Sperimentazione WiMax Presentazione risultati -...
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Sperimentazione WiMax Presentazione risultati Roma, 30/01/2006
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Agenda• Caratteristiche tecniche degli apparati Wimax impiegati nei trails
• Presentazione degli scenari realizzativi ed ambientali dei trails effettuati da Marconi
• Presentazione della metodologia di misura e dei risultati ottenuti
• Conclusioni
• Prospettive
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AWR – Access WiMAX Radio
www.marconi.com
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AWR - Introduzione alla soluzione WiMAX implementata
– Tecnologia Airspan, 802.16-2004, in corso di certificazione WiMAX presso CETECOM Malaga
– Due tipi di CPE:• EasyST, terminale da interno Autoinstallante• ProST, terminale da esterno
– Stazione Base:• MacroMAX
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AWR EasyST – Terminale da Interno Autoinstallante• Supporta dispiego completamente da interno (Non-
LOS)– 802.16-2004– 3.5GHz FDD, canalizzazione 3,5MHz– Half Duplex– 256 OFDM – Modulazione Multipla Adattativa: 64QAM ¾, 64QAM 2/3, 16QAM ¾, 16QAM ½, QPSK ¾, QPSK ½, BPSK ½.
• Antenna Integrale 7-8dBi picco, 4 x 90 Omni con Diversita’
• Antenna opzionale da finestra 10dBi picco• Velocita’ max lorda in aria = 13.1 Mbit/s (DL/UL) in un
canale 3.5 MHz FDD (3.5F1)• Potenza Max RF +19dBm
– Previsto supporto completo delle Sotto-canalizzazioni(da 1/2 a 1/16)
Intel’s Rosedale
EasyST Baseband Card
Indoor Deployment(Window Antenna)
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AWR ProST - Installazione da Esterno• Terminale da esterno per copertura a lunga
distanza e servizio Wireless DSL & VoIPServices
• Operativita’ completa Non-LOS – 802.16-2004– 3.5GHz FDD, canalizzazione 3,5MHz– Half Duplex– 256 OFDM– Modulazione Multipla Adattativa: 64QAM ¾,
64QAM 2/3, 16QAM ¾, 16QAM ½, QPSK ¾, QPSK ½, BPSK ½.
• Antenna integrata con Guadagno 15dBi • Adatatore da Interno (SDA)
– Fornisce interfacce Eth ed alimentazione
• Velocita’ max lorda in aria = 13.1 Mbit/s (DL/UL) in un canale 3.5 MHz FDD (3.5F1)
• Potenza Max RF +19dBm– Previsto supporto completo delle Sotto-
canalizzazioni (da 1/2 a 1/16)
ProST (15dBi)con SDA
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AWR MacroMAX: Stazione Base• Configurazione MacroMAX:
– Subtelaio 19” – 802.16-2004– Full Duplex– 3.5GHz FDD– Canalizzazione 3,5MHz– Banda Base con front end Analogico ed RF
transceiver– 2 x PA (+43dBm P1dB) e 2 x diplexers– Doppio canale RF channels per unita’:
• Un settore con diversita’
– Antenne Settorizzate: 60° / 120° / omni – Diversita’ d’ Antenna:
• Supporta Maximal Ratio Combining (MRC) e successivamente Space Time Coding (STC)
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Diagrammi antenne impiegateAntenna Omnidirezionale Antenna settore da 120 gradi
Antenna settore da 60 gradi
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Link Budget massimi per 3.5GHz FDD
ProST 15dBi
EasyST + Window Antenna
MacroMAX
155dBEasyST
158dB
163dB
Assunzioni:
Il link budget di sistema assume il peggior caso tra uplink e downlinkSottocanalizzazione 1/16 in Uplink
Opzione alta potenza con Diversita’ (+37dBm)
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Banda lorda teorica Canalizzazione 3.5MHz:
Mod/FEC Gross Throughput (Mb/s) Occupied Bandwidth
(MHz)
Spectral Eff. (b/s/Hz)per RF Channel
Downlink Uplink
64QAM ¾64QAM 2/316QAM ¾16QAM ½QPSK ¾QPSK ½BPSK ½
13.111.68.75.84.42.91.4
13.111.68.75.84.42.91.4
3.53.53.53.53.53.53.5
3.73.32.51.71.30.80.4
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Packet Scheduling e QoS• Il Packet Scheduling nelle SS supporta:
– MIR, CIR, Priorita’ Pacchetti, Latenza Pacchetti
• Policy di QoS configurabile nella SS per ogni Service Flow (SF) con i seguenti Parametri definibili:
– Tipo Scheduling per SF => (Best Effort, Real-time Polling, Non Real-time Polling, Unsolicited Grant)
– Parametro di Priorita’ Traffic => Priorita’ relativa tra i vari SF – Policy di Richiesta/Trasmissione =>proprieta’ di un SF per massimizzare efficienza
dell’interfaccia aerea– Max Sustained Rate (bps) => velocita’ di picco associata ad un Service Flow– Max Traffic Burst Size (Byte)– Min Reserved Rate (bps) => velocita’ garantita , ma con possibilta’ overbooking– Min Tolerable Rate (bps) => velocita’ garantita , senza overbooking– Jitter Tollerato (ms) => max variazione in termini di ritardo dei pacchetti associati ad un
SF – Latenza Max (ms)– Dimensione SDU (Byte) (60 – 1522 Bytes) , SDU Length Indicator (SDU fisso o
variabile)
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AWR – Access WiMAX RadioTrial Area Universita‘ di Palermo
In collaborazione con Telecom Italia
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BS Palazzo Santi Romano, Palermo SSM x
1
M
2
6
3
4
5
D = 1,2 Km LOS
D = 1,4 Km NLOS
D = 1,5 Km NLOS
D = 1,9 Km NLOS
D = 0,5 Km NLOS
D = 1,7 Km NLOS
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Scenario Generale– Ambiente urbano denso– Illuminazione territorio dall’alto– Copertura con una antenna omnidirezionale in
diversita’ (MRC)– Connettivita’ a rete a larga banda tramite accesso adsl,
con possibilita’ di configurazione e controllo da remoto del sistema
– Configurato specialmente per ricreare condizioni dipropagazione in ambiente tipicamente “Denso urbano”, con ricerca di siti specifici (tuttora in corso)
– Configurato con un profilo di servizio di tipo “Fastinternet access” per utenti singoli ed interconnessionelocale LAN di uffici
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Scenario Realizzativo– Stazione Base:
• MacroMAX nel sito Palazzo Santi Romano, Universita’ di Palermo– SS di tipo ProST da esterno ed EasyST da interno attualmente nei siti
di:• Sito 3: Facolta’ di Giurisprudenza, collegamento LOS, circa 1Km
– Altri siti SS in corso di attivazione:• Sito 2: Facoltà di Scienze Politiche (Collegio San Rocco), collegamento NLOS,
circa 1,4Km• Sito 4: Dipartimento Storia e Progetto nell'Architettura, collegamento NLOS,
circa 1,5Km• Sito 5: Dipartimento di Biopatologia e Metodologie Mediche, collegamento
LOS, circa 0,25Km• Sito 5: Dipartimento di Rappresentazione (C.F.T.), collegamento NLOS, circa
1,6Km
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Particolari installativi sito BS Palazzo SantiRomano, Palermo
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Visibilita’ dal sito BS Palazzo Santi Romano, Palermo
SS Giurisprudenza
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Particolari installativi sito SS Facolta’ di Giurisprudenza
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AWR – Access WiMAX RadioTrial Area Fosseno - Piemonte
In collaborazione con Telecom Italia
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BS Angera
6,4Km - Fosseno
7,5Km
5,6Km
3Km
SS
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Scenario Generale– Ambiente montuoso– Illuminazione territorio dal basso – Copertura con un settore 120 gradi in diversita’ (MRC)– Possibilita’ di copertura in overlapping con secondo settore da
direzione diversa– Connettivita’ a rete a larga banda tramite accesso adsl, con
possibilita’ di configurazione e controllo da remoto del sistema– Configurato specialmente per ricreare condizioni di propagazione
estreme in ambiente tipicamente “digital divide”, con ricerca di siti specifici (tuttora in corso)
– Configurato con un profilo di servizio di tipo “Fast internet access” per clienti privati e uffici locali di pubblica amministrazione
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Scenario Realizzativo
– Stazione Base:• MacroMAX nel sito di Angera
– SS di tipo ProST da esterno attualmente nei siti di:• Arona: collegamento LOS, circa 3Km• Fosseno: collegamento LOS, circa 6,4Km• Pisano: collegamento NLOS , circa 5,6Km• Massino Visconti : collegamento NLOS , circa 7,5Km
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Particolari installativi sito BS Angera
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Visibilita’ dal sito BS Angera
Direzione Arona
Direzione Fosseno
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Impostazioni BS Angera
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Particolari installativi sito SS Arona
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Parametri del Link su Arona
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Particolari installativi sito SS Fosseno
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Parametri del Link su Fosseno
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Parametri dei Link su Massino Visconti• Massino Visconti:
– Distanza 7,5 Km– Condizioni di NLOS– Connettivita’ non presente
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AWR – Access WiMAX RadioTrial Area Palermo – Partinico
In collaborazione con INFRATEL
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Trial Wimax Palermo - partinico: L’area Interessata
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Scenario Generale
– Ambiente misto Rurale e Urbano (media densita’);– Illuminazione territorio dal basso– Copertura con settore 120 gradi in diversita’
(MRC)– Connettivita’ a rete a larga banda tramite accesso
adsl– Configurato con un profilo di servizio di tipo “e-
government”, “Videoconferenza” e “Fast internet access” e per uffici locali di pubblica amministrazione
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Scenario Realizzativo– Stazione Base:
• Scuola media “Ninni Cassara’” Partinico
– SS di tipo EasyST da interno nel sito di:• Scuola media “Ninni Cassara’” Partinico, NLOS
(coincidente con sito BS)
– SS di tipo ProST da esterno nei siti di: :• Scuola elementare “Casa del Fanciullo” Partinico,
NLOS, circa 1,06 Km (due SS)
• Scuola media “Marino” Borgetto, NLOS, circa 2,95 Km
• Scuola “A. Manzoni” Giardinello, LOS, circa 6,65 Km
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6,65 KmLOS
1,06 Km NLOS
2,95 KmNLOS
Base Station Partinico
CPE Borgetto
CPE Giardinello
CPE Fanciullo#1 #2
Scenario Realizzativo
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Visibilita’ dal sito BS di Palermo - Partinico
Partinico: Visuale in direzione di Giardinello Partinico: Visuale in direzione di Borgetto
Borgetto: Visibilita’ in direzione di Partinico
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Particolari installativi sito BS Palermo - PartinicoSito di Partinico (base Station)
Giardinello CPE
Antenne in Diversita’ Discesa cavi RF
Borgetto CPE
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Calcolo profili Radio (I)Collegamento Partinico – Giardinello
Dati tecnici:•LOS
•Distanza: 6,65 Km
•Azimut: 42,8 gr
•Elevation: 0,27 gr
Collegamento Partinico – Borgetto
Zona Intercettata da ostacoli
Dati tecnici:•NLOS
•Distanza: 2,95 Km
•Azimut: 88,3 gr
•Elevation: 4,6 gr
•Ro = 7,75 ,t
•V = franco ostacolo = 6,7 mt
•Att Diffr = 15,45 dB
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Calcolo profili Radio (II)Collegamento Partinico – Casa del Fanciullo
Zona Intercettata da ostacoli
Dati tecnici:•NLOS
•Distanza: 1,06 Km
•Azimut: 46,8 gr
•Elevation: -0,33 gr
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Marconi PlanetEV WiMAX Planner: BS Signal Strenght plot
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Tests effettuati• Sono state effettuate misure di parametri radio e di performance per differenti
scenari;
• Sono stati impiegati tools software di misura delle performance (Iperf e ITG) ed analizzatore di traffico Ethernet (Anritzu 1230);
• Sono state fatte misure di performance con differenti CPE sia indoor (EasyST) che outdoor (ProST);
• Le misure di performance sono state fatte sia per collegamenti in LOS che in NLOS;
• Sono state effettuate misure di performance con tutti i collegamenti CPE –Base Station attivi ed una sola CPE caricata con traffico (Single User Traffic);
• Non sono state effettuate prove cambiando canale, tecnica di duplexing (disponibile solo FDD) o tipologia di antenne nella Base Station;
• Non sono state effettuate misure interferenziali
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Dettaglio misure effettuate:Misure Parametri Radio
1. Potenza Ricevuta in Downlink per collegamento BS-CPE (RSSI-DL)
2. Potenza Ricevuta in Uplink per collegamento CPE- BS (RSSI-UL)
3. Correlazione tra i valori precendenti (attenuazione del canale)
4. Rapporto S/N in Downlink (SNR-DL)
5. Rapporto S/N in Uplink (SNR-UL)
Preventivamente alla campagna di misure in campo sono state effettuate in laboratorio misure di caratterizzazione delle potenze trasmesse e ricevute dalle BS e CPE tramite Vector Analyzer Agilent con demodulatore IEEE802.16
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Dettaglio misure effettuate:Misure Parametri di rete
1. Throughput in downlink
2. Throughput in uplink
3. Latenza (round-trip)
4. Jitter
5. Single User peak Throughput
Note: •Tutte le misure sono state effettuate con:•Canale di BW = 3,5MHz;•Duplexing FDD;•Modulazione Adattiva•Eirp pari a 36dBm (4W);•Prefisso ciclico 1/16;•Frame duration pari a 10ms•Diversita’ di uplink Maximum Ratio Combination ma senza uplink sub-channelisation e diversita’ di trasmissione
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Metodologia di test
Netspan Mgmt
Test PC
Test PC
AS.Max
ProST
ITGRecv (Server)UDP protocol
• Performance di rete• ITG (www.grid.unina.it/software/ITG/)
• Iperf (dast.nlanr.net/Projects/Iperf/iperfdocs_1.7.0.html)
ITGDec
NetspanWeb console
dos
dos
• Performance Radio• Console• NetSpan Management• CPE Web console
BS Console
ITGSend (Client)UDP protocol
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Scenari di test • Scenario A: Link Partinico BS – Giardinello (LOS , 1 Outdoor-CPE)• Scenario B: Link Partinico BS – Borgetto (NLOS, 1 Outdoor-CPE)• Scenario C: Link Partinico BS – Casa del fanciullo (NLOS, 2 Outdoor-CPE)• Scenario D: Link Partinico BS – Partinico Aula Informatica (NLOS , 1 Indoor-
CPE)
6,65 Km ; LOS
2,95 Km ; NLOS
1,06 Km ; NLOS
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Risultati Scenario A• Partinico BS - Giardinello (LOS, 1 CPE – Outdoor 6,65 Km)
Configurazione• Ptx = 16,5 dBm• G = 15 dBi
Parametri misuratiDownlink• P rx = -74 dBm• SNR = 26,3• 64QAM 2/3• Att = 119,9dB
Netspan Mgmt
Test PC
Test PC
AS.Max
ProST
Giardinello
Partinico BS
Configurazione • P tx = 25 dBm• G = 16 dBi• L cable = 5 dB • L cable = 1 dB
Parametri misuratiUplink• P rx = -78,4 dBm• SNR = 22,25• QPSK ¾• Att = 124dB
Jitter(ms)
Latenza RTD (ms)
Throughput (kbps)
Frame size Uplink DownlinkBPSK 64QAM 2/3
64 257,83 1021128 332,68 2042256 389,4 4074512 426,61 81771024 448,4 81651280 453,74 81381518 417,85 7749
Frame size Uplink DownlinkBPSK 64QAM 2/3
64 32 31128 33 31256 33 19512 33 311024 48 321280 43 321518 46 33
Frame size Uplink DownlinkBPSK 64QAM 2/3
64 3,3 0,7128 5,2 0,7256 8,3 1,4512 11,3 2,61024 2,9 1,71280 10,1 1,31518 9,4 4,1
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Risultati Scenario B• Partinico BS - Borgetto (NLOS – 1 CPE – Outdoor – 2,95 Km)
Netspan Mgmt
Test PC
Test PC
AS.Max
ProST
Configurazione• Ptx = 22 dBm• G = 15 dBi• L cable = 1 dBParametri misuratiDownlink• P rx = -95,1 dBm• SNR = 7,3• BPSK• Att = 145dB
Configurazione • P tx = 25 dBm• G = 16 dBi• L cable = 5 dB
Parametri misuratiUplink• P rx = -92,9 dBm• SNR = 5,5• BPSK• Att = 139,9dB
Jitter(ms)
Latenza RTD (ms)Throughput
(kbps)Frame size Uplink Downlink
BPSK BPSK64 1,3 0,7
128 1,9 0,7256 3,3 1512 4,6 1,91024 7,7 3,41280 17,2 3,91518 5,2 4,1
Frame size Uplink DownlinkBPSK BPSK
64 65 63128 66 48256 66 45512 66 631024 68 631280 75 631518 77 66
Frame size Uplink DownlinkBPSK BPSK
64 139,46 598128 185,54 776256 257 911512 303,08 9951024 275,48 10481280 260 10551518 120,95 1021
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Risultati Scenario C• Link Partinico BS – Casa del fanciullo CPE #1 (NLOS – Outdoor – 1,05 Km)
Netspan Mgmt
Test PC
Test PC
AS.Max
ProST
Configurazione• Ptx = 17,5 dBm• G = 15 dBi• L cable = 1 dBParametri misuratiDownlink• P rx = -73,3 dBm• SNR = 25,1• 64QAM 2/3• Att = 123,3dB
Configurazione • P tx = 25 dBm• G = 16 dBi• L cable = 5 dB
Parametri misuratiUplink• P rx = -77,6 dBm• SNR = 20,5• QPSK ¾• Att = 118,5dB
Jitter(ms)Throughput
(kbps)Frame size Uplink Downlink
QPSK3/4 64QAM 2/364 0,9 0,8
128 1,4 0,7256 2,5 0,6512 5,5 0,61024 6,3 1,21280 7,9 1,71518 6,8 1,5
Frame size Uplink DownlinkQPSK3/4 64QAM 2/3
64 499,89 542,85128 851,67 1564,55256 1064,01 3608,24512 967,19 7689,211024 1251,42 8425,481280 1003,81 79961518 1194,46 7765,12
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Risultati Scenario C• Link Partinico - Casa del fanciullo CPE # 2 (NLOS – Outdoor – 1,05 Km)
Netspan Mgmt
Test PC
Test PC
AS.Max
ProST
Configurazione• Ptx = 21,5 dBm• G = 15 dBi• L cable = 1 dB
Parametri misuratiDownlink• P rx = -82,4 dBm• SNR = 15,2• QPSK ¾• Att = 132,4dB
Configurazione • P tx = 25 dBm• G = 16 dBi• L cable = 5 dB
Parametri misuratiUplink• P rx = -81,6 dBm• SNR = 13,75• QPSK ¾• Att = 128,1dB
Jitter(ms)Throughput
(kbps)Frame size Uplink Downlink
QPSK 3/4 QPSK 3/464 6,4 0,7
128 1,9 0,7256 3 1512 5,6 1,91024 9 3,41280 10,1 3,91518 10,9 4,1
Frame size Uplink DownlinkQPSK3/4 QPSK3/4
64 500,77 540,9128 726,89 1560,03256 1065,83 2666,68512 1160,87 2964,881024 1198,19 3147,121280 1261,9 2993,51518 1196,98 2378,14
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Risultati Scenario D• Link Partinico BS - Ninni Cassara’ (NLOS – 1 CPE – Indoor)
Netspan Mgmt
Test PC
Test PC
AS.Max
Configurazione• Ptx = 21,5 dBm• G = 8 dBi• L cable = 0 dBParametri misuratiDownlink• P rx = -72,2 dBm• SNR = 25,8• 64QAM 2/3• Att = 116,2dB
Configurazione • P tx = 25 dBm• G = 16 dBi• L cable = 5 dB
Parametri misuratiUplink• P rx = -81,7 dBm• SNR = 22,75• 16 QAM ½• Att = 122,2dB
Jitter(ms)Throughput
(kbps)Frame size Uplink Downlink
16QAM 1/2 64QAM 2/364 0,9 0,6
128 0,8 0,7256 1,3 0,6512 5,6 0,71024 7,3 1,61280 8,4 1,61518 NA 1,5
Frame size Uplink Downlink16QAM1/2 64QAM2/3
64 542,12 542,643128 1570,35 1562,37256 2022,68 3606,62512 1091,99 7688,931024 1188,81 7935,351280 622,28 7974,431518 NA 7131,46
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Applicazioni (I)• Creazione di un unica rete locale con accesso alla rete tramite collegamento
ADSL della scuola Ninni Cassara’
• Screenshot DHCP server
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Applicazioni (II)• Videoconferenza tra l’Easy ST posto nell’aula magna della Scuola Ninni Cassara’ e un ProST della Scuola ‘Casa del Fanciullo’
ProSTPartinico
Casa del Fanciullo
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Applicazioni (III)• Remote Desktop - VNC
• Iperf test da remoto
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Applicazioni (IV)• Web browsing
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Conclusioni e prospettive
Prospettive:1. Effettuazione misure di carico sul settore (Multiple User Traffic);
2. Ripetizione delle stesse misure con Sotto-canalizzazione attivatasu Uplink;
3. Ripetizione misure con prefissi ciclici diversi;
4. Ripetizione misure anche con profili di traffico/QoS (MIR, CIR);
5. Misure di lungo periodo per la stabilita’ delle prestazioni
Conclusioni:1. Tecnologia di buona maturita’ e con prestazioni verificate in
linea con i dati di targa2. Livelli di e.i.r.p. critici per il corretto sviluppo del business case
con terminali da interno3. Necessita’ di coordinamento per comparabilita’ dei test
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Grazie per la Vostra Attenzione!