Technoleg Ton Milimedr E-Band

Cyflwyniad i Dechnoleg Ton Milimedr ar gyfer E-Band a V-Band

Crynodeb MMW

Mae Millimeter Wave (MMW) yn dechnoleg ar gyfer cysylltiadau diwifr cyflymder uchel (10Gbps, 10 Gigabit yr eiliad), sy'n ddelfrydol ar gyfer ardaloedd trefol. Gan ddefnyddio microdon amledd uchel yn y sbectrwm E-Band (70-80GHz) a 58GHZ i 60GHz (V-Band), gellir defnyddio cysylltiadau'n drwchus mewn dinasoedd tagfeydd heb ymyrraeth, a heb fod angen cloddio am geblau ac opteg ffibr, a all fod costus, araf ac aflonyddgar iawn. Mewn cyferbyniad, gellir defnyddio cysylltiadau MMW mewn oriau, a'u symud a'u hailddefnyddio ar wahanol wefannau wrth i ofynion rhwydwaith esblygu.

Cyswllt Ton Milimedr CableFree MMW wedi'i osod yn Emiradau Arabaidd Unedig

Hanes MMW

Yn 2003 agorodd Comisiwn Cyfathrebu Ffederal Gogledd America (FCC) sawl band tonnau milimetr amledd uchel (MMW), sef yn yr ystodau 70, 80, a 90 gigahertz (GHz), at ddefnydd masnachol a chyhoeddus. Oherwydd y swm enfawr o sbectrwm (tua 13 GHz yn fras) sydd ar gael yn y bandiau hyn, mae radios tonnau milimedr wedi dod yn ddatrysiad radio pwynt-i-bwynt (pt-i-pt) cyflymaf ar y farchnad yn gyflym. Mae cynhyrchion trosglwyddo radio sy'n cynnig cyfraddau data deublyg llawn hyd at 1.25 Gbps, ar lefelau argaeledd dosbarth cludwyr o 99.999%, a thros bellteroedd yn agos at filltir neu fwy ar gael heddiw. Oherwydd prisio cost-effeithiol, mae gan radios MMW y potensial i drawsnewid modelau busnes ar gyfer darparwyr backhaul symudol a chysylltedd mynediad metro / menter “Last-Mile”.

Cefndir Rheoleiddio
Mae agor 13 GHz o sbectrwm nas defnyddiwyd o'r blaen yn yr ystodau amledd 71… 76 GHz, 81… 86 GHz a 92… 95 GHz, at ddefnydd masnachol, a gwasanaethau diwifr sefydlog dwysedd uchel yn yr Unol Daleithiau ym mis Hydref 2003 yn cael ei ystyried yn a dyfarniad pwysig gan y Comisiwn Cyfathrebu Ffederal (FCC). O safbwynt technolegol, roedd y dyfarniad hwn yn caniatáu am y tro cyntaf, cyflymder llinell lawn a chyfathrebiadau diwifr cyflymder gigabit deublyg llawn dros bellteroedd o filltir neu fwy ar lefelau argaeledd dosbarth cludwyr. Ar adeg agor y sbectrwm at ddefnydd masnachol, nododd Cadeirydd Cyngor Sir y Fflint, Michael Powell, fod y dyfarniad yn agor “ffin newydd” mewn gwasanaethau a chynhyrchion masnachol i bobl America. Ers hynny, mae marchnadoedd newydd ar gyfer amnewid neu estyn ffibr, rhwydweithiau mynediad diwifr “Last-Mile” pwynt i bwynt, a mynediad Rhyngrwyd band eang ar gyfraddau data gigabit a thu hwnt.

Ni ellir gorbwysleisio arwyddocâd y dyraniadau 70 GHz, 80 GHz a 90 GHz. Mae'r tri dyraniad hyn, y cyfeirir atynt gyda'i gilydd fel E-fand, yn cynnwys y swm mwyaf o sbectrwm a ryddhawyd erioed gan yr FCC at ddefnydd masnachol trwyddedig. Gyda'i gilydd, mae'r 13 GHz o sbectrwm yn cynyddu maint y bandiau amledd a gymeradwyir gan Gyngor Sir y Fflint 20% ac mae'r bandiau hyn gyda'i gilydd yn cynrychioli 50 gwaith lled band y sbectrwm cellog cyfan. Gyda chyfanswm o 5 GHz o led band ar gael yn 70 GHz ac 80 GHz, yn y drefn honno, a 3 GHz ar 90 GHz, gellir yn hawdd darparu ar gyfer gigabit Ethernet a chyfraddau data uwch gyda phensaernïaeth radio gymharol syml a heb gynlluniau modiwleiddio cymhleth. Gyda nodweddion lluosogi ychydig yn waeth na'r rhai yn y bandiau microdon a ddefnyddir yn helaeth, a nodweddion tywydd nodweddiadol sy'n caniatáu deall glaw yn pylu, gellir gwireddu pellteroedd cyswllt o sawl milltir yn hyderus.

Roedd dyfarniad yr FCC hefyd yn gosod sylfaen ar gyfer cynllun trwyddedu newydd ar y Rhyngrwyd. Mae'r cynllun trwyddedu ar-lein hwn yn caniatáu cofrestru cyswllt radio yn gyflym ac yn darparu amddiffyniad amledd ar dâl un amser isel o ychydig gannoedd o ddoleri. Ar hyn o bryd mae llawer o wledydd eraill ledled y byd yn agor sbectrwm MMW at ddefnydd cyhoeddus a masnachol, yn dilyn dyfarniad pwysig yr FCC. Yn y papur hwn byddwn yn ceisio egluro arwyddocâd y bandiau 70 GHz, 80 GHz a 90 GHz, a dangos sut y bydd y dyraniadau amledd newydd hyn o bosibl yn ail-lunio trosglwyddiad cyfradd data uchel a modelau busnes cysylltiedig.

Marchnadoedd Targed a Cheisiadau am Gysylltedd Mynediad “Y Filltir Olaf” Capasiti Uchel
Yn yr Unol Daleithiau yn unig, mae tua 750,000 o adeiladau masnachol gyda 20+ o weithwyr. Yn yr amgylcheddau busnes hynod gysylltiedig â'r Rhyngrwyd heddiw mae angen cysylltedd Rhyngrwyd cyfradd data uchel ar fwyafrif yr adeiladau hyn. Er ei bod yn sicr yn wir bod llawer o fusnesau ar hyn o bryd yn fodlon â chael cyflymder arafach T1 / E1 ar 1.54 Mbps neu 2.048 Mbps, yn y drefn honno, neu unrhyw fath arall o gysylltiad DSL cyflymder arafach, mae nifer o fusnesau sy'n tyfu'n gyflym yn gofyn neu'n mynnu DS- Cysylltedd 3 (45 Mbps) neu gysylltiadau ffibr cyflymder uwch. Fodd bynnag, a dyma lle mae'r problemau'n cychwyn, yn ôl astudiaeth ddiweddar iawn gan Vertical Systems Group, dim ond 13.4% o'r adeiladau masnachol yn yr Unol Daleithiau sydd wedi'u cysylltu â rhwydwaith ffibr. Hynny yw, nid oes gan 86.6% o'r adeiladau hyn unrhyw gysylltiad ffibr, ac mae tenantiaid adeiladau'n dibynnu ar brydlesu cylchedau copr â gwifrau arafach gan y darparwyr teleffoni periglor neu amgen (ILECs neu CLECs). Gall costau o'r fath ar gyfer cysylltiad copr â gwifrau cyflymder uwch fel cysylltiad DS-45 3 Mbps, redeg yn hawdd i $ 3,000 y mis neu fwy.

Datgelodd astudiaeth ddiddorol arall a gynhaliwyd gan Cisco yn 2003 fod 75% o adeiladau masnachol yr Unol Daleithiau nad ydynt wedi'u cysylltu â ffibr o fewn milltir i gysylltiad ffibr. Fodd bynnag, er gwaethaf y galw cynyddol am drosglwyddo capasiti uchel i'r adeiladau hyn, yn aml iawn nid yw'r gost sy'n gysylltiedig â dodwy ffibr yn caniatáu ar gyfer “cau'r dagfa drosglwyddo”. Er enghraifft, gall costau gosod ffibr ym mhrif ddinasoedd metropolitan yr Unol Daleithiau redeg hyd at $ 250,000 y filltir, ac yn llawer o ddinasoedd mwyaf yr UD mae moratoriwm hyd yn oed ar osod ffibr newydd oherwydd yr aflonyddwch traffig enfawr cysylltiedig. Mae ffigurau cysylltedd adeiladau i adeiladau masnachol mewn llawer o Ddinasoedd Ewropeaidd yn waeth o lawer ac mae rhai astudiaethau'n awgrymu mai dim ond tua 1% o adeiladau masnachol sy'n gysylltiedig â ffibr.

Mae llawer o ddadansoddwyr diwydiant yn cytuno bod marchnad fawr sydd heb ei thanseilio ar hyn o bryd ar gyfer cysylltedd mynediad di-wifr “Last Mile” ar yr amod bod y dechnoleg sylfaenol yn caniatáu ar gyfer lefelau argaeledd dosbarth cludwyr. Mae systemau radio MMW yn berffaith addas i gyflawni'r gofynion technegol hyn. Yn ogystal, mae prisiau MMW sydd â gallu uchel ac sydd ar gael yn fasnachol wedi gostwng yn sylweddol mewn prisiau dros yr ychydig flynyddoedd diwethaf. O'i gymharu â gosod dim ond milltir o ffibr mewn dinas fetropolitan fawr yn yr UD neu ddinas Ewropeaidd, gall defnyddio radio MMW galluog Ethernet gigabit redeg mor isel â 10% o'r costau ffibr. Mae'r strwythur prisio hwn yn gwneud economeg cysylltedd gigabit yn ddeniadol oherwydd bod y cynllun cyfalaf gofynnol a'r cyfnod Enillion ar Fuddsoddiad (ROI) sy'n deillio o hyn yn cael eu byrhau'n sylweddol. O ganlyniad, gellir gwasanaethu llawer o gymwysiadau cyfradd data uchel na ellid eu gwasanaethu yn economaidd yn y gorffennol oherwydd costau seilwaith uchel ffibr ffosio ac maent yn economaidd ymarferol wrth ddefnyddio technoleg radio MMW. Ymhlith y ceisiadau hyn mae:
● Estyniadau ac ailosod ffibr CLEC ac ILEC
● Ail-gylchu Metro Ethernet a chau cylchoedd ffibr
● Estyniadau LAN campws di-wifr
● Gwneud copi wrth gefn o ffibr ac amrywiaeth llwybrau mewn rhwydweithiau campws
● Adfer ar ôl Trychineb
● Cysylltedd SAN gallu uchel
● Diswyddo, hygludedd a diogelwch ar gyfer Diogelwch Mamwlad a Milwrol
● Ailwampio cellog a / neu WIFI / WiMAX 3G mewn rhwydweithiau trefol trwchus
● Dolenni cludadwy a dros dro ar gyfer cludiant fideo diffiniad uchel neu HDTV

Pam defnyddio Technoleg E-Band MMW?

O'r tri band amledd a agorwyd, mae'r bandiau 70 GHz ac 80 GHz wedi denu'r diddordeb mwyaf gan wneuthurwyr offer. Wedi'i gynllunio i gyd-fodoli, mae'r dyraniadau 71… 76 GHz ac 81… 86 GHz yn caniatáu 5 GHz o led band trawsyrru deublyg llawn; digon i drosglwyddo signal Ethernet (GbE) gigabit llawn-ddeublyg yn hawdd hyd yn oed gyda'r cynlluniau modiwleiddio symlaf. Llwyddodd y dyluniad Rhagoriaeth Di-wifr datblygedig hyd yn oed i ddefnyddio'r band 5 GHz isaf, o 71… 76 GHz yn unig, i gludo signal GbE deublyg llawn. Yn ddiweddarach, dangosir mantais amlwg wrth ddefnyddio'r dull hwn o ran defnyddio technoleg MMW yn agos at safleoedd seryddol ac mewn gwledydd y tu allan i'r UD Gyda throsi data uniongyrchol (OOK) a diplexers cost isel, yn gymharol syml ac felly'n gost-effeithlon. a gellir cyflawni pensaernïaeth radio dibynadwy uchel. Gyda chodau modiwleiddio mwy effeithlon yn sbectrwm, gellir cyrraedd trosglwyddiad deublyg llawn hyd yn oed yn uwch ar 10 Gbps (10GigE) hyd at 40Gbps.

Mae'r dyraniad 92… 95 GHz yn llawer anoddach gweithio gydag ef oherwydd bod y rhan hon o'r sbectrwm wedi'i rhannu'n ddau ddogn anghyfartal sy'n cael eu gwahanu gan fand gwaharddiad cul 100 MHz rhwng 94.0… 94.1 GHz. Gellir tybio y bydd y rhan hon o'r sbectrwm yn fwy tebygol o gael ei defnyddio ar gyfer cymwysiadau dan do capasiti uwch ac ystod fyrrach. Ni fydd y dyraniad hwn yn cael ei drafod ymhellach yn y papur gwyn hwn.

O dan dywydd clir, mae'r pellteroedd trosglwyddo ar 70 GHz ac 80 GHz yn fwy na milltiroedd lawer oherwydd gwerthoedd gwanhau atmosfferig isel. Fodd bynnag, mae Ffigur 1 yn dangos bod y gwanhau atmosfferig hyd yn oed o dan yr amodau hyn yn amrywio'n sylweddol yn ôl amlder [1]. Ar amleddau confensiynol, microdon is a hyd at oddeutu 38 GHz, mae gwanhau atmosfferig yn weddol isel gyda gwerthoedd gwanhau ychydig ddegfed ran o desibel y cilomedr (dB / km). Ar oddeutu 60 GHz mae amsugno moleciwlau ocsigen yn achosi pigyn mawr wrth wanhau. Mae'r cynnydd mawr hwn o amsugno ocsigen yn cyfyngu'n ddifrifol ar bellteroedd trosglwyddo radio cynhyrchion radio 60 GHz. Fodd bynnag, y tu hwnt i'r brig amsugno ocsigen 60 GHz, mae ffenestr gwanhau isel ehangach yn agor lle mae gwanhau yn gostwng yn ôl i werthoedd oddeutu 0.5 dB / km. Cyfeirir yn aml at y ffenestr hon o wanhau isel fel E-fand. Mae gwerthoedd gwanhau E-band yn agos at y gwanhad a brofir gan radios microdon cyffredin. Uwchlaw 100 GHz, mae gwanhau atmosfferig yn cynyddu ar y cyfan ac ar ben hynny mae nifer o fandiau amsugno moleciwlaidd yn cael eu hachosi gan amsugno O2 a H2O ar amleddau uwch. I grynhoi, y ffenestr gwanhau atmosfferig gymharol isel rhwng 70 GHz a 100 GHz sy'n gwneud amleddau E-band yn ddeniadol ar gyfer trosglwyddo diwifr capasiti uchel. Mae Ffigur 1 hefyd yn dangos sut mae glaw a niwl yn effeithio ar wanhau mewn bandiau microdon, tonnau milimetr ac is-goch sy'n cychwyn tua 200 terahertz (THz) ac a ddefnyddir mewn systemau trosglwyddo FSO. Ar gyfraddau glawiad amrywiol a phenodol, mae gwerthoedd gwanhau yn newid ychydig, gydag amleddau trosglwyddo cynyddol. Archwilir y berthynas rhwng cyfraddau glawiad a phellteroedd trosglwyddo ymhellach yn yr adran ganlynol. Yn y bôn, gellir esgeuluso gwanhau cysylltiedig â niwl ar amleddau tonnau milimetr, gan gynyddu sawl gorchymyn maint rhwng y don milimetr a'r band trosglwyddo optegol: Y prif reswm pam mae systemau FSO pellter hirach yn stopio gweithio o dan amodau niwlog.

Pellteroedd Trosglwyddo ar gyfer E-Band
Yn yr un modd â phob lluosogi radio amledd uchel, mae gwanhau glaw fel arfer yn pennu'r terfynau ymarferol ar bellteroedd trosglwyddo. Mae Ffigur 2 yn dangos y gall systemau radio sy'n gweithredu yn yr ystod amledd E-fand brofi gwanhad mawr o ystyried presenoldeb glaw [2]. Yn ffodus, mae'r glaw dwysaf yn tueddu i ddisgyn mewn rhannau cyfyngedig o'r byd; yn bennaf y gwledydd isdrofannol a chyhydeddol. Ar yr adegau prysuraf gellir gweld cyfraddau glawiad o fwy na saith modfedd / awr (180 mm / awr) am gyfnodau byr. Yn yr Unol Daleithiau ac Ewrop, mae'r cyfraddau glawiad uchaf a brofir yn nodweddiadol yn llai na phedair modfedd / awr (100 mm yr awr). Mae cyfradd glawiad o'r fath yn achosi gwanhau signal o 30 dB / km, ac yn gyffredinol dim ond yn ystod pyliau cwmwl byr y mae'n digwydd. Mae'r pyliau cwmwl hyn yn ddigwyddiadau glaw sy'n ymddangos mewn ardaloedd cymharol fach a lleol ac o fewn cwmwl glaw dwyster is, diamedr mwy. Gan fod pyliau cwmwl hefyd yn nodweddiadol yn gysylltiedig â digwyddiadau tywydd garw sy'n symud yn gyflym ar draws y ddolen, mae toriadau glaw yn tueddu i fod yn fyr a dim ond ar gysylltiadau trosglwyddo pellter hirach y maent yn achosi problemau.

E-Band Atgyfnerthu Ton a Milimedr Glaw

E-Fand E-Band Tonnau Milimedr Byd-eang Parthau Glaw ITU

Mae'r Undeb Telathrebu Rhyngwladol (ITU) a sefydliadau ymchwil eraill wedi casglu degawdau o ddata glawiad o bob cwr o'r byd. Yn gyffredinol, mae nodweddion glawiad a pherthnasoedd rhwng cyfradd glawiad, hyd glaw ystadegol, maint cwymp glaw, ac ati yn ddealladwy [3] a thrwy ddefnyddio'r wybodaeth hon mae'n bosibl peiriannu cysylltiadau radio i oresgyn hyd yn oed y digwyddiadau tywydd gwaethaf neu ragweld hyd y toriadau sy'n gysylltiedig â'r tywydd ar gysylltiadau radio pellter hirach sy'n gweithredu ar amleddau penodol. Mae cynllun dosbarthu parthau glaw yr ITU yn dangos y cyfraddau glawiad ystadegol disgwyliedig yn nhrefn yr wyddor. Tra bod ardaloedd sy'n profi'r glawiad lleiaf yn cael eu dosbarthu fel “Rhanbarth A,” mae'r cyfraddau glawiad uchaf yn “Rhanbarth Q.” Dangosir map parth glaw ITU byd-eang a rhestr o'r cyfraddau glawiad mewn rhanbarthau penodol o'r byd yn Ffigur 3 isod.

 Map Pylu Glaw MMW ar gyfer band V E-fand UDA

Ffigur 3: Dosbarthiad parth glaw ITU o wahanol ranbarthau ledled y byd (brig) a chyfraddau glawiad ystadegol gwirioneddol fel swyddogaeth o hyd y digwyddiad glaw

Mae Ffigur 4 yn dangos map manylach ar gyfer Gogledd America ac Awstralia. Mae'n werth nodi bod tua 80% o diriogaeth Cyfandirol yr UD yn disgyn i barth glaw K ac is. Hynny yw, er mwyn gweithredu ar lefel argaeledd 99.99%, rhaid cynllunio ymyl pylu system radio i wrthsefyll cyfradd glawiad uchaf o 42 mm / awr. Gellir gweld y cyfraddau glawiad uchaf yng Ngogledd America yn Florida ac ar hyd Arfordir y Gwlff, ac mae'r rhanbarthau hyn yn cael eu dosbarthu o dan barth glaw N. Yn gyffredinol, mae Awstralia yn profi llai o law na Gogledd America. Mae rhannau enfawr o'r wlad hon, gan gynnwys llinell arfordir mwy deheuol y boblogaeth, wedi'u lleoli ym mharthau glaw E ac F (<28 mm / h).

Er mwyn symleiddio, trwy gyfuno canlyniadau Ffigur 2 (cyfradd glawiad yn erbyn gwanhau) a defnyddio'r siartiau glawiad ITU a ddangosir yn Ffigurau 3 a 4, mae'n bosibl cyfrifo argaeledd system radio benodol sy'n gweithredu mewn rhan benodol o'r byd. . Mae cyfrifiadau damcaniaethol yn seiliedig ar ddata glawiad ar gyfer yr Unol Daleithiau, Ewrop ac Awstralia yn dangos y gall offer trosglwyddo radio 70/80 GHz gyflawni cysylltedd GbE ar lefel argaeledd ystadegol o 99.99… 99.999% dros bellteroedd yn agos at filltir neu hyd yn oed y tu hwnt. Ar gyfer argaeledd 99.9% is, gellir cyflawni pellteroedd sy'n fwy na 2 filltir fel mater o drefn. Wrth ffurfweddu'r rhwydwaith mewn topoleg cylch neu rwyll, mae pellteroedd effeithiol yn dyblu mewn rhai achosion am yr un ffigur argaeledd oherwydd natur drwchus, glystyru celloedd glaw trwm a'r diswyddiad llwybr y mae topolegau cylch / rhwyll yn ei ddarparu.

Map Pylu Glaw MMW Awstralia E-Band V_Band

Ffigur 4: Dosbarthiad parth glaw ITU ar gyfer Gogledd America ac Awstralia

Un budd cryf o dechnoleg MMW dros ddatrysiadau diwifr capasiti uchel eraill fel opteg gofod rhydd (FSO) yw nad yw amleddau MMW yn cael eu heffeithio gan namau trosglwyddo eraill fel niwl neu stormydd tywod. Mae niwl trwchus, er enghraifft, gyda chynnwys dŵr hylifol o 0.1 g / m3 (gwelededd tua 50 m) wedi gwanhau dim ond 0.4 dB / km ar 70/80 GHz [4]. O dan yr amodau hyn, bydd system FSO yn profi gwanhau signal o fwy na 250 dB / km [5]. Mae'r gwerthoedd gwanhau eithafol hyn yn dangos pam mai dim ond dros bellteroedd byrrach y gall technoleg FSO ddarparu ffigurau argaeledd uchel. Yn yr un modd nid yw llwch, tywod, eira a namau llwybr trosglwyddo eraill yn effeithio ar systemau radio e-fand.

Technolegau Di-wifr Cyfradd Data Uchel Amgen
Fel dewisiadau amgen i dechnoleg ddi-wifr E-band, mae nifer gyfyngedig o dechnolegau hyfyw sy'n gallu cefnogi cysylltedd cyfradd data uchel. Mae'r rhan hon o'r papur gwyn yn rhoi trosolwg byr.

Cebl Ffibr-Optig

Mae cebl ffibr-optig yn cynnig y lled band ehangaf o unrhyw dechnoleg trosglwyddo ymarferol, gan ganiatáu i gyfraddau data uchel iawn gael eu trosglwyddo dros bellteroedd maith. Er bod miloedd o filltiroedd o ffibr ar gael ledled y byd ac yn enwedig mewn rhwydweithiau pellter hir a rhwng dinasoedd, mae mynediad “Last-Mile” yn parhau i fod yn gyfyngedig. Oherwydd costau ymlaen llaw sylweddol ac yn aml yn rhy uchel sy'n gysylltiedig â chloddio ffosydd a gosod ffibr daearol, yn ogystal â materion hawl tramwy, gall fod yn anodd amhosibl cael mynediad at ffibr. Mae oedi hir hefyd yn aml, nid yn unig oherwydd y broses gorfforol o ffosio ffibr, ond hefyd oherwydd rhwystrau a achosir gan effeithiau amgylcheddol a rhwystrau biwrocrataidd posibl sy'n gysylltiedig â phrosiect o'r fath. Am y rheswm hwn, mae llawer o ddinasoedd ledled y byd yn gwahardd ffosio ffibr oherwydd tarfu ar draffig canol dinas a'r anghyfleustra cyffredinol y mae'r broses ffosio yn ei achosi i'r cyhoedd.

Datrysiadau Radio Microdon

Gall radios microdon pwynt-i-bwynt sefydlog gynnal cyfraddau data uwch fel Ethernet Cyflym 100 Mbps llawn-ddeublyg neu hyd at 500 Mbps fesul cludwr mewn ystodau amledd rhwng 4-42 GHz. Fodd bynnag, yn y bandiau microdon mwy traddodiadol mae'r sbectrwm yn gyfyngedig, yn aml mae tagfeydd a sianeli sbectrwm trwyddedig nodweddiadol yn gul iawn o'u cymharu â'r sbectrwm E-Band.

Band-sbectrwm ac E-fand Sbectrwm MMW Ton Microdon a Milimedr

Ffigur 5: Cymhariaeth rhwng radios microdon cyfradd data uchel a datrysiad radio 70/80 GHz.

Yn gyffredinol, yn aml nid yw'r sianeli amledd sydd ar gael i'w trwyddedu yn fwy na 56 megahertz (MHz), ond yn nodweddiadol 30 MHz neu'n is. Mewn rhai bandiau, mae'n bosibl y bydd sianeli eang 112MHz sy'n gallu cefnogi 880Mbps fesul cludwr ar gael, ond dim ond mewn bandiau amledd uwch sy'n addas ar gyfer pellteroedd byr. O ganlyniad, mae'n rhaid i radios sy'n gweithredu yn y bandiau hyn ar gyfraddau data uwch gyflogi pensaernïaeth system gymhleth iawn sy'n cyflogi cynlluniau modiwleiddio hyd at 1024 Modylu Osgled Quadrature (QAM). Mae systemau cymhleth iawn o'r fath yn arwain at bellteroedd cyfyngedig, ac mae trwybwn yn dal i gael ei gyfyngu i gyfraddau data i 880Mbps yn y sianeli mwyaf. Oherwydd y swm cyfyngedig o sbectrwm sydd ar gael yn y bandiau hyn, mae'r patrymau lled trawst antena ehangach, a sensitifrwydd modiwleiddio QAM uchel tuag at unrhyw fath o ymyrraeth, defnydd dwysach o ddatrysiadau microdon traddodiadol mewn ardaloedd trefol neu fetropolitan yn drafferthus. Dangosir cymhariaeth sbectrwm gweledol rhwng y bandiau microdon traddodiadol a'r dull 70/80 GHz yn Ffigur 5.

Datrysiadau Radio Tonfedd Milimedr 60 GHz (V-Band)
Mae dyraniadau amledd o fewn y sbectrwm 60 GHz, ac yn benodol dyraniadau rhwng 57… 66 GHz, yn amrywio'n sylweddol mewn gwahanol ranbarthau'r byd. Mae Cyngor Sir y Fflint Gogledd America wedi rhyddhau bloc ehangach o sbectrwm amledd rhwng 57… 64 GHz sy’n darparu lled band digonol ar gyfer gweithrediad GbE deublyg llawn. Nid yw gwledydd eraill wedi dilyn y dyfarniad penodol hwn a dim ond dyraniadau amledd llawer llai ac wedi'u sianelu yn aml o fewn y band sbectrwm 60 GHz sydd gan y gwledydd hyn. Nid yw'r swm cyfyngedig o sbectrwm sydd ar gael y tu allan i'r UD yn caniatáu ar gyfer adeiladu datrysiadau radio 60 GHz cost-effeithiol ar gyfraddau data uchel yn Ewrop, gwledydd fel yr Almaen, Ffrainc a Lloegr dim ond i grybwyll ychydig. Fodd bynnag, hyd yn oed yn yr UD, mae'r cyfyngiad rheoledig mewn pŵer trosglwyddo, ynghyd â'r nodweddion lluosogi cymharol wael oherwydd amsugno atmosfferig uchel gan foleciwlau ocsigen (gweler Ffigur 1), yn cyfyngu pellteroedd cyswllt nodweddiadol i lai na hanner milltir. Er mwyn cyflawni perfformiad dosbarth cludwr o 99.99… 99.999% o argaeledd system, ar gyfer rhannau helaeth o diriogaeth gyfandirol yr UD, mae'r pellter yn gyffredinol wedi'i gyfyngu i ychydig yn fwy na 500 llath (500 metr). Mae Cyngor Sir y Fflint wedi categoreiddio'r sbectrwm 60 GHz fel sbectrwm di-drwydded. Yn wahanol i'r dyraniadau amledd uwch 70/80 GHz, nid oes angen cymeradwyaeth na chydlyniant cyfreithiol ar gyfer gweithredu systemau radio 60 GHz. Ar un llaw mae'r defnydd o dechnoleg didrwydded yn boblogaidd iawn ymhlith defnyddwyr terfynol, ond ar yr un pryd nid oes amddiffyniad rhag ymyrraeth, naill ai'n ddamweiniol neu'n fwriadol. I grynhoi, yn enwedig yn yr UD, gall defnyddio'r sbectrwm 60 GHz fod yn ddewis arall a allai fod yn ddichonadwy ar gyfer lleoli pellter byr, ond nid yw'r dechnoleg yn ddewis arall go iawn ar gyfer pellteroedd cyswllt y tu hwnt i 500 metr a phan fydd 99.99… 99.999% yn ofynnol.

Opteg Gofod Am Ddim (FSO, Optical Wireless)
Mae technoleg gofod optig gofod am ddim (FSO) yn defnyddio technoleg laser is-goch i drosglwyddo gwybodaeth rhwng lleoliadau anghysbell. Mae'r dechnoleg yn caniatáu trosglwyddo cyfraddau data uchel iawn o 1. 5 Gbps a thu hwnt. Yn gyffredinol, mae technoleg FSO yn dechnoleg drosglwyddo ddiogel iawn, nid yw'n dueddol iawn o ymyrraeth oherwydd nodweddion trawst trosglwyddo hynod gul, ac mae hefyd yn ddi-drwydded ledled y byd.

Yn anffodus, mae niwl yn effeithio'n sylweddol ar drosglwyddiad signalau yn y bandiau optegol is-goch, lle gall amsugno atmosfferig fod yn fwy na 130 dB / km [5]. Yn gyffredinol, bydd unrhyw fath o gyflwr tywydd sy'n effeithio ar y gwelededd rhwng dau leoliad (ee tywod, llwch), hefyd yn effeithio ar berfformiad y system FSO. Gall digwyddiadau niwl a stormydd llwch / tywod hefyd fod yn lleol iawn ac yn anodd eu rhagweld, ac o ganlyniad, mae'n anoddach rhagfynegi'r argaeledd system FSO. Yn wahanol i ddigwyddiadau glaw eithafol, sy'n fyr iawn o ran hyd, gall niwl a llwch / stormydd tywod hefyd bara am amseroedd hir iawn (oriau neu ddyddiau hyd yn oed yn hytrach na munudau). Gall hyn arwain at doriadau hir iawn i systemau FSO sy'n gweithredu o dan amodau o'r fath.

O safbwynt ymarferol, ac wrth ystyried niferoedd argaeledd o 99.99… 99.999%, gall pob un o’r uchod gyfyngu technoleg FSO i bellteroedd o ddim ond ychydig gannoedd o lathenni (300 metr); yn enwedig mewn ardaloedd arfordirol neu niwlog-dueddol, yn ogystal ag mewn rhanbarthau sy'n profi stormydd tywod / llwch. Er mwyn cynnal cysylltedd 100% wrth ddefnyddio systemau FSO yn y mathau hyn o amgylcheddau, argymhellir technoleg llwybr amgen.

Mae mwyafrif arbenigwyr y diwydiant yn cytuno y gall technoleg FSO gynnig dewis arall diddorol a allai fod yn rhad wrth gysylltu lleoliadau anghysbell dros bellteroedd byrrach. Fodd bynnag, bydd ffiseg gwanhau signal yn y sbectrwm is-goch bob amser yn cyfyngu'r dechnoleg hon i bellteroedd byr iawn.

Dangosir cymhariaeth fer o'r technolegau trosglwyddo cyfradd data uchel a drafodwyd ac sydd ar gael yn fasnachol a'u gyrwyr perfformiad allweddol yn Nhabl 1.

MMW O'i gymharu â thechnolegau diwifr eraill

Tabl 1: Siart cymharu technolegau trosglwyddo gwifren a diwifr cyfradd data uchel sydd ar gael yn fasnachol

Datrysiadau Milimedr-Ton ar gael yn Fasnachol
Mae portffolio cynnyrch tonnau Millimetr CableFree yn cynnwys datrysiadau radio pwynt i bwynt sy'n gweithredu o gyflymder 100 Mbps i 10 Gbps (10 Gigabit Ethernet) yn y sbectrwm E-fand 70 GHz trwyddedig a hyd at 1Gbps yn y sbectrwm 60 GHz didrwydded. Mae'r systemau ar gael gyda gwahanol feintiau antena i fodloni gofynion argaeledd y cwsmer dros bellteroedd lleoli penodol ar bwyntiau prisiau mwyaf cystadleuol unrhyw wneuthurwr radio E-band yn y diwydiant. Mae datrysiadau radio E-fand Rhagoriaeth Di-wifr yn gweithredu yn y band amledd 5 GHz isaf o'r sbectrwm E-fand 70/80 GHz trwyddedig yn unig, yn hytrach na'i drosglwyddo ar yr un pryd yn y bandiau 70 GHz a'r 80 GHz. O ganlyniad, nid yw cynhyrchion Rhagoriaeth Di-wifr yn dueddol o gyfyngiadau lleoli posibl yn agos at safleoedd seryddol neu osodiadau milwrol yn Ewrop, lle mae'r fyddin yn defnyddio rhannau o'r band 80 GHz ar gyfer cyfathrebu milwrol. Mae'r systemau'n hawdd eu defnyddio, ac oherwydd y porthiant pŵer foltedd isel o 48 folt cerrynt uniongyrchol (Vdc), nid oes angen trydanwr ardystiedig ar gyfer gosod y system. Dangosir ffotograffau o'r cynhyrchion Rhagoriaeth Di-wifr yn Ffigur 6 isod.

CableFree MMW Link wedi'i leoli yn Emiradau Arabaidd Unedig

Ffigur 6: Mae radios MMW CableFree yn gryno ac yn integredig iawn. Dangosir fersiwn antena 60cm

Crynodeb a Chasgliadau
Er mwyn datrys gofynion rhyng-gysylltedd rhwydwaith gallu uchel heddiw, mae datrysiadau diwifr dibynadwy iawn ar gael sy'n darparu perfformiad tebyg i ffibr ar ffracsiwn o gost gosod ffibr neu brydlesu cysylltiadau ffibr capasiti uchel. Mae hyn yn bwysig nid yn unig o safbwynt perfformiad / cost, ond hefyd oherwydd nad yw cysylltiadau ffibr mewn rhwydweithiau mynediad “Last-Mile” yn eang iawn o hyd ac mae’r astudiaethau diweddaraf yn datgelu mai dim ond 13.4% o adeiladau masnachol sydd â mwy na yn yr Unol Daleithiau. Mae 20 o weithwyr wedi'u cysylltu â ffibr. Mae'r niferoedd hyn hyd yn oed yn is mewn llawer o wledydd eraill.

Mae sawl technoleg yn y farchnad a all ddarparu cysylltedd gigabit i gysylltu lleoliadau rhwydweithio o bell. Mae datrysiadau E-band trwyddedig yn yr ystod amledd 70/80 GHz o ddiddordeb arbennig oherwydd gallant ddarparu'r ffigurau argaeledd dosbarth cludwr uchaf ar bellteroedd gweithredu o filltir (1.6 km) a thu hwnt. Yn yr Unol Daleithiau mae dyfarniad tirnodedig FCC yn 2003 wedi agor y sbectrwm hwn at ddefnydd masnachol ac mae cynllun trwyddedu ysgafn cost isel ar y Rhyngrwyd yn caniatáu i ddefnyddwyr gael trwydded i weithredu o fewn ychydig oriau. Mae gan wledydd eraill naill ai eisoes a / neu wrthi'n agor y sbectrwm E-fand at ddefnydd masnachol. Gall radios didrwydded 60 GHz a systemau opteg gofod rhydd (FSO) hefyd ddarparu cysylltedd Ethernet gigabit, ond ar lefelau 99.99 uwch… 99.999% o ddosbarthiadau dosbarth cludwyr, dim ond ar bellteroedd llai y gall y ddau ddatrysiad hyn weithredu. Fel rheol syml ac ar gyfer y rhan fwyaf o'r Unol Daleithiau, dim ond wrth gael eu defnyddio ar bellteroedd o dan 60 llath (500 metr) y gall datrysiadau 500 GHz ddarparu'r lefelau argaeledd uchel hyn.

Cyfeiriadau
● ITU-R P.676-6, “Gwanhau gan Nwyon Atmosfferig,” 2005.
● ITU-R P.838-3, “Model Gwanhau Penodol ar gyfer Glaw i'w Ddefnyddio mewn Dulliau Rhagfynegiad,” 2005.
● ITU-R P.837-4, “Nodweddion Dyodiad ar gyfer Modelu Lluosogi,” 2003.
● ITU-R P.840-3, “Gwanhau Oherwydd Cymylau a Niwl,” 1999.

Am fwy o wybodaeth ar don milimetr E-Band

I gael mwy o wybodaeth am E-Band MMW, os gwelwch yn dda Cysylltu â ni

Gadewch neges 

Rhestr negeseuon