E-joslas milimetru viļņu tehnoloģija

Iepazīšanās ar milimetru viļņu tehnoloģiju e-joslai un V-joslai

MMW kopsavilkums

Milimetra vilnis (MMW) ir tehnoloģija ātrgaitas (10Gbps, 10 Gigabits sekundē) lieljaudas bezvadu saitēm, kas ir ideāli piemērota pilsētu teritorijām. Izmantojot augstas frekvences mikroviļņus E-joslas (70-80GHz) un 58GHz līdz 60GHz (V-josla) spektrā, saites var blīvi izvietot pārslogotajās pilsētās bez traucējumiem un bez rakšanas kabeļiem un optiskās šķiedras, ko var dārga, lēna un ļoti traucējoša. Turpretī MMW saites var izvietot stundās, un, pārvietojoties tīkla prasībām, tās var pārvietot un atkārtoti izmantot dažādās vietnēs.

AAE ir instalēta CableFree MMW milimetru viļņu saite

MMW vēsture

Ziemeļamerikas Federālā sakaru komisija (FCC) 2003. gadā komerciālai un sabiedriskai lietošanai atvēra vairākas augstas frekvences milimetru viļņu (MMW) joslas, proti, 70, 80 un 90 gigahercu (GHz) diapazonā. Sakarā ar milzīgo spektru (aptuveni 13 GHz), kas pieejams šajās joslās, milimetru viļņu radioaparāti ātri ir kļuvuši par ātrāko tirgū no punkta uz punktu (pt-to-pt). Mūsdienās ir pieejami radio pārraides produkti, kas piedāvā pilna dupleksa datu pārraides ātrumu līdz 1.25 Gb / s, pārvadātāju klases pieejamības līmenī - 99.999% un attālumus, kas ir tuvu vienai jūdzei vai vairāk. Izmaksu ziņā efektīvu cenu dēļ MMW radioaparāti var pārveidot biznesa modeļus mobilo sakaru pakalpojumu sniedzējiem un metro / uzņēmuma “Last-Mile” piekļuves savienojamībai.

Tiesiskais regulējums
Iepriekš neizmantota spektra 13 GHz atvēršana 71… 76 GHz, 81… 86 GHz un 92… 95 GHz frekvenču diapazonā komerciālai lietošanai un augsta blīvuma fiksētajiem bezvadu pakalpojumiem Amerikas Savienotajās Valstīs 2003. gada oktobrī tiek uzskatīta par Federālās sakaru komisijas (FCC) ievērojams lēmums. No tehnoloģiskā viedokļa šis spriedums pirmo reizi ļāva nodrošināt pilnas līnijas ātrumu un pilna dupleksa gigabita ātruma bezvadu sakarus viena jūdzes vai vairāk attālumos pārvadātāja klases pieejamības līmenī. Brīdī, kad tika atvērts spektrs komerciālai lietošanai, FCC priekšsēdētājs Maikls Pauels pasludināja šo lēmumu par “jaunas robežas” atvēršanu amerikāņu komercpakalpojumiem un produktiem. Kopš tā laika ir atvērti jauni šķiedru nomaiņas vai paplašināšanas, punkta – punkta bezvadu “Last-Mile” piekļuves tīklu un platjoslas interneta piekļuves gigabitu datu pārraides ātrumos un ārpus tā.

70 GHz, 80 GHz un 90 GHz piešķīrumu nozīmi nevar pārspīlēt. Šie trīs piešķīrumi, ko kopā dēvē par E joslu, veido lielāko radiofrekvenču daudzumu, ko jebkad atbrīvojis FCC licencētai komerciālai lietošanai. Kopā 13 GHz spektrs palielina FCC apstiprināto frekvenču joslu daudzumu par 20%, un šīs joslas kopā 50 reizes pārsniedz visa mobilā spektra joslas platumu. Tā kā kopējais 5 GHz joslas platums ir pieejams attiecīgi pie 70 GHz un 80 GHz un 3 GHz pie 90 GHz, gigabitu Ethernet un lielāku datu pārraides ātrumu var viegli pielāgot ar salīdzinoši vienkāršām radio arhitektūrām un bez sarežģītām modulācijas shēmām. Tā kā izplatīšanās raksturlielumi ir tikai nedaudz sliktāki nekā plaši izmantoto mikroviļņu joslu raksturlielumi un labi raksturoti laika apstākļu raksturlielumi, kas ļauj saprast lietus izzušanu, var droši realizēt vairāku jūdžu savienojuma attālumus.

FCC nolēmums arī lika pamatu jaunai interneta licencēšanas shēmai. Šī tiešsaistes licencēšanas shēma ļauj ātri reģistrēt radio saiti un nodrošina frekvences aizsardzību ar nelielu vienreizēju maksu, kas ir simtiem dolāru. Pēc FCC ievērojamā lēmuma daudzas citas pasaules valstis pašlaik atver MMW spektru publiskai un komerciālai lietošanai. Šajā rakstā mēs centīsimies izskaidrot 70 GHz, 80 GHz un 90 GHz joslu nozīmi un parādīt, kā šie jaunie frekvenču sadalījumi potenciāli pārveidos lielu datu pārraides ātrumu un ar to saistītos uzņēmējdarbības modeļus.

Mērķa tirgi un lietojumprogrammas lieljaudas “Last-Mile” piekļuves savienojamībai
Tikai Amerikas Savienotajās Valstīs ir aptuveni 750,000 20 komerciālo ēku ar vairāk nekā 1 darbiniekiem. Mūsdienu biznesa vidē, kas ir ļoti savienota ar internetu, lielākajai daļai šo ēku nepieciešama augsta datu pārraides ātruma interneta savienojamība. Lai gan noteikti ir taisnība, ka daudzi uzņēmumi šobrīd ir apmierināti ar lēnāku T1 / E1.54 ātrumu attiecīgi 2.048 Mbps vai 3 Mbps vai jebkuru citu lēnāka ātruma DSL savienojumu, strauji augošs skaits uzņēmumu pieprasa vai pieprasa DS- 45 (13.4 Mbps) savienojamība vai lielāka ātruma šķiedru savienojumi. Tomēr, un šeit sākas problēmas, saskaņā ar pavisam nesen veikto Vertical Systems Group pētījumu tikai 86.6% Amerikas Savienoto Valstu tirdzniecības ēku ir savienotas ar šķiedru tīklu. Citiem vārdiem sakot, 45% no šīm ēkām nav šķiedru savienojuma, un ēku īrnieki paļaujas uz lēnāka vadu vara ķēžu iznomāšanu no esošajiem vai alternatīvajiem telefonijas pakalpojumu sniedzējiem (ILEC vai CLEC). Šādas izmaksas par ātrdarbīgu vadu vara savienojumu, piemēram, 3 Mbps DS-3,000 savienojumu, var viegli sasniegt XNUMX USD mēnesī vai vairāk.

Vēl viens interesants pētījums, ko Cisco veica 2003. gadā, atklāja, ka 75% no ASV komerciālajām ēkām, kas nav savienotas ar šķiedru, atrodas viena jūdzes attālumā no šķiedras savienojuma. Neskatoties uz pieaugošo pieprasījumu pēc lielas jaudas pārvades uz šīm ēkām, izmaksas, kas saistītas ar šķiedras ieklāšanu, bieži neļauj “aizvērt pārvades sašaurinājumu”. Piemēram, šķiedru ieklāšanas izmaksas lielākajās ASV lielpilsētu pilsētās var sasniegt 250,000 1 USD par jūdzi, un daudzās lielākajās ASV pilsētās ir pat moratorijs jaunu šķiedru ieklāšanai saistīto masveida satiksmes traucējumu dēļ. Šķiedru un komerciālo ēku savienojamības rādītāji daudzās Eiropas pilsētās ir daudz sliktāki, un daži pētījumi liecina, ka tikai aptuveni XNUMX% komerciālo ēku ir savienotas ar šķiedru.

Daudzi nozares analītiķi ir vienisprātis, ka ir liels un pašlaik nepietiekami nodrošināts tuvsatiksmes bezvadu “Last Mile” piekļuves savienojamības tirgus ar nosacījumu, ka pamatā esošā tehnoloģija ļauj nodrošināt pārvadātāja klases pieejamības līmeni. MMW radio sistēmas ir lieliski piemērotas šo tehnisko prasību izpildei. Turklāt pēdējos pāris gados ir ievērojami samazinājusies lielas jaudas un komerciāli pieejamas MMW sistēmas. Salīdzinot ar tikai vienas jūdzes šķiedras ieguldīšanu lielākajā ASV vai Eiropas metropolē, gigabitu Ethernet spēju nodrošinoša MMW radio izmantošana var sasniegt pat 10% no šķiedras izmaksām. Šī cenu struktūra padara pievilcīgu gigabitu savienojamības ekonomiku, jo nepieciešamais kapitāla izkārtojums un no tā izrietošais ieguldījumu atdeves (IA) periods ir krasi saīsināts. Līdz ar to tagad var apkalpot daudzas liela ātruma datu pārraides lietojumprogrammas, kuras agrāk nebija iespējams ekonomiski apkalpot šķiedru tranšeju rakšanas augsto infrastruktūras izmaksu dēļ, un tās ir ekonomiski iespējamas, izmantojot MMW radio tehnoloģiju. Starp šiem lietojumiem ir:
● CLEC un ILEC šķiedru pagarinājumi un nomaiņa
● Metro Ethernet aizmugures remonts un šķiedru gredzenu slēgšana
● Bezvadu universitātes pilsētiņas LAN paplašinājumi
● Šķiedru dublēšana un ceļu daudzveidība pilsētiņas tīklos
● Katastrofu atkopšana
● Augstas ietilpības SAN savienojamība
● Valsts drošības un militārā dienesta atlaišana, pārnesamība un drošība
● 3G mobilo sakaru un / vai WIFI / WiMAX atjaunošana blīvos pilsētu tīklos
● Pārnēsājamas un pagaidu saites augstas izšķirtspējas video vai HDTV transportēšanai

Kāpēc izmantot E-Band MMW tehnoloģiju?

No trim atvērtajām frekvenču joslām iekārtu ražotāji visvairāk ir ieinteresējuši 70 GHz un 80 GHz joslas. Paredzēti līdzāspastāvēšanai, 71… 76 GHz un 81… 86 GHz piešķīrumi ļauj 5 GHz pilnas dupleksas pārraides joslas platumu; pietiekami, lai viegli pārsūtītu pilna dupleksa gigabitu Ethernet (GbE) signālu pat ar visvienkāršākajām modulācijas shēmām. Uzlabotais bezvadu izcilības dizains pat spēja izmantot zemāko 5 GHz joslu, tikai no 71… 76 GHz, lai pārvadītu pilnu dupleksu GbE signālu. Vēlāk tiek parādīta skaidra priekšrocība, izmantojot šo pieeju, kad runa ir par MMW tehnoloģijas ieviešanu tuvu astronomiskām vietām un valstīs ārpus ASV. Ar tiešu datu konvertēšanu (OOK) un zemu izmaksu diflekseriem, salīdzinoši vienkārši un tādējādi rentabli un var sasniegt augstas uzticamas radio arhitektūras. Izmantojot spektrāli efektīvākus modulācijas kodus, var sasniegt vēl lielāku pilnduplekso pārraidi ar ātrumu 10 Gbps (10GigE) līdz 40Gbps.

Ar 92… 95 GHz piešķiršanu ir daudz grūtāk strādāt, jo šī spektra daļa ir sadalīta divās nevienādās daļās, kuras atdala šaura 100 MHz izslēgšanas josla starp 94.0… 94.1 GHz. Var pieņemt, ka šī spektra daļa, visticamāk, tiks izmantota lielākas jaudas un mazāka diapazona telpās. Šis sadalījums tālāk šajā baltajā grāmatā netiks apspriests.

Skaidros laika apstākļos pārraides attālumi pie 70 GHz un 80 GHz pārsniedz daudzas jūdzes zemu atmosfēras vājināšanās vērtību dēļ. Tomēr 1. attēlā redzams, ka pat šajos apstākļos atmosfēras vājināšanās ievērojami atšķiras atkarībā no frekvences [1]. Parastās zemākās mikroviļņu frekvencēs un aptuveni līdz 38 GHz atmosfēras vājināšanās ir samērā zema ar vājināšanās vērtībām, kas ir dažas desmitdaļas decibelu uz kilometru (dB / km). Apmēram 60 GHz absorbcija ar skābekļa molekulām izraisa lielu vājinājumu. Šis lielais skābekļa absorbcijas pieaugums nopietni ierobežo 60 GHz radio produktu radio pārraides attālumus. Tomēr, pārsniedzot 60 GHz skābekļa absorbcijas maksimumu, paveras plašāks zema vājināšanās logs, kur vājināšanās atkal samazinās līdz vērtībām ap 0.5 dB / km. Šo zemas vājināšanās logu parasti sauc par E joslu. E joslas vājināšanās vērtības ir tuvu vājinājumam, ko piedzīvo parastie mikroviļņu radioaparāti. Virs 100 GHz atmosfēras vājināšanās parasti palielinās, un turklāt ir daudz molekulu absorbcijas joslu, ko rada O2 un H2O absorbcija augstākās frekvencēs. Kopumā jāsaka, ka relatīvi zemā atmosfēras vājināšanās logs starp 70 GHz un 100 GHz padara E joslas frekvences pievilcīgas lieljaudas bezvadu pārraidei. 1. attēlā parādīts arī tas, kā lietus un miglas ietekmes vājināšanās mikroviļņu, milimetru viļņu un infrasarkano staru optiskajās joslās, kas sākas ap 200 teraherciem (THz) un kuras tiek izmantotas FSO pārvades sistēmās. Pie dažādiem un specifiskiem nokrišņu daudzumiem vājināšanās vērtības nedaudz mainās, palielinoties pārraides frekvencēm. Saistība starp nokrišņu daudzumu un pārraides attālumiem tiks sīkāk aplūkota nākamajā sadaļā. Ar miglu saistīto vājinājumu var neņemt vērā milimetru viļņu frekvencēs, palielinoties par vairākām lieluma pakāpēm starp milimetra viļņu un optisko pārraides joslu: galvenais iemesls, kāpēc miglas apstākļos FSO sistēmas pārtrauc darboties.

Pārraides attālumi E-joslai
Tāpat kā ar visu augstfrekvences radio izplatīšanos, lietus vājināšanās parasti nosaka pārraides attālumu praktiskās robežas. 2. attēlā parādīts, ka radio sistēmas, kas darbojas E joslas frekvenču diapazonā, var piedzīvot lielu vājināšanos, ņemot vērā lietus klātbūtni [2]. Par laimi intensīvākais lietus mēdz līt ierobežotās pasaules daļās; galvenokārt subtropu un ekvatoriālās valstis. Pīķa laikā īslaicīgi var novērot nokrišņu daudzumu, kas pārsniedz septiņas collas / stundā (180 mm / stundā). Amerikas Savienotajās Valstīs un Eiropā maksimālais nokrišņu daudzums parasti ir mazāks par četrām collām / stundā (100 mm / h). Šāds nokrišņu daudzums izraisa signāla vājināšanos 30 dB / km, un parasti tas notiek tikai īsos mākoņu pārrāvumos. Šie mākoņu pārrāvumi ir lietus notikumi, kas parādās relatīvi mazos un lokālos apgabalos un zemākas intensitātes, lielāka diametra lietus mākoņos. Tā kā mākoņu pārrāvumi parasti ir saistīti arī ar smagiem laika apstākļiem, kas ātri pārvietojas pa saiti, lietus pārtraukumi parasti ir īsi un ir problemātiski tikai lielākos attālumos.

Millimetru viļņu un lietus slāpēšanas V joslas E-josla

ITU lietus zonu globālā milimetru viļņu E joslas V josla

Starptautiskā telekomunikāciju savienība (ITU) un citas pētniecības organizācijas ir apkopojušas vairākus gadu desmitus lielu nokrišņu daudzumu no visas pasaules. Kopumā nokrišņu raksturojums un sakarība starp nokrišņu daudzumu, statistisko lietus ilgumu, lietus pilienu lielumu utt. ar laika apstākļiem saistītu pārtraukumu ilgums lielākos attālumos esošos radio savienojumos, kas darbojas noteiktās frekvencēs. ITU lietus zonu klasifikācijas shēma parāda paredzamos statistiskos nokrišņu daudzumus alfabētiskā secībā. Lai gan apgabali, kuros ir vismazāk nokrišņu, tiek klasificēti kā “A reģions”, vislielākais nokrišņu daudzums ir “Q reģionā”. Globālā ITU lietus zonu karte un nokrišņu līmeņa saraksts noteiktos pasaules reģionos parādīts 3. attēlā.

 MMW lietus izbalēšanas karte ASV E-joslas V-joslai

3. attēls: ITU dažādu pasaules reģionu lietus zonu klasifikācija (augšpusē) un faktiskais statistiskais nokrišņu daudzums atkarībā no lietus notikumu ilguma

4. attēlā parādīta detalizētāka Ziemeļamerikas un Austrālijas karte. Ir vērts pieminēt, ka aptuveni 80% no ASV kontinentālās teritorijas nonāk lietus zonā K un zemāk. Citiem vārdiem sakot, lai darbotos ar 99.99% pieejamības līmeni, radio sistēmas izbalēšanas robežai jābūt veidotai tā, lai tā izturētu maksimālo nokrišņu daudzumu 42 mm / stundā. Vislielākais nokrišņu daudzums Ziemeļamerikā novērojams Floridā un līča piekrastē, un šie reģioni tiek klasificēti lietus zonā N. Kopumā Austrālijā lietus ir mazāk nekā Ziemeļamerikā. Milzīgas šīs valsts daļas, tostarp apdzīvotākā dienvidu piekrastes līnija, atrodas lietus zonās E un F (<28 mm / h).

Lai vienkāršotu, apvienojot 2. attēla rezultātus (nokrišņu daudzums salīdzinājumā ar vājinājumu) un izmantojot ITU nokrišņu diagrammas, kas parādītas 3. un 4. attēlā, ir iespējams aprēķināt konkrētas radio sistēmas pieejamību, kas darbojas noteiktā pasaules daļā. . Teorētiskie aprēķini, kuru pamatā ir nokrišņu dati par Amerikas Savienotajām Valstīm, Eiropu un Austrāliju, rāda, ka 70/80 GHz radiopārraides iekārtas var sasniegt GbE savienojamību ar statistisko pieejamības līmeni 99.99… 99.999% attālumā, kas ir tuvu jūdzei vai pat tālāk. Par zemāku pieejamību par 99.9% regulāri var sasniegt attālumus, kas pārsniedz 2 jūdzes. Konfigurējot tīklu gredzena vai tīkla topoloģijā, efektīvie attālumi dažos gadījumos dubultojas, lai iegūtu tādu pašu pieejamības rādītāju, ņemot vērā intensīvo lietus šūnu blīvo, kopu raksturu un ceļa redundanci, ko nodrošina gredzena / tīkla topoloģijas.

MMW lietus izbalēšanas karte Austrālijas E-josla V_Band

4. attēls: ITU lietus zonas klasifikācija Ziemeļamerikā un Austrālijā

Viens spēcīgs MMW tehnoloģijas ieguvums salīdzinājumā ar citiem lieljaudas bezvadu risinājumiem, piemēram, brīvās kosmosa optiku (FSO), ir tas, ka MMW frekvences neietekmē citi pārraides traucējumi, piemēram, migla vai smilšu vētras. Piemēram, biezai miglai ar šķidrā ūdens saturu 0.1 g / m3 (redzamība aptuveni 50 m) ir tikai 0.4 dB / km vājināšanās pie 70/80 GHz [4]. Šādos apstākļos FSO sistēmas signāla vājināšanās būs lielāka par 250 dB / km [5]. Šīs ārkārtējās vājināšanās vērtības parāda, kāpēc FSO tehnoloģija var nodrošināt augstas pieejamības rādītājus tikai īsākos attālumos. E-joslas radiosistēmas tāpat neietekmē putekļi, smiltis, sniegs un citi pārraides ceļa traucējumi.

Alternatīvas liela datu pārraides ātruma bezvadu tehnoloģijas
Kā alternatīva E joslas bezvadu tehnoloģijai ir ierobežots skaits dzīvotspējīgu tehnoloģiju, kas spēj atbalstīt lielu datu pārraides ātruma savienojumu. Šajā baltās grāmatas sadaļā sniegts īss pārskats.

Optisko šķiedru kabelis

Optisko šķiedru kabelis piedāvā visplašāko joslas platumu no jebkuras praktiskas pārraides tehnoloģijas, ļaujot pārraidīt ļoti lielu datu pārraides ātrumu lielos attālumos. Lai gan visā pasaulē ir pieejami tūkstošiem jūdžu šķiedras, jo īpaši tālsatiksmes un starppilsētu tīklos, piekļuve “Last-Mile” joprojām ir ierobežota. Sakarā ar ievērojamām un bieži vien pārmērīgi augstām sākotnējām izmaksām, kas saistītas ar tranšeju rakšanu un zemes šķiedru ieklāšanu, kā arī ar šķērsli saistītiem jautājumiem šķiedru piekļuve var būt grūti vai neiespējama. Bieži notiek arī ilgstoša kavēšanās ne tikai šķiedras tranšejas fiziskā procesa dēļ, bet arī šķēršļu dēļ, ko rada ietekme uz vidi, un iespējamiem birokrātiskiem šķēršļiem, kas saistīti ar šādu projektu. Šī iemesla dēļ daudzas pilsētas visā pasaulē aizliedz šķiedru rakšanu, jo tiek traucēta satiksme pilsētas centrā un vispārējas neērtības, ko tranšeju rakšanas process rada sabiedrībai.

Mikroviļņu radio risinājumi

Fiksētie mikroviļņu punkti-punkti var atbalstīt lielāku datu pārraides ātrumu, piemēram, pilna dupleksa 100 Mbps Fast Ethernet vai līdz 500 Mbps vienam pārvadātājam frekvenču diapazonā no 4-42 GHz. Tomēr tradicionālākajās mikroviļņu joslās spektrs ir ierobežots, bieži pārslogoti un tipiski licencēti spektra kanāli, salīdzinot ar E joslas spektru, ir ļoti šauri.

Mikroviļņu un milimetru viļņu MMW spektra V josla un E josla

5. attēls: salīdzinājums starp lielu datu pārraides ātrumu mikroviļņu radio un 70/80 GHz radio risinājumu.

Parasti licencēšanai pieejamie frekvenču kanāli bieži vien nepārsniedz 56 megahercus (MHz), bet parasti ir 30 MHz vai mazāk. Dažās joslās var būt pieejami platie 112MHz kanāli, kas spēj atbalstīt 880Mbps uz vienu nesēju, bet tikai augstākas frekvences joslās, kas piemērotas nelieliem attālumiem. Līdz ar to radioaparātiem, kas darbojas šajās joslās ar lielāku datu pārraides ātrumu, ir jāizmanto ļoti sarežģītas sistēmas arhitektūras, izmantojot modulācijas shēmas līdz pat 1024 kvadratūras amplitūdas modulācijai (QAM). Šādas ļoti sarežģītas sistēmas rada ierobežotus attālumus, un caurlaide joprojām ir ierobežota ar datu pārraides ātrumu līdz 880Mbps lielākajos kanālos. Tā kā šajās joslās ir ierobežots pieejamais spektra daudzums, plašāki antenas stara platuma modeļi un augstas QAM modulācijas jutība pret jebkāda veida traucējumiem, tradicionālo mikroviļņu risinājumu blīvāka izvietošana pilsētās vai metropoles ir ārkārtīgi problemātiska. Vizuālā spektra salīdzinājums starp tradicionālajām mikroviļņu joslām un 70/80 GHz pieeju parādīts 5. attēlā.

60 GHz (V joslas) milimetru viļņu radio risinājumi
Dažādos pasaules reģionos frekvenču sadalījums 60 GHz spektrā, īpaši sadalījums starp 57–66 GHz, ievērojami atšķiras. Ziemeļamerikas FCC ir izlaidusi plašāku frekvenču spektra bloku starp 57… 64 GHz, kas nodrošina pietiekamu joslas platumu pilna dupleksa GbE darbībai. Citas valstis nav ievērojušas šo konkrēto lēmumu, un šīm valstīm ir piekļuve tikai daudz mazākiem un bieži kanalizētiem frekvenču piešķīrumiem 60 GHz spektra joslā. Ierobežotais pieejamā spektra daudzums ārpus ASV neļauj veidot rentablus 60 GHz radio risinājumus ar lielu datu pārraides ātrumu Eiropā, tādās valstīs kā Vācija, Francija un Anglija, lai tikai minētu dažus. Tomēr pat ASV regulētais pārraides jaudas ierobežojums kopā ar salīdzinoši sliktajām izplatīšanās īpašībām skābekļa molekulu augstās atmosfēras absorbcijas dēļ (sk. 1. attēlu) ierobežo tipisko saites attālumu līdz mazāk nekā pusjūdzei. Lai sasniegtu pārvadātāju klases veiktspēju ar 99.99… 99.999% sistēmas pieejamību, lielai daļai ASV kontinentālās daļas attālums parasti ir ierobežots līdz nedaudz vairāk kā 500 jardiem (500 metriem). FCC 60 GHz spektru ir klasificējis kā bez licencēm. Atšķirībā no augstākas frekvences 70/80 GHz piešķīrumiem, 60 GHz radio sistēmu darbībai nav nepieciešams juridisks apstiprinājums vai koordinācija. No vienas puses, nelicencētu tehnoloģiju izmantošana ir ļoti populāra lietotāju vidū, taču tajā pašā laikā nav aizsardzības pret nejaušiem vai tīšiem traucējumiem. Kopumā, jo īpaši ASV, 60 GHz spektra izmantošana var būt potenciāli reāla alternatīva neliela attāluma izvietošanai, taču tehnoloģija nav reāla alternatīva savienojuma attālumiem, kas pārsniedz 500 metrus, un kad nepieciešama sistēmas pieejamība 99.99… 99.999%.

Brīva kosmosa optika (FSO, Optical Wireless)
Brīvās telpas optikas (FSO) tehnoloģija izmanto infrasarkano staru lāzera tehnoloģiju, lai pārsūtītu informāciju starp attālām vietām. Šī tehnoloģija ļauj pārraidīt ļoti lielu datu pārraides ātrumu - 1 Gb / s un vairāk. FSO tehnoloģija parasti ir ļoti droša pārraides tehnoloģija, īpaši šauru pārraides stara īpašību dēļ nav ļoti pakļauta traucējumiem, un tai arī nav licences visā pasaulē.

Diemžēl signālu pārraidi infrasarkano staru optiskajās joslās krasi ietekmē migla, kur atmosfēras absorbcija var pārsniegt 130 dB / km [5]. Jebkurš laika apstākļu veids, kas ietekmē redzamību starp divām vietām (piemēram, smiltis, putekļi), ietekmēs arī FSO sistēmas darbību. Miglas notikumi un putekļu / smilšu vētras arī var būt ļoti lokalizētas un grūti prognozējamas, un līdz ar to FSO sistēmas pieejamības prognozēšana ir grūtāka. Atšķirībā no ārkārtējiem lietus gadījumiem, kuru ilgums ir ļoti īss, migla un putekļu / smilšu vētras var ilgt arī ļoti ilgi (stundas vai pat dienas, nevis minūtes). Tas var izraisīt ārkārtīgi ilgu FSO sistēmu darbības pārtraukumu, kas darbojas šādos apstākļos.

No praktiskā viedokļa un ņemot vērā pieejamības skaitļus 99.99… 99.999%, viss iepriekš minētais var ierobežot FSO tehnoloģiju līdz dažu simtu jardu (300 metru) attālumiem; it īpaši piekrastes vai miglas zonās, kā arī reģionos, kur notiek smilšu / putekļu vētras. Lai saglabātu 100% savienojamību, izvietojot FSO sistēmas šāda veida vidēs, ir ieteicama alternatīva ceļa tehnoloģija.

Lielākā daļa nozares ekspertu ir vienisprātis, ka FSO tehnoloģija var piedāvāt interesantu un potenciāli lētu alternatīvu, bezvadu režīmā savienojot attālinātas vietas īsākā attālumā. Tomēr signāla vājināšanās fizika infrasarkanajā spektrā vienmēr ierobežos šo tehnoloģiju ļoti mazos attālumos.

Īss apspriesto un komerciāli pieejamo datu pārraides ātruma pārraides tehnoloģiju un to galveno veiktspējas virzītāju salīdzinājums ir parādīts 1. tabulā.

MMW Salīdzinājumā ar citām bezvadu tehnoloģijām

1. tabula: Komerciāli pieejamu liela datu pārraides ātruma vadu un bezvadu pārraides tehnoloģiju salīdzināšanas diagramma

Tirdzniecībā pieejami milimetru viļņu risinājumi
CableFree milimetru viļņu produktu portfelī ir iekļauti punkta – punkta radio risinājumi, kas darbojas no 100 Mbps līdz 10 Gbps (10 Gigabit Ethernet) ātrumiem licencētajā 70 GHz E joslas spektrā un līdz 1 Gbps nelicencētajā 60 GHz spektrā. Sistēmas ir pieejamas ar dažādu izmēru antenām, lai apmierinātu klienta pieejamības prasības noteiktos izvietošanas attālumos par jebkuras nozares E-joslas radio ražotāja konkurētspējīgākajām cenām. Bezvadu izcilības E joslas radio risinājumi darbojas tikai licencētās 5/70 GHz E joslas spektra zemākajā 80 GHz frekvenču joslā, nevis vienlaicīga pārraide gan 70 GHz, gan 80 GHz joslās. Tā rezultātā bezvadu izcilības produkti nav pakļauti iespējamiem izvietošanas ierobežojumiem tuvu astronomiskām vietām vai militārām iekārtām Eiropā, kur militārie sakari militārpersonām izmanto 80 GHz joslas daļas. Sistēmas ir viegli izvietojamas, un 48 voltu līdzstrāvas (Vdc) zemsprieguma barošanas dēļ sistēmas uzstādīšanai nav nepieciešams sertificēts elektriķis. Bezvadu izcilības produktu fotogrāfijas ir parādītas zemāk 6. attēlā.

CableFree MMW Link izvietots AAE

6. attēls: CableFree MMW radioaparāti ir kompakti un ļoti integrēti. Parādīta 60 cm antenas versija

Kopsavilkums un secinājumi
Lai atrisinātu mūsdienu lieljaudas tīkla savstarpējās savienojamības prasības, ir pieejami ļoti uzticami bezvadu risinājumi, kas nodrošina šķiedrām līdzīgu veiktspēju ar nelielu daļu no šķiedru ieklāšanas vai lielas jaudas šķiedru savienojumu nomāšanas izmaksām. Tas ir svarīgi ne tikai no veiktspējas / izmaksu viedokļa, bet arī tāpēc, ka šķiedru savienojumi “Last-Mile” piekļuves tīklos joprojām nav tik plaši izplatīti, un jaunākie pētījumi atklāj, ka Amerikas Savienotajās Valstīs tikai 13.4% komerciālo ēku ar vairāk nekā 20 darbinieki ir savienoti ar šķiedru. Šie skaitļi ir vēl zemāki daudzās citās valstīs.

Tirgū ir vairākas tehnoloģijas, kas var nodrošināt gigabaitu savienojamību, lai savienotu attālās tīkla vietas. Licencēti E joslas risinājumi 70/80 GHz frekvenču diapazonā ir īpaši interesanti, jo tie var nodrošināt visaugstāko nesēja klases pieejamības rādītājus darbības jūdzēs (1.6 km) un tālāk. Amerikas Savienotajās Valstīs 2003. gada ievērojamais FCC lēmums ir atvēris šo spektru komerciālai lietošanai, un interneta balstīta zemu izmaksu vieglo licencēšanas shēma ļauj lietotājiem iegūt licenci darbībai dažu stundu laikā. Citās valstīs vai nu jau ir un / vai pašlaik tiek atvērts E joslas spektrs komerciālai izmantošanai. Nelicencēti 60 GHz radioaparāti un brīvās vietas optikas (FSO) sistēmas var nodrošināt arī gigabitu Ethernet savienojamību, taču, ja pārvadātāja klases pieejamības līmenis ir augstāks par 99.99… 99.999%, abi šie risinājumi spēj darboties tikai mazos attālumos. Kā vienkāršs īkšķis un lielākajā daļā ASV 60 GHz risinājumi var nodrošināt šos augstos pieejamības līmeņus tikai tad, ja tie tiek izvietoti attālumā, kas ir mazāks par 500 jardiem (500 metriem).

Atsauces
● ITU-R P.676-6, “Attenuation by Atmospheric Gases”, 2005. gads.
● ITU-R P.838-3, “Specifisks lietus vājināšanas modelis lietošanai prognozēšanas metodēs”, 2005.
● ITU-R P.837-4, “Nokrišņu raksturojums pavairošanas modelēšanai”, 2003.
● ITU-R P.840-3, “Vājināšanās mākoņu un miglas dēļ”, 1999. gads.

Lai iegūtu papildinformāciju par E-joslas milimetru viļņu

Lai iegūtu papildinformāciju par E-Band MMW, lūdzu Sazinies ar mums

Atstāj ziņu 

Message saraksts