Z mobilno komunikacijo 5G, ki je na voljo okoli leta 2020, je industrija že začela razvijati dokaj jasen pogled na glavne izzive, priložnosti in ključne tehnološke komponente, ki jih vključuje. 5G bo razširil zmogljivost in zmogljivosti brezžičnih dostopnih omrežij v številnih razsežnostih, na primer z izboljšanjem mobilnih širokopasovnih storitev za zagotavljanje hitrosti prenosa podatkov nad 10 Gbps z zakasnitvami 1 ms.

Mikrovalovna pečica je ključni element sedanjih rezervnih omrežij in se bo še naprej razvijala kot del prihodnjega ekosistema 5G. Možnost v 5G je uporaba enake tehnologije radijskega dostopa tako za dostopne kot za povratne povezave z dinamično izmenjavo virov spektra. To lahko zagotovi dopolnitev mikrovalovnega prenosa, zlasti v zelo gostih postavitvah z večjim številom majhnih radijskih vozlišč.

Danes mikrovalovni prenos prevladuje v mobilnem zaledju, kjer poveže približno 60 odstotkov vseh makro baznih postaj. Čeprav bo skupno število povezav naraščalo, bo delež mikrovalov na trgu ostal dokaj stalen. Do leta 2019 bo še vedno predstavljal približno 50 odstotkov vseh baznih postaj (makro in majhne celice na prostem (glej sliko 3). Imel bo ključno vlogo pri dostopu do zadnje milje in dopolnilno vlogo pri združevalnem delu omrežja. Hkrati bo prenos optičnih vlakov še naprej povečeval svoj delež na trgu mobilnih rezervnih vozil in do leta 2019 povezal približno 40 odstotkov vseh spletnih mest. Vlakna se bodo pogosto uporabljala v zbirnih / podzemnih delih omrežij in vse pogosteje za dostop do zadnje milje. Obstajale bodo tudi geografske razlike, saj bodo gosto naseljena urbana območja imela večjo penetracijo vlaken kot manj poseljena primestna in podeželska območja, kjer bo prevladovala mikrovalovna pečica tako za povezave na kratke in dolge razdalje.

Spektralna učinkovitost

Brezžični stolp 5G Mobile Backhaul

Učinkovitost spektra (torej pridobivanje več bitov na Hz) je mogoče doseči s tehnikami, kot so modulacija višjega reda in prilagodljiva modulacija, vrhunski sistemski dobiček dobro zasnovane rešitve in več vhodov, več izhodov (MIMO).

modulacija

Največje število simbolov na sekundo, prenesenih na mikrovalovnem nosilcu, je omejeno s pasovno širino kanala. Kvadraturna amplitudna modulacija (QAM) poveča potencialno zmogljivost s kodiranjem bitov na vsak simbol. Premik z dveh bitov na simbol (4 QAM) na 10 bitov na simbol (1024 QAM) omogoča več kot petkratno povečanje zmogljivosti.

Stopnje modulacije višjega reda so omogočene z napredkom komponentnih tehnologij, ki zmanjšujejo hrup in popačenje signala, ki ga povzroča oprema. V prihodnosti bo na voljo podpora za do 4096 QAM (12 bitov na simbol), vendar se približujemo teoretičnim in praktičnim mejam. Modulacija višjega reda pomeni večjo občutljivost na hrup in popačenje signala. Občutljivost sprejemnika se zmanjša za 3 dB pri vsakem povečanem koraku modulacije, s tem pa povečanje zmogljivosti postane manjše (v odstotkih). Kot primer je povečanje zmogljivosti 11-odstotno pri prehodu s 512 QAM (9 bitov na simbol) na 1024 QAM (10 bitov na simbol).

Prilagodljiva modulacija

Brezžična mikrovalovna povezava, nameščena na telekomunikacijskem stolpu

Povečanje modulacije naredi radio bolj občutljiv na nepravilnosti širjenja, kot sta dež in bledenje več poti. Za ohranjanje dolžine hmelja v mikrovalovni pečici lahko povečano občutljivost nadomestimo z večjo izhodno močjo in večjimi antenami. Prilagodljiva modulacija je stroškovno najučinkovitejša rešitev za povečanje prepustnosti v vseh pogojih širjenja. V praksi je prilagodljiva modulacija predpogoj za uvajanje z ekstremno modulacijo visokega reda.

Prilagodljiva modulacija omogoča nadgradnjo obstoječega mikrovalovnega poskoka, na primer s 114 Mbps na kar 500 Mbps. Večja zmogljivost je na voljo z nižjo razpoložljivostjo. Na primer, razpoložljivost se zmanjša z 99.999% (5-minutni letni izpad) pri 114 Mbps na 99.99% časa (50-minutni letni izpad) pri 238 Mbps. Sistemski dobiček Vrhunski sistemski dobiček je ključni parameter mikrovalov. Za 6 dB večji sistemski dobiček lahko na primer uporabimo dva modulacijska koraka z enako razpoložljivostjo, kar zagotavlja do 30 odstotkov več zmogljivosti. Lahko pa se uporablja za povečanje dolžine skoka ali zmanjšanje velikosti antene ali kombinacijo vseh. K vrhunskemu sistemskemu povečanju med drugim prispevajo učinkovito kodiranje popravkov napak, nizka raven hrupa sprejemnika, digitalno predizkrivljanje za delovanje z večjo izhodno močjo in energijsko učinkoviti ojačevalniki.

MIMO več vhodov, več izhodov (MIMO)
MIMO je zrela tehnologija, ki se pogosto uporablja za povečanje spektralne učinkovitosti pri radijskem dostopu 3GPP in Wi-Fi, kjer ponuja stroškovno učinkovit način za povečanje zmogljivosti in prepustnosti, kadar je razpoložljivi spekter omejen. V preteklosti so bile razmere s spektrom za mikrovalovne aplikacije bolj sproščene; na voljo so novi frekvenčni pasovi, tehnologija pa se nenehno razvija, da ustreza zahtevam glede zmogljivosti. Vendar se v mnogih državah preostali viri spektra za mikrovalovne aplikacije začenjajo izčrpavati in za izpolnjevanje prihodnjih potreb so potrebne dodatne tehnologije. Za 5G Mobile Backhaul je MIMO na mikrovalovnih frekvencah nastajajoča tehnologija, ki ponuja učinkovit način za nadaljnje povečanje učinkovitosti spektra in s tem razpoložljive transportne zmogljivosti.

Za razliko od „običajnih“ sistemov MIMO, ki temeljijo na odsevih v okolju, so pri 5G Mobile Backhaul kanali za optimalno delovanje „zasnovani“ v mikrovalovnih sistemih MIMO od točke do točke. To dosežemo z namestitvijo anten s prostorsko ločitvijo, ki je odvisna od razdalje in frekvence hmelja. Načeloma se pretočnost in zmogljivost linearno povečujeta s številom anten (seveda na račun dodatnih stroškov strojne opreme). Sistem NxM MIMO je zgrajen z uporabo N oddajnikov in M sprejemnikov. Teoretično ni omejitev za vrednosti N in M, ker pa morajo biti antene prostorsko ločene, obstaja praktična omejitev glede na višino stolpa in okolico. Zaradi tega sta 2 × 2 anteni najučinkovitejša vrsta sistema MIMO. Te antene so lahko enopolarizirane (sistem z dvema nosilcema) ali dvopolarizirane (sistem s štirimi nosilci). MIMO bo koristno orodje za nadaljnje povečanje zmogljivosti mikrovalov, vendar je še vedno v zgodnji fazi, kjer je na primer v večini držav treba še razjasniti njegov regulativni status, še vedno pa je treba vzpostaviti njegove modele širjenja in načrtovanja. Ločevanje antene je lahko tudi zahtevno, zlasti pri nižjih frekvencah in daljših dolžinah hmelja.

Več Spectrum
Drug odsek zbirke orodij za mikrovalovno pečico 5G Mobile Backhaul vključuje dostop do večjega spektra. Tu postajajo milimetrski pasovi - nelicencirani pasovi 60 GHz in licencirani pas 70/80 GHz - vse bolj priljubljeni kot način dostopa do novega spektra na številnih trgih (za več informacij glejte razdelek Možnosti frekvence mikrovalov). Ti pasovi ponujajo tudi veliko širše frekvenčne kanale, ki olajšajo uvedbo stroškovno učinkovitih večgigabitnih sistemov, ki omogočajo 5G Mobile Backhaul.

Pretočna učinkovitost
Učinkovitost pretoka (to je več podatkov o koristnem tovoru na bit) vključuje funkcije, kot so stiskanje večplastnih glav in združevanje / povezovanje radijskih povezav, ki se osredotočajo na vedenje paketnih tokov.

Večplastno stiskanje glave
Večslojno stiskanje glave odstrani nepotrebne informacije iz glav podatkovnih okvirov in sprosti zmogljivost za prometne namene, kot je prikazano na sliki 7. Pri stiskanju je vsak unikatni naslov nadomeščen z edinstveno identiteto na oddajni strani, postopek pa je obrnjen na sprejemni strani. Stiskanje glave zagotavlja sorazmerno večji izkoristek za pakete manjše velikosti okvirja, saj njihovi naslovi obsegajo sorazmerno večji del celotne velikosti okvirja. To pomeni, da se posledična dodatna zmogljivost razlikuje glede na število glav in velikost okvirja, vendar je običajno 5–10-odstotni dobiček pri Ethernetu, IPv4 in WCDMA, s povprečno velikostjo okvirja 400–600 bajtov in 15–20-odstotnim dobičkom z Ethernetom, MPLS, IPv6 in LTE z enako povprečno velikostjo okvirja.

Te številke predpostavljajo, da lahko izvedeno stiskanje podpira skupno število unikatnih glav, ki so poslane. Poleg tega bi moralo biti stiskanje glave robustno in zelo enostavno za uporabo, na primer ponuja samoučenje, minimalno konfiguracijo in obsežne kazalnike uspešnosti.

Združevanje radijskih povezav (RLA, vezava)
Vezava radijske povezave v mikrovalovni pečini je podobna združevanju nosilcev v LTE in je pomembno orodje za podporo nadaljnji rasti prometa, saj je večji delež mikrovalovnih hmeljev nameščen z več nosilci, kot je prikazano na sliki 8. Obe tehniki združita več radijskih nosilcev v eno virtualni, tako tako povečanje največje zmogljivosti kot tudi povečanje dejanske prepustnosti s statističnim dobičkom multipleksiranja. Dosežena je skoraj 100-odstotna učinkovitost, saj lahko vsak podatkovni paket uporabi skupno agregirano maksimalno zmogljivost z le manjšim zmanjšanjem za režijske stroške protokola, neodvisno od vzorcev prometa. Povezava radijske povezave je prilagojena tako, da zagotavlja vrhunsko zmogljivost določene rešitve za prenos mikrovalov. Na primer, lahko podpira neodvisno vedenje vsakega radijskega nosilca z uporabo prilagodljive modulacije, pa tudi elegantno poslabšanje v primeru okvare enega ali več nosilcev (zaščita N + 0).

Tako kot združevanje nosilcev se bo vezava radijskih povezav še naprej razvijala, da bi podpirala večje zmogljivosti in prožnejše kombinacije nosilcev, na primer s podporo združevanju več nosilcev, nosilcev z različnimi pasovnimi širinami in nosilcev v različnih frekvenčnih pasovih.

Optimizacija omrežja
Naslednji razdelek zbirke orodij je optimizacija omrežja. To vključuje zgostitev omrežij brez potrebe po dodatnih frekvenčnih kanalih s funkcijami za ublažitev motenj, kot so super zmogljive antene (SHP) in samodejni nadzor moči prenosa (ATPC). SHP antene učinkovito zavirajo motnje z zelo nizkimi vzorci sevanja bočne plošče in izpolnjujejo razred ETSI 4. ATPC omogoča samodejno zmanjšanje oddajne moči v ugodnih pogojih širjenja (to je večino časa), kar učinkovito zmanjša motnje v omrežju. Uporaba teh funkcij zmanjša število frekvenčnih kanalov, potrebnih v omrežju, in lahko zagotovi do 70 odstotkov več skupne omrežne zmogljivosti na kanal. Motnje zaradi neusklajenosti ali goste razporeditve omejujejo nadgradnjo povratnih vozil v številnih omrežjih. Skrbno načrtovanje omrežja, napredne antene, obdelava signalov in uporaba funkcij ATPC na ravni omrežja bodo zmanjšali vpliv motenj.

Pogled v prihodnost, 5G in naprej

Brezžična 5G mobilna brezžična tehnologija

V prihodnjih letih se bodo razvijala in izboljševala mikrovalovna orodja za mobilna omrežja 5G, ki se bodo kombinirala in omogočala zmogljivosti 10 Gbps in več. Skupni stroški lastništva bodo optimizirani za običajne visoko zmogljive konfiguracije, kot so rešitve z več nosilci.

Nazaj:1 + 0, 1 + 1, 2 + 0 razmestitve

Naprej:Rain Fade na mikrovalovnih povezavah

Pustite sporočilo

Seznam sporočilo

Komentarji Nalaganje ...