עם תקשורת סלולרית 5G שהפכה זמינה סביב שנת 2020, התעשייה כבר החלה לפתח מבט ברור למדי על האתגרים העיקריים, ההזדמנויות ורכיבי הטכנולוגיה המרכזיים שהיא כוללת. 5G ירחיב את הביצועים והיכולות של רשתות גישה אלחוטיות בממדים רבים, למשל שיפור שירותי הפס הרחב הנייד כדי לספק קצב נתונים מעבר ל 10 Gbps עם זמן אחזור של 1 אלפיות השנייה.

מיקרוגל הוא מרכיב מרכזי ברשתות השיפוץ הנוכחיות וימשיך להתפתח כחלק מהמערכת האקולוגית העתידית של 5G. אפשרות ב- 5G היא להשתמש באותה טכנולוגיית גישה לרדיו הן עבור קישורי הגישה והן עבור קישורי האחוריות, עם שיתוף דינמי של משאבי הספקטרום. זה יכול לספק השלמה לשיפוץ מיקרוגל במיוחד בפריסות צפופות מאוד עם מספר גדול יותר של צמתים רדיו קטנים.

כיום שידור המיקרוגל שולט בשיפוצים ניידים, שם הוא מחבר כ -60 אחוזים מכל תחנות הבסיס המאקרו. גם ככל שמספר החיבורים הכולל יגדל, חלקו של המיקרוגל בשוק יישאר קבוע למדי. עד שנת 2019 היא עדיין תהווה כ -50% מכל תחנות הבסיס (מאקרו ותאים קטנים בחוץ (ראו איור 3). היא תשחק תפקיד מפתח בגישה למייל האחרון ותפקיד משלים בחלק הצבירה של הרשת. במקביל, העברת סיבים תמשיך להגדיל את חלקה בשוק השיבוצים הניידים, ובשנת 2019 תחבר כ- 40 אחוזים מכלל האתרים. השימוש בסיבים יהיה נרחב בחלקי הצבירה / המטרו של הרשתות ויותר ויותר לגישה למייל האחרון. כמו כן, יהיו הבדלים גיאוגרפיים, כאשר אזורים עירוניים מאוכלסים בצפיפות הם בעלי חדירת סיבים גבוהה יותר מאשר באזורים פרבריים וכפריים פחות מאוכלסים, כאשר המיקרוגל ישלט גם על קישורים קצרי טווח וגם לטווח ארוך.

יעילות מדהימה

CableFree 5G Backhaul נייד מגדל אלחוטי

יעילות הספקטרום (כלומר השגת יותר סיביות לכל הרץ) יכולה להיות מושגת באמצעות טכניקות כמו אפנון מסדר גבוה יותר ואפנון אדפטיבי, רווח מערכת מעולה של פיתרון מעוצב היטב, וכניסה מרובה, פלט מרובה (MIMO).

אפנון

המספר המרבי של סמלים בשנייה המועברים במוביל מיקרוגל מוגבל על ידי רוחב הפס של הערוץ. אפנון משרעת ריבועי (QAM) מגדיל את הקיבולת הפוטנציאלית על ידי קידוד ביטים לכל סמל. מעבר משני ביטים לכל סמל (4 QAM) לעשרה ביטים לכל סמל (10 QAM) מספק גידול בקיבולת של יותר מחמש פעמים.

רמות אפנון מסדר גבוה יותר התאפשרו באמצעות התקדמות בטכנולוגיות רכיבים שהפחיתו את רעש העיוות ועיוות האות. בעתיד תהיה תמיכה של עד 4096 QAM (12 סיביות לסמל), אך אנו מתקרבים לגבולות התיאורטיים והמעשיים. פירושו אפנון מסדר גבוה יותר לרגישות מוגברת לרעש ולעיוות אותות. רגישות המקלט מופחתת ב- 3 dB עבור כל שלב מוגבר באפנון, בעוד שהעלייה בקיבולת הקשורה הולכת וקטנה (באחוזים). כדוגמה, רווח הקיבולת הוא 11 אחוזים במעבר מ 512 QAM (9 סיביות לסמל) ל 1024 QAM (10 סיביות לסמל).

אפנון מסתגל

קישור למיקרוגל CableFree המותקן על מגדל טלקום

הגדלת האפנון הופכת את הרדיו לרגיש יותר לחריגות התפשטות כמו גשם ודהייה רב-נתיבית. כדי לשמור על אורך הכשות של המיקרוגל, ניתן לפצות על הרגישות המוגברת על ידי הספק יציאה גבוה יותר ואנטנות גדולות יותר. אפנון אדפטיבי הוא פתרון חסכוני מאוד למקסום התפוקה בכל תנאי התפשטות. בפועל, אפנון אדפטיבי הוא תנאי מוקדם לפריסה עם אפנון מסדר גבוה במיוחד.

אפנון מסתגל מאפשר לשדרג כשות מיקרוגל קיימת, למשל, מ- 114 מגה לשנייה עד 500 מגה לשנייה. קיבולת גבוהה יותר מגיעה עם זמינות נמוכה יותר. לדוגמא, הזמינות מצטמצמת מ- 99.999 אחוזים (הפסקת שנתי של 5 דקות) ב -114 מגה-ביט לשנייה ל -99.99 אחוז מהזמן (הפסקה שנתית של 50 דקות) ב -238 מגה-ביט לשנייה. רווח מערכת רווח מערכת מעולה הוא פרמטר מרכזי למיקרוגל. ניתן להשתמש בשיעור גבוה יותר של 6 dB, למשל, להגדלת שני שלבי אפנון עם אותה זמינות, המספקת קיבולת גבוהה יותר עד 30 אחוזים. לחלופין ניתן להשתמש בו כדי להגדיל את אורך הכשות או להקטין את גודל האנטנה, או שילוב של כולם. התורמים לרווח מעולה של המערכת כוללים קידוד יעיל של תיקון שגיאות, רמות רעש נמוכות של מקלט, עיוות דיגיטלי להפעלת הספק יציאה גבוה יותר, ומגברים חסכוניים, בין היתר.

קלט MIMO מרובה, פלט מרובה (MIMO)
MIMO היא טכנולוגיה בשלה הנמצאת בשימוש נרחב להגברת יעילות הספקטרום בגישה לרדיו 3GPP ו- Wi-Fi, שם היא מציעה דרך חסכונית להגביר את הקיבולת והתפוקה כאשר הספקטרום הזמין מוגבל. היסטורית, מצב הספקטרום עבור יישומי מיקרוגל היה רגוע יותר; רצועות תדרים חדשות הועמדו לרשותם והטכנולוגיה פותחה ברציפות על מנת לעמוד בדרישות הקיבולת. עם זאת, במדינות רבות משאבי הספקטרום הנותרים ליישומי מיקרוגל מתחילים להתדלדל ויש צורך בטכנולוגיות נוספות בכדי לעמוד בדרישות העתידיות. עבור 5G Mobile Backhaul, MIMO בתדרי מיקרוגל היא טכנולוגיה מתפתחת המציעה דרך יעילה להגדיל עוד יותר את יעילות הספקטרום וכך את יכולת התחבורה הזמינה.

בניגוד למערכות MIMO 'קונבנציונליות', המבוססות על השתקפויות בסביבה, עבור 5G Mobile Backhaul Mobile, ערוצים 'מתוכננים' במערכות MIMO מיקרו-נקודתיות לביצועים אופטימליים. זה מושג על ידי התקנת האנטנות עם הפרדה מרחבית שתלויה במרחק ותוף. באופן עקרוני התפוקה והקיבולת גדלים באופן ליניארי עם מספר האנטנות (על חשבון עלות חומרה נוספת, כמובן). מערכת MIMO של NxM בנויה באמצעות משדרי N ומקלטים M. תיאורטית אין הגבלה לערכי N ו- M, אך מכיוון שהאנטנות חייבות להיות מופרדות במרחב יש מגבלה מעשית בהתאם לגובה המגדל והסביבה. מסיבה זו אנטנות 2 × 2 הן הסוג האפשרי ביותר של מערכת MIMO. אנטנות אלה יכולות להיות מקוטבות אחת (שתי מערכות מובילות) או מקוטבות כפולות (מערכת ארבע מובילות). MIMO יהיה כלי שימושי להרחבת יכולת המיקרוגל עוד יותר, אך הוא עדיין נמצא בשלב מוקדם שבו, למשל, עדיין צריך להבהיר את מעמדו הרגולטורי ברוב המדינות, ועדיין יש לקבוע את מודלי ההפצה והתכנון שלו. הפרדת האנטנות יכולה להיות גם מאתגרת במיוחד בתדרים נמוכים ובאורכים ארוכים יותר.

ספקטרום נוסף
חלק נוסף בארגז הכלים של קיבולת המיקרוגל עבור 5G Mobile Backhaul כולל גישה לספקטרום רב יותר. כאן רצועות הגל של המילימטר - רצועות 60 ג'יגה הרץ ללא רישיון ורצועת 70/80 גיגה הרץ המורשית - הולכות וגדלות בפופולריות כדרך לקבל גישה לספקטרום חדש בשווקים רבים (ראה סעיף אפשרויות תדירות מיקרוגל למידע נוסף). להקות אלה מציעות גם ערוצי תדרים רחבים בהרבה, שמאפשרים פריסה של מערכות רב-ג'יגה-חסכוניות בעלות עלות המאפשרים שיפוץ נייד 5G.

יעילות התפוקה
יעילות התפוקה (כלומר, יותר נתוני מטען לביט), כוללת תכונות כמו דחיסת כותרת מרובת שכבות וצבירה / מליטה של קישורי רדיו, המתמקדות בהתנהגות זרמי מנות.

דחיסת כותרת מרובת שכבות
דחיסת כותרת מרובת שכבות מסירה מידע מיותר מכותרות מסגרות הנתונים ומשחררת קיבולת למטרות תנועה, כפי שמוצג באיור 7. בדחיסה, כל כותרת ייחודית מוחלפת בזהות ייחודית בצד המשדר, תהליך הפוך בצד המקבל. דחיסת כותרת מספקת רווח שימוש גבוה יחסית יחסית לחבילות בגודל מסגרת קטן יותר, מכיוון שהכותרות שלהן מהוות חלק גדול יחסית מגודל המסגרת הכולל. המשמעות היא שהקיבולת הנוספת המתקבלת משתנה עם מספר הכותרות וגודל המסגרת, אך היא בדרך כלל רווח של 5–10 אחוז עם Ethernet, IPv4 ו- WCDMA, עם גודל מסגרת ממוצע של 400–600 בתים, ורווח של 15–20 אחוז. עם Ethernet, MPLS, IPv6 ו- LTE עם אותו גודל מסגרת ממוצע.

נתונים אלה מניחים כי הדחיסה המיושמת יכולה לתמוך במספר הכותרות הייחודיות המועברות. בנוסף, דחיסת הכותרת צריכה להיות חזקה ופשוטה מאוד לשימוש, למשל להציע למידה עצמית, תצורה מינימלית ואינדיקטורי ביצועים מקיפים.

צירוף קישורי רדיו (RLA, איגרות חוב)
מליטה של קישורי רדיו במיקרוגל דומה לצבירה של מובילים ב- LTE והיא כלי חשוב לתמיכה בהמשך צמיחת התנועה, מכיוון שחלק גבוה יותר של כשות מיקרוגל נפרסים עם מספר נושאים, כפי שמודגם באיור 8. שתי הטכניקות מצטברות מספר נושאות רדיו לכדי אחד. אחד וירטואלי, כך שגם שיפור יכולת השיא, כמו גם הגדלת התפוקה האפקטיבית באמצעות רווח סטטיסטי לריבוב. כמעט 100 אחוז יעילות מושגת, מכיוון שכל חבילת נתונים יכולה להשתמש בקיבולת השיא המצטברת הכוללת עם הפחתה מינורית בלבד עבור תקורות פרוטוקול, ללא תלות בדפוסי התנועה. מליטה של קישורי רדיו מותאם לספק ביצועים מעולים לפתרון התחבורה המסביב למיקרוגל. לדוגמא, הוא עשוי לתמוך בהתנהגות עצמאית של כל נושא רדיו באמצעות אפנון אדפטיבי, כמו גם השפלה חיננית במקרה של כשל של ספק אחד או יותר (הגנה N + 0).

בדיוק כמו צבירת מובילים, מליטה קישורי רדיו תמשיך להתפתח כדי לתמוך בקיבולות גבוהות יותר ובשילובי מובילים גמישים יותר, למשל באמצעות תמיכה בצבירה של יותר נושאים, מובילים בעלי רוחב פס שונה ומובילים ברצועות תדרים שונות.

אופטימיזציה לרשת
החלק הבא של ארגז הכלים בקיבולת הוא אופטימיזציה לרשת. זה כרוך בצפיפות רשתות ללא צורך בערוצי תדרים נוספים באמצעות תכונות להפחתת הפרעות כמו אנטנות בעלות ביצועים גבוהים במיוחד (SHP) ובקרת כוח העברה אוטומטית (ATPC). אנטנות SHP מדכאות ביעילות את ההפרעות באמצעות דפוסי קרינה נמוכים מאוד של הצד, וממלאות את דרגת ETSI 4. ATPC מאפשר להפחית באופן אוטומטי את עוצמת השידור בתנאי התפשטות נוחים (כלומר לרוב), ובכך להפחית את ההפרעות ברשת. השימוש בתכונות אלו מצמצם את מספר ערוצי התדרים הדרושים ברשת ויכול לספק עד 70 אחוז יותר קיבולת רשת כוללת לערוץ. הפרעה עקב יישור לא נכון או פריסה צפופה מגבילה את בניית האחוריות ברשתות רבות. תכנון רשת קפדני, אנטנות מתקדמות, עיבוד אותות ושימוש בתכונות ATPC ברמת רשת יפחיתו את ההשפעה מההפרעות.

במבט לעתיד, 5G ומעבר

CableFree 5G טכנולוגיה אלחוטית ניידת

במהלך השנים הקרובות, כלים לקיבולת מיקרוגל עבור רשתות 5G ניידות יפותחו וישופרו וישמשו אותם בשילוב המאפשר קיבולת של 10 ג'יגה-בייט ומעלה. עלות הבעלות הכוללת תתבצע אופטימיזציה לתצורות נפוצות בעלות קיבולת גבוהה, כגון פתרונות רב ספקים.

קודם:1 + 0, 1 + 1, 2 + 0 פריסות

הבא:גשם דוהה על קישורי מיקרוגל

השאר הודעה

רשימת הודעות

תגובות Loading ...