Teknolohiya ng E-Band Millimeter Wave

Panimula sa Millimeter Wave Technology para sa E-Band at V-Band

Buod ng MMW

Ang Millimeter Wave (MMW) ay isang teknolohiya para sa mataas na bilis (10Gbps, 10 Gigabit bawat segundo) mataas na kapasidad na mga wireless link, mainam para sa mga lunsod na lugar. Ang paggamit ng mataas na dalas na microwave sa E-Band (70-80GHz) at 58GHZ hanggang 60GHz (V-Band) na spectrum, ang mga link ay maaaring masiksik na mailagay sa mga masikip na lungsod nang walang panghihimasok, at nang hindi kinakailangan ng paghuhukay ng mga kable at fiber optika, na maaaring magastos, mabagal at lubos na nakakagambala. Sa kaibahan, ang mga link ng MMW ay maaaring mai-deploy sa oras, at ilipat at magamit muli sa iba't ibang mga site habang umuusbong ang mga kinakailangan sa network.

Naka-install ang CableFree MMW Millimeter Wave Link sa UAE

Kasaysayan ng MMW

Noong 2003 binuksan ng North American Federal Communications Commission (FCC) ang ilang mga banda ng high frequency millimeter-wave (MMW), katulad sa mga saklaw na 70, 80, at 90 gigahertz (GHz), para sa komersyal at publikong paggamit. Dahil sa malawak na dami ng spectrum (humigit kumulang 13 GHz) na magagamit sa mga banda na ito, ang mga millimeter-wave radio ay mabilis na naging pinakamabilis na point-to-point (pt-to-pt) na solusyon sa radyo sa merkado. Ang mga produktong paghahatid ng radyo na nag-aalok ng mga rate ng data ng buong duplex hanggang sa 1.25 Gbps, sa mga antas ng kakayahang magamit ng klase ng carrier na 99.999%, at higit sa mga distansya na malapit sa isang milya o higit pa ay magagamit ngayon. Dahil sa presyong mabisang gastos, may potensyal ang mga radio ng MMW na ibahin ang mga modelo ng negosyo para sa mga mobile backhaul provider at koneksyon sa pag-access na "Last-Mile" ng metro / enterprise.

Batayang Pang-regulasyon
Ang pagbubukas ng 13 GHz ng dating hindi nagamit na spectrum sa 71… 76 GHz, 81… 86 GHz at 92… 95 mga saklaw ng dalas ng GHz, para sa komersyal na paggamit, at mataas na density na naayos na mga wireless na serbisyo sa Estados Unidos noong Oktubre 2003 ay itinuturing na isang pagpapasya ng palatandaan ng Federal Communications Commission (FCC). Mula sa isang teknolohikal na pananaw na pinapayagan ang pagpapasyang ito sa kauna-unahang pagkakataon, buong bilis ng linya at full-duplex gigabit-speed na mga wireless na komunikasyon sa distansya ng isang milya o higit pa sa mga antas ng kakayahang magamit ng klase ng carrier. Sa oras ng pagbubukas ng spectrum para sa komersyal na paggamit, ipinahayag ng Tagapangulo ng FCC na si Michael Powell ang pagpapasya bilang pagbubukas ng isang "bagong hangganan" sa mga serbisyong komersyal at mga produkto para sa mga mamamayang Amerikano. Simula noon, ang mga bagong merkado para sa kapalit ng fiber o extension, point-to-point wireless na "Last-Mile" na mga network ng pag-access, at ang access ng broadband na Internet sa mga gigabit na data rate at higit pa ay binuksan.

Ang kahalagahan ng mga paglalaan ng 70 GHz, 80 GHz at 90 GHz ay ​​hindi maaaring sobra-sobra. Ang tatlong paglalaan na ito, na sama-sama na tinukoy bilang E-band, ay binubuo ng pinakamalaking halaga ng spectrum na inilabas ng FCC para sa lisensyadong komersyal na paggamit. Sama-sama, ang 13 GHz ng spectrum ay nagdaragdag ng halaga ng FCC na naaprubahan na mga frequency band ng 20% ​​at ang mga band na ito na pinagsama ay kumakatawan sa 50 beses na bandwidth ng buong cellular spectrum. Sa kabuuan ng 5 GHz ng bandwidth na magagamit sa 70 GHz at 80 GHz, ayon sa pagkakabanggit, at 3 GHz sa 90 GHz, ang gigabit Ethernet at mas mataas na mga rate ng data ay madaling mapaakma sa medyo simpleng arkitektura ng radyo at walang mga komplikadong iskema ng modulasyon. Sa mga katangian ng paglaganap na bahagyang mas masahol pa kaysa sa mga malawak na ginamit na mga microwave band, at mahusay na katangian na mga katangian ng panahon na pinapayagan na maunawaan ang pag-ulan, ang mga distansya ng pag-link ng maraming mga milya ay maaaring kumpiyansa na maisasakatuparan.

Inilatag din ng naghaharing FCC ang pundasyon para sa isang nobelang iskema sa paglilisensya batay sa Internet. Pinapayagan ng iskemang online na paglilisensya na ito ng mabilis na pagrehistro ng isang link sa radyo at nagbibigay ng proteksyon sa dalas sa mababang singil na singil ng ilang daang dolyar. Maraming iba pang mga bansa sa buong mundo ang kasalukuyang nagbubukas ng spectrum ng MMW para sa publiko at komersyal na paggamit, kasunod ng palatandaan na pamamahala ng FCC. Sa loob ng papel na ito susubukan naming ipaliwanag ang kahalagahan ng mga 70 GHz, 80 GHz at 90 GHz band, at ipakita kung paano ang mga bagong paglalaan ng dalas na ito ay potensyal na muling mabago ang mataas na paghahatid ng rate ng data at mga nauugnay na mga modelo ng negosyo.

Mga Target na Market at Aplikasyon para sa Mataas na Kakayahang "Last-Mile" na Pagkonekta ng Access
Sa Estados Unidos lamang, may humigit-kumulang na 750,000 mga komersyal na gusali na may 20+ empleyado. Sa mga kapaligiran sa negosyo na nakakonekta ngayon sa Internet ang karamihan sa mga gusaling ito ay nangangailangan ng mataas na rate ng data sa pagkakakonekta sa Internet. Habang ito ay tiyak na totoo na maraming mga negosyo ay kasalukuyang nasiyahan sa pagkakaroon ng isang mabagal na bilis ng T1 / E1 sa 1.54 Mbps o 2.048 Mbps, ayon sa pagkakabanggit, o anumang iba pang anyo ng mas mabagal na koneksyon sa DSL, isang mabilis na lumalagong bilang ng mga negosyo ay nangangailangan o hinihingi ang DS- 3 (45 Mbps) pagkakakonekta o mas mataas na bilis ng mga koneksyon sa hibla. Gayunpaman, at dito nagsisimula ang mga problema, ayon sa isang pinakabagong pag-aaral ng Vertical Systems Group, 13.4% lamang ng mga komersyal na gusali sa United Sates ang nakakonekta sa isang network ng hibla. Sa madaling salita, 86.6% ng mga gusaling ito ay walang koneksyon sa hibla, at ang mga nangungupahan ng gusali ay umaasa sa pag-upa ng mas mabagal na bilis ng mga wired na circuit ng tanso mula sa nanunungkulan o alternatibong mga tagabigay ng telephony (ILECs o CLECs). Ang mga nasabing gastos para sa isang mas mataas na bilis ng wired na koneksyon sa tanso tulad ng isang koneksyon na 45 Mbps DS-3, ay madaling tumakbo sa $ 3,000 sa isang buwan o higit pa.

Ang isa pang kagiliw-giliw na pag-aaral na isinagawa ng Cisco noong 2003 ay nagsiwalat na 75% ng mga komersyal na gusali ng US na hindi konektado sa hibla ay nasa loob ng isang milya ng isang koneksyon sa hibla. Gayunpaman, sa kabila ng lumalaking pangangailangan para sa mataas na kapasidad na paghahatid sa mga gusaling ito, ang gastos na nauugnay sa pagtula ng hibla ay madalas na hindi pinapayagan para sa "pagsara ng bottleneck ng paghahatid". Halimbawa, ang mga gastos sa pagtula ng hibla sa mga pangunahing lungsod ng metropolitan ng US ay maaaring tumakbo hanggang sa $ 250,000 bawat milya, at sa marami sa pinakamalaking lungsod ng US ay may moratorium pa sa pagtula ng bagong hibla dahil sa nauugnay na napakalaking pagkagambala sa trapiko. Ang hibla sa mga numero ng pagkakakonekta ng komersyal na gusali sa maraming mga Lungsod sa Europa ay mas malala at ang ilang mga pag-aaral ay nagmumungkahi na halos 1% lamang ng mga komersyal na gusali ang nakakonekta sa hibla.

Maraming mga analista sa industriya ang sumasang-ayon na mayroong isang malaki at kasalukuyang hindi sapat na pamilihan para sa maikli-haul na wireless na "Last Mile" na pagkakakonekta na ibinigay na pinapayagan ng napapailalim na teknolohiya para sa mga antas ng kakayahang magamit ng mga carrier-class. Ang mga sistema ng radyo ng MMW ay perpektong akma upang matupad ang mga kinakailangang teknikal na ito. Bilang karagdagan, ang mataas na kapasidad at magagamit na komersyal na mga MMW system ay lubhang bumaba sa pagpepresyo sa huling ilang taon. Kung ihinahambing sa pagtula lamang ng isang milyang hibla sa isang pangunahing lungsod ng US o European city, ang paggamit ng isang gigabit Ethernet na may kakayahang MMW radio ay maaaring tumakbo nang mas mababa sa 10% ng mga gastos sa hibla. Ang istrakturang ito ng pagpepresyo ay ginagawang kaakit-akit ang ekonomiya ng pagkakabit ng gigabit dahil ang kinakailangang layout ng kapital at ang nagresultang panahon ng Return on Investment (ROI) ay lubhang pinaikling. Dahil dito, maraming mga application ng mataas na rate ng data na hindi maihatid sa ekonomiya noong nakaraan dahil sa mataas na gastos sa imprastraktura ng trenching fiber na maaari nang ihain at magagawa sa ekonomiya kapag gumagamit ng teknolohiya ng radyo ng MMW. Kabilang sa mga application na ito ay:
● Mga extension at kapalit ng CLEC at ILEC fiber
● Mga pagsara ng backhaul ng Metro Ethernet at pagsara ng hibla
● Mga wireless extension ng LAN campus
● Pag-backup ng hibla at pagkakaiba-iba ng landas sa mga network ng campus
● Pagbawi ng sakuna
● Mataas na kapasidad ng pagkakakonekta ng SAN
● Kalabisan, kakayahang dalhin at seguridad para sa Homeland Security at Militar
● 3G cellular at / o WIFI / WiMAX backhaul sa mga siksik na mga network ng lunsod
● Portable at pansamantalang mga link para sa mataas na kahulugan na video o HDTV transport

Bakit ginagamit ang E-Band MMW Technology?

Sa tatlong mga banda ng dalas na binuksan, ang 70 GHz at 80 GHz na mga banda ay naakit ang pinaka interesado ng mga tagagawa ng kagamitan. Dinisenyo upang magkasama, ang 71… 76 GHz at 81… 86 GHz alokasyon payagan ang 5 GHz ng full-duplex transmission bandwidth; sapat upang madaling makapagpadala ng isang full-duplex gigabit Ethernet (GbE) signal kahit na may pinakasimpleng mga scheme ng modulasyon. Ang advanced na disenyo ng Wireless Excellence kahit na pinamamahalaang gamitin ang mas mababang 5 GHz band, mula sa 71… 76 GHz lamang, upang magdala ng isang buong signal ng duplex GbE. Nang maglaon, isang malinaw na kalamangan ang ipinapakita sa paggamit ng diskarteng ito pagdating sa pag-deploy ng teknolohiya ng MMW na malapit sa mga site ng astronomiya at sa mga bansa sa labas ng US Gamit ang direktang data conversion (OOK) at mga low-cost diplexer, medyo simple at sa gayon ay mabisa ang gastos at mataas na maaasahang mga arkitektura ng radyo ay maaaring makamit. Na may higit na spectrally mahusay na mga code ng modulation, kahit na mas mataas ang full-duplex transmission sa 10 Gbps (10GigE) hanggang sa 40Gbps ay maaaring maabot.

Ang 92… Ang paglalaan ng 95 GHz ay ​​mas mahirap na magtrabaho dahil ang bahaging ito ng spectrum ay nahahati sa dalawang hindi pantay na mga bahagi na pinaghiwalay ng isang makitid na 100 MHz na pagbubukod na banda sa pagitan ng 94.0… 94.1 GHz. Maaaring ipalagay na ang bahaging ito ng spectrum ay mas malamang na magamit para sa mas mataas na kapasidad at mas maikli na saklaw na panloob na mga aplikasyon. Ang paglalaan na ito ay hindi tatalakayin pa sa puting papel na ito.

Sa ilalim ng malinaw na mga kondisyon ng panahon, ang distansya ng paghahatid sa 70 GHz at 80 GHz ay ​​lumampas sa maraming mga milya dahil sa mababang halaga ng pagpapalambing sa atmospera. Gayunpaman, ipinapakita ng Larawan 1 na kahit sa ilalim ng mga kundisyong ito ang pagpapalambing sa atmospera ay malaki ang pagkakaiba-iba sa dalas [1]. Sa maginoo, mas mababang mga frequency ng microwave at hanggang sa halos 38 GHz, ang pagpapalambing sa atmospera ay makatwirang mababa sa mga halaga ng pagpapalambing ng ilang mga ikasampu ng isang decibel bawat kilometro (dB / km). Sa humigit-kumulang 60 GHz pagsipsip ng mga oxygen molekula sanhi ng isang malaking spike sa pagpapalambing. Ang malaking pagtaas ng pagsipsip ng oxygen na sineseryoso nitong nililimitahan ang distansya ng paghahatid ng radyo ng 60 mga produktong G radio. Gayunpaman, lampas sa 60 GHz oxygen pagsipsip rurok ng isang mas malawak na mababang pagpapalambing window ay bubukas kung saan ang pagpapalambing ay bumabalik sa mga halaga sa paligid ng 0.5 dB / km. Ang window na ito ng mababang pagpapalambing ay karaniwang tinutukoy bilang E-band. Ang mga halaga ng pagpapalambing ng E-band ay malapit sa pagpapalambing na naranasan ng mga karaniwang radio ng microwave. Sa itaas ng 100 GHz, pangkalahatang pagtaas ng atmospera sa pangkalahatan ay nagdaragdag at bilang karagdagan maraming mga molekular na pagsipsip na banda na sanhi ng O2 at H2O na pagsipsip sa mas mataas na mga frequency. Sa buod, ito ay ang medyo mababa ang atmospheric pagpapalambing window sa pagitan ng 70 GHz at 100 GHz na ginagawang kaakit-akit ang mga frequency ng E-band para sa mataas na kapasidad na transmisyon ng wireless. Ipinapakita rin ng Larawan 1 kung paano nakakaapekto ang pag-ulan at ulap sa pagpapalambing sa microwave, millimeter-wave at infrared optical band na nagsisimula sa paligid ng 200 terahertz (THz) at na ginagamit sa mga FSO transmission system. Sa iba`t at tukoy na mga rate ng pagbawas ng ulan na pagpapalaki ng mga halaga ay bahagyang nagbabago, na may pagtaas ng mga dalas ng paghahatid. Ang ugnayan sa pagitan ng mga rate ng ulan at distansya ng paghahatid ay susuriin pa sa sumusunod na seksyon. Karaniwan nang napapabayaan ang pagpapalambing na may kaugnayan sa hamog sa mga frequency ng millimeter-wave, pagdaragdag ng maraming mga order ng magnitude sa pagitan ng millimeter-wave at ng optical transmission band: Ang pangunahing dahilan kung bakit mas matagal ang mga system ng FSO na huminto sa pagtatrabaho sa ilalim ng mga foggy na kondisyon.

Mga Distansya sa Paghahatid para sa E-Band
Tulad ng lahat ng paglaganap ng radyo na may mataas na dalas, karaniwang pagpapahiwatig ng pagpapalambing ng ulan ang praktikal na mga limitasyon sa mga distansya ng paghahatid. Ipinapakita ng Larawan 2 na ang mga system ng radyo na tumatakbo sa saklaw ng dalas ng E-band ay maaaring makaranas ng malaking pagpapalambing sa pagkakaroon ng ulan [2]. Sa kasamaang palad, ang pinakamalakas na pag-ulan ay may gawi na bumagsak sa limitadong bahagi ng mundo; pangunahin ang mga bansang subtropiko at ekwador. Sa pinakamataas na oras, ang mga rate ng ulan na higit sa pitong pulgada / oras (180 mm / oras) ay maaaring sundin sa loob ng maikling panahon. Sa Estados Unidos at Europa, ang maximum na mga rate ng pag-ulan na naranasan ay karaniwang mas mababa sa apat na pulgada / oras (100 mm / oras). Ang nasabing isang rate ng pag-ulan ay nagdudulot ng pagpapalambing ng signal ng 30 dB / km, at sa pangkalahatan ay nangyayari lamang sa mga maikling pagsabog ng ulap. Ang mga pagsabog ng ulap na ito ay mga kaganapan sa pag-ulan na lilitaw sa loob ng medyo maliit at naisalokal na mga lugar at sa loob ng isang mas mababang intensidad, mas malaking diameter ng ulap ng ulan. Dahil ang mga pagsabog ng ulap ay karaniwang naiugnay din sa mga matitinding kaganapan sa panahon na mabilis na lumilipat sa link, ang mga pag-ulan ay madalas na maikli at may problema lamang sa mas matagal na mga link sa paghahatid ng distansya.

Millimeter Wave at Rain Attenuation V-band E-Band

ITU Rain Zones Global Millimeter Wave E-Band V-Band

Ang International Telecommunications Union (ITU) at iba pang mga organisasyon sa pagsasaliksik ay nakolekta ang mga dekada ng data ng ulan mula sa buong mundo. Sa pangkalahatan, ang mga katangian ng pag-ulan at mga ugnayan sa pagitan ng rate ng pag-ulan, tagal ng pag-ulan sa istatistika, laki ng pagbagsak ng ulan, atbp. Ay naiintindihan nang mabuti [3] at sa pamamagitan ng paggamit ng impormasyong ito posible na mag-engineer ng mga link sa radyo upang mapagtagumpayan kahit ang pinakamasamang kaganapan sa panahon o upang mahulaan ang tagal ng mga outage na nauugnay sa panahon sa mas matagal na mga link sa radyo na umaandar sa mga tukoy na frequency. Ipinapakita ng iskema ng pag-uuri ng rain zone ng ITU ang inaasahang mga rate ng pag-ulan sa istatistika sa pagkakasunud-sunod ng alpabeto. Habang ang mga lugar na nakakaranas ng pinakamaliit na pag-ulan ay inuri bilang "Rehiyon A," ang pinakamataas na rate ng ulan ay nasa "Rehiyon Q." Ang isang pandaigdigang mapa ng ITU rain zone at isang listahan ng mga rate ng ulan sa mga tukoy na rehiyon ng mundo ay ipinakita sa Larawan 3 sa ibaba.

 Mapa ng MMW Rain Fade para sa USA E-band V-band

Larawan 3: Pag-uuri ng rain zone ng ITU ng iba't ibang mga rehiyon sa buong mundo (itaas) at aktwal na mga rate ng pag-ulan sa istatistika bilang isang pagpapaandar ng tagal ng kaganapan ng ulan

Ipinapakita ng Larawan 4 ang isang mas detalyadong mapa para sa Hilagang Amerika at Australia. Napakahalaga na banggitin na halos 80% ng teritoryo ng Continental ng US ay nahuhulog sa rain zone K at sa ibaba. Sa madaling salita, upang mapatakbo sa isang 99.99% na antas ng kakayahang magamit, ang fade margin ng isang sistema ng radyo ay dapat na idinisenyo upang makatiis sa isang maximum na rate ng ulan na 42 mm / oras. Ang pinakamataas na rate ng ulan sa Hilagang Amerika ay maaaring sundin sa Florida at sa baybayin ng Gulf Coast, at ang mga rehiyon na ito ay inuri sa ilalim ng rain zone N. Sa pangkalahatan, ang Australia ay nakakaranas ng mas kaunting ulan kaysa sa Hilagang Amerika. Ang malalaking bahagi ng bansang ito kasama ang mas maraming populasyon na linya ng baybayin sa Timog ay matatagpuan sa mga zone ng ulan E at F (<28 mm / h).

Upang gawing simple, sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng mga resulta ng Larawan 2 (rate ng ulan kumpara sa pagpapalambing) at paggamit ng mga tsart ng ulan ng ITU na ipinakita sa Mga Larawan 3 at 4, posible na kalkulahin ang pagkakaroon ng isang partikular na sistema ng radyo na nagpapatakbo sa isang tiyak na bahagi ng mundo . Ang mga kalkulasyon ng teoretikal batay sa data ng pag-ulan para sa Estados Unidos, Europa at Australia ay nagpapakita na 70/80 GHz kagamitan sa paghahatid ng radyo ay maaaring makamit ang pagkakakonekta ng GbE sa antas ng kakayahang magamit ng istatistika na 99.99… 99.999% sa mga distansya na malapit sa isang milya o kahit na higit pa. Para sa isang mas mababang 99.9% na magagamit, ang mga distansya na lampas sa 2 milya ay maaaring makamit nang regular. Kapag ang pag-configure ng network sa isang singsing o mesh topology, mabisang distansya na doble sa ilang mga kaso para sa parehong kakayahang magamit dahil sa siksik, clustering kalikasan ng mabibigat na mga cell ng ulan at ang kalabisan ng landas na ibinibigay ng mga singsing / mesh topology.

MMW Rain Fade Map Australia E-Band V_Band

Larawan 4: Pag-uuri ng ITU rain zone para sa Hilagang Amerika at Australia

Ang isang malakas na pakinabang ng teknolohiya ng MMW kaysa sa iba pang mga solusyon sa wireless na may mataas na kapasidad tulad ng mga libreng puwang optika (FSO) ay ang mga frequency ng MMW ay hindi naaapektuhan ng iba pang mga kapansanan sa paghahatid tulad ng fog o sandstorms. Ang makapal na fog, halimbawa, na may likidong nilalaman ng tubig na 0.1 g / m3 (halos 50 m kakayahang makita) ay may 0.4 dB / km pagpapalambing lamang sa 70/80 GHz [4]. Sa ilalim ng mga kundisyong ito, ang isang FSO system ay makakaranas ng isang pagpapalambing ng signal ng higit sa 250 dB / km [5]. Ipinapakita ng mga matinding halagang pagpapalambing na ito kung bakit ang teknolohiya ng FSO ay maaari lamang magbigay ng mataas na mga numero ng kakayahang magamit sa mas maikli na distansya. Ang mga sistema ng radyo ng E-band ay katulad na hindi naaapektuhan ng alikabok, buhangin, niyebe at iba pang mga kapansanan sa landas.

Alternatibong Mataas na Data Rate Wireless Technologies
Bilang mga kahalili sa E-band wireless na teknolohiya, mayroong isang limitadong bilang ng mga mabubuhay na teknolohiya na may kakayahang suportahan ang mataas na pagkakakonekta sa rate ng data. Ang seksyong ito ng puting papel ay nagbibigay ng isang maikling pangkalahatang ideya.

Fiber-Optic Cable

Nag-aalok ang fiber-optic cable ng pinakamalawak na bandwidth ng anumang praktikal na teknolohiya sa paghahatid, na pinapayagan ang napakataas na mga rate ng data na maipadala sa mahabang distansya. Bagaman libu-libong milyang hibla ang magagamit sa buong mundo at sa partikular sa mahabang paghakot at mga inter-city network, mananatiling limitado ang pag-access ng "Last-Mile". Dahil sa malaki at madalas na nagbabawal ng mataas na mga gastos sa harap na nauugnay sa paghuhukay ng mga trenches at pagtula ng terrestrial fiber, pati na rin ang mga isyu sa right-of way, ang pag-access sa hibla ay maaaring maging mahirap na imposible. Ang matagal na pagkaantala ay madalas din, hindi lamang dahil sa pisikal na proseso ng trenching fiber, ngunit dahil din sa mga hadlang na dulot ng mga epekto sa kapaligiran at mga potensyal na hadlang sa burukrasya na nasasangkot sa naturang proyekto. Sa kadahilanang ito, maraming mga lungsod sa buong mundo ang nagbabawal sa fiber trenching dahil sa pagkagambala sa trapiko sa loob-lungsod at ang pangkalahatang abala na sanhi ng proseso ng trenching sa publiko.

Mga Solusyong Radio sa Microwave

Ang mga nakapirming point-to-point na microwave radio ay maaaring suportahan ang mas mataas na mga rate ng data tulad ng full-duplex 100 Mbps Fast Ethernet o hanggang sa 500 Mbps bawat carrier sa mga saklaw ng dalas sa pagitan ng 4-42 GHz. Gayunpaman, sa mas tradisyunal na mga banda ng microwave ang spektrum ay limitado, madalas na masikip at tipikal na may lisensyadong mga spectrum channel ay masyadong makitid kung ihahambing sa E-Band spectrum.

Microwave at Millimeter Wave MMW Spectrum V-band at E-band

Larawan 5: Paghahambing sa pagitan ng mataas na rate ng data ng mga radio radios at isang 70/80 GHz radio solution.

Sa pangkalahatan, ang mga frequency channel na magagamit para sa paglilisensya ay madalas na hindi hihigit sa 56 megahertz (MHz), ngunit karaniwang 30 MHz o sa ibaba. Sa ilang mga banda, ang malawak na 112MHz na mga channel na may kakayahang suportahan ang 880Mbps bawat carrier ay maaaring magamit, ngunit sa mga mas mataas na dalas ng dalas na naaangkop para sa maikling distansya. Dahil dito, ang mga radyo na tumatakbo sa mga banda na ito na may mas mataas na mga rate ng data ay kailangang gumamit ng mga kumplikadong arkitektura ng system na gumagamit ng mga iskema ng modulasyon hanggang sa 1024 Quadrature Amplitude Modulation (QAM). Ang nasabing lubos na kumplikadong mga sistema ay nagreresulta sa pinaghihigpitan na distansya, at ang throughput ay limitado pa rin sa mga rate ng data sa 880Mbps sa pinakamalaking mga channel. Dahil sa limitadong halaga ng spectrum na magagamit sa mga banda na ito, ang mas malawak na mga pattern ng antenna beamwidth, at ang pagiging sensitibo ng mataas na modulasyon ng QAM patungo sa anumang uri ng pagkagambala, ang mas makapal na pag-deploy ng tradisyunal na mga solusyon sa microwave sa mga lunsod o bayan na lugar ay labis na may problema. Ang isang paghahambing sa visual spectrum sa pagitan ng tradisyunal na mga microwave band at ang 70/80 GHz na diskarte ay ipinapakita sa Larawan 5.

60 GHz (V-Band) Millimeter Wave Mga Solusyon sa Radio
Ang mga paglalaan ng dalas sa loob ng 60 GHz spectrum, at sa mga partikular na paglalaan sa pagitan ng 57… 66 GHz, magkakaiba-iba sa iba't ibang mga rehiyon sa mundo. Ang North American FCC ay naglabas ng isang mas malawak na bloke ng frequency spectrum sa pagitan ng 57… 64 GHz na nagbibigay ng sapat na bandwidth para sa full-duplex GbE na operasyon. Ang iba pang mga bansa ay hindi sinunod ang partikular na pagpapasiya at ang mga bansang ito ay may access lamang sa mas maliit at madalas na naka-channel na alokasyon ng dalas sa loob ng 60 GHz spectrum band. Ang limitadong halaga ng magagamit na spectrum sa labas ng US ay hindi pinapayagan para sa pagbuo ng gastos na epektibo ng 60 GHz na mga solusyon sa radyo sa mataas na rate ng data sa Europa, mga bansa tulad ng Alemanya, Pransya at Inglatera upang mabanggit lamang ang ilan. Gayunpaman, kahit na sa US, ang kinokontrol na limitasyon sa kapangyarihan ng paghahatid, kaakibat ng medyo hindi magagandang katangian ng pagpapalaganap dahil sa mataas na pagsipsip ng atmospera ng mga molekula ng oxygen (tingnan ang Larawan 1), nililimitahan ang mga karaniwang distansya ng link na mas mababa sa kalahating milya. Upang makamit ang pagganap na uri ng carrier ng 99.99… 99.999% pagkakaroon ng system, para sa malalaking bahagi ng kontinental na teritoryo ng US, ang distansya ay pangkalahatang limitado sa isang maliit na higit sa 500 yarda (500 metro). Ang kategorya ng FCC ay ang 60 GHz spectrum bilang isang lisensya na spectrum. Hindi tulad ng mas mataas na dalas na 70/80 GHz na paglalaan, ang pagpapatakbo ng 60 GHz system ng radyo ay hindi nangangailangan ng ligal na pag-apruba o koordinasyon. Sa isang banda ang paggamit ng hindi lisensyang teknolohiya ay napakapopular sa mga end-user, ngunit sa parehong oras walang proteksyon laban sa pagkagambala, alinman sa hindi sinasadya o sinasadya. Sa buod, lalo na sa US, ang paggamit ng 60 GHz spectrum ay maaaring maging isang potensyal na maaaring mabuhay na alternatibo para sa mga maikling deployment ng distansya, ngunit ang teknolohiya ay hindi totoong kahalili para sa mga distansya ng link na lampas sa 500 metro at kapag 99.99… 99.999% ang pagkakaroon ng system ay kinakailangan.

Libreng Space Optics (FSO, Optical Wireless)
Ang teknolohiyang libreng space optic (FSO) ay gumagamit ng infrared laser na teknolohiya upang makapagpadala ng impormasyon sa pagitan ng mga malalayong lokasyon. Pinapayagan ng teknolohiya ang paglilipat ng napakataas na mga rate ng data na 1. 5 Gbps at higit pa. Ang teknolohiyang FSO sa pangkalahatan ay isang napaka-siguradong teknolohiya ng paghahatid, ay hindi masyadong madaling kapitan ng panghihimasok dahil sa sobrang makitid na mga katangian ng transmission beam, at libre rin sa buong mundo.

Sa kasamaang palad, ang paghahatid ng mga signal sa infrared optical band ay lubhang naapektuhan ng hamog, kung saan ang pagsipsip ng atmospera ay maaaring lumampas sa 130 dB / km [5]. Sa pangkalahatan, ang anumang uri ng kundisyon ng panahon na nakakaapekto sa kakayahang makita sa pagitan ng dalawang lokasyon (hal. Buhangin, alikabok), ay makakaapekto rin sa pagganap ng system ng FSO. Ang mga kaganapan sa hamog at alikabok / buhangin na bagyo ay maaari ding maging naisalokal at mahirap hulaan, at dahil dito, ang hula ng pagkakaroon ng FSO system ay mas mahirap. Hindi tulad ng matinding mga kaganapan sa pag-ulan, napakaliit sa tagal, ang fog at dust / sandstorms ay maaari ding tumagal ng napakatagal (oras o kahit na mga araw kaysa sa minuto). Maaari itong magresulta sa sobrang haba ng outages para sa mga FSO system na tumatakbo sa ilalim ng naturang mga kundisyon.

Mula sa isang praktikal na pananaw, at kapag isinasaalang-alang ang mga bilang ng kakayahang magamit ng 99.99… 99.999%, lahat ng nasa itaas ay maaaring limitahan ang teknolohiya ng FSO sa mga distansya na lamang ng ilang daang mga yard (300 metro); lalo na sa mga baybaying lugar o madaling kapitan ng fog, pati na rin sa mga rehiyon na nakakaranas ng buhangin / alikabok. Upang mapanatili ang 100% pagkakakonekta kapag naglalagay ng mga system ng FSO sa mga ganitong uri ng mga kapaligiran, inirerekumenda ang isang alternatibong teknolohiya ng path.

Ang karamihan ng mga eksperto sa industriya ay sumasang-ayon na ang teknolohiya ng FSO ay maaaring mag-alok ng isang kawili-wili at potensyal na murang alternatibo sa wireless na pagkonekta ng mga malalayong lokasyon sa mas maikli na distansya. Gayunpaman, ang pisika ng pagpapalambing ng signal sa infrared spectrum ay palaging paghihigpitan ang teknolohiyang ito sa napakaikling distansya.

Ang isang maikling paghahambing ng tinalakay at magagamit na komersyal na mataas na mga teknolohiya ng paghahatid ng rate ng data at ang kanilang mga pangunahing driver ng pagganap ay ipinapakita sa Talahanayan 1.

Ang MMW Kung ikukumpara sa iba pang mga wireless na teknolohiya

Talahanayan 1: Tsart ng paghahambing ng magagamit na komersyal na mataas na data rate wireline at mga wireless na teknolohiya sa paghahatid

Magagamit na Mga Solusyon sa Millimeter-Wave na Komersyal
Ang portfolio ng produkto ng CableFree Millimeter-wave ay may kasamang point-to-point na mga solusyon sa radyo na tumatakbo mula sa 100 Mbps hanggang 10 Gbps (10 Gigabit Ethernet) na bilis sa lisensyadong 70 GHz E-band spectrum at hanggang sa 1Gbps sa hindi lisensyadong 60 GHz spectrum. Magagamit ang mga system na may iba't ibang laki ng antena upang matugunan ang mga kinakailangan sa kakayahang magamit ng customer sa mga tukoy na distansya ng pag-deploy sa pinaka-mapagkumpitensyang mga puntos ng presyo ng sinumang tagagawa ng radyo ng E-band sa industriya. Ang mga solusyon sa radyo ng E-band ng Wireless Excellence ay nagpapatakbo sa mas mababang 5 GHz frequency band ng lisensyadong 70/80 GHz E-band spectrum lamang, sa halip na sabay na paghahatid sa parehong 70 GHz at 80 GHz band. Bilang isang resulta, ang mga produktong Wireless Excellence ay hindi madaling kapitan ng potensyal na paghihigpit sa paglawak na malapit sa mga astronomical na site o pag-install ng militar sa Europa, kung saan gumagamit ang militar ng mga bahagi ng 80 GHz band para sa komunikasyon sa militar. Madaling mai-deploy ang mga system, at dahil sa mababang boltahe ng feed ng kuryente na 48 volts direktang kasalukuyang (Vdc), walang kinakailangang sertipikadong elektrisista para sa pag-install ng system. Ang mga larawan ng mga produktong Wireless Excellence ay ipinapakita sa Larawan 6 sa ibaba.

Ang CableFree MMW Link na Naka-deploy sa UAE

Larawan 6: Ang mga radio ng CableFree MMW ay siksik at lubos na isinama. Ipinapakita ang bersyon ng 60cm na antena

Buod at Konklusyon
Upang malutas ang mga kinakailangan sa pagkakakonekta ngayon ng mataas na kapasidad ng network, ang maaasahang mga wireless na solusyon ay magagamit na nagbibigay ng tulad ng pagganap na hibla sa isang maliit na bahagi ng gastos ng pagtula ng hibla o pag-upa ng mga mataas na kapasidad na koneksyon sa hibla. Ito ay mahalaga hindi lamang mula sa pananaw ng pagganap / gastos, ngunit dahil din sa mga koneksyon sa hibla sa mga "Last-Mile" na mga network ng pag-access ay hindi pa rin gaanong kalat at ipinakikita sa pinakabagong mga pag-aaral na sa Estados Unidos 13.4% lamang ng mga komersyal na gusali na may higit sa 20 mga empleyado ay konektado sa hibla. Ang mga bilang na ito ay mas mababa pa sa maraming iba pang mga bansa.

Mayroong maraming mga teknolohiya sa merkado na maaaring magbigay ng pagkakakonekta ng gigabit upang ikonekta ang mga lokasyon ng remote na networking. Ang mga lisensyadong mga solusyon sa E-band sa saklaw ng dalas ng 70/80 GHz ay ​​partikular na interes dahil maaari nilang ibigay ang pinakamataas na numero ng kakayahang magamit ng klase ng carrier sa mga distansya ng pagpapatakbo na isang milya (1.6 km) at higit pa. Sa Estados Unidos isang 2003 landmark FCC na nagpasya ay nagbukas ng spectrum na ito para sa komersyal na paggamit at isang batay sa Internet na may mababang gastos sa lisensyang ilaw na nagbibigay-daan sa mga gumagamit na makakuha ng isang lisensya para sa pagpapatakbo sa loob ng ilang oras. Ang iba pang mga bansa ay mayroon na at / o kasalukuyang nasa proseso ng pagbubukas ng E-band spectrum para sa komersyal na paggamit. Ang mga lisensyang 60 GHz radio at free-space optics (FSO) system ay maaari ring magbigay ng koneksyon ng gigabit Ethernet, ngunit sa mas mataas na 99.99… 99.999% na mga antas ng kakayahang magamit ng carrier-class, kapwa ang mga solusyon na ito ay may kakayahang paandar lamang sa pinababang distansya. Bilang isang simpleng panuntunan sa hinlalaki at para sa karamihan ng mga bahagi ng Estados Unidos, 60 GHz na mga solusyon ay maaaring magbigay ng mga mataas na antas ng kakayahang magamit lamang kapag na-deploy sa mga distansya sa ibaba 500 yarda (500meters).

Mga sanggunian
● ITU-R P.676-6, "Attenuation ng Atmospheric Gases," 2005.
● ITU-R P.838-3, "Tiyak na Modelong Pagpapahina para sa Ulan na Ginagamit sa Mga Pamamaraan ng Pagtataya," 2005.
● ITU-R P.837-4, "Mga Katangian ng Precipitation para sa Propagation Modelling," 2003.
● ITU-R P.840-3, "Attenuation Dahil sa Mga Ulap at Fog," 1999.

Para sa Karagdagang Impormasyon sa E-Band Millimeter Wave

Para sa karagdagang impormasyon sa E-Band MMW, Mangyaring Makipag-ugnayan sa amin

Mag-iwan ng mensahe 

Listahan ng Mensahe