E-Band მილიმეტრიანი ტალღის ტექნოლოგია

მილიმეტრიანი ტალღის ტექნოლოგიის შესავალი E- ჯგუფისა და V- ჯგუფისთვის

MMW რეზიუმე

მილიმეტრიანი ტალღა (MMW) არის მაღალსიჩქარიანი (10Gbps, 10 გიგაბიტი წამში) მაღალი სიმძლავრის უკაბელო კავშირების ტექნოლოგია, იდეალურია ქალაქებისთვის. მაღალი სიხშირის მიკროტალღური ღუმელების გამოყენებით E-Band (70-80GHz) და 58GHZ to 60GHz (V-Band) სპექტრში, ბმულები შეიძლება მჭიდროდ განლაგდეს გადატვირთულ ქალაქებში ჩარევის გარეშე და კაბელების და ბოჭკოვანი ოპტიკის გათხრების გარეშე, რაც შეიძლება ძვირადღირებული, ნელი და ძალიან დამანგრეველი. ამის საპირისპიროდ, MMW ბმულები შეიძლება განლაგდეს საათებში და გადაადგილდეს და გამოყენებულ იქნეს სხვადასხვა საიტებზე, ქსელის მოთხოვნების განვითარების პროცესში.

CableFree MMW მილიმეტრიანი ტალღების ბმული დაინსტალირებულია არაბეთის გაერთიანებულ საემიროებში

MMW ისტორია

2003 წელს ჩრდილოეთ ამერიკის ფედერალურმა კომუნიკაციების კომისიამ (FCC) გახსნა რამდენიმე მაღალი სიხშირის მილიმეტრიანი ტალღის ზოლი (MMW), კერძოდ 70, 80 და 90 გიგაჰერცი (გიგაჰერციანი) დიაპაზონებში, კომერციული და საზოგადოებრივი სარგებლობისთვის. ამ დიაპაზონში არსებული უზარმაზარი სპექტრის (დაახლოებით 13 გჰც) გამო, მილიმეტრიანი ტალღები სწრაფად გახდა ბაზარზე ყველაზე სწრაფი წერტილოვანი (pt-to-pt) რადიოხსნადი. რადიო გადაცემის პროდუქტები, რომლებიც გთავაზობთ სრულ დუპლექსის მონაცემების სიჩქარეს 1.25 გბ / წმ-მდე, გადამზიდავის კლასის ხელმისაწვდომობის დონეზე 99.999% და მანძილებზე, რომლებიც ახლოსაა ერთ მილზე ან მეტი, დღეს ხელმისაწვდომია. ხარჯების ეფექტური ფასების გამო, MMW რადიოებს აქვთ პოტენციალი ბიზნეს მოდელების გადასაადგილებლად მობილური ოპერაციების პროვაიდერების და მეტრო / საწარმოს ”Last-Mile” წვდომის კავშირით.

მარეგულირებელი საფუძველი
13 GHz ადრე გამოუყენებელი სპექტრის გახსნა 71… 76 GHz, 81… 86 GHz და 92… 95 GHz სიხშირის დიაპაზონში, კომერციული გამოყენებისთვის და მაღალი სიმკვრივის ფიქსირებული უსადენო სერვისების შეერთებულ შტატებში 2003 წლის ოქტომბერში განიხილება, როგორც კომუნიკაციების ფედერალური კომისიის (FCC) მიერ დადგენილ საეტაპო გადაწყვეტილებას. ტექნოლოგიური თვალსაზრისით, ამ დებულებამ პირველად დაუშვა სრული ხაზის სიჩქარე და სრული დუპლექსი გიგაბიტიანი სიჩქარის უკაბელო კომუნიკაციები ერთი მილის ან მეტი მანძილის მანძილზე, გადამზიდავი კლასის ხელმისაწვდომობის დონეზე. კომერციული გამოყენების სპექტრის გახსნის დროს, FCC- ის თავმჯდომარემ მაიკლ პაუელმა გამოაცხადა განჩინება, როგორც გახსნა "ახალი საზღვარი" კომერციული მომსახურებებისა და პროდუქტების ამერიკელი ხალხისთვის. მას შემდეგ, გაიხსნა ბოჭკოების ჩანაცვლების ან გაფართოების, წერტილოვანი უკაბელო "ბოლო მილის" წვდომის ქსელებისა და ინტერნეტის ფართომასშტაბიანი გიგაბიტიანი მონაცემების სიჩქარით და მის ფარგლებს გარეთ.

70 GHz, 80 GHz და 90 GHz გამოყოფის მნიშვნელობა არ შეიძლება გადაჭარბებული იყოს. ეს სამი ასიგნებები, რომლებიც ერთობლივად მოიხსენიება როგორც E-band, მოიცავს სპექტრის უდიდეს რაოდენობას, რომელიც ოდესმე გამოვიდა FCC– ს მიერ ლიცენზირებული კომერციული მიზნით. ერთად, 13 გჰც სპექტრი ზრდის FCC– ს მიერ დამტკიცებული სიხშირის ზოლების რაოდენობას 20% –ით და ეს ზოლები ერთად წარმოადგენს 50 – ჯერ მთელ ფიჭურ სპექტრს გამტარობაზე. საერთო ჯამში 5 გჰც სიჩქარის დიაპაზონით შესაძლებელია შესაბამისად 70 გჰც და 80 გჰც, ხოლო 3 გიგაჰერცი 90 გჰც – ზე, გიგაბიტიანი Ethernet და მონაცემთა მაღალი სიჩქარე ადვილად განთავსდება შედარებით მარტივი რადიო არქიტექტურის საშუალებით და რთული მოდულაციური სქემების გარეშე. გამრავლების მახასიათებლები მხოლოდ ოდნავ უარესია, ვიდრე ფართო მასშტაბით გამოყენებული მიკროტალღოვანი ზოლები და კარგად გამოხატული ამინდის მახასიათებლები, რაც საშუალებას იძლევა წვიმის ქრებოდა გასაგები იყოს, რამოდენიმე მილი დაშორებით შეიძლება დარწმუნებული იყოს.

FCC– ს დადგენილებით საფუძველი ჩაეყარა ინტერნეტზე დაფუძნებულ ახალ სალიცენზიო სქემას. ეს ონლაინ ლიცენზირების სქემა საშუალებას გვაძლევს სწრაფად დარეგისტრირდეთ რადიო ბმულით და უზრუნველყოფს სიხშირის დაცვას ერთჯერადი დატვირთვით, რამდენიმე ასეული დოლარის ოდენობით. მსოფლიოს მრავალი სხვა ქვეყანა ამჟამად ხსნის MMW სპექტრს საზოგადოებრივი და კომერციული სარგებლობისთვის, FCC- ის მნიშვნელოვანი გადაწყვეტილების შესაბამისად. ამ ნაშრომის ფარგლებში ჩვენ შევეცდებით ავუხსნათ 70 GHz, 80 GHz და 90 GHz დიაპაზონის მნიშვნელობა და აჩვენოთ, თუ როგორ მოახდენს ამ ახალი სიხშირის განაწილების პოტენციურად ფორმაში გადაცემას მონაცემთა მაღალი სიჩქარის გადაცემასა და მასთან დაკავშირებულ ბიზნეს მოდელებს.

სამიზნე ბაზრები და პროგრამები მაღალი სიმძლავრის "ბოლო მილის" წვდომის კავშირისთვის
მხოლოდ შეერთებულ შტატებში დაახლოებით 750,000 კომერციული შენობაა, სადაც 20+ თანამშრომელი მუშაობს. დღევანდელ მაღალ ინტერნეტთან დაკავშირებული ბიზნეს გარემოში ამ შენობების უმეტესობას ინტერნეტის მაღალი კავშირი სჭირდება. მართალია მართალია, რომ ბევრი ბიზნესი ამჟამად კმაყოფილია ნელი სიჩქარით T1 / E1 შესაბამისად 1.54 Mbps ან 2.048 Mbps, ან უფრო ნელი სიჩქარის DSL კავშირის ნებისმიერი სხვა ფორმით, ბიზნესის სწრაფად მზარდი რაოდენობა მოითხოვს ან ითხოვს DS- 3 (45 Mbps) კავშირი ან უფრო მაღალი სიჩქარით ბოჭკოვანი კავშირი. ამასთან, და აქ იწყება პრობლემები, ვერტიკალური სისტემების ჯგუფის ბოლოდროინდელი კვლევის თანახმად, გაერთიანებული შტატების კომერციული შენობების მხოლოდ 13.4% არის ბოჭკოვან ქსელში ჩართული. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ამ შენობის 86.6% -ს არ გააჩნია ბოჭკოვანი კავშირი და შენობის დამქირავებლები ეყრდნობიან ნელი სიჩქარით სადენიანი სპილენძის სქემებს მოქმედი ან ალტერნატიული სატელეფონო პროვაიდერებისგან (ILEC ან CLEC). ასეთი სიჩქარე უფრო მაღალი სიჩქარით სადენიანი სპილენძის შეერთებისთვის, მაგალითად 45 Mbps DS-3 კავშირი, მარტივად შეიძლება გაიზარდოს 3,000 დოლარი თვეში ან მეტი.

2003 წელს Cisco- ს მიერ ჩატარებულმა კიდევ ერთმა საინტერესო კვლევამ აჩვენა, რომ აშშ-ს კომერციული შენობების 75%, რომლებიც არ არის დაკავშირებული ბოჭკოსთან, ბოჭკოვანი კავშირიდან ერთი მილის მანძილზე მდებარეობს. ამასთან, ამ შენობებში მაღალი სიმძლავრის გადაცემაზე მზარდი მოთხოვნის მიუხედავად, ბოჭკოს დაგებასთან დაკავშირებული ღირებულება ხშირად არ იძლევა ”გადამცემი ბოლქვის დახურვის” შესაძლებლობას. მაგალითად, აშშ – ს მთავარ ქალაქებში ბოჭკოს გაყვანის ხარჯები შეიძლება მიაღწიოს $ 250,000 მილი / მილზე, აშშ – ს უდიდეს უდიდეს ქალაქებში კი არის მორატორიუმი ახალი ბოჭკოების დასადებად, ასოცირებული მიმოსვლის დარღვევების გამო. კომერციული შენობების ბოჭკოვანი კავშირი ბევრ ევროპის ქალაქში ბევრად უარესია და ზოგიერთი გამოკვლევის თანახმად, კომერციული შენობების მხოლოდ 1% უკავშირდება ბოჭკოს.

ინდუსტრიის მრავალი ანალიტიკოსი თანხმდება, რომ არსებობს მოკლე და მოკლევადიანი უკაბელო "Last Mile" წვდომის კავშირის დიდი და ამჟამად დაუცველი ბაზარი, იმ პირობით, რომ ძირითადი ტექნოლოგია საშუალებას იძლევა გადამზიდავი კლასის ხელმისაწვდომობის დონეს. MMW რადიო სისტემები შესანიშნავად შეესაბამება ამ ტექნიკური მოთხოვნების შესრულებას. გარდა ამისა, მაღალი სიმძლავრის და კომერციულად ხელმისაწვდომი MMW სისტემები მკვეთრად შემცირდა ფასებში ბოლო ორი წლის განმავლობაში. როდესაც აშშ-სა და ევროპის მთავარ მიტროპოლიტში მხოლოდ ერთი მილის ბოჭკოების დადებასთან შედარებით, გიგაბიტიანი Ethernet- ით MMW რადიოს გამოყენება შეიძლება ბოჭკოვანი ხარჯების 10% -მდეც კი იყოს. ფასწარმოქმნის ეს სტრუქტურა გიგაბიტიანი კავშირის ეკონომიკას მიმზიდველს ხდის, რადგან საჭირო კაპიტალის განლაგება და შედეგად მიღებული ინვესტიციის (ROI) პერიოდი მკვეთრად შემცირდა. შესაბამისად, მონაცემთა მაღალი სიჩქარის მრავალი პროგრამა, რომლებიც წარსულში ეკონომიკურად ვერ ემსახურებოდა, სანგრების ბოჭკოს მაღალი ინფრასტრუქტურული ხარჯების გამო, ახლა შეიძლება მოემსახუროს და ეკონომიკურად შესაძლებელია MMW რადიოტექნოლოგიის გამოყენებისას. ამ პროგრამებს შორისაა:
● CLEC და ILEC ბოჭკოს გაგრძელება და ჩანაცვლება
● მეტრო Ethernet უკანა ხაზი და ბოჭკოვანი რგოლების დახურვა
● უკაბელო კამპუსის LAN გაფართოებები
● ბოჭკოვანი ქსელის სარეზერვო ასლის შექმნა და მრავალფეროვნება
● კატასტროფის აღდგენა
● მაღალი ტევადობის SAN კავშირი
● ეროვნული უსაფრთხოების და სამხედრო ძალების გადაჭარბება, გადატანა და უსაფრთხოება
G 3G ფიჭური და / ან WIFI / WiMAX უკუგება მკვრივ ურბანულ ქსელებში
● პორტატული და დროებითი ბმულები მაღალი ხარისხის ვიდეო ან HDTV ტრანსპორტისთვის

რატომ გამოვიყენოთ E-Band MMW ტექნოლოგია?

გახსნილი სამი სიხშირული ზოლიდან 70 გჰც და 80 გჰც დიაპაზონები ყველაზე მეტად დაინტერესდა აღჭურვილობის მწარმოებლების მიერ. თანაარსებობისთვის შექმნილი 71… 76 გიგაჰერციანი და 81… 86 გიგაჰერციანი გადანაწილება საშუალებას იძლევა 5 გიგაჰერცი სრული დუპლექსის გადაცემის სიჩქარეს; საკმარისია სრულ დუპლექსი გიგაბიტიანი Ethernet (GbE) სიგნალის ადვილად გადასაცემად თუნდაც უმარტივესი მოდულაციური სქემებით. უსადენო ბრწყინვალების მოწინავე დიზაინმა შეძლო გამოიყენოს ქვედა 5 გიგაჰერციანი დიაპაზონი, მხოლოდ 71… 76 გჰც – დან, სრული დუპლექსი GbE სიგნალის ტრანსპორტირებისთვის. მოგვიანებით, აშკარა უპირატესობა ჩანს ამ მიდგომის გამოყენებისას, როდესაც საქმე ეხება MMW ტექნოლოგიის განლაგებას ასტრონომიულ საიტებთან ახლოს და აშშ – ს საზღვარგარეთის ქვეყნებში, მონაცემთა პირდაპირი გარდაქმნით (OOK) და დაბალი დიპლექსორებით, შედარებით მარტივი და, შესაბამისად, ეფექტური და შესაძლებელია მაღალი საიმედო რადიო არქიტექტურის მიღწევა. უფრო სპექტრალურად ეფექტური მოდულაციის კოდების საშუალებით, შესაძლებელია კიდევ უფრო მაღალი დუპლექსის გადაცემა 10 Gbps (10GigE) და 40Gbps სიჩქარით.

92… 95 გიგაჰერციანი აცილების გაცილებით რთულია მუშაობა, რადგან სპექტრის ეს ნაწილი დაყოფილია ორ უთანასწორო ნაწილად, რომლებიც გამოყოფილია ვიწრო 100 მეგაჰერციანი გამორთვის ზოლით 94.0… 94.1 გჰც-ს შორის. შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ სპექტრის ეს ნაწილი უფრო მეტად გამოყენებული იქნება უფრო მაღალი სიმძლავრისა და მოკლე დიაპაზონის შიდა პროგრამებისთვის. ამ გამოყოფას აღარ განვიხილავთ ამ თეთრ წიგნში.

ამინდის მკაფიო პირობებში, 70 გჰც და 80 გჰც სიჩქარეზე გადაცემის მანძილი ატმოსფერული შემცირების დაბალი მნიშვნელობების გამო ბევრ მილს აღემატება. ამასთან, სურათი 1 გვიჩვენებს, რომ ამ პირობებშიც კი ატმოსფერული შესუსტება მნიშვნელოვნად იცვლება სიხშირით [1]. ჩვეულებრივი, ქვედა მიკროტალღური სიხშირეებისა და დაახლოებით 38 გჰც – მდე, ატმოსფერული დასუსტება გონივრულად დაბალია, ხოლო შესუსტების მნიშვნელობებით დეციბელის რამდენიმე მეათედი თითო კილომეტრზე (დბ / კმ). დაახლოებით 60 გჰც – ზე ჟანგბადის მოლეკულების მიერ შეწოვა იწვევს შესუსტების დიდ ზრდას. ჟანგბადის აბსორბციის ეს დიდი ზრდა სერიოზულად ზღუდავს 60 გჰც რადიოპროდუქტების რადიო გადაცემის მანძილებს. ამასთან, 60 გიგაჰერციანი ჟანგბადის შთანთქმის პიკს მიღმა იხსნება უფრო ფართო დაბალი შესუსტების ფანჯარა, სადაც შესუსტება იწევს 0.5 დბ / კმ-ზე დაანგარიშდება. დაბალი შესუსტების ამ ფანჯარას ჩვეულებრივ უწოდებენ E- ჯგუფს. E- ჯგუფის დასუსტების მნიშვნელობები ახლოსაა შესუსტებას, რომელსაც განიცდიან მიკროტალღური საერთო რადიოები. 100 გჰც-ზე მეტი, ატმოსფერული დასუსტება ზოგადად იზრდება და გარდა ამისა, არსებობს უამრავი მოლეკულური შთანთქმის ზოლები, რომლებიც გამოწვეულია O2 და H2O შეწოვით უფრო მაღალ სიხშირეებზე. შეჯამება, ეს არის შედარებით დაბალი ატმოსფერული დასუსტების ფანჯარა 70 გიგაჰერციდან და 100 გჰც-მდე, რაც E- ბენდის სიხშირეებს მიმზიდველს ხდის მაღალი სიმძლავრის უკაბელო გადაცემისთვის. დიაგრამა 1 ასევე გვიჩვენებს, თუ როგორ მოქმედებს წვიმა და ნისლი მიკროტალღურ ღუმელში, მილიმეტრიან ტალღასა და ინფრაწითელ ოპტიკურ ზოლებში, რომლებიც იწყება დაახლოებით 200 ტერაჰერცით (THz) და რომლებიც გამოიყენება FSO გადაცემის სისტემებში. ნალექების სხვადასხვა და სპეციფიკურ სიჩქარეებში შესუსტების მნიშვნელობები ოდნავ იცვლება და გადაცემის სიხშირეები იზრდება. წვიმის სიჩქარესა და გადაცემის მანძილებს შორის დამოკიდებულება შემდგომ ნაწილში განიხილება. ნისლის უკმარისობა შეიძლება ძირითადად უგულებელყოფილი იყოს მილიმეტრიანი ტალღების სიხშირეებზე, გაიზარდოს რამდენიმე ბრძანებით მილიმეტრიანი ტალღისა და ოპტიკური გადაცემის ზოლის შორის: ძირითადი მიზეზი, რის გამოც FSO უფრო გრძელი მანძილის სისტემები მუშაობას ნისლიან პირობებში წყვეტენ.

გადაცემის მანძილი E-Band- ისთვის
ისევე, როგორც ყველა მაღალი სიხშირის რადიო გამრავლებისას, წვიმის შესუსტება, როგორც წესი, განსაზღვრავს გადაცემის დისტანციებზე პრაქტიკულ შეზღუდვებს. ნახაზი 2 გვიჩვენებს, რომ რადიო სისტემებს, რომლებიც მუშაობენ E- დიაპაზონის სიხშირის დიაპაზონში, შეიძლება განიცდიან დიდ შესუსტებას წვიმის არსებობის გათვალისწინებით [2]. საბედნიეროდ, ყველაზე ინტენსიური წვიმა მოდის მსოფლიოს შეზღუდულ ადგილებში; ძირითადად სუბტროპიკული და ეკვატორული ქვეყნები. პიკის დროს მოკლე დროში შეიძლება შეინიშნოს ნალექების სიჩქარე შვიდი ინჩზე მეტი საათში (180 მმ / საათში). შეერთებულ შტატებსა და ევროპაში, ნალექების მაქსიმალური სიჩქარე ჩვეულებრივ ოთხ დიუმზე / საათზე ნაკლებია (100 მმ / სთ). ნალექის ასეთი სიჩქარე იწვევს სიგნალის შესუსტებას 30 დბ / კმ-ზე და, ძირითადად, ხდება მხოლოდ მოკლე ღრუბლის აფეთქების დროს. ამ ღრუბლების აფეთქებები არის წვიმის მოვლენები, რომლებიც ჩნდება შედარებით მცირე და ლოკალიზებულ ადგილებში და უფრო დაბალი ინტენსივობის, უფრო დიდი დიამეტრის წვიმის ღრუბელში. მას შემდეგ, რაც ღრუბლების აფეთქებები ასევე დაკავშირებულია მწვავე ამინდის მოვლენებთან, რომლებიც სწრაფად მოძრაობენ ბმულზე, წვიმის შეწყვეტა ხანმოკლეა და მხოლოდ გრძელი მანძილის გადამცემი კავშირების პრობლემატურია.

მილიმეტრიანი ტალღა და წვიმის შესუსტება V-band E-Band

ITU წვიმის ზონების გლობალური მილიმეტრიანი ტალღა E-Band V- ბენდი

საერთაშორისო სატელეკომუნიკაციო კავშირმა (ITU) და სხვა კვლევითმა ორგანიზაციებმა შეაგროვეს ათწლეულების განმავლობაში ნალექების მონაცემები მთელ მსოფლიოში. ზოგადად, წვიმის მახასიათებლები და წვიმების სიჩქარეს, წვიმის სტატისტიკურ ხანგრძლივობას, წვიმის ვარდნის ზომებს და ა.შ. კარგად არის გააზრებული [3] და ამ ინფორმაციის გამოყენებით შესაძლებელია რადიოკავშირის ინჟინერირება ამინდის ყველაზე უარესი მოვლენების დასაძლევად ან პროგნოზირებისთვის ამინდის გამოყოფის ხანგრძლივობა უფრო მეტ მანძილზე რადიო ბმულებზე, რომლებიც მუშაობენ კონკრეტულ სიხშირეებზე. ITU წვიმის ზონის კლასიფიკაციის სქემა გვიჩვენებს მოსალოდნელი სტატისტიკური ნალექების მაჩვენებლებს ანბანური თანმიმდევრობით. მიუხედავად იმისა, რომ ყველაზე ნაკლებად ნალექიანი უბნები კლასიფიცირებულია როგორც "რეგიონი A", ყველაზე მეტი ნალექის მაჩვენებელი არის "რეგიონი Q." გლობალური ITU წვიმის ზონის რუკა და ნალექების მაჩვენებლები მსოფლიოს კონკრეტულ რეგიონებში მოცემულია ქვემოთ მოცემულ ნახაზზე 3.

 MMW Rain Fade Map for USA E-band V band

დიაგრამა 3: ITU წვიმის ზონის კლასიფიკაცია მსოფლიოს სხვადასხვა რეგიონის მასშტაბით (ზედა) და რეალური სტატისტიკური ნალექების მაჩვენებლები, როგორც წვიმის მოვლენის ხანგრძლივობა.

სურათი 4 გვიჩვენებს ჩრდილოეთ ამერიკისა და ავსტრალიის უფრო დეტალურ რუკას. აღსანიშნავია, რომ აშშ-ს კონტინენტური ტერიტორიის დაახლოებით 80% მოდის წვიმის ზონაში K და ქვემოთ. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, 99.99% ხელმისაწვდომობის დონეზე მუშაობისთვის, რადიო სისტემის ქრებოდა უნდა იყოს ისეთი შემუშავებული, რომ გაუძლოს ნალექის მაქსიმალურ სიჩქარეს 42 მმ / საათში. ჩრდილოეთ ამერიკაში ნალექების ყველაზე მაღალი მაჩვენებელი შეიძლება დაფიქსირდეს ფლორიდაში და ყურის სანაპიროს გასწვრივ და ეს რეგიონები კლასიფიცირდება წვიმის ზონაში. ზოგადად, ავსტრალიაში ნაკლები წვიმა მოდის, ვიდრე ჩრდილოეთ ამერიკაში. ამ ქვეყნის უზარმაზარი ნაწილები სამხრეთ სანაპირო ზოლის უფრო დასახლებული პუნქტის ჩათვლით მდებარეობს წვიმის ზონებში E და F (<28 მმ / სთ).

გამარტივების მიზნით, დიაგრამა 2-ის შედეგების (წვიმის სიჩქარე და დასუსტება) კომბინაციით და ნახ. 3 და 4 ნახატებში ნაჩვენები ITU ნალექის სქემების გამოყენებით, შესაძლებელია გამოანგარიშდეს კონკრეტული რადიო სისტემის არსებობა მსოფლიოს გარკვეულ ნაწილში . თეორიული გამოთვლები, რომლებიც დაფუძნებულია ნალექის მონაცემებზე შეერთებულ შტატებში, ევროპასა და ავსტრალიაში, აჩვენებს, რომ 70/80 გჰც რადიო გადამცემ მოწყობილობას შეუძლია მიაღწიოს GbE კავშირი სტატისტიკური ხელმისაწვდომობის დონეზე 99.99… 99.999% მანძილზე ერთ მილზე ან კიდევ უფრო შორ მანძილზე. 99.9% -ით დაბალი ხელმისაწვდომობისთვის, რუტინულად მიიღწევა მანძილი, რომელიც 2 მილს აღემატება. ქსელის ბეჭდის ან ბადის ტოპოლოგიაში კონფიგურაციისას, ზოგიერთ შემთხვევაში, ეფექტური მანძილი ორმაგდება, იგივე ხელმისაწვდომობისთვის, ძლიერი წვიმის უჯრედების მკვრივი, კლასტერული ხასიათისა და ბილიკის / ქსელის ტოპოლოგიების ბილიკის სიჭარბის გამო.

MMW Rain Fade რუკა ავსტრალია E-Band V_Band

სურათი 4: ITU წვიმის ზონის კლასიფიკაცია ჩრდილოეთ ამერიკისა და ავსტრალიისთვის

MMW ტექნოლოგიის ერთი ძლიერი უპირატესობა სხვა მაღალი სიმძლავრის უკაბელო გადაწყვეტილებებთან მიმართებაში, როგორიცაა თავისუფალი სივრცის ოპტიკა (FSO) არის ის, რომ MMW სიხშირეებზე გავლენას არ ახდენს გადაცემის სხვა დარღვევები, როგორიცაა ნისლი ან ქვიშის ქარიშხალი. მაგალითად, სქელი ნისლი, თხევადი წყლის შემცველობით 0.1 გ / მ 3 (დაახლოებით 50 მ ხილვადობა) აქვს 0.4 დბ / კმ-ზე დასუსტება 70/80 გჰც-ზე [4]. ამ პირობებში, FSO სისტემას შეექმნება სიგნალის შესუსტება 250 დბ / კმ-ზე მეტი [5]. ამ ექსტრემალური შესუსტების მნიშვნელობამ აჩვენა, თუ რატომ შეუძლია FSO ტექნოლოგიას მხოლოდ მაღალი მანძილზე მაღალი ხელმისაწვდომობის მაჩვენებლები. E-band რადიო სისტემები ანალოგიურად არ მოქმედებს მტვრის, ქვიშის, თოვლისა და სხვა გადამცემი ბილიკის დაზიანებით.

მონაცემთა მაღალი სიჩქარის ალტერნატიული უსადენო ტექნოლოგიები
როგორც E- ბენდის უკაბელო ტექნოლოგიის ალტერნატივა, არსებობს შეზღუდული რაოდენობის სიცოცხლისუნარიანი ტექნოლოგია, რომელსაც შეუძლია მონაცემთა მაღალი სიჩქარის კავშირით უზრუნველყოფა. თეთრი ქაღალდის ეს მონაკვეთი მოკლე მიმოხილვას წარმოადგენს.

ბოჭკოვანი კაბელი

ოპტიკურ-ბოჭკოვანი საკაბელო გთავაზობთ ფართო გადაცემას ნებისმიერი პრაქტიკული გადაცემის ტექნოლოგიისგან, რაც საშუალებას იძლევა მონაცემთა ძალიან მაღალი სიჩქარე გადაიტანონ დიდ მანძილზე. მიუხედავად იმისა, რომ ათასობით მილის ბოჭკოა ხელმისაწვდომი მსოფლიოში და განსაკუთრებით დიდხანს და საქალაქთაშორისო ქსელებში, "Last-Mile" წვდომა კვლავ შეზღუდულია. სანგრების გათხრასა და ხმელეთის ბოჭკოების დაგებასთან დაკავშირებული მნიშვნელოვანი და ხშირად საკმაოდ მაღალი წინა დანახარჯების გამო, ისევე როგორც სწორხაზოვან საკითხებზე, ბოჭკოს წვდომა შეუძლებელია. ხშირია ხანგრძლივი შეფერხებები, არამარტო თხრილის ბოჭკოვანი ფიზიკური პროცესის გამო, არამედ გარემოზე ზემოქმედებით გამოწვეული დაბრკოლებების და ამ პროექტში ჩართული პოტენციური ბიუროკრატიული დაბრკოლებების გამო. ამ მიზეზით, მსოფლიოს მრავალი ქალაქი კრძალავს ბოჭკოვანი სანგრების გამოყენებას ქალაქის შიდა მოძრაობის შეფერხების და საზოგადოებისათვის სანგრების პროცესის საერთო დისკომფორტის გამო.

მიკროტალღური რადიო გადაწყვეტილებები

ფიქსირებულ წერტილოვან წერტილ მიკროტალღურ რადიოს შეუძლია მხარი დაუჭიროს მონაცემთა უფრო მაღალ სიჩქარეს, როგორიცაა სრული დუპლექსი 100 Mbps Fast Ethernet ან 500 Mbps მაქსიმალური სიჩქარით თითო გადამზიდველისთვის, სიხშირის დიაპაზონში 4-42 GHz. ამასთან, უფრო ტრადიციულ მიკროტალღურ ჯგუფებში სპექტრი შეზღუდულია, ხშირად გადატვირთული და ტიპიური ლიცენზირებული სპექტრის არხები ძალიან ვიწროა E-Band სპექტრთან შედარებით.

მიკროტალღური და მილიმეტრიანი ტალღა MMW Spectrum V და E- ზოლი

სურათი 5: შედარება მონაცემთა მაღალი სიჩქარით მიკროტალღურ რადიოსა და 70/80 GHz რადიოხსნელს შორის.

ზოგადად, ლიცენზირებისთვის ხელმისაწვდომი სიხშირული არხები ხშირად არა უმეტეს 56 მეგაჰერცი (მეგაჰერცი), მაგრამ, როგორც წესი, 30 მეგაჰერცი ან ნაკლები. ზოგიერთ დიაპაზონში შეიძლება იყოს ხელმისაწვდომი 112 მჰც ფართო არხები, რომლებსაც შეუძლიათ 880 მბ / წმ ოპერატორის მხარდაჭერა, მაგრამ მხოლოდ უფრო მაღალი სიხშირის დიაპაზონებში, რომლებიც შესაფერისია მოკლე დისტანციებზე. შესაბამისად, ამ დიაპაზონში მომუშავე რადიოებს მონაცემთა მაღალი სიჩქარით უაღრესად რთული სისტემის არქიტექტურები უნდა გამოიყენონ, რომლებიც იყენებენ 1024 კვადრატული ამპლიტუდის მოდულაციის (QAM) მოდულაციის სქემებს. ასეთი უაღრესად რთული სისტემები იწვევს შეზღუდულ დისტანციებს და გამტარუნარიანობა კვლავ შემოიფარგლება მონაცემთა სიჩქარით 880 მბ / წმ-მდე უდიდეს არხებში. ამ ზოლებში სპექტრის შეზღუდული რაოდენობის გამო, ფართო ანტენის სხივის სიგანე და მაღალი QAM მოდულაციის მგრძნობელობა ნებისმიერი სახის ჩარევის მიმართ, უკიდურესად პრობლემურია მიკროტალღური ტრადიციული გადაწყვეტილებების უფრო მჭიდრო განთავსება ქალაქებში ან მიტროპოლიტებში. ვიზუალური სპექტრის შედარება ტრადიციულ მიკროტალღურ დიაპაზონებსა და 70/80 გიგაჰერციან მიდგომას შორის ნაჩვენებია ნახაზზე 5.

60 გჰც (V- დიაპაზონიანი) მილიმეტრიანი ტალღური რადიო გადაწყვეტილებები
სიხშირეების განაწილება 60 გიგაჰერციანი სპექტრის ფარგლებში და, განსაკუთრებით, გამოყოფა 57… 66 გჰც – ს შორის, მნიშვნელოვნად განსხვავდება მსოფლიოს სხვადასხვა რეგიონში. ჩრდილოეთ ამერიკის FCC– მ გაავრცელა სიხშირული სპექტრის ფართო ბლოკი 57… 64 გჰც – ს შორის, რაც უზრუნველყოფს საკმარის გამტარობას სრულ დუპლექსური GbE მუშაობისთვის. სხვა ქვეყნებს არ გამოუცხადებიათ ეს კანონი და ამ ქვეყნებს აქვთ მხოლოდ გაცილებით მცირე და ხშირად კანალიზებული სიხშირის განაწილება 60 გჰც სპექტრის დიაპაზონში. სპექტრის შეზღუდული რაოდენობა აშშ – ს გარეთ არ იძლევა საშუალებას 60 გიგაჰერციანი ეკონომიური რადიოსინათლის გადასაჭრელად შექმნას მონაცემთა მაღალი სიჩქარით ევროპაში, ისეთ ქვეყნებში, როგორიცაა გერმანია, საფრანგეთი და ინგლისი, რომ აღვნიშნოთ რამდენიმე. ამასთან, აშშ-შიც კი, გადამცემი ენერგიის რეგულირებადი შეზღუდვა, რასაც თან ახლავს შედარებით ცუდი გამრავლების მახასიათებლები ჟანგბადის მოლეკულების მიერ მაღალი ატმოსფერული შეწოვის გამო (იხ. სურათი 1), ზღუდავს ტიპური ბმულების მანძილებს ნახევარ მილზე ნაკლები. გადამზიდავი კლასის შესრულების მისაღწევად 99.99… 99.999% სისტემის ხელმისაწვდომობა, აშშ კონტინენტური ტერიტორიის დიდი ნაწილისთვის, მანძილი ზოგადად შემოიფარგლება 500 იარდზე (500 მეტრზე) ოდნავ მეტით. FCC- მ 60 გიგაჰერციანი სპექტრი დაუხარისხებელი სპექტრის კატეგორიებად დაალაგა. განსხვავებით უფრო მაღალი სიხშირის 70/80 გიგაჰერციანი ასიგნებებისა, 60 გიგაჰერციანი რადიო სისტემების მუშაობას არ სჭირდება იურიდიული დამტკიცება ან კოორდინაცია. ერთი მხრივ, არალიცენზირებული ტექნოლოგიის გამოყენება ძალიან პოპულარულია საბოლოო მომხმარებლებში, მაგრამ ამავე დროს არ არსებობს დაცვა ჩარევისგან, შემთხვევითი ან განზრახ. დასკვნის სახით, განსაკუთრებით აშშ – ში, 60 გჰც – იანი სპექტრის გამოყენება შეიძლება იყოს პოტენციურად სიცოცხლისუნარიანი ალტერნატივა მოკლე მანძილზე განლაგებისათვის, მაგრამ ტექნოლოგია ნამდვილი ალტერნატივაა 500 მეტრის გადაცილების მანძილზე და როდესაც საჭიროა 99.99… 99.999% სისტემის ხელმისაწვდომობა.

თავისუფალი სივრცის ოპტიკა (FSO, ოპტიკური უსადენო)
თავისუფალი სივრცის ოპტიკის (FSO) ტექნოლოგია იყენებს ინფრაწითელი ლაზერულ ტექნოლოგიას ინფორმაციის გადასაცემად დისტანციურ მდებარეობებს შორის. ტექნოლოგია საშუალებას იძლევა მონაცემთა გადაცემის ძალიან მაღალი სიჩქარე 1. 5 გბ / წმ-ზე მეტი. FSO ტექნოლოგია ზოგადად ძალზე უსაფრთხო გადაცემის ტექნოლოგიაა, ძალზე მგრძნობიარე არ არის ჩარევისთვის უკიდურესად ვიწრო გადაცემის სხივის მახასიათებლების გამო და ასევე მსოფლიოში არ არის ლიცენზიის გარეშე.

სამწუხაროდ, ინფრაწითელი ოპტიკური ზოლების სიგნალების გადაცემაზე მკვეთრად მოქმედებს ნისლი, სადაც ატმოსფერული შეწოვა შეიძლება აღემატებოდეს 130 დბ / კმ-ს [5]. ზოგადად, ნებისმიერი სახის ამინდი, რომელიც გავლენას ახდენს ხილვადობაზე ორ ადგილს შორის (მაგ. ქვიშა, მტვერი), გავლენას მოახდენს FSO სისტემის მუშაობაზე. ნისლის მოვლენები და მტვრის / ქვიშის ქარიშხალი ასევე შეიძლება იყოს ძალიან ლოკალიზებული და რთული პროგნოზირებადი, და შესაბამისად, FSO სისტემის ხელმისაწვდომობის პროგნოზი უფრო რთულია. ექსტრემალური წვიმის მოვლენებისგან განსხვავებით, ხანგრძლივობა ძალიან მოკლეა, ნისლი და მტვერი / ქვიშის ქარიშხალი შეიძლება ასევე გაგრძელდეს ძალიან დიდხანს (საათები ან თუნდაც დღეები, ვიდრე წუთები). ამან შეიძლება გამოიწვიოს FSO სისტემების უკიდურესად ხანგრძლივი გათიშვები ასეთ პირობებში მომუშავე სისტემებისთვის.

პრაქტიკული თვალსაზრისით და ხელმისაწვდომობის 99.99… 99.999% -ის გათვალისწინებით, ყველა ჩამოთვლილს შეუძლია შეზღუდოს FSO ტექნოლოგია მხოლოდ რამდენიმე ასეული იარდის (300 მეტრი) მანძილზე. განსაკუთრებით სანაპირო ან ნისლისკენ მიდრეკილ ადგილებში, აგრეთვე იმ რეგიონებში, რომლებსაც ქვიშა / მტვრის ქარიშხალი აქვთ. ამ ტიპის გარემოში FSO სისტემების განლაგებისას 100% კავშირის შესანარჩუნებლად, რეკომენდებულია ალტერნატიული ბილიკის ტექნოლოგია.

ინდუსტრიის ექსპერტთა უმრავლესობა თანხმდება, რომ FSO ტექნოლოგია გთავაზობთ საინტერესო და პოტენციურად იაფ ალტერნატივას დისტანციური მდებარეობების მოკლე მანძილზე უსადენოდ შეერთებაში. ამასთან, ინფრაწითელი სპექტრის სიგნალის შესუსტების ფიზიკა ყოველთვის ზღუდავს ამ ტექნოლოგიას ძალიან მოკლე დისტანციებზე.

განხილული და კომერციულად ხელმისაწვდომი მონაცემთა გადაცემის მაღალი სიჩქარის ტექნოლოგიებისა და მათი ძირითადი მუშაობის დრაივერების მოკლე შედარება მოცემულია ცხრილში 1.

MMW შედარებით სხვა უკაბელო ტექნოლოგიებთან

ცხრილი 1: კომერციულად ხელმისაწვდომი მონაცემთა მაღალი სიჩქარის სადენიანი და უსადენო გადაცემის ტექნოლოგიების შედარების სქემა

კომერციულად ხელმისაწვდომი მილიმეტრიანი ტალღების გადაწყვეტილებები
CableFree მილიმეტრიანი ტალღის პროდუქტის პორტფელი მოიცავს წერტილოვან წერტილამდე რადიო გადაწყვეტილებებს, რომლებიც მუშაობენ 100 Mbps- დან 10 Gbps (10 Gigabit Ethernet) სიჩქარით, ლიცენზირებული 70 GHz E- დიაპაზონის სპექტრში და 1Gbps- მდე არალიცენზირებულ 60 GHz სპექტრში. სისტემები ხელმისაწვდომია ანტენის სხვადასხვა ზომით, რათა დააკმაყოფილონ მომხმარებლის ხელმისაწვდომობის მოთხოვნები განლაგების სპეციფიკურ მანძილზე ინდუსტრიაში არსებული ნებისმიერი ელექტრონული შემსრულებლის რადიოს მწარმოებლის ყველაზე კონკურენტუნარიან ფასებში. უსადენო ბრწყინვალების E- დიაპაზონის რადიო გადაწყვეტილებები მოქმედებს მხოლოდ 5 გიგაჰერციანი სიხშირის დიაპაზონში, მხოლოდ ლიცენზირებული 70/80 გიგაჰერციანი E- დიაპაზონის სპექტრით, ვიდრე ერთდროულად გადაცემა, როგორც 70 გჰც და 80 გჰც დიაპაზონში. შედეგად, უსადენო ბრწყინვალების პროდუქტები არ განიცდიან განლაგების პოტენციურ შეზღუდვებს ევროპაში ასტრონომიულ ადგილებში ან სამხედრო დანადგარებთან ახლოს, სადაც სამხედროები იყენებენ 80 გიგაჰერციანი დიაპაზონის ნაწილებს სამხედრო კომუნიკაციებისთვის. სისტემების განლაგება მარტივია და 48 ვოლტიანი პირდაპირი (Vdc) დაბალი ძაბვის ენერგიის გამო, სერტიფიცირებული ელექტრიკოსი არ არის საჭირო სისტემის ინსტალაციისთვის. უსადენო ბრწყინვალების პროდუქციის ფოტოები ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ მე -6 ნახაზზე.

CableFree MMW ბმული განთავსებულია არაბეთის გაერთიანებულ საემიროებში

სურათი 6: CableFree MMW რადიოები კომპაქტური და ძალიან ინტეგრირებულია. ნაჩვენებია 60 სმ ანტენის ვერსია

დასკვნა და დასკვნები
დღევანდელი მაღალი სიმძლავრის ქსელის ურთიერთდაკავშირების მოთხოვნების გადასაჭრელად, უაღრესად საიმედო უკაბელო გადაწყვეტილებებია, რომლებიც უზრუნველყოფენ ბოჭკოს მსგავს მუშაობას, ბოჭკოს გაყვანის ან მაღალი სიმძლავრის ბოჭკოვანი კავშირების ლიზინგის ფასის ნაწილში. ეს მნიშვნელოვანია არა მხოლოდ შესრულების / ღირებულების თვალსაზრისით, არამედ იმიტომ, რომ ბოჭკოვანი კავშირები ”Last-Mile” წვდომის ქსელებში ჯერ კიდევ არ არის ძალიან გავრცელებული და უახლესი კვლევების თანახმად, შეერთებულ შტატებში კომერციული შენობების მხოლოდ 13.4% 20 თანამშრომელი ბოჭკოს უკავშირდება. ეს ციფრები კიდევ უფრო დაბალია ბევრ სხვა ქვეყანაში.

ბაზარზე არსებობს რამდენიმე ტექნოლოგია, რომელსაც შეუძლია უზრუნველყოს გიგაბიტიანი კავშირი დისტანციური ქსელის მდებარეობების დასაკავშირებლად. 70/80 გიგაჰერცი სიხშირის დიაპაზონში ლიცენზირებული E- ჯგუფის გადაწყვეტილებები განსაკუთრებით საინტერესოა, რადგან მათ შეუძლიათ უზრუნველყონ გადამზიდავი კლასის ხელმისაწვდომობის ყველაზე მაღალი მაჩვენებლები ერთი მილის (1.6 კმ) და შემდგომი მუშაობის მანძილზე. შეერთებულ შტატებში 2003 წლის საეტაპო განჩინებამ გახსნა ეს სპექტრი კომერციული გამოყენებისათვის და ინტერნეტით დაფუძნებული მსუბუქი სინათლის ლიცენზირების სქემა საშუალებას აძლევს მომხმარებლებს, მიიღონ ლიცენზია ექსპლუატაციისთვის რამდენიმე საათში. სხვა ქვეყნებს ან უკვე აქვთ და / ან ამჟამად მიმდინარეობენ E- ჯგუფის სპექტრის კომერციული გამოყენებისთვის გახსნის პროცესში. არალიცენზირებული 60 გჰც რადიოთი და თავისუფალი სივრცის ოპტიკის (FSO) სისტემას ასევე შეუძლია უზრუნველყოს გიგაბიტიანი Ethernet კავშირი, მაგრამ უფრო მაღალი 99.99… 99.999% გადამზიდავი კლასის ხელმისაწვდომობის დონეზე, ორივე ამ გადაწყვეტილებას მხოლოდ შემცირებულ დისტანციებზე შეუძლია მუშაობა. როგორც მარტივი წესი და შეერთებული შტატების უმეტეს ნაწილში, 60 გიგაჰერციანი ხსნარი უზრუნველყოფს მაღალ ხელმისაწვდომობის დონეს მხოლოდ 500 იარდის (500 მეტრი) ქვემოთ მანძილზე განლაგებისას.

ლიტერატურა
● ITU-R P.676-6, "ატმოსფერული გაზების შესუსტება", 2005 წ.
● ITU-R P.838-3, ”წვიმის შესუსტების სპეციფიკური მოდელი პროგნოზირების მეთოდებში გამოსაყენებლად”, 2005 წ.
● ITU-R P.837-4, "ნალექების მახასიათებლები გამრავლების მოდელირებისთვის", 2003 წ.
● ITU-R P.840-3, "შესუსტება ღრუბლებისა და ნისლის გამო", 1999 წ.

დამატებითი ინფორმაციისათვის E-Band Millimeter Wave

დამატებითი ინფორმაციისათვის E-Band MMW, გთხოვთ კონტაქტები

დატოვე შეტყობინება 

შეტყობინება სია