Backhaul me mikrovalë për Rrjetet Mobile 5G

 

Rrjetet mobile 5G, Backhaul me mikrovalë dhe trendet e ardhshme në Rrjetet Mobile

 

Rrjeti pa tel celular CableFree 5G

Me komunikimin celular 5G që bëhet i disponueshëm rreth vitit 2020, industria tashmë ka filluar të zhvillojë një pamje mjaft të qartë të sfidave kryesore, mundësive dhe përbërësve kryesorë të teknologjisë që përfshin. 5G do të zgjerojë performancën dhe aftësitë e rrjeteve të aksesit pa tel në shumë dimensione, për shembull rritjen e shërbimeve me bandë të gjerë broadband për të siguruar norma të dhënash përtej 10 Gbps me vonesa prej 1 ms.

Mikrovala është një element kryesor i rrjeteve aktuale të backhaul dhe do të vazhdojë të evoluojë si pjesë e ekosistemit të ardhshëm 5G. Një opsion në 5G është përdorimi i të njëjtës teknologji të aksesit në radio si për aksesin, ashtu edhe për lidhjet e kthimit, me ndarje dinamike të burimeve të spektrit. Kjo mund të sigurojë një plotësim të backhaul mikrovalë veçanërisht në vendosjet shumë të dendura me një numër më të madh të nyjeve të vogla të radios.

Sot, transmetimi me mikrovalë dominon lëvizjen e lëvizshme, ku lidh rreth 60 përqind të të gjitha stacioneve bazë makro. Edhe kur rritet numri i përgjithshëm i lidhjeve, pjesa e mikrovalëve në treg do të mbetet mjaft konstante. Deri në vitin 2019, ai ende do të përbëjë rreth 50 për qind të të gjitha stacioneve bazë (qelizat e vogla makro dhe të jashtme (shih Figurën 3). Ai do të luajë një rol kryesor në hyrjen e miljes së fundit dhe një rol plotësues pjesën e grumbullimit të rrjetit. në të njëjtën kohë, transmetimi i fibrave do të vazhdojë të rrisë pjesën e tij të tregut të lëvizjes së lëvizshme dhe deri në vitin 2019 do të lidhë rreth 40 përqind të të gjitha vendeve. Fibrat do të përdoren gjerësisht në grumbullimin / pjesët e metrosë të rrjeteve dhe gjithnjë e më shumë për qasjen në miljen e fundit Do të ketë gjithashtu ndryshime gjeografike, me zonat urbane të populluara dendur që kanë depërtim më të lartë të fibrave sesa zonat periferike dhe rurale më pak të populluara, ku mikrovalët do të mbizotërojnë si për lidhjet me distanca të shkurtra ashtu edhe për ato me distanca të gjata.

Efikasiteti spektral
 

CableFree 5G Mobile Backhaul Kulla Wireless

Efikasiteti i spektrit (domethënë, marrja e më shumë bitëve për Hz) mund të arrihet përmes teknikave si modulimi i rendit më të lartë dhe modulimi adaptiv, përfitimi superior i sistemit të një zgjidhjeje të mirë-dizajnuar, dhe Multiple Input, Multiple Output (MIMO).

ulje

Numri maksimal i simboleve për sekondë të transmetuara në një transportues mikrovalë është i kufizuar nga gjerësia e bandës së kanalit. Modulimi i Amplitudës së Kuadraturës (QAM) rrit kapacitetin e mundshëm duke koduar bitët në secilin simbol. Lëvizja nga dy bit për simbol (4 QAM) në 10 bit për simbol (1024 QAM) sjell një rritje të kapacitetit më shumë se pesë herë.

Nivelet e modulimit të rendit më të lartë janë bërë të mundur përmes përparimeve në teknologjitë përbërëse që kanë zvogëluar zhurmën e gjeneruar nga pajisjet dhe shtrembërimin e sinjalit. Në të ardhmen do të ketë mbështetje deri në 4096 QAM (12 bit për simbol), por ne po i afrohemi kufijve teorikë dhe praktikë. Modulimi i rendit më të lartë do të thotë ndjeshmëri e shtuar ndaj zhurmës dhe shtrembërimit të sinjalit. Ndjeshmëria e marrësit zvogëlohet me 3 dB për çdo hap të rritur në modulim, ndërsa fitimi i kapacitetit përkatës bëhet më i vogël (në përqindje). Si shembull, fitimi i kapacitetit është 11 përqind kur lëviz nga 512 QAM (9 bit për simbol) në 1024 QAM (10 bit për simbol).

Modulimi adaptiv
 

Lidhje Mikrovalësh CableFree e instaluar në një kullë të telekomit

Rritja e modulimit e bën radion më të ndjeshme ndaj anomalive të përhapjes si shiu dhe venitja në shumë rrugë. Për të ruajtur gjatësinë e hopit në mikrovalë, ndjeshmëria e rritur mund të kompensohet nga fuqia më e lartë e daljes dhe antenat më të mëdha. Modulimi adaptiv është një zgjidhje shumë e efektshme për të maksimizuar xhiros në të gjitha kushtet e përhapjes. Në praktikë, modulimi adaptiv është një parakusht për vendosjen me modulim ekstrem të rendit të lartë.

Modulimi adaptiv mundëson që një hop mikrovalë ekzistues të azhurnohet nga, për shembull, 114 Mbps në 500 Mbps. Kapaciteti më i lartë vjen me disponueshmëri më të ulët. Për shembull, disponueshmëria zvogëlohet nga 99.999 për qind (ndërprerja vjetore e 5 minutave) në 114 Mbps në 99.99 për qind e kohës (ndërprerja vjetore e 50 minutave) në 238 Mbps. Fitimi i sistemit Fitimi superior i sistemit është një parametër kryesor për mikrovalën. Një fitim më i lartë i sistemit prej 6 dB mund të përdoret, për shembull, për të rritur dy hapa modulimi me të njëjtën disponueshmëri, i cili siguron deri në 30 përqind më shumë kapacitet. Përndryshe mund të përdoret për të rritur gjatësinë e hopit ose për të ulur madhësinë e antenës, ose një kombinim i të gjithave. Kontribuesit për përfitimin superior të sistemit përfshijnë kodimin efikas të korrigjimit të gabimit, nivele të ulëta të zhurmës së marrësit, predistortion dixhital për funksionim më të lartë të energjisë dhe amplifikatorë me efikasitet të energjisë, ndër të tjera.

Hyrje e Shumëfishtë MIMO, Dalje e Shumëfishtë (MIMO)
MIMO është një teknologji e pjekur që përdoret gjerësisht për të rritur efikasitetin spektral në 3GPP dhe qasje në radio Wi-Fi, ku ofron një mënyrë me kosto efektive për të rritur kapacitetin dhe xhiros, aty ku spektri i disponueshëm është i kufizuar. Historikisht, situata e spektrit për aplikimet e mikrovalëve ka qenë më e relaksuar; grupe të reja frekuencash janë vënë në dispozicion dhe teknologjia është zhvilluar vazhdimisht për të përmbushur kërkesat e kapacitetit. Sidoqoftë, në shumë vende, burimet e spektrit të mbetura për aplikimet në mikrovalë kanë filluar të shterohen dhe teknologjitë shtesë janë të nevojshme për të përmbushur kërkesat e ardhshme. Për 5G Mobile Backhaul, MIMO në frekuencat e mikrovalëve është një teknologji në zhvillim që ofron një mënyrë efektive për të rritur më tej efikasitetin e spektrit dhe kështu kapacitetin e disponueshëm të transportit.

Ndryshe nga sistemet 'konvencionale' MIMO, të cilat bazohen në reflektime në mjedis, për 5G Mobile Backhaul, kanalet janë 'përpunuar' në sistemet mikrovalë pikë-për-pikë MIMO për një performancë optimale. Kjo arrihet duke instaluar antenat me një ndarje hapësinore që varet nga distanca dhe frekuenca e hopit. Në parim, xhiroja dhe kapaciteti rriten në mënyrë lineare me numrin e antenave (natyrisht në kurriz të kostos shtesë të harduerit). Një sistem NxM MIMO ndërtohet duke përdorur transmetues N dhe marrës M. Teorikisht nuk ka asnjë kufizim për vlerat N dhe M, por meqenëse antenat duhet të jenë të ndara hapësinore ekziston një kufizim praktik në varësi të lartësisë së kullës dhe mjedisit rrethues. Për këtë arsye antenat 2 × 2 janë lloji më i realizueshëm i sistemit MIMO. Këto antena mund të jenë të polarizuara të vetme (sistemi dy bartës) ose polarizimi i dyfishtë (sistemi katër bartës). MIMO do të jetë një mjet i dobishëm për shkallëzimin e mëtejshëm të kapacitetit të mikrovalës, por është akoma në një fazë të hershme ku, për shembull, statusi i tij rregullator ende duhet të sqarohet në shumicën e vendeve, dhe modelet e tij të përhapjes dhe planifikimit ende duhet të vendosen. Ndarja e antenës mund të jetë sfiduese sidomos për frekuenca më të ulëta dhe gjatësi më të gjata të hopit.

Më shumë spektër
Një pjesë tjetër e kutisë së mjeteve të kapacitetit mikrovalë për 5G Mobile Backhaul përfshin marrjen e aksesit në më shumë spektër. Këtu brezat me valë milimetër - brezat e pa licensuar 60 GHz dhe brezi i licencuar 70/80 GHz - po rriten në popullaritet si një mënyrë për të marrë qasje në spektrin e ri në shumë tregje (shih pjesën e Opsioneve të Frekuencës së Mikrovalëve për më shumë informacion). Këto banda gjithashtu ofrojnë kanale frekuence shumë më të gjera, të cilat lehtësojnë vendosjen e sistemeve me kosto-efikase, me shumë gigabit, të cilat mundësojnë 5G Mobile Backhaul.

Efikasiteti i xhiros
Efikasiteti i xhiros (domethënë, më shumë të dhëna për ngarkesën për bit), përfshin karakteristika si kompresimi i kokës me shumë shtresa dhe grumbullimi / lidhja e lidhjes radio, të cilat përqendrohen në sjelljen e rrjedhave të paketave.

Ngjeshja e kokës me shumë shtresa
Kompresimi i kokës me shumë shtresa heq informacionin e panevojshëm nga titrat e kornizave të të dhënave dhe lëshon kapacitetin për qëllime trafiku, siç tregohet në Figurën 7. Në kompresim, çdo kokë unike zëvendësohet me një identitet unik në anën transmetuese, një proces i cili përmbyset në anën marrëse. Kompresimi i kokës siguron përfitim relativisht më të lartë të shfrytëzimit për paketat me madhësi më të vogël të kornizës, pasi që kokat e tyre përbëjnë një pjesë relativisht më të madhe të madhësisë totale të kornizës. Kjo do të thotë se kapaciteti shtesë që rezulton ndryshon nga numri i kryefaqeve dhe madhësia e kornizës, por është zakonisht një fitim 5-10 përqind me Ethernet, IPv4 dhe WCDMA, me një madhësi mesatare të kornizës prej 400-600 bajtësh dhe një fitim prej 15-20 përqind me Ethernet, MPLS, IPv6 dhe LTE me të njëjtën madhësi mesatare të kornizës.

Këto shifra supozojnë se kompresimi i zbatuar mund të mbështesë numrin e përgjithshëm të kryefjalëve unike që transmetohen. Përveç kësaj, ngjeshja e kokës duhet të jetë e fortë dhe shumë e thjeshtë për t'u përdorur, për shembull duke ofruar vetë-mësim, konfigurim minimal dhe tregues gjithëpërfshirës të performancës.

Grumbullimi i Radio Lidhjeve (RLA, Lidhja)
Lidhja e lidhjeve radio në mikrovalë është e ngjashme me grumbullimin e bartësve në LTE dhe është një mjet i rëndësishëm për të mbështetur rritjen e vazhdueshme të trafikut, pasi një pjesë më e lartë e kërcimeve me mikrovalë vendosen me transportues të shumtë, siç ilustrohet në Figurën 8. Të dy teknikat bashkojnë transportuesit e shumtë të radios në një një virtual, kështu që si rritja e kapacitetit të pikut, ashtu edhe rritja e xhiros efektive përmes përfitimit statistikor të multipleksimit. Arlyshtë arritur pothuajse 100 përqind e efikasitetit, pasi që secila paketë e të dhënave mund të përdorë kapacitetin total të grumbulluar të pikut me vetëm një reduktim të vogël për lartësinë e protokollit, pavarësisht nga modelet e trafikut. Lidhja e lidhjeve radio është përshtatur për të siguruar performancë superiore për zgjidhjen e veçantë të transportit mikrovalë në fjalë. Për shembull, mund të mbështesë sjellje të pavarur të secilit transportues radioje duke përdorur modulimin adaptiv, si dhe degradim të hijshëm në rast të dështimit të një ose më shumë transportuesve (mbrojtja N + 0).

Ashtu si grumbullimi i transportuesit, lidhja e lidhjeve radio do të vazhdojë të zhvillohet për të mbështetur kapacitete më të larta dhe kombinime më fleksibile të transportuesve, për shembull përmes mbështetjes për grumbullimin e më shumë transportuesve, transportuesve me gjerësi bande të ndryshme dhe transportuesve në breza të ndryshëm të frekuencës.

Optimizimi i rrjetit
Seksioni tjetër i kutisë së mjeteve të kapacitetit është optimizimi i rrjetit. Kjo përfshin dendësimin e rrjeteve pa nevojën e kanaleve të frekuencës shtesë përmes veçorive të zbutjes së ndërhyrjeve si antenat me performancë super të lartë (SHP) dhe kontrollin automatik të fuqisë së transmetimit (ATPC). Antenat e SHP shtypin në mënyrë efektive ndërhyrjet përmes modeleve shumë të ulta të rrezatimit anësor, duke përmbushur klasën ETSI 4. ATPC mundëson që fuqia e transmetimit të zvogëlohet automatikisht gjatë kushteve të favorshme të përhapjes (domethënë, shumicën e kohës), duke zvogëluar në mënyrë efektive ndërhyrjet në rrjet. Përdorimi i këtyre veçorive zvogëlon numrin e kanaleve të frekuencës të nevojshme në rrjet dhe mund të japë deri në 70 përqind më shumë kapacitet total të rrjetit për kanal. Ndërhyrja për shkak të keqvendosjes ose vendosjes së dendur po kufizon ndërtimin e backhaul-it në shumë rrjete. Planifikimi i kujdesshëm i rrjetit, antenat e avancuara, përpunimi i sinjalit dhe përdorimi i veçorive ATPC në një nivel rrjeti do të zvogëlojë ndikimin nga ndërhyrjet.

Duke parë të ardhmen, 5G dhe më tej
 

Teknologji wireless CableFree 5G Mobile

Gjatë viteve të ardhshme, mjetet e kapacitetit mikrovalë për Rrjetet Mobile 5G do të zhvillohen dhe përmirësohen, dhe do të përdoren në kombinim duke bërë të mundur kapacitetet prej 10 Gbps dhe më tej. Kostoja totale e pronësisë do të optimizohet për konfigurime të zakonshme me kapacitet të lartë, siç janë zgjidhjet me shumë transportues.

Lini një mesazh 

Lista mesazh