С появлением мобильной связи 5G примерно в 2020 году отрасль уже начала формировать довольно четкое представление об основных проблемах, возможностях и ключевых технологических компонентах, которые она включает. 5G расширит производительность и возможности сетей беспроводного доступа во многих измерениях, например, улучшит услуги мобильного широкополосного доступа, чтобы обеспечить скорость передачи данных выше 10 Гбит / с с задержкой 1 мс.

Микроволновая печь является ключевым элементом текущих транспортных сетей и будет продолжать развиваться как часть будущей экосистемы 5G. В 5G можно использовать одну и ту же технологию радиодоступа как для каналов доступа, так и для транзитных каналов с динамическим совместным использованием ресурсов спектра. Это может служить дополнением к транзитному соединению с микроволновой печью, особенно в очень плотных развертываниях с большим количеством небольших радиоузлов.

Сегодня микроволновая передача доминирует в транспортных сетях мобильной связи, где она соединяет около 60 процентов всех макро базовых станций. Даже если общее количество подключений будет расти, доля микроволнового оборудования на рынке останется довольно постоянной. К 2019 году на него по-прежнему будет приходиться около 50 процентов всех базовых станций (макро и небольшие соты вне помещений (см. Рисунок 3). Он будет играть ключевую роль в доступе на последней миле и дополнительную роль в агрегационной части сети. В то же время оптоволоконная передача будет продолжать увеличивать свою долю на рынке транспортных сетей мобильной связи и к 2019 году будет соединять около 40 процентов всех сайтов. Волоконно будет широко использоваться в агрегационных / городских частях сетей и все чаще для доступа на последней миле. Также будут географические различия: густонаселенные городские районы имеют более высокое проникновение волокна, чем менее густонаселенные пригородные и сельские районы, где микроволновая печь будет преобладать как для ближних, так и для дальних линий связи.

Спектральная эффективность

CableFree 5G Mobile Backhaul Беспроводная башня

Эффективность использования спектра (то есть получение большего количества битов на Гц) может быть достигнута с помощью таких методов, как модуляция более высокого порядка и адаптивная модуляция, превосходное системное усиление хорошо спроектированного решения и множественный вход, множественный выход (MIMO).

Модуляция

Максимальное количество символов в секунду, передаваемых на микроволновой несущей, ограничено полосой пропускания канала. Квадратурная амплитудная модуляция (QAM) увеличивает потенциальную пропускную способность путем кодирования битов для каждого символа. Переход от двух битов на символ (4 QAM) к 10 битам на символ (1024 QAM) обеспечивает более чем пятикратное увеличение емкости.

Уровни модуляции более высокого порядка стали возможными благодаря достижениям в технологии компонентов, которые снизили шум, создаваемый оборудованием, и искажения сигнала. В будущем будет поддержка до 4096 QAM (12 бит на символ), но мы приближаемся к теоретическим и практическим пределам. Модуляция высшего порядка означает повышенную чувствительность к шуму и искажению сигнала. Чувствительность приемника снижается на 3 дБ при каждом увеличении шага модуляции, в то время как соответствующий прирост емкости становится меньше (в процентах). Например, при переходе от 11 QAM (512 бит на символ) к 9 QAM (1024 бит на символ) прирост емкости составляет 10 процентов.

Адаптивная модуляция

CableFree Microwave Link установлен на телекоммуникационной вышке

Увеличение модуляции делает радио более чувствительным к аномалиям распространения, таким как дождь и многолучевые замирания. Чтобы сохранить длину микроволнового скачка, повышенную чувствительность можно компенсировать более высокой выходной мощностью и более крупными антеннами. Адаптивная модуляция - очень экономичное решение для увеличения пропускной способности во всех условиях распространения. На практике адаптивная модуляция является необходимым условием для развертывания с модуляцией крайне высокого порядка.

Адаптивная модуляция позволяет модернизировать существующий микроволновый переход, например, со 114 Мбит / с до 500 Мбит / с. Чем выше емкость, тем ниже доступность. Например, доступность снижается с 99.999% (5-минутный сбой в год) при 114 Мбит / с до 99.99% времени (50-минутный сбой в год) при 238 Мбит / с. Системное усиление Превосходное системное усиление является ключевым параметром для микроволн. Повышение системного усиления на 6 дБ может быть использовано, например, для увеличения двух ступеней модуляции при той же доступности, что обеспечивает до 30 процентов большей пропускной способности. В качестве альтернативы его можно использовать для увеличения длины скачка или уменьшения размера антенны, или для комбинации всего этого. В число факторов, способствующих превосходному усилению системы, входят, среди прочего, эффективное кодирование с исправлением ошибок, низкий уровень шума приемника, цифровое предыскажение для работы с более высокой выходной мощностью и энергоэффективные усилители.

MIMO несколько входов, несколько выходов (MIMO)
MIMO - это зрелая технология, которая широко используется для повышения спектральной эффективности в радиодоступе 3GPP и Wi-Fi, где она предлагает экономичный способ увеличения емкости и пропускной способности там, где доступный спектр ограничен. Исторически сложилось так, что ситуация со спектром для микроволновых приложений была более расслабленной; стали доступны новые полосы частот, и технология постоянно развивалась для удовлетворения требований к пропускной способности. Однако во многих странах оставшиеся ресурсы спектра для микроволновых приложений начинают истощаться, и для удовлетворения будущих потребностей требуются дополнительные технологии. Для транспортной сети мобильной связи 5G MIMO на микроволновых частотах является новой технологией, которая предлагает эффективный способ дальнейшего повышения эффективности использования спектра и, соответственно, доступной транспортной емкости.

В отличие от «обычных» систем MIMO, которые основаны на отражениях в окружающей среде, для Mobile Backhaul 5G каналы «спроектированы» в двухточечных микроволновых системах MIMO для обеспечения оптимальной производительности. Это достигается за счет установки антенн с пространственным разнесением, которое зависит от расстояния и частоты скачка. В принципе, пропускная способность и емкость увеличиваются линейно с количеством антенн (конечно, за счет дополнительных затрат на оборудование). Система NxM MIMO построена с использованием N передатчиков и M приемников. Теоретически ограничений для значений N и M нет, но поскольку антенны должны быть пространственно разделены, существует практическое ограничение, зависящее от высоты башни и окружения. По этой причине антенны 2 × 2 являются наиболее подходящим типом системы MIMO. Эти антенны могут быть либо однополяризованными (система с двумя несущими), либо с двойной поляризацией (система с четырьмя несущими). MIMO будет полезным инструментом для дальнейшего масштабирования микроволновой мощности, но все еще находится на ранней стадии, когда, например, его регулирующий статус все еще нуждается в уточнении в большинстве стран, а его модели распространения и планирования еще не определены. Разделение антенн также может быть проблематичным, особенно для низких частот и более длинных пролетов.

Больше Спектра
Другой раздел набора инструментов микроволновой емкости для мобильной транспортной сети 5G включает получение доступа к большему спектру. Здесь диапазоны миллиметровых волн - нелицензированные диапазоны 60 ГГц и лицензированные диапазоны 70/80 ГГц - становятся все более популярными как способ получения доступа к новому спектру на многих рынках (см. Раздел «Параметры микроволновых частот» для получения дополнительной информации). Эти полосы также предлагают гораздо более широкие частотные каналы, что облегчает развертывание экономичных, мультигигабитных систем, обеспечивающих обратную связь мобильной связи 5G.

Эффективность пропускной способности
Эффективность пропускной способности (то есть больше данных полезной нагрузки на бит) включает такие функции, как многослойное сжатие заголовков и агрегация / связывание радиоканалов, которые сосредоточены на поведении потоков пакетов.

Многослойное сжатие заголовка
Многоуровневое сжатие заголовков удаляет ненужную информацию из заголовков кадров данных и высвобождает емкость для целей трафика, как показано на рисунке 7. При сжатии каждый уникальный заголовок заменяется уникальным идентификатором на передающей стороне, процесс, который обращается в обратном порядке. на принимающей стороне. Сжатие заголовка обеспечивает относительно более высокий коэффициент использования для пакетов с меньшим размером кадра, поскольку их заголовки составляют относительно большую часть общего размера кадра. Это означает, что результирующая дополнительная емкость зависит от количества заголовков и размера кадра, но обычно прирост на 5–10% для Ethernet, IPv4 и WCDMA при среднем размере кадра 400–600 байт и приросте на 15–20%. с Ethernet, MPLS, IPv6 и LTE с тем же средним размером кадра.

Эти цифры предполагают, что реализованное сжатие может поддерживать общее количество передаваемых уникальных заголовков. Кроме того, сжатие заголовков должно быть надежным и очень простым в использовании, например, предлагать самообучение, минимальную конфигурацию и исчерпывающие показатели производительности.

Агрегация радиоканалов (RLA, связывание)
Связывание радиоканалов в микроволновой печи сродни агрегации несущих в LTE и является важным инструментом для поддержки непрерывного роста трафика, поскольку большая доля микроволновых переходов развернута с несколькими несущими, как показано на рисунке 8. Оба метода объединяют несколько несущих радиосвязи в одну. виртуальный, что позволяет увеличить как пиковую емкость, так и эффективную пропускную способность за счет статистического мультиплексирования. Достигается почти 100-процентная эффективность, поскольку каждый пакет данных может использовать общую агрегированную пиковую пропускную способность с незначительным сокращением служебных данных протокола, независимо от структуры трафика. Связывание радиолинии адаптировано для обеспечения превосходных характеристик для конкретного решения микроволновой передачи. Например, он может поддерживать независимое поведение каждой несущей радиосвязи, используя адаптивную модуляцию, а также постепенное ухудшение в случае отказа одной или нескольких несущих (защита N + 0).

Так же, как и агрегация несущих, связывание радиолинии будет продолжать развиваться для поддержки более высокой пропускной способности и более гибких комбинаций несущих, например, посредством поддержки объединения большего количества несущих, несущих с разной шириной полосы и несущих в разных полосах частот.

Оптимизация сети
Следующий раздел инструментария емкости - оптимизация сети. Это включает в себя уплотнение сетей без необходимости в дополнительных частотных каналах за счет функций уменьшения помех, таких как сверхвысокопроизводительные (SHP) антенны и автоматическое управление мощностью передачи (ATPC). Антенны SHP эффективно подавляют помехи с помощью диаграмм направленности излучения с очень малыми боковыми лепестками, что соответствует классу 4 ETSI. ATPC позволяет автоматически снижать мощность передачи при благоприятных условиях распространения (то есть в большинстве случаев), эффективно уменьшая помехи в сети. Использование этих функций уменьшает количество частотных каналов, необходимых в сети, и может увеличить общую пропускную способность сети на каждый канал до 70 процентов. Помехи из-за рассогласования или плотного развертывания ограничивают наращивание транзитных соединений во многих сетях. Тщательное планирование сети, усовершенствованные антенны, обработка сигналов и использование функций ATPC на сетевом уровне снизят влияние помех.

Взгляд в будущее, 5G и не только

Беспроводная мобильная технология CableFree 5G

В ближайшие годы инструменты микроволновой емкости для мобильных сетей 5G будут развиваться и совершенствоваться и использоваться в сочетании, обеспечивая пропускную способность 10 Гбит / с и более. Общая стоимость владения будет оптимизирована для распространенных конфигураций с высокой пропускной способностью, таких как решения с несколькими операторами связи.

Предыдущая:1 + 0, 1 + 1, 2 + 0 развертываний

Далее:Затухание дождя на микроволновых каналах

Оставить сообщение

Список сообщений

Комментарии Загрузка ...