Hoe draadloze communicatie zich de afgelopen 20 jaar ... · PLOT presentatie, Juni 2016,...

24
Simply Smarter Communications Dr. ir. Jaap C. Haartsen Senior Expert, Wireless Systems Hoe draadloze communicatie zich de afgelopen 20 jaar explosief heeft ontwikkeld PLOT presentatie, Juni 2016, Oegstgeest

Transcript of Hoe draadloze communicatie zich de afgelopen 20 jaar ... · PLOT presentatie, Juni 2016,...

Page 1: Hoe draadloze communicatie zich de afgelopen 20 jaar ... · PLOT presentatie, Juni 2016, Oegstgeest. 6-2016 2 HET DRAADLOZE LANDSCHAP IN 1990 WWAN Wide area access 1G. ... v1.0 -

Simply Smarter Communications™

Dr. ir. Jaap C. Haartsen

Senior Expert, Wireless Systems

Hoe draadloze communicatie zich de afgelopen 20 jaar explosief heeft ontwikkeld

PLOT presentatie, Juni 2016, Oegstgeest

Page 2: Hoe draadloze communicatie zich de afgelopen 20 jaar ... · PLOT presentatie, Juni 2016, Oegstgeest. 6-2016 2 HET DRAADLOZE LANDSCHAP IN 1990 WWAN Wide area access 1G. ... v1.0 -

26-6-2016

HET DRAADLOZE LANDSCHAP IN 1990

WWAN

Wide area

access

1G

Page 3: Hoe draadloze communicatie zich de afgelopen 20 jaar ... · PLOT presentatie, Juni 2016, Oegstgeest. 6-2016 2 HET DRAADLOZE LANDSCHAP IN 1990 WWAN Wide area access 1G. ... v1.0 -

36-6-2016

HET DRAADLOZE LANDSCHAP IN 2016

WPAN

Ad-hoc connectivity

Bluetooth

WLAN

Local access

WiFi WWAN

Wide area

access

3G/4G

NEAR FIELD

Touch

NFC

Page 4: Hoe draadloze communicatie zich de afgelopen 20 jaar ... · PLOT presentatie, Juni 2016, Oegstgeest. 6-2016 2 HET DRAADLOZE LANDSCHAP IN 1990 WWAN Wide area access 1G. ... v1.0 -

WAAROM WIDE AREA (MOBIELE) NETWERKEN?

Nordic, Scandinavie, Bosbouw

Ericsson (Zweden)

Nokia (Finland)

Nortel (Canada)

Toepassing: telefoon gesprekken

Page 5: Hoe draadloze communicatie zich de afgelopen 20 jaar ... · PLOT presentatie, Juni 2016, Oegstgeest. 6-2016 2 HET DRAADLOZE LANDSCHAP IN 1990 WWAN Wide area access 1G. ... v1.0 -

WAAROM LOCAL AREA NETWERKEN?

Ethernet

Toepassing: vrij toegang tot internet

Page 6: Hoe draadloze communicatie zich de afgelopen 20 jaar ... · PLOT presentatie, Juni 2016, Oegstgeest. 6-2016 2 HET DRAADLOZE LANDSCHAP IN 1990 WWAN Wide area access 1G. ... v1.0 -

WAAROM PERSONAL AREA NETWERKEN?

Toepassing: device-device connectiveit

Page 7: Hoe draadloze communicatie zich de afgelopen 20 jaar ... · PLOT presentatie, Juni 2016, Oegstgeest. 6-2016 2 HET DRAADLOZE LANDSCHAP IN 1990 WWAN Wide area access 1G. ... v1.0 -

76-6-2016

REVOLUTIONAIRE DOORBRAKEN

Analoog naar Digitaal - 1990

Miniaturizatie, stroomgebruik, rekenkracht

Tijd continu Tijd discreet: pakketjes

Compressie, codering

Tijd Multiplexing, Code Multiplexing

Encryptie, versleuteling

Het idee altijd “on-line” te zijn

Telephonie (spraak) naar Multi-Media (data) - 2000

Streaming audio, streaming video, data sync, voice (VoIP)

Circuit-switched (gereserveerd) packet switched (gedeeld)

Apps en touch screens - 2010

Rich Mobile Internet

t

t

GH-688 Galaxy S5

1996 2014

Page 8: Hoe draadloze communicatie zich de afgelopen 20 jaar ... · PLOT presentatie, Juni 2016, Oegstgeest. 6-2016 2 HET DRAADLOZE LANDSCHAP IN 1990 WWAN Wide area access 1G. ... v1.0 -

86-6-2016

KERNWAARDEN

Connectiviteit

BereikData Snelheid

Afmeting

Stroomverbruik

Page 9: Hoe draadloze communicatie zich de afgelopen 20 jaar ... · PLOT presentatie, Juni 2016, Oegstgeest. 6-2016 2 HET DRAADLOZE LANDSCHAP IN 1990 WWAN Wide area access 1G. ... v1.0 -

96-6-2016

EVOLUTIE DRAADLOZE NETWERKEN

1G- Analoog (NMT, TACS)

- spraak, spraak, spraak

5G- Digitaal

- IoT

2G- Digitaal (GSM)

- spraak, SMS, data

3G- Digitaal (UMTS)

- Mobile Internet

4G- Digitaal (LTE)

- Streaming services

802.11- Internet access

- 2 Mb/s

802.11ac- Internet access

- 500 Mb/s

802.11b- Internet access

- 10 Mb/s

802.11g- Internet access

- 50 Mb/s

802.11n- Internet access

- 100 Mb/s

v1.0- spraak

- 1 Mb/s

v5.0- IoT

- 2 Mb/s

v2.0- muziek

- 2 Mb/s

v3.0- synchronizatie

- 50 Mb/s

v4.0- sensoren

- 0.2 Mb/s

DATA SNELHEID DATA SNELHEID

BEREIK DATA SNELHEID

CONNECTIVITEIT

CONNECTIVITEIT

WWAN WLAN WPAN

Page 10: Hoe draadloze communicatie zich de afgelopen 20 jaar ... · PLOT presentatie, Juni 2016, Oegstgeest. 6-2016 2 HET DRAADLOZE LANDSCHAP IN 1990 WWAN Wide area access 1G. ... v1.0 -

106-6-2016

KERNWAARDEN

Connectiviteit

BereikData Snelheid

Afmeting

Stroomverbruik

Page 11: Hoe draadloze communicatie zich de afgelopen 20 jaar ... · PLOT presentatie, Juni 2016, Oegstgeest. 6-2016 2 HET DRAADLOZE LANDSCHAP IN 1990 WWAN Wide area access 1G. ... v1.0 -

116-6-2016

BEREIK: VERWACHTINGSPATRONEN

Wide Area (Mobiele) Netwerken Geen bereik, geen service

Telefoon doet het overal op aarde

Data snelheid zal iets afnemen op platteland

Verbinding kan iets haperen (je bent mobiel)

Local Area Netwerken Geen bereik, geen service

Hotspots, specifieke plekken met verbinding

Snelheid en kwaliteit zelfde als bij glasvezel

Personal Area Netwerken Persoonlijke ruimte beweegt met gebruiker

Page 12: Hoe draadloze communicatie zich de afgelopen 20 jaar ... · PLOT presentatie, Juni 2016, Oegstgeest. 6-2016 2 HET DRAADLOZE LANDSCHAP IN 1990 WWAN Wide area access 1G. ... v1.0 -

126-6-2016

VERGROTEN BEREIK

Meer zendvermogen => meer stroom in zender

Richtantennes

Meer energie per bit => lagere data snelheid

Minder ruis => meer stroom in ontvanger

Meer basis stations => grotere dichtheid (bps per Hz per m2)

Femto

Small cell

Page 13: Hoe draadloze communicatie zich de afgelopen 20 jaar ... · PLOT presentatie, Juni 2016, Oegstgeest. 6-2016 2 HET DRAADLOZE LANDSCHAP IN 1990 WWAN Wide area access 1G. ... v1.0 -

136-6-2016

KERNWAARDEN

Connectiviteit

BereikData Snelheid

Afmeting

Stroomverbruik

Page 14: Hoe draadloze communicatie zich de afgelopen 20 jaar ... · PLOT presentatie, Juni 2016, Oegstgeest. 6-2016 2 HET DRAADLOZE LANDSCHAP IN 1990 WWAN Wide area access 1G. ... v1.0 -

146-6-2016

VERGROTEN DATA SNELHEID

Capaciteit (b/s) Bandbreedte (Hz) Signaal-ruis verhouding

Shannon: C = B log2(1+SNR)

100 jaar Shannon

Page 15: Hoe draadloze communicatie zich de afgelopen 20 jaar ... · PLOT presentatie, Juni 2016, Oegstgeest. 6-2016 2 HET DRAADLOZE LANDSCHAP IN 1990 WWAN Wide area access 1G. ... v1.0 -

156-6-2016

VERGROTEN DATA SNELHEID – bandbreedte

- Meer symbolen per seconde (Baud rate)

- Breder spectrum

- Hogere frequencies (millimeter wave: 25-75 GHz)

t

t

C = B log2(1+SNR)

Page 16: Hoe draadloze communicatie zich de afgelopen 20 jaar ... · PLOT presentatie, Juni 2016, Oegstgeest. 6-2016 2 HET DRAADLOZE LANDSCHAP IN 1990 WWAN Wide area access 1G. ... v1.0 -

166-6-2016

VERGROTEN DATA SNELHEID – codering en modulatie

- Geavanceerde modulation (bits/s/Hz)

- Multi-level amplitude/fase

- Geavanceerde codering

t

t

Q

I

QAM

C = B log2(1+SNR)

Page 17: Hoe draadloze communicatie zich de afgelopen 20 jaar ... · PLOT presentatie, Juni 2016, Oegstgeest. 6-2016 2 HET DRAADLOZE LANDSCHAP IN 1990 WWAN Wide area access 1G. ... v1.0 -

176-6-2016

VERGROTEN DATA SNELHEID – MIMO

C = B log2|I+(SNR/NT)HHT|

- Multiple Input Multiple Output (MIMO)

- Multiple Antennes

- Parallelizatie

- Ongecorreleerde paden

Tx Rx

H1

NT

1

NR

Page 18: Hoe draadloze communicatie zich de afgelopen 20 jaar ... · PLOT presentatie, Juni 2016, Oegstgeest. 6-2016 2 HET DRAADLOZE LANDSCHAP IN 1990 WWAN Wide area access 1G. ... v1.0 -

186-6-2016

KERNWAARDEN

Connectiviteit

BereikData Snelheid

Afmeting

Stroomverbruik

Page 19: Hoe draadloze communicatie zich de afgelopen 20 jaar ... · PLOT presentatie, Juni 2016, Oegstgeest. 6-2016 2 HET DRAADLOZE LANDSCHAP IN 1990 WWAN Wide area access 1G. ... v1.0 -

19

CONNECTIVITEIT

Hoe vind ik andere radio zendontvangers en services ?

Op welke frequentie en welk tijdslot ?

Hoe zet ik een verbinding op ?

Wat is het Standby gedrag ?

En de Responsie tijd ?

phone

headset

printer

access point

set-top box

wrist band

Page 20: Hoe draadloze communicatie zich de afgelopen 20 jaar ... · PLOT presentatie, Juni 2016, Oegstgeest. 6-2016 2 HET DRAADLOZE LANDSCHAP IN 1990 WWAN Wide area access 1G. ... v1.0 -

206-6-2016

CONNECTIVITEIT – wide area en local area netwerken

GSM / UMTS / LTE

WiFi

Access technologie Netwerk gericht

Page 21: Hoe draadloze communicatie zich de afgelopen 20 jaar ... · PLOT presentatie, Juni 2016, Oegstgeest. 6-2016 2 HET DRAADLOZE LANDSCHAP IN 1990 WWAN Wide area access 1G. ... v1.0 -

216-6-2016

CONNECTIVITEIT – personal area netwerken

Device gerichtAd-hoc technologie

Page 22: Hoe draadloze communicatie zich de afgelopen 20 jaar ... · PLOT presentatie, Juni 2016, Oegstgeest. 6-2016 2 HET DRAADLOZE LANDSCHAP IN 1990 WWAN Wide area access 1G. ... v1.0 -

226-6-2016

OVER 20 JAAR

spraak

Telefonie

muziek/video

social media

Multi-media Internet-of-Things

smart cars

smart home

smart xxxx

1996 2016 2036

telefoon PC/telefoon embedded

Page 23: Hoe draadloze communicatie zich de afgelopen 20 jaar ... · PLOT presentatie, Juni 2016, Oegstgeest. 6-2016 2 HET DRAADLOZE LANDSCHAP IN 1990 WWAN Wide area access 1G. ... v1.0 -

23

EERST DENKEN, DAN PRATEN

1980

Micro Processor

Machines start

thinking

2020

Micro Radio

Machines start

talking

IoT: Internet of Things