44

White spaces above 3 g hz and an application

Embed Size (px)

DESCRIPTION

At the Super WiFi Summit White Spaces: The Radio EvolutionTuesday ­‐ 09/13/11 • 3:30-­‐4:15pmBrough Turner , Founder , netBlazr.comSmart antennas and smart radios, Cognitive Radio and Beam Forming are on the verge of being incorporated into product. As we head toward these technologies, the opportunities exist for new models of service sharing and interconnection to deliver broadband solutions.

Citation preview

White  Spaces:  The  Radio  Evolu5on  Tuesday  -­‐  09/13/11  •  3:30-­‐4:15pm  Brough  Turner  ,  Founder  ,  netBlazr.com  

   Smart  antennas  and  smart  radios,  Cogni7ve  Radio  and  Beam  Forming  are  on  the  verge  of  being  incorporated  into  product.  As  we  head  toward  these  technologies,  the  opportuni7es  exist  for  new  models  of  service  sharing  and  interconnec7on  to  deliver  broadband  solu7ons.  

This  slide  was  not  presented  

Radio Spectrum Occupancy Urban areas, 30 MHz to 3 GHz. Above 3 GHz mostly vacant!

As measured by Shared Spectrum Company and the University of Kansas Center for Research for the

NSF National Radio Network Research Testbed (NRNRT)

Radio Spectrum Occupancy Urban areas, 30 MHz to 3 GHz. Above 3 GHz mostly vacant!

As measured by Shared Spectrum Company and the University of Kansas Center for Research for the

NSF National Radio Network Research Testbed (NRNRT)

WHITE  SPACES  ABOVE  3  GHZ  Radio  technology  evolu5on,  with  applica5ons  

Brough  Turner  Founder  &  CTO  netBlazr  Inc.  

Outline…  •  Value  of  higher  frequencies  

– Limits  are  tech  not  physics;  MIMO;  beamforming;  HF  -­‐>  shorter  WL  -­‐>  7ghter  beams  

– >  3  GHz  is  mostly  white  space  in  most  places  

•  SB  seeking  secondary  access  now  •  Example  of  app  at  5  GHz    

7  

Spectrum  Myth  TV  bands  are  “beach  front”  spectrum  

•  Based  on  legacy  technology,  not  physics!  – Travels  farther  thru  the  air  –  No!  – Thru  windows  –  roughly  the  same  – Goes  thru  masonry  –  nothing  works  well  

Free  space  path  loss  

But  this  equa7on  encapsulates  two  effects:  ①  Actual  path  loss  ②  Receiving  antenna  aperture  (assumed  to  be  ½  wavelength)  

8  

5  GHz  photons  go  just  as  far  as  700  MHz  photons  !  

Seems  to  say  more    ,  more  loss  

Radio  &  our  Atmosphere  30  MHz  

10  GHz  

Refrac7on  and  reflec7ons  

10  

Shorter  wavelength  -­‐  more  reflec7ons,  refrac7on    “Mul7Path”    “Ghosts”  if  a  single  receiver  

MIMO:  Mul7ple  Input  Mul7ple  Output  

11  

12  

Rich  Indoor  MIMO  Mul7path  

Source:  Fanny  Mlinarsky,  Octoscope  

MIMO  overcomes  mul7-­‐path  

13  

Mul7ple  radios  decode  &  realign  delayed    signals  –  no  more  “ghosts”  

14  

The  FCC  licenses  transmihers  But  

Receiver  performance  is  the  cri8cal  issue  !  

15  

Visible  light  analogy        Vision  system    (eyes  +  visual  cortex)  =  extremely  efficient  400-­‐790  THz  receiver  

16  

Spa7al  discrimina7on  

•  For  Humans:  ~  1/60th  of  a  degree  

17  

Enormous  knowledge  base  •  Detailed  catalog  of  the  characteris7cs  of  most  poten7al  visible  light  sources  

18  

Leveraging  source  mo7on  to  increase  received  informa7on  …  

Radio  receivers  with  MIMO  

•  Far  from  the  selec7vity  and  sensi7vity  of  mammalian  vision  systems  

•  Far  ahead  of  receivers  in  use  when  regulatory  schemes  were  established  

Mul7ple  radios  per  chip  Like  CPU  cores  …  

•  2x2  MIMO  –  2008  •  4x4  MIMO  –  2011  then  

•  8  radios,  16  radios,  …  

         Be1er  and  be1er                  beam-­‐forming  !  

20  

Intel  

Fujitsu  

AMD  

21  

Beamforming  •  Select  among  mul7ple  predefined  antenna  elements  

–  Widely  used  with  single  radios  (2G,  3G,  Wi-­‐Fi  –  Vivato,  Ruckus  Wireless)  

•  Adap7ve  antenna  arrays  –  Dynamically  compute  phase  and  amplitude  for  each  antenna  element  

–  Adapts  for  desired  signal  while  also  reducing  interference  

Beamsteering  

22  

8  antenna  elements  spread  over  3.5  λs,      i.e.  ~18  cm,  or        <  7.5”  at  5.8  GHz  

Beamsteering  

23  

8  antenna  elements  spread  over  3.5  λs,      i.e.  ~18  cm,  or        <  7.5”  at  5.8  GHz  

Beamsteering  

24  

8  antenna  elements  spread  over  3.5  λs,      i.e.  ~18  cm,  or        <  7.5”  at  5.8  GHz  

25  

Beamsteering  ~2017:    >500  Mbps  Wi-­‐Fi  to  ~1  Km        at  mass  market  prices  ?  

4x4  MIMO  with  8-­‐12    antenna    elements  

26  

Beamsteering  ~2017:    >500  Mbps  Wi-­‐Fi  to  ~1  Km        at  mass  market  prices  ?  

4x4  MIMO  with  8-­‐12    antenna    elements  

27  

Beamsteering  ~2017:    >500  Mbps  Wi-­‐Fi  to  ~1  Km        at  mass  market  prices  ?  

4x4  MIMO  with  8-­‐12    antenna    elements  

28  

TVWS  –  Beach-­‐front  Property?  •  MIMO  antenna  element    separa7on  >=  ½  wavelength  – 2.1  meters  at  70  MHz  – 21  cm  at  700  MHz  

•  But  only  – 2.5  cm  for  5.8  GHz  Wi-­‐Fi  

Wavion  Networks  

D-­‐Link  DAP-­‐2553  

Ruckus  Wireless  

29  

Spectrum  innova7on  •  Today’s  regula7on  inhibits  innova7on  •  Technology  has  outrun  today’s  regula7on  •  Decades  of  further  innova7on  ahead  

•  “Secondary  use”  the  best  path  forward  – 5  GHz  UNII  bands;  Amateur  radio;  TV  white  space  

30  

Prospects  for  Change  •  Substan7al  vested  interests  

– Broadcasters,  cellular  operators,  many  other  exis7ng  spectrum  owners  

•  Overwhelming  success  of  WiFi,  Bluetooth,  etc.  – Commercial  successes    new  interests  

31  

Prospects  for  addi7onal  bands  •  More  access  in  4.9  GHz  –  6.0  GHz  •  IMT-­‐Advanced  candidate  bands  

– 2300-­‐2400,  2700-­‐2900,  3400-­‐4200,  4400-­‐5000  MHz  – Would  take  years  to  clear  but  could  be  used  now  under  secondary  use  protocols  (like  802.11y)  

32  

Prospects  for  addi7onal  bands  •  More  access  in  4.9  GHz  –  6.0  GHz  •  IMT-­‐Advanced  candidate  bands  

– 2300-­‐2400,  2700-­‐2900,  3400-­‐4200,  4400-­‐5000  MHz  – Would  take  years  to  clear  but  could  be  used  now  under  secondary  use  protocols  (like  802.11y)  

•  My  wish:    All  spectrum  above  3  GHz  unless  specifically  excepted  

Applica7ons  today  Spectrum  already  available  at  5  GHz  •  UNII-­‐1:    5.15-­‐5.25  GHz                                                      100  MHz  

•  UNII-­‐2:    5.25-­‐5.35  GHz                                                      100  MHz  

•  UNII-­‐Global:    5.47-­‐5.725  GHz                              255  MHz  

•  UNII-­‐3/ISM:    5.725-­‐5.825  GHz                            100  MHz                                                                                                                                      -­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐-­‐                                                                                                                                        555  MHz  

Dysfunc7onal  Internet  Access  Market  

Verizon  $500/mo    1.5/1.5  Mbps  

Cogent  $700/mo  100/100  Mbps  

97%    buildings  

3%    buildings  

netBlazr  –  “Skype  for  broadband”  •  Cloud-­‐based  soyware  plazorm  manages  fiber  &  wireless  network  built  by  netBlazr  users  

28  June  2011   35  

•  Leverage  evolving                wireless  tech  •  Freemium  pricing                        &  care  models  

Window-­‐to-­‐window  

Data  Center  

Head-­‐End  2  (State  St)  

Head-­‐End  3  (South  Sta7on)  

Fiber  

Fiber  

Head-­‐End  1    (Hancock  Tower)  

Head-­‐End  n  

Fiber  

28  June  2011   36  

netBlazr  Confiden7al  

netBlazr  Confiden7al   38  

Augmenta7on  service  •  Large  companies  have  dual  sources  •  Now  dual  source  affordable  for  all  •  No  bogus  SLAs,  but  open,  public  on-­‐line  network  opera7ons  center  with  current  and  historical  data  

•  Wiki  documenta7on,  on-­‐line  forum,  op7onal  3rd  party  support  

28  June  2011   39  

Adop7on  in  one  building  •  10  prospects  (12-­‐25th  floors)  •  5  signed  up  &  on-­‐line  •  1  install  next  week  •  3  interested  but  not            prepared  to  act  

•  1  declined  I.e.,  60%  penetra>on  in  6  months  28  June  2011   40  

CAPEX  

 $-­‐          $100      $200      $300      $400      $500      $600      $700      $800    

netBlazr  

TowerStream  

ATT  DSL  

Verizon  4G  LTE  

Clearwire  

Comcast  BB  

Verizon  FiOS  

$10  B  Transferred  to  Customers  

netBlazr’s  opportunity  

$11.9  B  is  today’s  market  for    data  services  for  target  SMB’s  in  the  US  

IDC  report  on  SMB  IT  Spending  Forecast  12/2009    

$12  B  $2  B  

28  June  2011   43  

Thank  you  

Brough  Turner  netBlazr  Inc.  

[email protected]