E-sáv milliméteres hullámtechnika

Bevezetés a milliméteres hullámtechnikába az E-sáv és az V-sáv számára

MMW összefoglaló

A Millimeter Wave (MMW) a nagysebességű (10 Gbps, 10 Gigabit / másodperc) nagy kapacitású vezeték nélküli kapcsolatokra alkalmas technológia, ideális városi területekre. Nagyfrekvenciás mikrohullámú sütőt használva az E-sáv (70-80GHz) és az 58GHZ-tól 60GHz-ig (V-sáv) frekvencián, a kapcsolatok sűrűn telepíthetők a túlterhelt városokban interferencia nélkül, kábelek és száloptikák ásása nélkül. költséges, lassú és erősen zavaró. Ezzel szemben az MMW linkek órák alatt telepíthetők, és áthelyezhetők és újra felhasználhatók a különböző helyszíneken, ahogy a hálózati követelmények fejlődnek.

CableFree MMW milliméteres hullámcsatlakozó telepítve Egyesült Arab Emírségekben

Az MMW története

2003-ban az Észak-Amerikai Szövetségi Kommunikációs Bizottság (FCC) több nagyfrekvenciás milliméteres hullámú (MMW) sávot nyitott meg, nevezetesen a 70, 80 és 90 gigahertz (GHz) tartományokban, kereskedelmi és nyilvános használatra. Az ezen sávokban rendelkezésre álló hatalmas spektrum (nagyjából 13 GHz) miatt a milliméteres hullámú rádiók gyorsan a piacon a leggyorsabb ponttól pontig (pt-pt) rádiómegoldássá váltak. Rádióátviteli termékek, amelyek 1.25 Gbps sebességig terjedő, teljes duplex adatátviteli sebességet kínálnak, a hordozói osztály rendelkezésre állási szintje 99.999%, és közel egy mérföldes vagy annál nagyobb távolságokon elérhetőek. A költséghatékony árképzés miatt az MMW rádiók képesek átalakítani az üzleti modelleket a mobil backhaul szolgáltatók és a metró / vállalati „Last-Mile” hozzáférési kapcsolatok számára.

Szabályozási háttér
Korábban fel nem használt frekvenciasáv 13 GHz-es megnyitása a 71… 76 GHz, 81… 86 GHz és 92… 95 GHz frekvenciatartományban, kereskedelmi használatra, és nagy sűrűségű vezetékes vezeték nélküli szolgáltatások az Egyesült Államokban 2003 októberében a Szövetségi Kommunikációs Bizottság (FCC) határozott döntése. Technológiai szempontból ez a döntés először engedélyezte a teljes vonal sebességét és a teljes duplex gigabites sebességű vezeték nélküli kommunikációt egy mérföld vagy annál nagyobb távolságokon, a szolgáltatói osztály rendelkezésre állási szintjén. A spektrum kereskedelmi célú megnyitása idején Michael Powell, az FCC elnöke úgy hirdette meg a döntést, hogy az új néphatár megnyitja a kereskedelmi szolgáltatásokat és termékeket az amerikai emberek számára. Azóta új piacok nyíltak meg a szálcsere vagy a kiterjesztés, a point-to-point vezeték nélküli „Last-Mile” hozzáférési hálózatok és a szélessávú internet-hozzáférés számára, gigabites adatsebességgel és azon túl.

A 70 GHz, 80 GHz és 90 GHz allokációk jelentőségét nem lehet túlzásba vinni. Ez a három allokáció, amelyet együttesen E-sávnak neveznek, az FCC által engedélyezett kereskedelmi felhasználásra valaha kiadott legnagyobb spektrumot tartalmazza. A 13 GHz-es spektrum együttesen 20% -kal növeli az FCC által jóváhagyott frekvenciasávok mennyiségét, és ezek a sávok együttesen a teljes cellás spektrum sávszélességének 50-szeresét képviselik. Összesen 5 GHz sávszélességgel, amely 70 GHz-en, illetve 80 GHz-en elérhető, és 3 GHz-en 90 GHz-en, a gigabites Ethernet és a nagyobb adatátviteli sebesség könnyen elhelyezhető viszonylag egyszerű rádióarchitektúrákkal és komplex modulációs sémák nélkül. Mivel a terjedési jellemzők csak kissé rosszabbak, mint a széles körben használt mikrohullámú sávoké, és jól jellemezhető időjárási jellemzők, amelyek lehetővé teszik az eső elhalványulását, magabiztosan megvalósíthatók több mérföldes összeköttetési távolságok.

Az FCC döntése megalapozta egy új, internet alapú engedélyezési rendszert is. Ez az online licencrendszer lehetővé teszi a rádió linkek gyors regisztrálását, és frekvenciavédelmet nyújt alacsony, egyszeri, néhány száz dolláros díjon. Sok más ország a világon jelenleg megnyitja az MMW spektrumot nyilvános és kereskedelmi használatra, az FCC határozott döntését követően. Ebben a cikkben megpróbáljuk elmagyarázni a 70 GHz, 80 GHz és 90 GHz sávok jelentőségét, és megmutatjuk, hogy ezek az új frekvenciaallokációk hogyan alakíthatják át a nagy adatátviteli sebességet és a kapcsolódó üzleti modelleket.

Célpiacok és alkalmazások a nagy kapacitású „Last-Mile” hozzáférési kapcsolatokhoz
Csak az Egyesült Államokban nagyjából 750,000 20 kereskedelmi épület működik, több mint 1 alkalmazottal. A mai erősen internetkapcsolatú üzleti környezetben ezen épületek többségének nagy adatátviteli sebességű internetkapcsolatra van szüksége. Noha bizonyosan igaz, hogy sok vállalkozás jelenleg elégedett azzal, hogy a T1 / E1.54 sebessége lassabb, 2.048 Mbps vagy 3 Mbps sebességgel, vagy bármilyen más, lassabb sebességű DSL kapcsolat, gyorsan növekvő számú vállalkozás igényli vagy igényli a DS- 45 (13.4 Mbps) vagy nagyobb sebességű szálkapcsolat. A Vertical Systems Group legutóbbi tanulmánya szerint azonban itt kezdődnek a problémák, az Egyesült Államok kereskedelmi épületeinek csupán 86.6% -a csatlakozik szálhálózathoz. Más szavakkal, ezen épületek 45% -ának nincs szálkapcsolata, és az épületbérlők az inkumbens vagy alternatív telefonszolgáltatók (ILEC-k vagy CLEC-ek) lassabb vezetékes réz áramkörének bérbeadására támaszkodnak. A nagyobb sebességű vezetékes rézkapcsolat, például egy 3 Mbps DS-3,000 csatlakozás ilyen költségei havonta akár XNUMX dollárig is eljuthatnak.

Egy másik érdekes tanulmány, amelyet a Cisco végzett 2003-ban, feltárta, hogy az Egyesült Államokban a szálhoz nem kapcsolódó kereskedelmi épületek 75% -a egy mérföldes távolságra van a szálas kapcsolattól. Az ezen épületekbe történő nagy kapacitású átvitel iránti növekvő igény ellenére azonban a szálak fektetésével kapcsolatos költségek gyakran nem teszik lehetővé az „átviteli szűk keresztmetszet lezárását”. Például az Egyesült Államok nagyvárosi nagyvárosaiban a szálak fektetésének költségei mérföldenként akár 250,000 1 dollárt is elérhetnek, és az Egyesült Államok legnagyobb városaiban még az új szálak fektetésére is moratórium van érvényben a kapcsolódó hatalmas forgalmi zavarok miatt. Számos európai városban a rost és a kereskedelmi épület közötti összekapcsolhatósági adatok jóval rosszabbak, és egyes tanulmányok szerint a kereskedelmi épületeknek csak körülbelül XNUMX% -a kapcsolódik rosthoz.

Számos iparági elemző egyetért abban, hogy a rövid távú vezeték nélküli „Last Mile” hozzáférési kapcsolatoknak nagy és jelenleg alulteljesített piaca van, feltéve, hogy az alapul szolgáló technológia lehetővé teszi a szolgáltatói osztály elérhetőségét. Az MMW rádiórendszerek tökéletesen megfelelnek ezeknek a műszaki követelményeknek. Ezenkívül a nagy kapacitású és a kereskedelemben kapható MMW rendszerek drasztikusan csökkentek az árak terén az elmúlt néhány évben. Összehasonlítva azzal, hogy csak egy mérföld szálat fektetnek le egy nagy amerikai vagy európai nagyvárosban, egy gigabites Ethernet-képes MMW rádió használata a szálköltségek akár 10% -át is elérheti. Ez az árstruktúra vonzóvá teszi a gigabites összeköttetések gazdaságosságát, mert a szükséges tőkekiosztás és az ebből adódó beruházás-megtérülési (ROI) időszak drasztikusan lerövidül. Következésképpen számos nagy adatsebességű alkalmazás, amelyet a múltban a rostok árokásásának magas infrastrukturális költségei miatt nem tudtak gazdaságosan kiszolgálni, ma már kiszolgálhatók, és gazdaságosan megvalósíthatók az MMW rádiótechnológia alkalmazásakor. Ezen alkalmazások között vannak:
● CLEC és ILEC szálhosszabbítás és csere
● Metro Ethernet visszafutás és szálas gyűrűzárások
● Vezeték nélküli campus LAN kiterjesztések
● Szálbiztonsági mentés és útvonal-változatosság az egyetemi hálózatokban
● Katasztrófa utáni helyreállítás
● Nagy kapacitású SAN-kapcsolat
● Redundancia, hordozhatóság és biztonság a belbiztonság és a katonaság számára
● 3G cellás és / vagy WIFI / WiMAX backhaul sűrű városi hálózatokban
● Hordozható és ideiglenes linkek nagyfelbontású videó vagy HDTV szállításhoz

Miért érdemes használni az E-Band MMW technológiát?

A megnyílt három frekvenciasáv közül a 70 GHz-es és a 80 GHz-es sáv vonzotta a készülékek gyártói legnagyobb érdeklődését. Az együttélésre tervezett 71… 76 GHz és 81… 86 GHz allokációk 5 GHz teljes duplex átviteli sávszélességet tesznek lehetővé; elegendő ahhoz, hogy a full-duplex gigabites Ethernet (GbE) jelet egyszerűen továbbítsa a legegyszerűbb modulációs sémákkal is. A fejlett Wireless Excellence kialakítással még az alacsonyabb 5 GHz-es sávot is sikerült használni, csak a 71… 76 GHz-es frekvencián, egy teljes duplex GbE jel továbbításához. Később egyértelmű előnye mutatkozik ennek a megközelítésnek a használatában, amikor az MMW technológia csillagászati ​​helyszínek közelében és az Egyesült Államokon kívüli országokban történő telepítéséről van szó. Közvetlen adatkonvertálással (OOK) és olcsó diplexerekkel, viszonylag egyszerűek és ezáltal költséghatékonyak és magas megbízható rádió architektúrák érhetők el. A spektrálisan hatékonyabb modulációs kódokkal még nagyobb, akár 10 Gbps sebességű, 10 Gbps (40GigE) sebességű teljes duplex átvitel is elérhető.

A 92… 95 GHz-es allokációval sokkal nehezebb dolgozni, mert a spektrum ezen része két egyenlőtlen részre van felosztva, amelyeket egy keskeny 100 MHz-es kizárási sáv választ el 94.0… 94.1 GHz között. Feltételezhető, hogy a spektrum ezen részét nagyobb valószínűséggel használják nagyobb kapacitású és rövidebb hatótávolságú beltéri alkalmazásokhoz. Ezt a kiosztást a jelen fehér könyv nem tárgyalja tovább.

Tiszta időjárási körülmények között az átviteli távolságok 70 GHz-nél és 80 GHz-nél sok mérföldet meghaladnak az alacsony légköri csillapítási értékek miatt. Az 1. ábra azonban azt mutatja, hogy még ilyen körülmények között is a légköri csillapítás a frekvenciától függően jelentősen változik [1]. Hagyományos, alacsonyabb mikrohullámú frekvenciákon és durván 38 GHz-ig a légköri csillapítás meglehetősen alacsony, néhány tized decibel per kilométer (dB / km) csillapítási értékkel. Körülbelül 60 GHz-es oxigénmolekulák általi abszorpciója nagyfokú csillapítást okoz. Az oxigénabszorpció ezen jelentős növekedése komolyan korlátozza a 60 GHz-es rádiótermékek rádióátviteli távolságait. A 60 GHz-es oxigénabszorpciós csúcson túl azonban egy szélesebb, alacsony csillapítású ablak nyílik meg, ahol a csillapítás visszaesik 0.5 dB / km körüli értékekre. Ezt az alacsony csillapítású ablakot általában E-sávnak nevezik. Az E-sáv csillapítási értékei közel állnak a közös mikrohullámú rádiók által tapasztalt csillapításhoz. 100 GHz felett az atmoszférikus csillapítás általában növekszik, és emellett számos molekuláris abszorpciós sáv van, amelyet az O2 és a H2O abszorpciója okoz magasabb frekvenciákon. Összefoglalva, a viszonylag alacsony 70 GHz és 100 GHz közötti atmoszférikus csillapítási ablak vonzóvá teszi az E-sáv frekvenciáit a nagy kapacitású vezeték nélküli átvitel szempontjából. Az 1. ábra azt is bemutatja, hogy az FSO átviteli rendszerekben miként alkalmazzák az eső és a köd hatásának csillapítását a mikrohullámú, milliméteres hullámú és infravörös optikai sávokban, amelyek 200 terahertz (THz) körül kezdődnek. Különböző és specifikus csapadékmennyiségek mellett a csillapítási értékek kissé változnak, az átviteli frekvenciák növekedésével. A csapadékmennyiség és az átviteli távolság közötti kapcsolatot a következő szakaszban vizsgáljuk tovább. A köddel kapcsolatos csillapítás alapvetően elhanyagolható a milliméteres hullám frekvenciákon, több nagyságrenddel növekszik a milliméteres hullám és az optikai átviteli sáv között: A fő ok, amiért a nagyobb távolságú FSO rendszerek ködös körülmények között nem működnek.

Átviteli távolságok az E-sáv számára
Mint minden nagy frekvenciájú rádióterjesztés esetében, az esőcsillapítás általában meghatározza az átviteli távolságok gyakorlati korlátjait. A 2. ábra azt mutatja, hogy az E-sáv frekvenciatartományában működő rádiórendszerek eső jelenlétében nagy csillapítást tapasztalhatnak [2]. Szerencsére a legintenzívebb eső a világ korlátozott részein szokott esni; főleg a szubtrópusi és az egyenlítői országok. Csúcsidőben rövid ideig több mint 180 hüvelyk / óra (100 hüvelyk / óra) csapadékmennyiség figyelhető meg. Az Egyesült Államokban és Európában a tapasztalt maximális csapadékmennyiség általában kevesebb, mint 30 cm / h négy hüvelyk / óra. Az ilyen csapadékmennyiség XNUMX dB / km jelcsökkenést okoz, és általában csak rövid felhőszakadások esetén fordul elő. Ezek a felhőszakadások olyan esőesemények, amelyek viszonylag kicsi és lokalizált területeken, valamint kisebb intenzitású, nagyobb átmérőjű esőfelhőkön jelennek meg. Mivel a felhőszakadások jellemzően súlyos időjárási eseményekhez is társulnak, amelyek gyorsan haladnak át a kapcsolaton, az esőszakadások általában rövidek és csak nagyobb távolságú átviteli kapcsolatoknál okoznak problémát.

Milliméteres hullám és esőcsillapítás V-sávos E-sáv

ITU eső zónák globális milliméteres hullámú E-sáv V-sáv

A Nemzetközi Távközlési Unió (ITU) és más kutatószervezetek évtizedes csapadékadatokat gyűjtöttek a világ minden tájáról. Általában jól ismertek a csapadék jellemzői, valamint a csapadékmennyiség, a statisztikai eső időtartama, az esőcseppek nagysága stb. Kapcsolata [3], és ezen információk felhasználásával rádiós linkeket lehet tervezni a legrosszabb időjárási események leküzdésére vagy az előrejelzésre is az időjárással összefüggő kimaradások időtartama meghatározott távolságú rádió összeköttetéseken, amelyek meghatározott frekvenciákon működnek. Az ITU esőzóna besorolási sémája a várható statisztikai csapadékarányokat ábécé sorrendben mutatja. Míg a legkevesebb csapadékmennyiséget az „A régió” kategóriába sorolják, a legnagyobb esőzési arány a „Q régióban” van. Az alábbi 3. ábra mutatja az ITU globális esőzóna-térképét és a csapadékmennyiségek felsorolását a világ egyes régióiban.

 MMW Rain Fade Map az USA E-sávos V-sávjához

3. ábra: Az ITU esőzóna-besorolása a világ különböző régióiban (tetején) és a tényleges statisztikai csapadékmennyiségek az esős esemény időtartamának függvényében

A 4. ábra Észak-Amerika és Ausztrália részletesebb térképét mutatja. Érdemes megemlíteni, hogy az Egyesült Államok kontinentális területének nagyjából 80% -a a K eső zónába esik. Más szavakkal, a 99.99% -os rendelkezésre állási szint mûködéséhez a rádiórendszer elhalványulási margóját úgy kell megtervezni, hogy ellenálljon a maximális 42 mm / órás csapadékmennyiségnek. Észak-Amerikában a legmagasabb csapadékmennyiség Floridában és az Öböl-part mentén figyelhető meg, és ezeket a régiókat az N. esőzónába sorolják. Általában Ausztráliában kevesebb eső esik, mint Észak-Amerikában. Az ország hatalmas részei, köztük a népesebb déli partvonal az E és F esőövezetekben található (<28 mm / h).

Egyszerűsítésképpen: a 2. ábra eredményeinek (csapadékarány vs. csillapítás) kombinálásával és a 3. és 4. ábrán bemutatott ITU csapadékdiagramok felhasználásával kiszámítható egy adott rádiórendszer elérhetősége a világ bizonyos részén. . Az Egyesült Államokra, Európára és Ausztráliára vonatkozó csapadékadatokon alapuló elméleti számítások azt mutatják, hogy a 70/80 GHz-es rádióátviteli berendezések 99.99… 99.999% -os statisztikai rendelkezésre állási szinten képesek elérni a GbE-kapcsolatot egy mérföld közeli távolságon vagy akár azon túl is. Alacsonyabb 99.9% -os rendelkezésre állás esetén a 2 mérföldet meghaladó távolságok rutinszerűen elérhetők. Amikor a hálózatot gyűrűs vagy hálós topológiában konfigurálják, az effektív távolságok bizonyos esetekben megduplázódnak ugyanazon rendelkezésre állási érték miatt, a sűrű esősejtek sűrű, csoportosuló jellege és a gyűrűs / hálós topológiák által biztosított út redundancia miatt.

MMW Rain Fade Map Ausztrália E-Band V_Band

4. ábra: Az ITU esőzóna besorolása Észak-Amerikában és Ausztráliában

Az MMW technológia egyik nagy előnye más nagy kapacitású vezeték nélküli megoldásokkal, például a szabad téroptikával (FSO) szemben az, hogy az MMW frekvenciákat nem befolyásolják más átviteli zavarok, például köd vagy homokviharok. A vastag köd például 0.1 g / m3 (kb. 50 m látótávolságú) folyékony víztartalommal csak 0.4 dB / km csillapítású 70/80 GHz-en [4]. Ilyen körülmények között az FSO rendszer 250 dB / km-nél nagyobb jelcsillapítást fog tapasztalni [5]. Ezek a szélsőséges csillapítási értékek megmutatják, hogy az FSO technológia miért csak rövid távolságokon képes magas rendelkezésre állási adatokat szolgáltatni. Az e-sávú rádiórendszereket hasonlóan nem befolyásolja a por, a homok, a hó és az egyéb átviteli út károsodásai.

Alternatív nagy adatsebességű vezeték nélküli technológiák
Az E-sávú vezeték nélküli technológia alternatívájaként korlátozott számú életképes technológia létezik, amelyek képesek támogatni a nagy adatsebességű kapcsolatot. A fehér könyv ezen része rövid áttekintést nyújt.

Száloptikai kábel

Az optikai kábel a legszélesebb sávszélességet kínálja a gyakorlati átviteli technológiák közül, lehetővé téve a nagyon nagy adatátviteli sebességet nagy távolságokon keresztül. Bár több ezer mérföldnyi szál érhető el világszerte, különösen a távolsági és városközi hálózatokban, a „Last-Mile” hozzáférés továbbra is korlátozott. Az árkok ásásával és a földi szálak fektetésével járó jelentős és gyakran túlzottan magas előzetes költségek, valamint a szabad útra vonatkozó problémák miatt a szálakhoz való hozzáférés nehezen vagy lehetetlen lehet. Hosszú késések is gyakoriak, nemcsak a szálak ásásának fizikai folyamata miatt, hanem a környezeti hatások okozta akadályok és az ilyen projektben esetlegesen fellépő bürokratikus akadályok miatt is. Emiatt a világ számos városa megtiltja a szálak feltárását a belváros forgalmának zavara és az árokásási folyamat által a lakosság számára okozott általános kényelmetlenség miatt.

Mikrohullámú rádió megoldások

A rögzített ponttól pontig mikrohullámú rádiók nagyobb adatátviteli sebességet képesek támogatni, például a teljes duplex 100 Mbps Fast Ethernet vagy akár 500 Mbps hordozónként 4-42 GHz közötti frekvenciatartományban. A hagyományosabb mikrohullámú sávokban azonban a spektrum korlátozott, gyakran túlterheltek és a tipikus engedélyezett spektrumcsatornák nagyon szűkek az E-sáv spektrumához képest.

Mikrohullámú és milliméteres hullámú MMW Spectrum V-sáv és E-sáv

5. ábra: A nagy adatsebességű mikrohullámú rádiók és a 70/80 GHz-es rádiómegoldás összehasonlítása.

Általánosságban elmondható, hogy az engedélyezéshez rendelkezésre álló frekvenciacsatornák gyakran nem nagyobbak 56 megahertznél (MHz), de általában 30 MHz-nél vagy alacsonyabbak. Egyes sávokban széles, 112 MHz-es csatornák állhatnak rendelkezésre, amelyek 880Mbps-t képesek támogatni, de csak magasabb távolságra alkalmas frekvenciasávokban. Következésképpen az ezen sávokban nagyobb adatátviteli sebességgel működő rádióknak nagyon bonyolult rendszerarchitektúrákat kell alkalmazniuk, modulációs sémákat alkalmazva, akár 1024 kvadratúra-amplitúdó-modulációig (QAM). Az ilyen rendkívül összetett rendszerek korlátozott távolságokat eredményeznek, és az átviteli sebesség még mindig a legnagyobb csatornákon 880Mbps sebességre korlátozódik. Az ezen sávokban rendelkezésre álló korlátozott spektrum, az antenna szélesebb szélességű mintázata és a magas QAM moduláció bármilyen interferencia iránti érzékenysége miatt a hagyományos mikrohullámú megoldások sűrűbb telepítése városi vagy nagyvárosi területeken rendkívül problematikus. A hagyományos mikrohullámú sávok és a 70/80 GHz-es megközelítés vizuális spektrum-összehasonlítását az 5. ábra mutatja.

60 GHz (V-sáv) milliméteres hullámú rádiómegoldások
A 60 GHz-es spektrumon belüli frekvencia-allokációk, különösen az 57… 66 GHz közötti allokációk, a világ különböző régióiban jelentősen eltérnek. Az észak-amerikai FCC szélesebb frekvenciaspektrum blokkot bocsátott ki 57… 64 GHz között, amely elegendő sávszélességet biztosít a full-duplex GbE működéséhez. Más országok nem követték ezt a konkrét döntést, és ezek az országok csak a 60 GHz-es frekvenciasávon belül férhetnek hozzá sokkal kisebb és gyakran csatornázott frekvenciakiosztásokhoz. Az Egyesült Államokon kívül rendelkezésre álló korlátozott mennyiségű spektrum nem teszi lehetővé költséghatékony 60 GHz-es rádiómegoldások magas szintű adatátviteli sebességgel történő felépítését Európában, például Németországban, Franciaországban és Angliában, csak néhányat említve. Az átviteli teljesítmény szabályozott korlátozása azonban az oxigénmolekulák magas légköri abszorpciója miatt bekövetkező viszonylag gyenge terjedési jellemzőkkel párosulva (lásd az 1. ábrát) még az Egyesült Államokban is fél mérföldnél kisebbre korlátozza a tipikus összeköttetési távolságokat. Az USA kontinentális területének nagy részén a szállítói osztály 99.99… 99.999% -os rendelkezésre állásának elérése érdekében a távolság általában valamivel több, mint 500 méter (500 méter). Az FCC a 60 GHz-es spektrumot licencmentes spektrumnak minősítette. A magasabb frekvenciájú 70/80 GHz-es kiosztásoktól eltérően a 60 GHz-es rádiórendszerek működése nem igényel jogi jóváhagyást vagy koordinációt. Egyrészt az engedély nélküli technológia használata nagyon népszerű a végfelhasználók körében, ugyanakkor nincs védelem sem véletlen, sem szándékos interferencia ellen. Összefoglalva, különösen az Egyesült Államokban, a 60 GHz-es spektrum használata potenciálisan életképes alternatíva lehet a rövid távú telepítéseknél, de a technológia nem valós alternatíva az 500 métert meghaladó összeköttetési távolságokra, és amikor a rendszer 99.99… 99.999% -os rendelkezésre állására van szükség.

Szabad helyoptika (FSO, Optical Wireless)
A szabad téroptikai (FSO) technológia infravörös lézertechnológiát alkalmaz az információk távoli helyek közötti továbbítására. A technológia lehetővé teszi nagyon magas, 1 Gbps sebességű és nagyobb adatátviteli sebesség továbbítását. Az FSO technológia általában nagyon biztonságos átviteli technológia, a rendkívül szűk átviteli nyaláb jellemzői miatt nem nagyon hajlamos az interferenciára, és világszerte licencmentes.

Sajnos a jelek továbbítását az infravörös optikai sávokban drasztikusan befolyásolja a köd, ahol a légköri abszorpció meghaladhatja a 130 dB / km-t [5]. Általánosságban minden olyan időjárási körülmény, amely befolyásolja a két hely közötti láthatóságot (pl. Homok, por), szintén befolyásolja az FSO rendszer teljesítményét. A ködesemények és a por- / homokviharok szintén nagyon lokalizálhatók és nehezen megjósolhatók, következésképpen az FSO-rendszerek rendelkezésre állásának megjósolása nehezebb. A rendkívül rövid időtartamú esőtől eltérően, amelyek időtartama nagyon rövid, a köd és a por / homokviharok is nagyon sokáig (órákig vagy akár napokig, mint percig) tarthatnak. Ez rendkívül hosszú leállást eredményezhet az ilyen körülmények között működő FSO rendszerek számára.

Gyakorlati szempontból, és ha figyelembe vesszük a 99.99… 99.999% rendelkezésre állási számokat, a fentiek mindegyike korlátozhatja az FSO technológiát csak néhány száz yard (300 méter) távolságra; különösen a part menti vagy köddel borított területeken, valamint a homok / por viharokat átélő régiókban. A 100% -os kapcsolat fenntartása érdekében, amikor az FSO-rendszereket ilyen típusú környezetekben telepítik, ajánlott egy alternatív útvonal-technológia.

Az iparági szakértők többsége egyetért abban, hogy az FSO technológia érdekes és potenciálisan olcsó alternatívát kínál a távoli helyek vezeték nélküli összeköttetéséhez rövidebb távolságokra. Az infravörös spektrumban a jelcsillapítás fizikája azonban mindig nagyon rövid távolságokra korlátozza ezt a technológiát.

A megvitatott és a kereskedelemben kapható nagy adatátviteli sebességű átviteli technológiák és azok fő teljesítmény-meghajtóinak rövid összehasonlítását az 1. táblázat mutatja.

MMW Összehasonlítva más vezeték nélküli technológiákkal

1. táblázat: A kereskedelemben kapható nagy adatsebességű vezetékes és vezeték nélküli átviteli technológiák összehasonlító táblázata

Kereskedelemben kapható milliméteres hullám megoldások
A CableFree milliméteres hullámú termékportfólió pont-pont rádiómegoldásokat tartalmaz 100 Mbps-től 10 Gbps-ig (10 Gigabit Ethernet) sebességgel az engedélyezett 70 GHz-es E-sáv spektrumában, és legfeljebb 1 Gbps-ig a licenc nélküli 60 GHz-es spektrumban. A rendszerek különféle antennaméretekkel állnak rendelkezésre, hogy megfeleljenek az ügyfél rendelkezésre állási követelményeinek meghatározott telepítési távolságokon, az iparág bármely E-sávú rádiógyártójának legversenyképesebb áron. A Wireless Excellence E-sávú rádiómegoldásai csak az engedélyezett 5/70 GHz-es E-sáv spektrumának alsó 80 GHz-es frekvenciasávjában működnek, ahelyett, hogy egyszerre továbbítanák mind a 70 GHz, mind a 80 GHz sávban. Ennek eredményeként a vezeték nélküli kiválósági termékek nem hajlamosak a lehetséges telepítési korlátozásokra az európai csillagászati ​​helyszínek vagy katonai létesítmények közelében, ahol a hadsereg a 80 GHz-es sáv egyes részeit használja katonai kommunikációhoz. A rendszereket könnyű telepíteni, és a 48 voltos egyenáramú (Vdc) kisfeszültségű tápellátás miatt nincs szükség hitelesített villanyszerelőre a rendszer telepítéséhez. A Wireless Excellence termékek fényképeit az alábbi 6. ábra mutatja.

CableFree MMW Link telepítve Egyesült Arab Emírségekben

6. ábra: A CableFree MMW rádiók kompaktak és nagyon integráltak. 60 cm-es antenna verzió látható

Összefoglalás és következtetések
A mai nagy kapacitású hálózati összekapcsolhatósági követelmények megoldására rendkívül megbízható vezeték nélküli megoldások állnak rendelkezésre, amelyek szálszerű teljesítményt nyújtanak az üvegszálak lefektetésének vagy a nagy kapacitású szálas kapcsolatok bérleti díjának töredékéért. Ez nem csak a teljesítmény / költség szempontjából fontos, hanem azért is, mert a „Last-Mile” hozzáférési hálózatok szálkapcsolatai még mindig nem túl elterjedtek, és a legfrissebb tanulmányok azt mutatják, hogy az Egyesült Államokban a kereskedelmi épületeknek csak 13.4% -a rendelkezik több mint 20 alkalmazott csatlakozik a szálhoz. Ezek a számok sok más országban még alacsonyabbak.

Számos olyan technológia létezik a piacon, amelyek gigabites kapcsolatot biztosíthatnak a távoli hálózati helyek összekapcsolására. Az engedélyezett E-sávos megoldások a 70/80 GHz frekvenciatartományban különös érdeklődésre tartanak számot, mert egy mérföldes (1.6 km) és az azt meghaladó üzemi távolságokon képesek a legmagasabb hordozói szintű rendelkezésre állási adatokat szolgáltatni. Az Egyesült Államokban az FCC 2003. évi mérföldkőnek számító határozata megnyitotta ezt a spektrumot kereskedelmi használatra, és az interneten alapuló, alacsony költségű könnyű licencelési rendszer lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy néhány órán belül engedélyt kapjanak a működésre. Más országokban vagy már vannak és / vagy éppen folyamatban vannak az E-sáv spektrumának kereskedelmi célú megnyitása. Az engedély nélküli 60 GHz-es rádiók és a szabadtér-optikai (FSO) rendszerek szintén gigabites Ethernet-kapcsolatot biztosíthatnak, de magasabb, 99.99… 99.999% -os hordozói osztályú rendelkezésre állási szintnél mindkét megoldás csak kisebb távolságokra képes működni. Egyszerű ökölszabályként és az Egyesült Államok nagy részén a 60 GHz-es megoldások csak akkor tudják biztosítani ezeket a magas rendelkezésre állási szinteket, ha 500 yard (500 méter) alatti távolságra telepítik őket.

Referenciák
● ITU-R P.676-6, „Csillapítás légköri gázokkal”, 2005.
● ITU-R P.838-3, „Specifikus esőcsillapítási modell az előrejelzési módszerekben történő használatra”, 2005.
● ITU-R P.837-4, „A csapadék jellemzői a szaporítási modellezéshez”, 2003.
● ITU-R P.840-3, „Felhők és köd által okozott csillapítás”, 1999.

További információ az E-sáv milliméteres hullámáról

Az E-Band MMW-vel kapcsolatos további információkért kérjük Kapcsolatba lép velünk

Hagyjon üzenetet 

Üzenetlista