5G mobiliųjų tinklų mikrobangų krosnelė

 

5G mobiliojo ryšio tinklai, mikrobangų krosnelė ir ateities tendencijos mobiliuosiuose tinkluose

 

„CableFree“ 5G mobilusis belaidis tinklas

Kai 5G mobilusis ryšys tampa prieinamas maždaug 2020 m., Pramonė jau pradėjo kurti gana aiškų vaizdą apie pagrindinius iššūkius, galimybes ir pagrindinius su tuo susijusius technologinius komponentus. „5G“ išplės belaidžio prieigos tinklų veikimą ir galimybes daugeliu aspektų, pavyzdžiui, padidins judriojo plačiajuosčio ryšio paslaugas, kad duomenų perdavimo sparta būtų didesnė nei 10 Gbps, o vėlavimo trukmė - 1 ms.

Mikrobangų krosnelė yra pagrindinis dabartinių grįžtamojo ryšio tinklų elementas ir toliau vystysis kaip būsimos 5G ekosistemos dalis. 5G galimybė yra naudoti tą pačią radijo prieigos technologiją prieigai ir grįžtamiesiems ryšiams, dinamiškai dalijantis spektro ištekliais. Tai gali papildyti mikrobangų krosnelę, ypač labai tankiai, kai yra daugiau mažų radijo mazgų.

Šiandien mikrobangų perdavimas dominuoja mobiliajame sraute, kur jis jungia maždaug 60 procentų visų makro bazinių stočių. Net ir didėjant visam prisijungimų skaičiui, mikrobangų rinkos dalis išliks gana pastovi. Iki 2019 m. Jis vis tiek sudarys apie 50 procentų visų bazinių stočių (makro ir lauko mažos kameros (žr. 3 pav.). Tai atliks pagrindinį vaidmenį užtikrinant paskutinės mylios prieigą ir papildomą vaidmenį sujungiant tinklo dalį. tuo pačiu metu pluošto perdavimas ir toliau didins savo mobiliojo ryšio rinkos dalį, o iki 2019 m. bus sujungta apie 40 procentų visų svetainių. Pluoštas bus plačiai naudojamas agreguotose / metro tinklo dalyse ir vis daugiau prieigai prie paskutinės mylios Taip pat bus geografinių skirtumų: tankiai apgyvendintose miesto vietovėse pluoštai prasiskverbia labiau nei rečiau apgyvendintose priemiesčių ir kaimo vietovėse, kur mikrobangų krosnelė vyraus tiek trumpojo, tiek tolimojo susisiekimo maršrutuose.

Spektrinis efektyvumas
 

„CableFree 5G Mobile Backhaul Wireless Tower“

Spektro efektyvumą (tai yra, gauti daugiau bitų per Hz) galima pasiekti naudojant tokias technologijas kaip aukštesnės eilės moduliacija ir adaptyvi moduliacija, geresnis gerai suprojektuoto sprendimo stiprinimas sistemoje ir daugybinis įėjimas, daugybinis išėjimas (MIMO).

moduliacija

Maksimalų per mikrobangų laikiklį perduodamų simbolių skaičių per sekundę riboja kanalo pralaidumas. Kvadratūros amplitudės moduliacija (QAM) padidina potencialą, koduodama kiekvieno simbolio bitus. Perėjus nuo dviejų bitų už simbolį (4 QAM) iki 10 bitų už simbolį (1024 QAM), daugiau nei penkis kartus padidėja talpa.

Aukštesnio lygio moduliacijos lygiai buvo pasiekiami tobulinant komponentų technologijas, kurios sumažino įrangos sukeltą triukšmą ir signalo iškraipymą. Ateityje bus palaikoma iki 4096 QAM (12 bitų už simbolį), tačiau artėjame prie teorinių ir praktinių ribų. Aukštesnės eilės moduliacija reiškia padidėjusį jautrumą triukšmui ir signalo iškraipymą. Imtuvo jautrumas sumažinamas 3 dB kiekvienam padidėjusiam moduliacijos žingsniui, tuo tarpu susijęs pajėgumo padidėjimas mažėja (procentais). Pavyzdžiui, talpos padidėjimas yra 11 procentų, kai pereinama nuo 512 QAM (9 bitai už simbolį) iki 1024 QAM (10 bitų už simbolį).

Adaptyvi moduliacija
 

„CableFree“ mikrobangų krosnelė, įdiegta telekomunikacijų bokšte

Didėjant moduliacijai radijas tampa jautresnis sklaidos anomalijoms, tokioms kaip lietus ir kelių takų blukimas. Norint išlaikyti mikrobangų apynių ilgį, padidėjusį jautrumą galima kompensuoti didesne išėjimo galia ir didesnėmis antenomis. Adaptyvioji moduliacija yra labai ekonomiškas sprendimas, siekiant maksimaliai padidinti pralaidumą visomis sklidimo sąlygomis. Praktiškai adaptyvi moduliacija yra būtina sąlyga diegiant itin aukšto lygio moduliavimą.

Adaptyvioji moduliacija leidžia atnaujinti esamą mikrobangų šuolį nuo, pavyzdžiui, 114 Mbps iki 500 Mbps. Didesnis pajėgumas yra mažesnis. Pavyzdžiui, prieinamumas sumažėja nuo 99.999 proc. (5 minučių trukmės metinis pralaidumas) esant 114 Mb / s greičiui iki 99.99 proc. Laiko (50 minučių metinis prastovos) greitis - 238 Mbps. Sistemos stiprinimas Aukščiausias sistemos stiprinimas yra pagrindinis mikrobangų krosnelės parametras. 6 dB didesnis sistemos stiprinimas gali būti naudojamas, pavyzdžiui, norint padidinti du moduliacijos žingsnius su tuo pačiu prieinamumu, kuris suteikia iki 30 procentų daugiau pajėgumų. Arba jis gali būti naudojamas šuolio ilgiui padidinti arba antenos dydžiui sumažinti, arba visų jų deriniui. Aukštesnio lygio sistemos stiprinimo veiksniai yra efektyvus klaidų taisymo kodavimas, žemas imtuvo triukšmo lygis, skaitmeninis išankstinis iškraipymas, kad veiktų didesnė išėjimo galia, ir energiją taupantys stiprintuvai.

MIMO kelias įvestis, kelias išvestis (MIMO)
„MIMO“ yra brandi technologija, plačiai naudojama siekiant padidinti 3GPP ir „Wi-Fi“ radijo prieigos spektrinį efektyvumą, kai ji siūlo ekonomišką būdą padidinti pajėgumą ir pralaidumą ten, kur turimas spektras yra ribotas. Istoriškai mikrobangų krosnelių spektro padėtis buvo švelnesnė; buvo suteiktos naujos dažnių juostos ir technologija buvo nuolat tobulinama, kad atitiktų pajėgumų reikalavimus. Tačiau daugelyje šalių likę spektro ištekliai, skirti naudoti mikrobangų krosnelėje, pradeda išsekti ir ateities poreikiams patenkinti reikalingos papildomos technologijos. „5G Mobile Backhaul“ MIMO mikrobangų dažniuose yra nauja technologija, siūlanti efektyvų būdą toliau didinti spektro efektyvumą ir turimus transporto pajėgumus.

Skirtingai nuo „įprastų“ MIMO sistemų, pagrįstų atspindžiais aplinkoje, „5G Mobile Backhaul“ kanalai yra „suprojektuoti“ mikrobangų MIMO sistemose, kad būtų užtikrintas optimalus veikimas. Tai pasiekiama įrengiant antenas erdviniu atskyrimu, kuris priklauso nuo apynių atstumo ir dažnio. Iš esmės pralaidumas ir pajėgumas didėja tiesiškai, priklausomai nuo antenų skaičiaus (žinoma, papildomų aparatūros išlaidų sąskaita). „NxM MIMO“ sistema sukonstruota naudojant N siųstuvus ir M imtuvus. Teoriškai N ir M reikšmėms nėra ribų, tačiau kadangi antenos turi būti atskiriamos erdvėje, praktinis apribojimas priklauso nuo bokšto aukščio ir aplinkos. Dėl šios priežasties 2 × 2 antenos yra labiausiai įmanomas MIMO sistemos tipas. Šios antenos gali būti vienos poliarizuotos (dviejų nešiklių sistema) arba dvigubos (keturių nešiklių sistemos). MIMO bus naudinga priemonė toliau didinti mikrobangų pajėgumus, tačiau vis dar yra ankstyvoje fazėje, kurioje, pavyzdžiui, daugumoje šalių vis dar reikia išaiškinti jos reguliavimo statusą, o vis dar reikia nustatyti jos sklaidos ir planavimo modelius. Antenos atskyrimas taip pat gali būti sudėtingas, ypač esant žemesniems dažniams ir ilgesniam apynių ilgiui.

Daugiau spektro
Kitas „5G Mobile Backhaul“ mikrobangų talpos įrankių rinkinio skyrius apima prieigą prie daugiau spektro. Čia milimetro bangų juostos - nelicencijuotos 60 GHz juostos ir licencijuota 70/80 GHz juosta - tampa vis populiaresnės, kaip būdas patekti į naują spektrą daugelyje rinkų (daugiau informacijos rasite skyriuje „Mikrobangų dažnio parinktys“). Šios juostos taip pat siūlo daug platesnius dažnio kanalus, kurie palengvina ekonomiškų, kelių gigabitų sistemų, leidžiančių „5G Mobile Backhaul“, diegimą.

Pralaidumo efektyvumas
Pralaidumo efektyvumas (tai yra daugiau naudingosios apkrovos duomenų bitui) apima tokias funkcijas kaip daugiasluoksnis antraštės glaudinimas ir radijo ryšio agregavimas / sujungimas, kurie orientuoti į paketinių srautų elgesį.

Daugiasluoksnis antraštės suspaudimas
Daugiasluoksnis antraštės glaudinimas pašalina nereikalingą informaciją iš duomenų rėmelių antraščių ir atleidžia srautą, kaip parodyta 7 paveiksle. Suspaudus, kiekviena unikali antraštė pakeičiama unikalia tapatybe persiunčiančioje pusėje, o procesas yra atvirkštinis. priimančiojoje pusėje. Antraštės glaudinimas suteikia santykinai didesnį mažesnio kadro dydžio paketų panaudojimo padidėjimą, nes jų antraštės sudaro santykinai didesnę viso kadro dydžio dalį. Tai reiškia, kad gaunamas papildomas pajėgumas skiriasi priklausomai nuo antraščių skaičiaus ir kadrų dydžio, tačiau paprastai tai yra 5–10 procentų padidėjimas naudojant „Ethernet“, „IPv4“ ir „WCDMA“, vidutinis kadrų dydis yra 400–600 baitų ir 15–20 procentų padidėjimas. su Ethernet, MPLS, IPv6 ir LTE su tuo pačiu vidutiniu kadro dydžiu.

Šie skaičiai daro prielaidą, kad įgyvendintas glaudinimas gali palaikyti bendrą perduodamų unikalių antraščių skaičių. Be to, antraštės glaudinimas turėtų būti tvirtas ir labai paprastas naudoti, pavyzdžiui, siūlyti savarankišką mokymąsi, minimalią konfigūraciją ir išsamius našumo rodiklius.

Radijo ryšio suvestinė (RLA, klijavimas)
Radijo ryšio sujungimas mikrobangų krosnelėje yra panašus į nešėjų agregavimą LTE ir yra svarbi priemonė palaikyti tolesnį eismo augimą, nes didesnė mikrobangų apynių dalis naudojama su keliais nešikliais, kaip parodyta 8 paveiksle. Abi technologijos sujungia kelis radijo nešėjus į vieną. virtualus, taigi tiek didinant maksimalų pajėgumą, tiek didinant efektyvų pralaidumą per statistinį multipleksavimo padidėjimą. Pasiekiamas beveik 100 procentų efektyvumas, nes kiekvienas duomenų paketas gali naudoti bendrą bendrą maksimalų pajėgumą, tik šiek tiek sumažindamas protokolo pridėtines išlaidas, nepriklausomai nuo srauto modelių. Radijo ryšio sujungimas yra pritaikytas taip, kad užtikrintų geriausius rezultatus konkrečiam mikrobangų transportavimo sprendimui. Pavyzdžiui, tai gali palaikyti nepriklausomą kiekvieno radijo nešlio elgesį naudojant adaptyvią moduliaciją, taip pat grakščią degradaciją sugedus vienam ar keliems nešikliams (apsauga N + 0).

Kaip ir nešlio agregavimas, radijo ryšio sujungimas ir toliau bus kuriamas siekiant palaikyti didesnius pajėgumus ir lankstesnius nešiklių derinius, pavyzdžiui, palaikant daugiau nešėjų, skirtingo pralaidumo nešiklių ir skirtingų dažnių juostų nešėjų sujungimą.

Tinklo optimizavimas
Kitas pajėgumų įrankių rinkinio skyrius yra tinklo optimizavimas. Tai apima tinklų tankinimą be papildomų dažnių kanalų, naudojant trukdžių mažinimo funkcijas, tokias kaip ypač didelio našumo (SHP) antenos ir automatinis perdavimo galios valdymas (ATPC). SHP antenos efektyviai slopina trukdžius per labai mažus šoninės skilties spinduliuotės modelius, atitinkančius ETSI 4 klasę. ATPC leidžia automatiškai sumažinti perdavimo galią esant palankioms sklaidos sąlygoms (tai yra dažniausiai), efektyviai sumažinant interferenciją tinkle. Naudojant šias funkcijas sumažėja tinkle reikalingų dažnių kanalų skaičius ir tai gali suteikti iki 70 procentų daugiau bendro tinklo pajėgumo vienam kanalui. Trikdžiai, atsirandantys dėl nesutapimo ar tankaus diegimo, riboja grįžtamojo ryšio plėtrą daugelyje tinklų. Kruopštus tinklo planavimas, pažangios antenos, signalų apdorojimas ir ATPC funkcijų naudojimas tinklo lygiu sumažins trukdžių poveikį.

Žvelgiant į ateitį, 5G ir toliau
 

„CableFree“ 5G mobiliojo belaidžio ryšio technologija

Per ateinančius metus 5G mobiliųjų tinklų mikrobangų talpos įrankiai bus tobulinami ir patobulinti bei naudojami kartu užtikrinant 10 Gbps ir didesnį pajėgumą. Bendros nuosavybės išlaidos bus optimizuotos įprastoms didelės talpos konfigūracijoms, tokioms kaip kelių nešėjų sprendimai.

Palik žinutę 

Žinučių sąrašas