Микроталасни повратни саобраћај за мобилне мреже 5Г

 

5Г мобилне мреже, микроталасни бацкхаул и будући трендови у мобилним мрежама

 

Мобилна бежична мрежа 5Г без кабла

Када је мобилна комуникација 5Г постала доступна око 2020. године, индустрија је већ почела да развија прилично јасан поглед на главне изазове, могућности и кључне технолошке компоненте које укључује. 5Г ће проширити перформансе и могућности бежичних приступних мрежа у многим димензијама, на пример, побољшавајући мобилне широкопојасне услуге да би обезбедио брзину преноса података већу од 10 Гбпс са кашњењем од 1 мс.

Микроталасна пећ је кључни елемент тренутних бацкхаул мрежа и наставиће да се развија као део будућег 5Г екосистема. Опција у 5Г је да се користи иста технологија радио приступа за приступне и повратне везе, уз динамичко дељење ресурса спектра. Ово може пружити допуну микроталасном повратном саобраћају, посебно у врло густим размештајима са већим бројем малих радио чворова.

Данас микроталасни пренос доминира мобилним реновирањем, где повезује око 60 процената свих макро базних станица. Чак и док укупан број веза расте, удео микроталаса на тржишту остаће прилично константан. До 2019. године и даље ће чинити око 50 посто свих базних станица (макро и мале ћелије на отвореном (види слику 3). Играће кључну улогу у приступу последњим миљама и комплементарну улогу агрегационом делу мреже. у исто време, пренос влакана ће и даље повећавати свој удео на тржишту мобилних бацкхаул-а, а до 2019. године ће повезати око 40 посто свих локација. Влакна ће се широко користити у агрегацијским / метро деловима мрежа и све више за приступ последњим миљама. Такође ће постојати географске разлике, са густо насељеним урбаним областима које имају већу пенетрацију влакана од мање насељених приградских и сеоских подручја, где ће микроталасна превладавати и на кратким и на дугим везама.

Спектрална ефикасност
 

ВирелессФрее 5Г Мобиле Бацкхаул Вирелесс Товер

Ефикасност спектра (односно добијање више битова по Хз) може се постићи техникама попут модулације вишег реда и адаптивне модулације, супериорног добитка система добро дизајнираног решења и вишеструког улаза, вишеструког излаза (МИМО).

модулација

Максимални број симбола у секунди који се преносе на носачу микроталасне мреже ограничен је ширином опсега канала. Квадратурна амплитудна модулација (КАМ) повећава потенцијални капацитет кодирањем битова на сваки симбол. Прелазак са два бита по симболу (4 КАМ) на 10 бита по симболу (1024 КАМ) доноси више него пет пута повећање капацитета.

Нивои модулације вишег реда омогућени су напретком у компонентним технологијама које су смањиле буку и изобличење сигнала генерисане опремом. У будућности ће бити подржана до 4096 КАМ (12 битова по симболу), али приближавамо се теоријским и практичним ограничењима. Модулација вишег реда значи повећану осетљивост на буку и изобличење сигнала. Осетљивост пријемника се смањује за 3 дБ за сваки повећани корак у модулацији, док с тим повезано повећање капацитета постаје мање (у процентима). Као пример, повећање капацитета износи 11 процената када се помера са 512 КАМ (9 битова по симболу) на 1024 КАМ (10 битова по симболу).

Адаптивна модулација
 

Микроталасна веза без кабла инсталирана на телекомуникационом торњу

Све већа модулација чини радио осетљивијим на аномалије ширења као што су киша и блеђење више стаза. Да би се одржала дужина поскока у микроталасној, повећана осетљивост може се надокнадити већом излазном снагом и већим антенама. Прилагодљива модулација је исплативо решење за максимизирање протока у свим условима ширења. У пракси је адаптивна модулација предуслов за примену са екстремном модулацијом високог реда.

Прилагодљива модулација омогућава надоградњу постојећег микроталасног скока са, на пример, 114 Мбпс на чак 500 Мбпс. Већи капацитет долази са мањом доступношћу. На пример, доступност је смањена са 99.999 процената (5 минута годишњег прекида) при 114 Мбпс на 99.99 процената времена (50 минута годишњег прекида) при 238 Мбпс. Системско појачање Врхунско појачање система је кључни параметар за микроталасну пећницу. 6 дБ веће појачање система може се користити, на пример, за повећање два корака модулације са истом доступношћу, што обезбеђује до 30 процената више капацитета. Алтернативно се може користити за повећање дужине скока или смањење величине антене или комбинацију свега тога. Између осталих, доприносе супериорном системском добитку укључују ефикасно кодирање корекције грешака, низак ниво шума пријемника, дигитално предисторисање за веће излазне снаге и енергетски ефикасна појачала.

МИМО вишеструки улаз, вишеструки излаз (МИМО)
МИМО је зрела технологија која се широко користи за повећање спектралне ефикасности у 3ГПП и Ви-Фи радио приступу, где нуди исплатив начин за повећање капацитета и пропусности тамо где је расположиви спектар ограничен. Историјски гледано, ситуација са спектром за микроталасне апликације била је опуштенија; доступни су нови опсези фреквенција и технологија се континуирано развија како би удовољила захтевима за капацитетом. Међутим, у многим земљама преостали ресурси спектра за микроталасне апликације почињу да се исцрпљују и потребне су додатне технологије да би се удовољило будућим захтевима. За 5Г Мобиле Бацкхаул, МИМО на микроталасним фреквенцијама је технологија у настајању која нуди ефикасан начин за даље повећање ефикасности спектра, а тиме и расположивог транспортног капацитета.

За разлику од „конвенционалних“ МИМО система, који се заснивају на одразима у окружењу, за 5Г Мобиле Бацкхаул, канали су „направљени“ у микроталасним МИМО системима од тачке до тачке за оптималне перформансе. То се постиже инсталирањем антена са просторним раздвајањем које зависи од удаљености и фреквенције скакања. У принципу, проток и капацитет се линеарно повећавају са бројем антена (на штету додатних хардверских трошкова, наравно). НкМ МИМО систем је направљен помоћу Н предајника и М пријемника. Теоретски нема ограничења за вредности Н и М, али пошто антене морају бити просторно одвојене, постоји практично ограничење у зависности од висине торња и околине. Из тог разлога 2 × 2 антене су најприхватљивији тип МИМО система. Ове антене могу бити једнополаризоване (систем са два носача) или двополарне (систем са четири носача). МИМО ће бити корисно средство за даље скалирање микроталасног капацитета, али је још увек у раној фази, где, на пример, његов регулаторни статус још увек треба разјаснити у већини земаља, а његови модели ширења и планирања тек треба да се успоставе. Одвајање антене такође може бити изазов посебно за ниже фреквенције и веће дужине скакања.

Море Спецтрум
Други одељак пакета алата за микроталасне капацитете за 5Г Мобиле Бацкхаул укључује приступ већем спектру. Овде милиметарски опсези - нелиценцирани опсези од 60 ГХз и лиценцирани опсег од 70/80 ГХз - расту у популарности као начин за приступ новом спектру на многим тржиштима (за више информација погледајте одељак Опције фреквенције микроталаса). Ови опсези такође нуде много шире фреквенцијске канале, који олакшавају примену економичних, мулти-гигабитних система који омогућавају 5Г Мобиле Бацкхаул.

Ефикасност протока
Ефикасност протока (то јест више података о корисном оптерећењу по биту) укључује функције попут вишеслојне компресије заглавља и агрегације / повезивања радио везе, које се фокусирају на понашање токова пакета.

Вишеслојна компресија заглавља
Вишеслојна компресија заглавља уклања непотребне информације из заглавља оквира података и ослобађа капацитет за потребе саобраћаја, као што је приказано на слици 7. На компресији се свако јединствено заглавље замењује јединственим идентитетом на страни преноса, процес који је обрнут на страни која прима. Компресија заглавља обезбеђује релативно већи добитак искоришћења за пакете мање величине оквира, јер њихова заглавља чине релативно већи део укупне величине оквира. То значи да резултујући додатни капацитет варира у зависности од броја заглавља и величине оквира, али је обично добитак од 5–10 процената код Етхернета, ИПв4 и ВЦДМА, са просечном величином оквира од 400–600 бајтова и добитком од 15–20 процената са Етхернет-ом, МПЛС-ом, ИПв6 и ЛТЕ-ом са истом просечном величином оквира.

Ове бројке претпостављају да примењена компресија може подржати укупан број јединствених заглавља која се преносе. Поред тога, компресија заглавља треба да буде робусна и врло једноставна за употребу, на пример, нуди самоучење, минималну конфигурацију и свеобухватне показатеље учинка.

Агрегација радио везе (РЛА, везивање)
Веза радио везе у микроталасној пећници слична је агрегацији носача у ЛТЕ-у и важан је алат за подршку континуираном расту промета, јер се већи удео микроталасних хмеља распоређује са више носача, као што је приказано на слици 8. Обе технике обједињују више радио-носача у један виртуелни, тако повећавајући вршни капацитет, тако и повећавајући ефективну пропусност кроз статистички добитак мултиплексирања. Постиже се готово 100 процената ефикасности, јер сваки пакет података може да користи укупни агрегирани вршни капацитет са само мањим смањењем за проточне трошкове, неовисно о обрасцима саобраћаја. Везивање радио везе је прилагођено да обезбеди супериорне перформансе за одређено решење о микроталасном транспорту. На пример, може подржати независно понашање сваког радио носиоца користећи адаптивну модулацију, као и грациозну деградацију у случају квара једног или више носача (Н + 0 заштита).

Баш као и агрегација носача, веза радио везе ће се и даље развијати како би подржала веће капацитете и флексибилније комбинације носача, на пример кроз подршку за агрегацију више носача, носача са различитим пропусним опсезима и носача у различитим фреквенцијским опсезима.

Оптимизација мреже
Следећи одељак скупа алата је оптимизација мреже. То укључује згушњавање мрежа без потребе за додатним фреквенцијским каналима помоћу функција за ублажавање сметњи попут антена супер високих перформанси (СХП) и аутоматске контроле снаге преноса (АТПЦ). СХП антене ефикасно сузбијају сметње кроз врло ниске обрасце зрачења бочних режњева, испуњавајући ЕТСИ класу 4. АТПЦ омогућава аутоматско смањивање снаге преноса током повољних услова ширења (то јест, већине времена), ефикасно смањујући сметње у мрежи. Коришћењем ових функција смањује се број фреквенцијских канала потребних у мрежи и може се постићи до 70 процената већи укупни мрежни капацитет по каналу. Ометање услед неусклађености или густе примене ограничава надоградњу у многим мрежама. Пажљиво мрежно планирање, напредне антене, обрада сигнала и употреба АТПЦ карактеристика на мрежном нивоу умањиће утицај утицаја сметњи.

Поглед у будућност, 5Г и даље
 

5Г мобилна бежична технологија

Током наредних година, алати за микроталасни капацитет за 5Г мобилне мреже биће развијени и побољшани, а користиће се у комбинацији омогућавајући капацитете од 10 Гбпс и више. Укупни трошкови власништва биће оптимизовани за уобичајене конфигурације великог капацитета, као што су решења са више носача.

Остави поруку 

Листа порука