Mikrogolf-backhaul vir 5G mobiele netwerke

 

5G mobiele netwerke, mikrogolf-terugwerking en toekomstige tendense in mobiele netwerke

 

CableFree 5G mobiele draadlose netwerk

Met 5G-mobiele kommunikasie wat rondom 2020 beskikbaar is, het die bedryf reeds 'n redelike duidelike siening begin ontwikkel van die belangrikste uitdagings, geleenthede en sleuteltegnologie-komponente wat dit behels. 5G sal die prestasies en funksies van draadlose toegangsnetwerke in baie dimensies uitbrei, byvoorbeeld die verbetering van mobiele breëbanddienste om datatempo's te bied wat meer as 10 Gbps is met 'n vertraging van 1 ms.

Mikrogolfoond is 'n sleutelelement van die huidige terugwerkingsnetwerke en sal voortgaan om te ontwikkel as deel van die toekomstige 5G-ekosisteem. 'N Opsie in 5G is om dieselfde radiotoegangstegnologie te gebruik vir beide die toegangs- en backhaul-skakels, met 'n dinamiese deel van die spektrumbronne. Dit kan 'n aanvulling op die mikrogolf-terugwerking bied, veral in baie digte ontplooiings met 'n groter aantal klein radioknope.

Mikrogolf-oordrag oorheers tans die mobiele terugwerking, waar dit ongeveer 60 persent van alle makro-basisstasies verbind. Alhoewel die totale aantal verbindings groei, sal die mikrogolfoond se aandeel in die mark redelik konstant bly. Teen 2019 sal dit nog ongeveer 50 persent van alle basisstasies (makro- en buiteselle) (sien Figuur 3) uitmaak. Dit sal 'n sleutelrol speel in die laaste myl en 'n aanvullende rol in die samevoegingsdeel van die netwerk. terselfdertyd sal veseltransmissie steeds sy aandeel in die mobiele mark vir opleidings vergroot, en teen 2019 sal ongeveer 40 persent van alle webwerwe verbind word. Daar sal ook geografiese verskille wees, met digbevolkte stedelike gebiede met 'n groter veselpenetrasie as minder bevolkte voorstedelike en landelike gebiede, waar mikrogolfoond sal geld vir beide kortafstand- en langafstandverbindings.

Spektrale doeltreffendheid
 

CableFree 5G mobiele backhaul draadlose toring

Spektrumdoeltreffendheid (dit wil sê die verkryging van meer bits per Hz) kan bereik word deur tegnieke soos hoërordemodulasie en adaptiewe modulasie, die superieure stelselversterking van 'n goed ontwerpte oplossing en Multiple Input, Multiple Output (MIMO).

modulasie

Die maksimum aantal simbole per sekonde wat op 'n mikrogolfdraer oorgedra word, word beperk deur die kanaalbandwydte. Kwadratuur amplitude modulasie (QAM) verhoog die potensiële kapasiteit deur bits op elke simbool te kodeer. Om van twee bisse per simbool (4 QAM) na 10 bits per simbool (1024 QAM) te beweeg, lewer 'n meer as vyfvoudige kapasiteitsverhoging.

Hoër-orde modulasievlakke is moontlik gemaak deur vordering in komponenttegnologieë wat geraas wat deur toerusting gegenereer word en seinvervorming verminder het. In die toekoms sal daar ondersteuning wees vir tot 4096 QAM (12 bisse per simbool), maar ons nader die teoretiese en praktiese perke. Hoër-orde modulasie beteken verhoogde sensitiwiteit vir geraas en seinvervorming. Die ontvanger se sensitiwiteit word met 3 dB verlaag vir elke verhoogde stap in modulasie, terwyl die verwante kapasiteitstoename kleiner word (in persentasie). As voorbeeld is die kapasiteitstoename 11 persent as u van 512 QAM (9 bisse per simbool) na 1024 QAM (10 bits per simbool) beweeg.

Aanpasbare modulasie
 

Kabelvrye mikrogolf skakel geïnstalleer op 'n telekommunikasie toring

Toenemende modulasie maak die radio meer sensitief vir voortplantingsafwykings soos reën en meerwegvervaag. Om die mikrogolf-hoplengte te behou, kan die verhoogde sensitiwiteit vergoed word deur hoër uitsetkrag en groter antennas. Aanpasbare modulasie is 'n baie koste-effektiewe oplossing om die deurvoer in alle voortplantingstoestande te maksimeer. In die praktyk is adaptiewe modulasie 'n voorvereiste vir implementering met ekstreme hoëordemodulasie.

Aanpasbare modulasie laat toe dat 'n bestaande mikrogolf-hop opgegradeer word van byvoorbeeld 114 Mbps tot soveel as 500 Mbps. Die hoër kapasiteit het laer beskikbaarheid. Die beskikbaarheid word byvoorbeeld verminder vanaf 99.999 persent (5 minute jaarlikse onderbreking) teen 114 Mbps tot 99.99 persent van die tyd (50 minute jaarlikse onderbreking) teen 238 Mbps. Stelselwins Superieure stelselwins is 'n belangrike parameter vir mikrogolfoond. 'N 6 dB hoër stelselversterking kan byvoorbeeld gebruik word om twee modulasiestappe met dieselfde beskikbaarheid te verhoog, wat tot 30 persent meer kapasiteit bied. Alternatiewelik kan dit gebruik word om die hoplengte te verhoog of die antennegrootte te verminder, of 'n kombinasie van almal. Bydraers tot superieure stelselaanwins sluit onder meer in die doeltreffende kodering van foutkorreksies, lae ontvangerruisvlakke, digitale predistorsie vir hoër uitsetkrag en kragdoeltreffende versterkers.

MIMO meervoudige invoer, meervoudige uitvoer (MIMO)
MIMO is 'n volwasse tegnologie wat algemeen gebruik word om die spektrale doeltreffendheid in 3GPP- en Wi-Fi-radiotoegang te verhoog, waar dit 'n koste-effektiewe manier bied om die kapasiteit en deurset te verhoog, waar die beskikbare spektrum beperk is. Histories was die spektrumsituasie vir mikrogolftoepassings ontspanne; nuwe frekwensiebande is beskikbaar gestel en die tegnologie word deurlopend ontwikkel om aan die kapasiteitsvereistes te voldoen. In baie lande begin die oorblywende spektrumbronne vir mikrogolftoepassings egter leeg raak en is addisionele tegnologieë nodig om aan toekomstige vereistes te voldoen. Vir 5G Mobile Backhaul is MIMO by mikrogolf frekwensies 'n opkomende tegnologie wat 'n effektiewe manier bied om die spektrumdoeltreffendheid en dus die beskikbare vervoerkapasiteit verder te verhoog.

In teenstelling met 'konvensionele' MIMO-stelsels, wat gebaseer is op weerkaatsings in die omgewing, word kanale vir 5G Mobile Backhaul 'ontwerp' in punt-tot-punt-mikrogolf-MIMO-stelsels vir optimale prestasie. Dit word bereik deur die antennas te installeer met 'n ruimtelike skeiding wat afhanklik is van afstand en frekwensie. In beginsel neem die deurvoer en kapasiteit lineêr toe met die aantal antennas (natuurlik ten koste van ekstra hardewarekoste). 'N NxM MIMO-stelsel word met behulp van N-senders en M-ontvangers saamgestel. Teoreties is daar geen limiet vir die N- en M-waardes nie, maar aangesien die antennas ruimtelik geskei moet word, is daar 'n praktiese beperking, afhangend van die toringhoogte en omgewing. Om hierdie rede is 2 × 2-antennas die mees uitvoerbare tipe MIMO-stelsel. Hierdie antennas kan óf enkel gepolariseerd wees (twee draerstelsel) óf dubbel gepolariseerd (vier draerstelsel). MIMO sal 'n nuttige hulpmiddel wees om die mikrogolfkapasiteit verder te vergroot, maar is nog steeds in 'n vroeë fase, waar die regulatoriese status in die meeste lande byvoorbeeld nog uitgeklaar moet word, en die voortplantings- en beplanningsmodelle nog vasgestel moet word. Die antenneskeiding kan ook uitdagend wees, veral vir laer frekwensies en langer hoplengtes.

Meer spektrum
'N Ander gedeelte van die mikrogolfkapasiteit gereedskapkis vir 5G Mobile Backhaul behels toegang tot meer spektrum. Hier groei die millimetergolfbande - die ongelisensieerde 60 GHz-bande en die gelisensieerde 70/80 GHz-band - in gewildheid as 'n manier om toegang tot nuwe spektrum in baie markte te kry (sien die afdeling Mikrogolf frekwensie-opsies vir meer inligting). Hierdie bande bied ook veel wyer frekwensie kanale, wat die implementering van koste-effektiewe multi-gigabit stelsels vergemaklik, wat 5G Mobile Backhaul moontlik maak.

Deursetdoeltreffendheid
Deursetdoeltreffendheid (dit wil sê meer loonvragdata per bit) behels funksies soos multilayer-kopkompressie en samevoeging / binding van radioskakels, wat fokus op die gedrag van pakketstrome.

Meerlaagkopkompressie
Meerlaagse kopkompressie verwyder onnodige inligting uit die koptekste van die datarame en stel kapasiteit vry vir verkeersdoeleindes, soos in Figuur 7 getoon. By kompressie word elke unieke koptekst vervang met 'n unieke identiteit aan die stuurkant, 'n proses wat omgekeer word aan die ontvangkant. Kopverdigting bied relatief hoër benuttingstoename vir pakkies met kleiner raamgrootte, aangesien hul koptekste 'n relatief groter deel van die totale raamgrootte uitmaak. Dit beteken dat die gevolglike ekstra kapasiteit wissel met die aantal koptekste en raamgrootte, maar is gewoonlik 'n 5-10 persent toename met Ethernet, IPv4 en WCDMA, met 'n gemiddelde raamgrootte van 400-600 bytes, en 'n 15-20 persent toename met Ethernet, MPLS, IPv6 en LTE met dieselfde gemiddelde raamgrootte.

Hierdie syfers aanvaar dat die geïmplementeerde kompressie die totale aantal unieke koptekste wat versend word, kan ondersteun. Daarbenewens moet die kopkompressie robuust en baie eenvoudig wees om te gebruik, byvoorbeeld om selfleer, minimale konfigurasie en omvattende prestasie-aanwysers te bied.

Radioskakelaggregasie (RLA, verband)
Radioskakelbinding in mikrogolfoond is soortgelyk aan samevoeging van draers in LTE en is 'n belangrike hulpmiddel om voortgesette verkeersgroei te ondersteun, aangesien 'n groter deel van mikrogolfhops by verskeie draers gebruik word, soos geïllustreer in Figuur 8. Albei tegnieke versamel verskeie radiodraers in een virtuele een, wat beide die piekvermoë verhoog en die effektiewe deurset verhoog deur statistiese multiplexing-wins. Byna 100 persent doeltreffendheid word bereik, aangesien elke datapakket die totale geaggregeerde piekvermoë kan gebruik met slegs 'n geringe verlaging vir protokolkoste, onafhanklik van verkeerspatrone. Radioskakelverbinding is aangepas om uitstekende prestasies vir die betrokke mikrogolfvervoeroplossing te bied. Dit kan byvoorbeeld onafhanklike gedrag van elke radiodiens ondersteun deur aanpasbare modulasie te gebruik, asook grasieuse agteruitgang in geval van mislukking van een of meer draers (N + 0-beskerming).

Net soos die samevoeging van draers, sal radioskakelverbindings steeds ontwikkel word om hoër kapasiteite en buigsamer draerkombinasies te ondersteun, byvoorbeeld deur ondersteuning vir die samevoeging van meer draers, draers met verskillende bandwydtes en draers in verskillende frekwensiebande.

Netwerkoptimalisering
Die volgende afdeling van die kapasiteitsgereedskapskas is netwerkoptimalisering. Dit behels die verdigting van netwerke sonder dat ekstra frekwensie-kanale nodig is deur middel van interferensie-versagtingsfunksies soos superprestasie (SHP) -antennes en outomatiese stuurkragbeheer (ATPC). SHP-antennas onderdruk interferensie effektief deur baie lae sywaartse stralingspatrone en voldoen aan die ETSI-klas 4. ATPC kan die sendkrag outomaties verminder tydens gunstige voortplantingsomstandighede (dit wil sê meestal) en sodoende die interferensie in die netwerk verminder. Die gebruik van hierdie funksies verminder die aantal frekwensie kanale wat in die netwerk benodig word en kan tot 70 persent meer totale netwerkkapasiteit per kanaal lewer. Inmenging as gevolg van wanaanpassing of digte ontplooiing beperk die opbou van die backhaul in baie netwerke. Noukeurige netwerkbeplanning, gevorderde antennas, seinverwerking en die gebruik van ATPC-funksies op netwerkvlak sal die impak van interferensie verminder.

Kyk na die toekoms, 5G en verder
 

CableFree 5G mobiele draadlose tegnologie

Oor die komende jare sal mikrogolfkapasiteitsgereedskap vir 5G mobiele netwerke ontwikkel en verbeter word, en dit in kombinasie gebruik word om kapasiteit van 10 Gbps en verder moontlik te maak. Die totale koste van eienaarskap sal geoptimaliseer word vir algemene konfigurasies met hoë kapasiteit, soos multidraeroplossings.

Los 'n boodskap 

boodskap Lys