisting agencies in their procurement process

12

agencies in their procurement process.

Demonstration Network Overview

• R&D nationwide interoperability through a unified approach to network design and implementation– Testing (conformance, performance and evaluation)– Multi‐site/vendor Over‐The‐Air network – allows 

consistent testing between vendors• All eNodeBs co‐located and share common antenna systemEPC  l l  d • EPCs local and remote

• Dedicated RF & Interoperability test labs

– Develop guidelines/Industry Requirements for network – Develop guidelines/Industry Requirements for network architecture, RF, IP, PLMN, IMSI, eNUM, Security, Application…etcpp

– Advanced feature testing – QCI, ARP, eMBMS, FFR, Channel Bonding, IPX/Roaming

13

PSCR Demo Network Project Plan

• Generate interest from broadband vendors to develop a 700 MHz broadband equipment ecosystema 700 MHz broadband equipment ecosystem– Band Class 14 (D Block & Public Safety Block), Long Term Evolution 

(LTE)( )– Stimulate early development for public safety systems (e.g. Waiver 

Orders)S t th   i l  t d d   d t ti     ith  bli  – Support the commercial standards and testing process with public safety requirements  e.g.

– Publish test results (non‐attributable) to inform stakeholders( )

14

Demo Project Stakeholders

15NOTE: This is a partial stakeholder list

For Additional Information:http://www.pscr.gov

QUESTIONS & RESOURCESEmil Olbrich Jeff Bratcheremil.olbrich@nist.gov jeff@its.bldrdoc.gov(303) 497‐4950 (303) 497‐4610

16

17