E-Band Milimetre Dalga Teknolojisi

E-Band ve V-Band için Milimetre Dalga Teknolojisine Giriş

MMW Özeti

Millimeter Wave (MMW), kentsel alanlar için ideal olan yüksek hızlı (10 Gbps, 10 Gigabit / saniye) yüksek kapasiteli kablosuz bağlantılar için bir teknolojidir. E-Band (70-80GHz) ve 58GHZ ila 60GHz (V-Band) spektrumunda yüksek frekanslı mikrodalga kullanarak, bağlantılar sıkışık şehirlerde parazit olmadan ve kablolar ve fiber optikler için kazmaya gerek kalmadan yoğun bir şekilde dağıtılabilir. maliyetli, yavaş ve son derece yıkıcı. Aksine, MMW bağlantıları birkaç saat içinde dağıtılabilir ve ağ gereksinimleri değiştikçe farklı sitelere taşınabilir ve yeniden kullanılabilir.

BAE'de CableFree MMW Milimetre Dalga Bağlantısı kuruldu

MMW tarihi

2003 yılında Kuzey Amerika Federal İletişim Komisyonu (FCC) ticari ve kamu kullanımı için 70, 80 ve 90 gigahertz (GHz) aralıklarında birkaç yüksek frekanslı milimetre dalga (MMW) bandı açtı. Bu bantlarda bulunan geniş spektrum miktarı (kabaca 13 GHz) nedeniyle, milimetre dalga telsizleri kısa sürede piyasadaki en hızlı noktadan noktaya (pt-pt) telsiz çözümü haline geldi. 1.25 Gbps'ye kadar tam çift yönlü veri hızları,% 99.999 taşıyıcı sınıfı kullanılabilirlik seviyelerinde ve bir mil veya daha fazla mesafelere yakın olan radyo iletim ürünleri bugün mevcuttur. Maliyet etkin fiyatlandırma nedeniyle, MMW telsizleri, mobil ana taşıyıcı sağlayıcıları ve metro / işletme "Last-Mile" erişim bağlantısı için iş modellerini dönüştürme potansiyeline sahiptir.

Mevzuat Arka Planı
13… 71 GHz, 76… 81 GHz ve 86… 92 GHz frekans aralıklarında daha önce kullanılmayan 95 GHz spektrumun ticari kullanım ve yüksek yoğunluklu sabit kablosuz servisler için Ekim 2003'te Amerika Birleşik Devletleri'nde açılması bir Federal İletişim Komisyonu (FCC) tarafından dönüm noktası kararı. Teknolojik açıdan bakıldığında, bu kural ilk kez, taşıyıcı sınıfı kullanılabilirlik seviyelerinde bir mil veya daha fazla mesafelerde tam çift yönlü gigabit hızında kablosuz iletişime izin verdi. Spektrumun ticari kullanıma açılması sırasında, FCC Başkanı Michael Powell, kararı Amerikan halkı için ticari hizmet ve ürünlerde "yeni bir sınır" açtığını müjdeledi. O zamandan beri, fiber değiştirme veya genişletme, noktadan noktaya kablosuz "Son Mil" erişim ağları ve gigabit veri hızlarında ve ötesinde geniş bant İnternet erişimi için yeni pazarlar açıldı.

70 GHz, 80 GHz ve 90 GHz tahsislerinin önemi abartılamaz. Toplu olarak E-bandı olarak adlandırılan bu üç tahsis, lisanslı ticari kullanım için FCC tarafından şimdiye kadar piyasaya sürülen en büyük spektrum miktarını içermektedir. Birlikte, 13 GHz spektrum, FCC onaylı frekans bantlarının miktarını% 20 artırır ve bu bantlar birleşik olarak tüm hücresel spektrumun bant genişliğinin 50 katını temsil eder. Sırasıyla 5 GHz ve 70 GHz'de mevcut toplam 80 GHz bant genişliği ve 3 GHz'de 90 GHz ile, gigabit Ethernet ve daha yüksek veri hızları, nispeten basit radyo mimarileriyle ve karmaşık modülasyon şemaları olmadan kolayca barındırılabilir. Yayılma özelliklerinin, yaygın olarak kullanılan mikrodalga bantlarında olanlardan sadece biraz daha kötü olması ve yağmurun azalmasına izin veren iyi karakterize edilmiş hava özelliklerinin anlaşılmasıyla, birkaç millik bağlantı mesafeleri güvenle gerçekleştirilebilir.

FCC kararı, yeni bir İnternet tabanlı lisanslama planının da temelini attı. Bu çevrimiçi lisans şeması, bir radyo bağlantısının hızlı bir şekilde kaydedilmesine izin verir ve birkaç yüz dolarlık düşük bir kerelik ücret karşılığında frekans koruması sağlar. FCC'nin dönüm noktası niteliğindeki kararını takiben, dünyadaki birçok başka ülke şu anda MMW spektrumunu kamu ve ticari kullanım için açmaktadır. Bu yazıda, 70 GHz, 80 GHz ve 90 GHz bantlarının önemini açıklamaya çalışacağız ve bu yeni frekans tahsislerinin, yüksek veri hızlı iletimi ve ilgili iş modellerini potansiyel olarak nasıl yeniden şekillendireceğini göstereceğiz.

Yüksek Kapasiteli "Son Mil" Erişim Bağlantısı için Hedef Pazarlar ve Uygulamalar
Yalnızca Amerika Birleşik Devletleri'nde, 750,000'den fazla çalışanı olan yaklaşık 20 ticari bina bulunmaktadır. Günümüzün yüksek İnternet bağlantılı iş ortamlarında, bu binaların çoğu yüksek veri hızlı İnternet bağlantısına ihtiyaç duyar. Pek çok işletmenin şu anda sırasıyla 1 Mbps veya 1 Mbps'de daha düşük bir T1.54 / E2.048 hızına veya daha düşük hızlı DSL bağlantısının herhangi bir başka şekline sahip olmaktan memnun olduğu kesinlikle doğru olsa da, hızla artan sayıda işletme DS'ye ihtiyaç duyuyor veya talep ediyor. 3 (45 Mbps) bağlantı veya daha yüksek hızlı fiber bağlantılar. Ancak, Dikey Sistemler Grubu'nun son zamanlarda yaptığı bir araştırmaya göre, sorunların başladığı yer burası, Birleşik Devletler'deki ticari binaların sadece% 13.4'ü bir fiber ağa bağlı. Diğer bir deyişle, bu binaların% 86.6'sının fiber bağlantısı yoktur ve bina kiracıları, yerleşik veya alternatif telefon sağlayıcılarından (ILEC'ler veya CLEC'ler) daha düşük hızda kablolu bakır devreler kiralamaya güvenmektedir. 45 Mbps DS-3 bağlantısı gibi daha yüksek hızlı kablolu bakır bağlantı için bu tür maliyetler, ayda 3,000 $ veya daha fazlasına kolayca çıkabilir.

Cisco tarafından 2003 yılında yapılan bir başka ilginç çalışma, ABD'deki fibere bağlı olmayan ticari binaların% 75'inin fiber bağlantının bir mil yakınında olduğunu ortaya koydu. Ancak, bu binalara yüksek kapasiteli iletim için artan talebe rağmen, fiber döşemeyle ilgili maliyet çoğu zaman "iletim darboğazını kapatmaya" izin vermez. Örneğin, büyük ABD metropol şehirlerinde fiber döşemenin maliyetleri mil başına 250,000 $ 'a kadar çıkabilir ve en büyük ABD şehirlerinin çoğunda, ilgili büyük trafik kesintileri nedeniyle yeni fiber döşemede bir moratoryum bile vardır. Pek çok Avrupa Şehrindeki fiberden ticari binaya bağlantı rakamları çok daha kötü ve bazı araştırmalar ticari binaların sadece yaklaşık% 1'inin fibere bağlı olduğunu gösteriyor.

Birçok endüstri analisti, temel teknolojinin taşıyıcı sınıfı kullanılabilirlik seviyelerine izin vermesi koşuluyla, kısa mesafeli kablosuz "Son Mil" erişim bağlantısı için büyük ve şu anda yetersiz hizmet verilen bir pazar olduğu konusunda hemfikir. MMW telsiz sistemleri, bu teknik gereksinimleri karşılamak için mükemmel şekilde uygundur. Ek olarak, yüksek kapasiteli ve ticari olarak temin edilebilen MMW sistemleri, son birkaç yılda fiyatlandırmada büyük ölçüde düşüş yaşadı. Büyük bir metropol ABD veya Avrupa şehrinde sadece bir mil fiber döşemekle karşılaştırıldığında, gigabit Ethernet özellikli MMW telsiz kullanımı, fiber maliyetlerinin% 10'u kadar düşük olabilir. Bu fiyatlandırma yapısı, gigabit bağlantısının ekonomisini çekici kılar çünkü gerekli sermaye düzeni ve bunun sonucunda ortaya çıkan Yatırım Getirisi (ROI) süresi büyük ölçüde kısalır. Sonuç olarak, geçmişte hendek açma fiberinin yüksek altyapı maliyetleri nedeniyle ekonomik olarak hizmet verilemeyen birçok yüksek veri hızı uygulaması artık hizmet verilebilir ve MMW radyo teknolojisi kullanıldığında ekonomik olarak uygulanabilir. Bu uygulamalar arasında şunlar yer almaktadır:
● CLEC ve ILEC fiber uzantıları ve değiştirmeleri
● Metro Ethernet ana taşıyıcı ve fiber halka kapakları
● Kablosuz kampüs LAN uzantıları
● Kampüs ağlarında fiber yedekleme ve yol çeşitliliği
● Olağanüstü Durum Kurtarma
● Yüksek kapasiteli SAN bağlantısı
● İç Güvenlik ve Ordu için artıklık, taşınabilirlik ve güvenlik
● Yoğun kentsel ağlarda 3G hücresel ve / veya WIFI / WiMAX ana taşıyıcı
● Yüksek tanımlı video veya HDTV aktarımı için taşınabilir ve geçici bağlantılar

Neden E-Band MMW Teknolojisini kullanmalı?

Açılan üç frekans bandından 70 GHz ve 80 GHz bantları, ekipman üreticilerinin en çok ilgisini çekmiştir. Birlikte var olmak üzere tasarlanan 71… 76 GHz ve 81… 86 GHz tahsisler 5 GHz tam çift yönlü iletim bant genişliğine izin verir; en basit modülasyon şemalarında bile tam çift yönlü bir gigabit Ethernet (GbE) sinyalini kolayca iletmek için yeterlidir. Gelişmiş Wireless Excellence tasarımı, tam çift yönlü GbE sinyalini taşımak için yalnızca 5… 71 GHz'den daha düşük 76 GHz bandını kullanmayı bile başardı. Daha sonra, MMW teknolojisinin astronomik bölgelere yakın ve ABD dışındaki ülkelerde konuşlandırılması söz konusu olduğunda, bu yaklaşımın kullanılmasında açık bir avantaj gösterilmiştir.Doğrudan veri dönüştürme (OOK) ve düşük maliyetli diplexer'lar ile, nispeten basit ve dolayısıyla uygun maliyetli ve yüksek güvenilir radyo mimarileri elde edilebilir. Spektral açıdan daha verimli modülasyon kodlarıyla, 10 Gbps'de (10GigE) 40Gbps'ye kadar daha yüksek tam çift yönlü iletim elde edilebilir.

92… 95 GHz tahsisi ile çalışmak çok daha zordur çünkü spektrumun bu kısmı, 100… 94.0 GHz arasında dar bir 94.1 MHz dışlama bandı ile ayrılmış iki eşit olmayan kısma bölünmüştür. Spektrumun bu kısmının daha yüksek kapasite ve daha kısa menzilli iç mekan uygulamaları için kullanılacağı varsayılabilir. Bu tahsis, bu teknik incelemede daha fazla tartışılmayacaktır.

Açık hava koşullarında, düşük atmosferik zayıflama değerleri nedeniyle 70 GHz ve 80 GHz'deki iletim mesafeleri birçok mili aşıyor. Bununla birlikte, Şekil 1, bu koşullar altında bile atmosferik zayıflamanın frekansla önemli ölçüde değiştiğini göstermektedir [1]. Geleneksel, daha düşük mikrodalga frekanslarında ve kabaca 38 GHz'e kadar, atmosferik zayıflama, kilometre başına birkaç onda bir desibelin (dB / km) zayıflatma değerleriyle oldukça düşüktür. Yaklaşık 60 GHz'de oksijen molekülleri tarafından absorpsiyon, zayıflamada büyük bir artışa neden olur. Oksijen emilimindeki bu büyük artış, 60 GHz radyo ürünlerinin radyo iletim mesafelerini ciddi şekilde sınırlar. Bununla birlikte, 60 GHz oksijen emilim zirvesinin ötesinde, zayıflamanın 0.5 dB / km civarındaki değerlere geri döndüğü daha geniş bir düşük zayıflama penceresi açılır. Bu düşük zayıflama penceresine genellikle E-bandı adı verilir. E-bandı zayıflama değerleri, yaygın mikrodalga radyoların deneyimlediği zayıflamaya yakındır. 100 GHz'in üzerinde, atmosferik zayıflama genellikle artar ve ek olarak, daha yüksek frekanslarda O2 ve H2O absorpsiyonunun neden olduğu çok sayıda moleküler absorpsiyon bandı vardır. Özetle, E-bant frekanslarını yüksek kapasiteli kablosuz iletim için çekici kılan, 70 GHz ile 100 GHz arasındaki nispeten düşük atmosferik zayıflama penceresidir. Şekil 1 ayrıca, FSO iletim sistemlerinde kullanılan ve 200 terahertz (THz) civarında başlayan mikrodalga, milimetre dalga ve kızılötesi optik bantlarda yağmur ve sisin zayıflamayı nasıl etkilediğini göstermektedir. Çeşitli ve spesifik yağış oranlarında, artan iletim frekansları ile zayıflama değerleri biraz değişir. Yağış oranları ve iletim mesafeleri arasındaki ilişki aşağıdaki bölümde daha ayrıntılı incelenecektir. Sisle ilgili zayıflama, milimetre dalga frekanslarında temelde ihmal edilebilir ve milimetre dalgası ile optik iletim bandı arasında birkaç büyüklük derecesi artar: Daha uzun mesafeli FSO sistemlerinin sisli koşullarda çalışmayı durdurmasının ana nedeni.

E-Band için İletim Mesafeleri
Tüm yüksek frekanslı radyo yayılmasında olduğu gibi, yağmur zayıflaması tipik olarak iletim mesafeleri üzerindeki pratik sınırları belirler. Şekil 2, E-bant frekans aralığında çalışan telsiz sistemlerinin, yağmur [2] varlığı nedeniyle büyük bir zayıflama yaşayabileceğini göstermektedir. Neyse ki, en yoğun yağmur dünyanın sınırlı yerlerine düşme eğilimindedir; esas olarak subtropikal ve ekvator ülkeleri. Yoğun zamanlarda, kısa süreler için yedi inç / saatten (180 mm / saat) fazla yağış oranları gözlemlenebilir. Amerika Birleşik Devletleri ve Avrupa'da, yaşanan maksimum yağış oranları tipik olarak dört inç / saatten (100 mm / sa) azdır. Böyle bir yağış oranı, 30 dB / km'lik sinyal zayıflamalarına neden olur ve genellikle yalnızca kısa bulut patlamaları sırasında meydana gelir. Bu bulut patlamaları, nispeten küçük ve yerelleştirilmiş alanlarda ve daha düşük yoğunlukta, daha büyük çaplı yağmur bulutu içinde ortaya çıkan yağmur olaylarıdır. Bulut patlamaları aynı zamanda bağlantı boyunca hızla hareket eden şiddetli hava olaylarıyla da ilişkili olduğundan, yağmur kesintileri kısa olma eğilimindedir ve yalnızca uzun mesafeli iletim bağlantılarında sorunludur.

Milimetre Dalga ve Yağmur Zayıflatma V-bandı E-Bandı

ITU Yağmur Bölgeleri Küresel Milimetre Dalga E-Bandı V-Bandı

Uluslararası Telekomünikasyon Birliği (ITU) ve diğer araştırma kuruluşları, dünyanın her yerinden onlarca yıllık yağış verilerini topladı. Genel olarak, yağış özellikleri ve yağış oranı, istatistiksel yağmur süresi, yağmur damlası boyutları vb. Arasındaki ilişkiler iyi anlaşılmıştır [3] ve bu bilgileri kullanarak en kötü hava olaylarının bile üstesinden gelmek veya tahmin etmek için radyo bağlantıları tasarlamak mümkündür. Belirli frekanslarda çalışan daha uzun mesafeli telsiz bağlantılarında hava ile ilgili kesintilerin süreleri. ITU yağmur bölgesi sınıflandırma şeması, beklenen istatistiksel yağış oranlarını alfabetik sırayla gösterir. En az yağış alan bölgeler "Bölge A" olarak sınıflandırılırken, en yüksek yağış oranları "Bölge Q" dadır. Küresel bir ITU yağmur bölgesi haritası ve dünyanın belirli bölgelerindeki yağış oranlarının bir listesi aşağıda Şekil 3'te gösterilmektedir.

 ABD E-bant V-bandı için MMW Yağmur Soldurma Haritası

Şekil 3: Dünyanın farklı bölgelerinin ITU yağmur bölgesi sınıflandırması (üstte) ve yağmur olayı süresinin bir fonksiyonu olarak gerçek istatistiksel yağış oranları

Şekil 4, Kuzey Amerika ve Avustralya için daha ayrıntılı bir haritayı göstermektedir. ABD Kıta topraklarının kabaca% 80'inin yağmur bölgesi K ve altına düştüğünü belirtmekte fayda var. Başka bir deyişle,% 99.99 kullanılabilirlik seviyesinde çalışmak için, bir radyo sisteminin solma marjı, 42 mm / saatlik maksimum yağış oranına dayanacak şekilde tasarlanmalıdır. Kuzey Amerika'daki en yüksek yağış oranları Florida'da ve Körfez Kıyısı boyunca gözlemlenebilir ve bu bölgeler yağmur bölgesi N altında sınıflandırılır. Genel olarak Avustralya, Kuzey Amerika'dan daha az yağış alır. Daha kalabalık Güney sahil şeridi de dahil olmak üzere bu ülkenin büyük kısımları, E ve F yağmur bölgelerinde (<28 mm / sa) bulunmaktadır.

Basitleştirmek için, Şekil 2'nin sonuçlarını (yağış oranı - zayıflama) birleştirerek ve Şekil 3 ve 4'te gösterilen ITU yağış çizelgelerini kullanarak, dünyanın belirli bir bölümünde çalışan belirli bir radyo sisteminin kullanılabilirliğini hesaplamak mümkündür. . Amerika Birleşik Devletleri, Avrupa ve Avustralya için yağış verilerine dayanan teorik hesaplamalar, 70/80 GHz radyo iletim ekipmanının, bir mil ya da daha uzak mesafelerde% 99.99… 99.999 istatistiksel kullanılabilirlik düzeyinde GbE bağlanabilirliği sağlayabileceğini göstermektedir. Daha düşük bir% 99.9 kullanılabilirlik için, 2 mili aşan mesafeler rutin olarak elde edilebilir. Ağı bir halka veya ağ topolojisinde yapılandırırken, şiddetli yağmur hücrelerinin yoğun, kümelenme doğası ve halka / ağ topolojilerinin sağladığı yol fazlalığı nedeniyle aynı kullanılabilirlik rakamı için bazı durumlarda etkili mesafeler iki katına çıkar.

MMW Rain Fade Haritası Avustralya E-Band V_Band

Şekil 4: Kuzey Amerika ve Avustralya için ITU yağmur bölgesi sınıflandırması

MMW teknolojisinin, boş alan optiği (FSO) gibi diğer yüksek kapasiteli kablosuz çözümlere göre güçlü bir avantajı, MMW frekanslarının sis veya kum fırtınası gibi diğer iletim bozukluklarından etkilenmemesidir. Örneğin, 0.1 g / m3 (yaklaşık 50 m görüş mesafesi) sıvı su içeriğine sahip yoğun sis, 0.4/70 GHz'de yalnızca 80 dB / km zayıflamaya sahiptir [4]. Bu koşullar altında, bir FSO sistemi 250 dB / km'den fazla bir sinyal zayıflaması yaşayacaktır [5]. Bu aşırı zayıflama değerleri, FSO teknolojisinin neden yalnızca daha kısa mesafelerde yüksek kullanılabilirlik rakamları sağlayabildiğini göstermektedir. E-bant telsiz sistemleri benzer şekilde toz, kum, kardan ve diğer iletim yolu bozukluklarından etkilenmez.

Alternatif Yüksek Veri Hızlı Kablosuz Teknolojiler
E-bant kablosuz teknolojisine alternatif olarak, yüksek veri hızı bağlantısını destekleyebilen sınırlı sayıda uygulanabilir teknoloji vardır. Teknik incelemenin bu bölümü kısa bir genel bakış sağlar.

Fiber optik kablo

Fiber optik kablo, herhangi bir pratik iletim teknolojisinin en geniş bant genişliğini sunarak, çok yüksek veri hızlarının uzun mesafelerde iletilmesine izin verir. Dünya çapında ve özellikle uzun mesafeli ve şehirler arası ağlarda binlerce mil fiber bulunmasına rağmen, “Son Mil” erişimi sınırlı kalmaktadır. Kanal kazma ve karasal fiber döşemeyle ilgili önemli ve çoğu zaman engelleyici derecede yüksek ön maliyetler ve aynı zamanda geçiş hakkı sorunları nedeniyle, fiber erişimi imkansız hale gelebilir. Uzun gecikmeler, yalnızca fiber hendek kazma işleminin fiziksel süreci nedeniyle değil, aynı zamanda çevresel etkilerden ve böyle bir projede yer alan olası bürokratik engellerden kaynaklanan engeller nedeniyle de sık görülür. Bu nedenle, dünyanın dört bir yanındaki birçok şehir, şehir içi trafiğinin aksaması ve hendek açma sürecinin halk için yarattığı genel rahatsızlık nedeniyle fiber kanal açmayı yasaklamaktadır.

Mikrodalga Radyo Çözümleri

Sabit noktadan noktaya mikrodalga radyolar, tam çift yönlü 100 Mbps Hızlı Ethernet gibi daha yüksek veri hızlarını veya 500-4 GHz arasındaki frekans aralıklarında taşıyıcı başına 42 Mbps'ye kadar destekleyebilir. Bununla birlikte, daha geleneksel mikrodalga bantlarında spektrum sınırlıdır, genellikle sıkışıktır ve tipik lisanslı spektrum kanalları E-Band spektrumuna kıyasla çok dardır.

Mikrodalga ve Milimetre Dalga MMW Spektrum V-bandı ve E-bandı

Şekil 5: Yüksek veri hızlı mikrodalga radyolar ile 70/80 GHz radyo çözümü arasındaki karşılaştırma.

Genel olarak, lisanslama için mevcut olan frekans kanalları genellikle 56 megahertz'den (MHz) fazla değildir, ancak tipik olarak 30 MHz veya altındadır. Bazı bantlarda, taşıyıcı başına 112Mbps'yi destekleyebilen geniş 880MHz kanallar mevcut olabilir, ancak yalnızca kısa mesafeler için uygun olan daha yüksek frekans bantlarında. Sonuç olarak, bu bantlarda daha yüksek veri hızlarında çalışan telsizler, 1024 Dörtlü Genlik Modülasyonuna (QAM) kadar modülasyon şemaları kullanan oldukça karmaşık sistem mimarileri kullanmak zorundadır. Bu tür oldukça karmaşık sistemler, sınırlı mesafelere neden olur ve iş hacmi, en büyük kanallarda hala 880Mbps veri hızlarıyla sınırlıdır. Bu bantlarda bulunan sınırlı spektrum miktarı, daha geniş anten huzme genişliği modelleri ve her türlü parazite karşı yüksek QAM modülasyonunun hassasiyeti nedeniyle, geleneksel mikrodalga çözümlerinin kentsel veya metropol alanlarda daha yoğun olarak yerleştirilmesi son derece sorunludur. Geleneksel mikrodalga bantları ile 70/80 GHz yaklaşımı arasındaki görsel spektrum karşılaştırması Şekil 5'te gösterilmektedir.

60 GHz (V-Band) Milimetre Dalga Radyo Çözümleri
60 GHz spektrumu içindeki frekans tahsisleri ve özellikle 57… 66 GHz arasındaki tahsisler, dünyanın farklı bölgelerinde önemli ölçüde farklılık gösterir. Kuzey Amerika FCC, tam çift yönlü GbE işlemi için yeterli bant genişliği sağlayan 57… 64 GHz arasında daha geniş bir frekans spektrumu bloğu yayınladı. Diğer ülkeler bu özel kurala uymadılar ve bu ülkeler yalnızca 60 GHz spektrum bandı içinde çok daha küçük ve sıklıkla kanalize edilmiş frekans tahsislerine erişebilir. ABD dışındaki sınırlı miktardaki mevcut spektrum, Avrupa'daki, Almanya, Fransa ve İngiltere gibi ülkelerdeki yüksek veri hızlarında düşük maliyetli 60 GHz radyo çözümlerinin oluşturulmasına izin vermiyor. Bununla birlikte, ABD'de bile, iletim gücündeki düzenlenmiş sınırlama, oksijen molekülleri tarafından yüksek atmosferik absorpsiyondan kaynaklanan nispeten zayıf yayılma özellikleriyle birleştiğinde (bkz. Şekil 1), tipik bağlantı mesafelerini yarım milden daha kısa bir sürede sınırlar. % 99.99… 99.999 sistem kullanılabilirliği düzeyinde taşıyıcı sınıfı performansa ulaşmak için, ABD kıta bölgesinin büyük kısımları için, mesafe genellikle 500 metreden (500 metreden) biraz daha fazlasıyla sınırlıdır. FCC, 60 GHz spektrumunu lisanssız bir spektrum olarak kategorize etti. Daha yüksek frekanslı 70/80 GHz tahsislerinin aksine, 60 GHz radyo sistemlerinin çalışması yasal onay veya koordinasyon gerektirmez. Bir yandan lisanssız teknolojinin kullanımı son kullanıcılar arasında çok popülerdir, ancak aynı zamanda kazara veya kasıtlı müdahaleye karşı hiçbir koruma yoktur. Özetle, özellikle ABD'de, 60 GHz spektrumunun kullanımı kısa mesafeli dağıtımlar için potansiyel olarak uygun bir alternatif olabilir, ancak teknoloji, 500 metrenin ötesindeki bağlantı mesafeleri için ve% 99.99…% 99.999 sistem kullanılabilirliği gerektiğinde gerçek bir alternatif değildir.

Boş Alan Optiği (FSO, Optik Kablosuz)
Boş alan optiği (FSO) teknolojisi, uzak konumlar arasında bilgi iletmek için kızılötesi lazer teknolojisini kullanır. Teknoloji, 1 Gbps ve üzeri çok yüksek veri hızlarının iletilmesine izin verir. FSO teknolojisi genellikle çok güvenli bir iletim teknolojisidir, aşırı dar iletim ışını özellikleri nedeniyle parazitlenmeye çok yatkın değildir ve ayrıca dünya çapında lisans gerektirmez.

Ne yazık ki, kızılötesi optik bantlardaki sinyallerin iletimi, atmosferik absorpsiyonun 130 dB / km'yi aşabildiği sislerden büyük ölçüde etkilenir [5]. Genel olarak, iki konum arasındaki (örneğin kum, toz) görünürlüğü etkileyen her türlü hava durumu, FSO sistemi performansını da etkileyecektir. Sis olayları ve toz / kum fırtınaları da çok lokalize olabilir ve tahmin edilmesi zor olabilir ve sonuç olarak FSO sistemi kullanılabilirliğinin tahmini daha zordur. Süreleri çok kısa olan aşırı yağmur olaylarının aksine, sis ve toz / kum fırtınaları da çok uzun süreler (dakikalar yerine saatler veya hatta günler) sürebilir. Bu, bu tür koşullar altında çalışan FSO sistemleri için son derece uzun kesintilere neden olabilir.

Pratik bir bakış açısından ve% 99.99… 99.999 kullanılabilirlik sayıları göz önüne alındığında, yukarıdakilerin tümü FSO teknolojisini yalnızca birkaç yüz yarda (300 metre) mesafelerle sınırlayabilir; özellikle kıyı veya sisli bölgelerde ve ayrıca kum / toz fırtınaları yaşayan bölgelerde. Bu tür ortamlarda FSO sistemlerini dağıtırken% 100 bağlantıyı sürdürmek için alternatif bir yol teknolojisi önerilir.

Sektör uzmanlarının çoğu, FSO teknolojisinin daha kısa mesafelerdeki uzak yerleri kablosuz olarak birbirine bağlamak için ilginç ve potansiyel olarak ucuz bir alternatif sunabileceği konusunda hemfikir. Bununla birlikte, kızılötesi spektrumdaki sinyal zayıflaması fiziği, bu teknolojiyi her zaman çok kısa mesafelerle sınırlayacaktır.

Tartışılan ve ticari olarak temin edilebilen yüksek veri hızlı iletim teknolojilerinin ve bunların temel performans sürücülerinin kısa bir karşılaştırması Tablo 1'de gösterilmiştir.

MMW Diğer kablosuz teknolojilerle karşılaştırıldığında

Tablo 1: Piyasada satılan yüksek veri hızlı kablolu ve kablosuz iletim teknolojilerinin karşılaştırma tablosu

Piyasada Bulunan Milimetre Dalga Çözümleri
CableFree Millimeter-wave ürün portföyü, lisanslı 100 GHz E-bant spektrumunda 10 Mbps'den 10 Gbps'ye (70 Gigabit Ethernet) ve lisanssız 1 GHz spektrumunda 60 Gbps'ye kadar çalışan noktadan noktaya radyo çözümlerini içerir. Sistemler, sektördeki herhangi bir E-bant telsiz üreticisinin en rekabetçi fiyat noktalarında müşterinin belirli dağıtım mesafelerinde kullanılabilirlik gereksinimlerini karşılamak için farklı anten boyutlarında mevcuttur. Wireless Excellence'ın E-bant radyo çözümleri, hem 5 GHz hem de 70 GHz bantlarında eşzamanlı iletim yerine, yalnızca lisanslı 80/70 GHz E-bant spektrumunun düşük 80 GHz frekans bandında çalışır. Sonuç olarak, Wireless Excellence ürünleri, ordunun askeri iletişim için 80 GHz bandının parçalarını kullandığı Avrupa'daki astronomik alanlara veya askeri tesislere yakın potansiyel dağıtım kısıtlamalarına eğilimli değildir. Sistemlerin yerleştirilmesi kolaydır ve 48 voltluk doğru akımın (Vdc) düşük voltajlı güç beslemesi nedeniyle, sistemi kurmak için sertifikalı bir elektrikçiye gerek yoktur. Wireless Excellence ürünlerinin fotoğrafları aşağıdaki Şekil 6'da gösterilmektedir.

BAE'de Dağıtılan CableFree MMW Bağlantısı

Şekil 6: CableFree MMW telsizleri kompakttır ve son derece entegredir. 60cm anten versiyonu gösterilmiştir

Özet ve sonuçlar
Günümüzün yüksek kapasiteli ağ bağlantı gereksinimlerini çözmek için, fiber döşeme veya yüksek kapasiteli fiber bağlantıları kiralama maliyetinin çok altında fiber benzeri performans sağlayan son derece güvenilir kablosuz çözümler mevcuttur. Bu sadece performans / maliyet açısından değil, aynı zamanda "Last-Mile" erişim ağlarındaki fiber bağlantıların hala çok yaygın olmaması ve son araştırmalar Amerika Birleşik Devletleri'nde ticari binaların yalnızca% 13.4'ünün 20 çalışan fibere bağlı. Bu rakamlar diğer birçok ülkede daha da düşüktür.

Piyasada, uzak ağ konumlarına bağlanmak için gigabit bağlantısı sağlayabilen birkaç teknoloji vardır. 70/80 GHz frekans aralığındaki lisanslı E-bant çözümleri, bir mil (1.6 km) ve ötesinde çalışma mesafelerinde en yüksek taşıyıcı sınıfı kullanılabilirlik rakamlarını sağlayabildikleri için özellikle ilgi çekicidir. Amerika Birleşik Devletleri'nde 2003 dönüm noktası niteliğindeki bir FCC kararı, bu spektrumu ticari kullanım için açtı ve İnternet tabanlı düşük maliyetli hafif lisanslama programı, kullanıcıların birkaç saat içinde işletim için bir lisans almasına olanak tanıyor. Diğer ülkeler, ticari kullanım için E-bant spektrumuna zaten sahiptir ve / veya şu anda açma sürecindedir. Lisanssız 60 GHz telsizler ve boş alan optikleri (FSO) sistemleri de gigabit Ethernet bağlantısı sağlayabilir, ancak daha yüksek% 99.99… 99.999 taşıyıcı sınıfı kullanılabilirlik seviyelerinde, bu çözümlerin her ikisi de yalnızca daha kısa mesafelerde çalışabilir. Basit bir kural olarak ve Amerika Birleşik Devletleri'nin çoğu bölgesi için, 60 GHz çözümleri bu yüksek kullanılabilirlik seviyelerini yalnızca 500 yarda (500 metre) altındaki mesafelerde konuşlandırıldığında sağlayabilir.

Referanslar
● ITU-R P.676-6, "Atmosferik Gazlarla Zayıflama", 2005.
● ITU-R P.838-3, "Tahmin Yöntemlerinde Kullanım için Yağmur için Özel Azaltma Modeli," 2005.
● ITU-R S.837-4, "Yayılma Modellemesi için Yağış Özellikleri", 2003.
● ITU-R S.840-3, "Bulut ve Sisten Kaynaklanan Zayıflama", 1999.

E-Band Milimetre Dalgası Hakkında Daha Fazla Bilgi İçin

E-Band MMW hakkında daha fazla bilgi için lütfen Bize ulaşın

Mesaj bırakın 

İleti listesi