E-band millimetergolftechnologie

Inleiding tot Millimeter Wave-technologie voor E-Band en V-Band

MMW Samenvatting

Millimeter Wave (MMW) is een technologie voor draadloze verbindingen met hoge snelheid (10 Gbps, 10 Gigabit per seconde) en hoge capaciteit, ideaal voor stedelijke gebieden. Door gebruik te maken van hoogfrequente microgolven in de E-Band (70-80GHz) en 58GHZ tot 60GHz (V-Band) spectrum, kunnen verbindingen dicht worden ingezet in drukke steden zonder interferentie, en zonder te hoeven graven naar kabels en glasvezel, wat kan worden duur, langzaam en zeer ontwrichtend. MMW-koppelingen kunnen daarentegen binnen enkele uren worden geïmplementeerd en op verschillende sites worden verplaatst en hergebruikt naarmate de netwerkvereisten evolueren.

CableFree MMW Millimeter Wave Link geïnstalleerd in de VAE

Geschiedenis van MMW

In 2003 opende de North American Federal Communications Commission (FCC) verschillende hoogfrequente millimetergolfbanden (MMW), namelijk in de 70, 80 en 90 gigahertz (GHz) -bereiken, voor commercieel en openbaar gebruik. Vanwege de enorme hoeveelheid spectrum (ongeveer 13 GHz) die beschikbaar is in deze banden, zijn millimetergolfradio's snel de snelste point-to-point (pt-to-pt) radio-oplossing op de markt geworden. Radiotransmissieproducten die full-duplex gegevenssnelheden tot 1.25 Gbps bieden, met een beschikbaarheid van 99.999% van de carrier-klasse en over afstanden van bijna een mijl of meer, zijn tegenwoordig verkrijgbaar. Vanwege kosteneffectieve prijzen hebben MMW-radio's het potentieel om bedrijfsmodellen te transformeren voor providers van mobiele backhaul en metro / enterprise "Last-Mile" -toegangsconnectiviteit.

Regelgevende achtergrond
De opening van 13 GHz aan voorheen ongebruikt spectrum in de frequentiebereiken 71 ... 76 GHz, 81 ... 86 GHz en 92 ... 95 GHz, voor commercieel gebruik, en vaste draadloze diensten met hoge dichtheid in de Verenigde Staten in oktober 2003 wordt beschouwd als een historische uitspraak van de Federal Communications Commission (FCC). Vanuit technologisch oogpunt stond deze uitspraak voor het eerst draadloze communicatie met volledige lijnsnelheid en full-duplex gigabit-snelheid toe over afstanden van één mijl of meer bij beschikbaarheidsniveaus van carrier-klasse. Op het moment dat het spectrum werd geopend voor commercieel gebruik, kondigde FCC-voorzitter Michael Powell de uitspraak aan als het openen van een "nieuwe grens" in commerciële diensten en producten voor het Amerikaanse volk. Sindsdien zijn er nieuwe markten geopend voor vervanging of uitbreiding van glasvezel, point-to-point draadloze "Last-Mile" -toegangsnetwerken en breedband-internettoegang met gigabit-gegevenssnelheden en meer.

Het belang van de toewijzingen van 70 GHz, 80 GHz en 90 GHz kan niet genoeg worden benadrukt. Deze drie toewijzingen, gezamenlijk E-band genoemd, omvatten de grootste hoeveelheid spectrum die ooit door de FCC is vrijgegeven voor commercieel gebruik onder licentie. Samen verhoogt het 13 GHz spectrum het aantal door de FCC goedgekeurde frequentiebanden met 20% en deze banden vertegenwoordigen samen 50 keer de bandbreedte van het volledige cellulaire spectrum. Met in totaal 5 GHz bandbreedte beschikbaar op respectievelijk 70 GHz en 80 GHz en 3 GHz op 90 GHz, kunnen gigabit Ethernet en hogere gegevenssnelheden gemakkelijk worden ondergebracht met relatief eenvoudige radio-architecturen en zonder complexe modulatieschema's. Met voortplantingskenmerken die slechts iets slechter zijn dan die bij de veelgebruikte microgolfbanden, en goed gekarakteriseerde weerskenmerken waardoor regenvervaging kan worden begrepen, kunnen verbindingsafstanden van enkele kilometers met vertrouwen worden gerealiseerd.

De FCC-uitspraak legde ook de basis voor een nieuw op internet gebaseerd licentiesysteem. Dit online licentieschema maakt snelle registratie van een radioverbinding mogelijk en biedt frequentiebescherming tegen een lage eenmalige vergoeding van een paar honderd dollar. Veel andere landen over de hele wereld stellen momenteel het MMW-spectrum open voor openbaar en commercieel gebruik, in navolging van de historische uitspraak van de FCC. In dit artikel zullen we proberen de betekenis van de 70 GHz-, 80 GHz- en 90 GHz-banden uit te leggen, en laten zien hoe deze nieuwe frequentietoewijzingen de overdracht van hoge gegevenssnelheden en de bijbehorende bedrijfsmodellen mogelijk zullen hervormen.

Doelmarkten en toepassingen voor "Last-Mile" -toegangsconnectiviteit met hoge capaciteit
Alleen al in de Verenigde Staten zijn er ongeveer 750,000 commerciële gebouwen met meer dan 20 werknemers. In de huidige zakelijke omgevingen met een hoge internetverbinding hebben de meeste van deze gebouwen een snelle internetverbinding nodig. Hoewel het zeker waar is dat veel bedrijven momenteel tevreden zijn met een langzamere T1 / E1 van respectievelijk 1.54 Mbps of 2.048 Mbps, of een andere vorm van langzamere DSL-verbindingen, heeft een snel groeiend aantal bedrijven behoefte aan DS- 3 (45 Mbps) connectiviteit of snellere glasvezelverbindingen. Maar hier beginnen de problemen, volgens een zeer recente studie van Vertical Systems Group, is slechts 13.4% van de commerciële gebouwen in de Verenigde Staten aangesloten op een glasvezelnetwerk. Met andere woorden, 86.6% van deze gebouwen heeft geen glasvezelverbinding en huurders van gebouwen zijn aangewezen op het leasen van langzamere bekabelde koperen circuits van de gevestigde of alternatieve telefonieleveranciers (ILEC's of CLEC's). Dergelijke kosten voor een snellere bekabelde koperen verbinding, zoals een 45 Mbps DS-3-verbinding, kunnen gemakkelijk oplopen tot $ 3,000 per maand of meer.

Een ander interessant onderzoek dat in 2003 door Cisco werd uitgevoerd, toonde aan dat 75% van de commerciële gebouwen in de VS die niet op glasvezel zijn aangesloten zich binnen anderhalve kilometer van een glasvezelverbinding bevindt. Ondanks de groeiende vraag naar transmissie met hoge capaciteit naar deze gebouwen, is het door de kosten die gepaard gaan met het leggen van glasvezel vaak niet mogelijk om "het transmissieknelpunt te dichten". De kosten voor het leggen van glasvezel in grote Amerikaanse metropolen kunnen bijvoorbeeld oplopen tot $ 250,000 per mijl, en in veel van de grootste Amerikaanse steden is er zelfs een moratorium op het leggen van nieuwe vezels vanwege de daarmee gepaard gaande enorme verkeersonderbrekingen. De cijfers over de connectiviteit van glasvezel naar commercieel gebouw zijn in veel Europese steden veel slechter en sommige studies suggereren dat slechts ongeveer 1% van de commerciële gebouwen op glasvezel is aangesloten.

Veel brancheanalisten zijn het erover eens dat er een grote en momenteel onderbediende markt is voor draadloze "Last Mile" -toegangsconnectiviteit op korte afstand, op voorwaarde dat de onderliggende technologie beschikbaarheidsniveaus van carrier-klasse mogelijk maakt. MMW-radiosystemen zijn perfect geschikt om aan deze technische vereisten te voldoen. Bovendien zijn de in de handel verkrijgbare MMW-systemen met hoge capaciteit de afgelopen jaren drastisch in prijs gedaald. In vergelijking met het leggen van slechts één mijl glasvezel in een grote Amerikaanse of Europese stad, kan het gebruik van een gigabit Ethernet-compatibele MMW-radio zo laag zijn als 10% van de glasvezelkosten. Deze prijsstructuur maakt de economie van gigabit-connectiviteit aantrekkelijk omdat de vereiste kapitaallay-out en de daaruit voortvloeiende Return on Investment (ROI) -periode drastisch worden verkort. Dientengevolge kunnen veel toepassingen met een hoge datasnelheid die in het verleden niet economisch konden worden bediend vanwege de hoge infrastructuurkosten van sleuvengraven, nu worden bediend en zijn ze economisch haalbaar bij gebruik van MMW-radiotechnologie. Onder deze toepassingen zijn:
● CLEC- en ILEC-glasvezeluitbreidingen en -vervangingen
● Metro Ethernet backhaul en glasvezelring-sluitingen
● Draadloze LAN-uitbreidingen op de campus
● Glasvezelback-up en paddiversiteit in campusnetwerken
● Noodherstel
● SAN-connectiviteit met hoge capaciteit
● Redundantie, draagbaarheid en veiligheid voor binnenlandse veiligheid en leger
● 3G mobiele en / of WIFI / WiMAX-backhaul in dichte stedelijke netwerken
● Draagbare en tijdelijke links voor high-definition video of HDTV-transport

Waarom E-Band MMW-technologie gebruiken?

Van de drie beschikbare frequentiebanden zijn de 70 GHz- en 80 GHz-banden het meest geïnteresseerd in fabrikanten van apparatuur. De toewijzingen van 71… 76 GHz en 81… 86 GHz zijn ontworpen om naast elkaar te bestaan ​​en maken 5 GHz full-duplex transmissiebandbreedte mogelijk; genoeg om gemakkelijk een full-duplex gigabit Ethernet (GbE) -signaal te verzenden, zelfs met de eenvoudigste modulatieschema's. Het geavanceerde Wireless Excellence-ontwerp slaagde er zelfs in om de lagere 5 GHz-band te gebruiken, van alleen 71… 76 GHz, om een ​​full duplex GbE-signaal te transporteren. Later wordt een duidelijk voordeel getoond in het gebruik van deze benadering als het gaat om de inzet van MMW-technologie dichtbij astronomische locaties en in landen buiten de VS Met directe dataconversie (OOK) en goedkope diplexers, relatief eenvoudig en dus kostenefficiënt en zeer betrouwbare radio-architecturen kunnen worden bereikt. Met meer spectraal efficiënte modulatiecodes kan een nog hogere full-duplex transmissie van 10 Gbps (10GigE) tot 40 Gbps worden bereikt.

De toewijzing van 92… 95 GHz is veel moeilijker om mee te werken omdat dit deel van het spectrum is opgedeeld in twee ongelijke delen die worden gescheiden door een smalle 100 MHz-uitsluitingsband tussen 94.0… 94.1 GHz. Aangenomen kan worden dat dit deel van het spectrum waarschijnlijk zal worden gebruikt voor binnentoepassingen met een hogere capaciteit en een korter bereik. Deze allocatie wordt in deze whitepaper niet verder besproken.

Onder heldere weersomstandigheden overschrijden de transmissieafstanden bij 70 GHz en 80 GHz vele mijlen als gevolg van lage atmosferische dempingswaarden. Figuur 1 laat echter zien dat zelfs onder deze omstandigheden de atmosferische demping aanzienlijk varieert met de frequentie [1]. Bij conventionele, lagere microgolffrequenties en tot ongeveer 38 GHz, is de atmosferische demping redelijk laag met dempingswaarden van enkele tienden decibel per kilometer (dB / km). Bij ongeveer 60 GHz veroorzaakt absorptie door zuurstofmoleculen een grote piek in verzwakking. Deze grote toename van zuurstofopname beperkt de radiotransmissieafstanden van 60 GHz-radioproducten ernstig. Echter, voorbij de 60 GHz zuurstofabsorptiepiek gaat een breder laag dempingsvenster open waar de demping terugvalt naar waarden rond 0.5 dB / km. Dit venster met lage verzwakking wordt gewoonlijk E-band genoemd. De dempingswaarden van de E-band liggen dicht bij de demping die wordt ervaren door gewone microgolfradio's. Boven 100 GHz neemt de atmosferische verzwakking in het algemeen toe en daarnaast zijn er talrijke moleculaire absorptiebanden die worden veroorzaakt door O2- en H2O-absorptie bij hogere frequenties. Samenvattend is het het relatief lage atmosferische verzwakkingsvenster tussen 70 GHz en 100 GHz dat E-bandfrequenties aantrekkelijk maakt voor draadloze transmissie met hoge capaciteit. Figuur 1 laat ook zien hoe regen en mist dempen in microgolf-, millimetergolf- en infrarood optische banden die beginnen bij ongeveer 200 terahertz (THz) en die worden gebruikt in FSO-transmissiesystemen. Bij verschillende en specifieke neerslagsnelheden veranderen de dempingswaarden enigszins, met toenemende transmissiefrequenties. De relatie tussen neerslagsnelheden en transmissieafstanden wordt in de volgende paragraaf verder onderzocht. Mistgerelateerde verzwakking kan in principe worden verwaarloosd bij millimetergolffrequenties, waarbij ze met verschillende ordes van grootte toenemen tussen de millimetergolf en de optische transmissieband: de belangrijkste reden waarom FSO-systemen met een langere afstand niet meer werken onder mistige omstandigheden.

Transmissie-afstanden voor E-Band
Zoals bij alle hoogfrequente radiovoortplanting, bepaalt regendemping doorgaans de praktische limieten voor transmissieafstanden. Figuur 2 laat zien dat radiosystemen die in het frequentiebereik van de E-band werken, sterk verzwakt kunnen worden gezien de aanwezigheid van regen [2]. Gelukkig valt de meest intense regen meestal in een beperkt aantal delen van de wereld; voornamelijk de subtropische en equatoriale landen. Op piekmomenten kunnen gedurende korte perioden neerslagsnelheden van meer dan zeven inch / uur (180 mm / uur) worden waargenomen. In de Verenigde Staten en Europa zijn de maximale neerslagsnelheden die worden ervaren doorgaans minder dan vier inch / uur (100 mm / uur). Een dergelijke neerslagsnelheid veroorzaakt signaaldemping van 30 dB / km, en treedt doorgaans alleen op tijdens korte wolkbreuken. Deze wolkbreuken zijn regengebeurtenissen die optreden in relatief kleine en gelokaliseerde gebieden en binnen een regenwolk met een lagere intensiteit en een grotere diameter. Omdat wolkbreuken ook typisch worden geassocieerd met zware weersomstandigheden die snel over de verbinding bewegen, zijn regenuitval vaak kort en alleen problematisch op transmissieverbindingen over langere afstanden.

Millimetergolf en regendemping V-band E-band

ITU Rain Zones Wereldwijde millimetergolf E-band V-band

De International Telecommunications Union (ITU) en andere onderzoeksorganisaties hebben decennia aan regenvalgegevens verzameld van over de hele wereld. Over het algemeen zijn regenvalkenmerken en relaties tussen neerslagsnelheid, statistische regenduur, regendruppelgrootte, enz. Goed begrepen [3] en door deze informatie te gebruiken is het mogelijk om radioverbindingen te ontwikkelen om zelfs de ergste weersomstandigheden te overwinnen of om te voorspellen. de duur van weersgerelateerde uitval op langeafstandsradioverbindingen die op specifieke frequenties werken. Het ITU-classificatieschema voor regenzones toont de verwachte statistische regenvalcijfers in alfabetische volgorde. Terwijl gebieden met de minste regenval worden geclassificeerd als 'Regio A', vallen de hoogste regenvalcijfers in 'Regio Q'. Een globale ITU-regenzonekaart en een lijst van de neerslagsnelheden in specifieke regio's van de wereld wordt getoond in Figuur 3 hieronder.

 MMW Rain Fade Map voor USA E-band V-band

Figuur 3: ITU-classificatie van regenzones van verschillende regio's over de hele wereld (bovenaan) en werkelijke statistische neerslagsnelheden als functie van de duur van de regenval

Figuur 4 toont een meer gedetailleerde kaart voor Noord-Amerika en Australië. Het is de moeite waard te vermelden dat ongeveer 80% van het continentale grondgebied van de VS in regenzone K en lager valt. Met andere woorden, om op een beschikbaarheidsniveau van 99.99% te werken, moet de fade-marge van een radiosysteem ontworpen zijn om een ​​maximale neerslagsnelheid van 42 mm / uur te weerstaan. De hoogste regenvalcijfers in Noord-Amerika kunnen worden waargenomen in Florida en langs de Golfkust, en deze regio's zijn ingedeeld in regenzone N. Over het algemeen heeft Australië minder regen dan Noord-Amerika. Grote delen van dit land, waaronder de meer bevolkte zuidelijke kustlijn, bevinden zich in de regenzones E en F (<28 mm / u).

Om te vereenvoudigen, door de resultaten van figuur 2 (neerslagsnelheid vs. verzwakking) te combineren en de ITU-neerslaggrafieken te gebruiken die worden weergegeven in figuren 3 en 4, is het mogelijk om de beschikbaarheid te berekenen van een bepaald radiosysteem dat in een bepaald deel van de wereld werkt. . Theoretische berekeningen op basis van neerslaggegevens voor de Verenigde Staten, Europa en Australië laten zien dat 70/80 GHz radiotransmissieapparatuur GbE-connectiviteit kan bereiken met een statistisch beschikbaarheidsniveau van 99.99… 99.999% over afstanden van bijna een mijl of zelfs verder. Voor een lagere beschikbaarheid van 99.9% kunnen routinematig afstanden van meer dan 2 mijl worden afgelegd. Bij het configureren van het netwerk in een ring- of mesh-topologie, verdubbelen de effectieve afstanden in sommige gevallen voor hetzelfde beschikbaarheidscijfer vanwege de dichte, clusterende aard van zware regencellen en de padredundantie die ring / mesh-topologieën bieden.

MMW Rain Fade Map Australië E-Band V_Band

Figuur 4: ITU-classificatie voor regenzones voor Noord-Amerika en Australië

Een sterk voordeel van MMW-technologie ten opzichte van andere draadloze oplossingen met hoge capaciteit, zoals Free Space Optics (FSO), is dat MMW-frequenties niet worden beïnvloed door andere transmissiestoornissen zoals mist of zandstormen. Dikke mist bijvoorbeeld met een vloeibaar watergehalte van 0.1 g / m3 (ongeveer 50 m zicht) heeft slechts 0.4 dB / km demping bij 70/80 GHz [4]. Onder deze omstandigheden zal een FSO-systeem een ​​signaaldemping ervaren van meer dan 250 dB / km [5]. Deze extreme dempingswaarden laten zien waarom FSO-technologie alleen hoge beschikbaarheidscijfers kan bieden over kortere afstanden. E-band radiosystemen worden op dezelfde manier niet beïnvloed door stof, zand, sneeuw en andere storingen in het transmissiepad.

Alternatieve draadloze technologieën met hoge gegevenssnelheid
Als alternatief voor draadloze E-band-technologie is er een beperkt aantal bruikbare technologieën die connectiviteit met hoge datasnelheden kunnen ondersteunen. Dit gedeelte van de whitepaper geeft een kort overzicht.

Glasvezelkabel

Glasvezelkabel biedt de breedste bandbreedte van alle praktische transmissietechnologieën, waardoor zeer hoge datasnelheden over lange afstanden kunnen worden verzonden. Hoewel duizenden kilometers glasvezel wereldwijd beschikbaar zijn, met name in langeafstands- en intercitynetwerken, blijft de toegang tot "Last-Mile" beperkt. Vanwege de aanzienlijke en vaak onbetaalbaar hoge kosten die gepaard gaan met het graven van greppels en het leggen van terrestrische vezels, en vanwege voorrangsproblemen, kan vezeltoegang moeilijk tot onmogelijk zijn. Lange vertragingen komen ook vaak voor, niet alleen vanwege het fysieke proces van het graven van vezels, maar ook vanwege obstakels die worden veroorzaakt door milieueffecten en potentiële bureaucratische hindernissen die bij een dergelijk project komen kijken. Om deze reden verbieden veel steden over de hele wereld het graven van sleuven voor vezels vanwege de verstoring van het binnenstedelijke verkeer en het algemene ongemak dat het sleufproces voor het publiek veroorzaakt.

Magnetronradio-oplossingen

Vaste point-to-point microgolfradio's kunnen hogere gegevenssnelheden ondersteunen, zoals full-duplex 100 Mbps Fast Ethernet of tot 500 Mbps per draaggolf in frequentiebereiken tussen 4-42 GHz. In de meer traditionele microgolfbanden is het spectrum echter beperkt, vaak overbelast en typisch gelicentieerde spectrumkanalen zijn erg smal in vergelijking met het E-Band-spectrum.

Microgolf- en millimetergolf MMW Spectrum V-band en E-band

Figuur 5: Vergelijking tussen microgolfradio's met hoge gegevenssnelheid en een 70/80 GHz radio-oplossing.

Over het algemeen zijn de frequentiekanalen die beschikbaar zijn voor licentieverlening vaak niet meer dan 56 megahertz (MHz), maar doorgaans 30 MHz of lager. In sommige banden kunnen brede 112 MHz-kanalen beschikbaar zijn die 880 Mbps per draaggolf kunnen ondersteunen, maar alleen in hogere frequentiebanden die geschikt zijn voor korte afstanden. Bijgevolg moeten radio's die in deze banden met hogere gegevenssnelheden werken, zeer complexe systeemarchitecturen gebruiken met modulatieschema's tot 1024 Quadrature Amplitude Modulation (QAM). Dergelijke zeer complexe systemen resulteren in beperkte afstanden en de doorvoer is nog steeds beperkt tot datasnelheden tot 880 Mbps in de grootste kanalen. Vanwege de beperkte hoeveelheid spectrum die beschikbaar is in deze banden, de bredere patronen van de antennebundelbreedte en de gevoeligheid van hoge QAM-modulatie voor elke vorm van interferentie, is een dichtere inzet van traditionele microgolfoplossingen in stedelijke of grootstedelijke gebieden buitengewoon problematisch. Een visuele spectrumvergelijking tussen de traditionele microgolfbanden en de 70/80 GHz-benadering wordt getoond in figuur 5.

60 GHz (V-band) millimetergolf-radio-oplossingen
Frequentietoewijzingen binnen het 60 GHz-spectrum, en in het bijzonder toewijzingen tussen 57… 66 GHz, variëren aanzienlijk in verschillende regio's van de wereld. De Noord-Amerikaanse FCC heeft een breder frequentiebereik tussen 57 ... 64 GHz vrijgegeven dat voldoende bandbreedte biedt voor full-duplex GbE-werking. Andere landen hebben deze specifieke uitspraak niet gevolgd en deze landen hebben alleen toegang tot veel kleinere en vaak gekanaliseerde frequentietoewijzingen binnen de 60 GHz-spectrumband. De beperkte hoeveelheid beschikbaar spectrum buiten de VS maakt het niet mogelijk om kosteneffectieve 60 GHz-radio-oplossingen met hoge datasnelheden te bouwen in Europese landen als Duitsland, Frankrijk en Engeland om er maar een paar te noemen. Maar zelfs in de VS beperkt de gereguleerde beperking van het zendvermogen, in combinatie met de relatief slechte voortplantingskarakteristieken als gevolg van de hoge atmosferische absorptie door zuurstofmoleculen (zie figuur 1), typische verbindingsafstanden tot minder dan een halve mijl. Om carrier-class prestaties van 99.99… 99.999% systeembeschikbaarheid te bereiken, voor grote delen van het continentale Amerikaanse grondgebied, is de afstand over het algemeen beperkt tot iets meer dan 500 yards (500 meter). FCC heeft het 60 GHz-spectrum gecategoriseerd als een licentievrij spectrum. In tegenstelling tot de 70/80 GHz-toewijzingen met een hogere frequentie, vereist de werking van 60 GHz-radiosystemen geen wettelijke goedkeuring of coördinatie. Enerzijds is het gebruik van technologie zonder vergunning erg populair onder eindgebruikers, maar tegelijkertijd is er geen bescherming tegen interferentie, hetzij per ongeluk, hetzij opzettelijk. Samengevat, vooral in de VS, kan het gebruik van het 60 GHz-spectrum een ​​potentieel levensvatbaar alternatief zijn voor implementaties over korte afstanden, maar de technologie is geen echt alternatief voor verbindingsafstanden van meer dan 500 meter en wanneer 99.99… 99.999% systeembeschikbaarheid vereist is.

Optica voor vrije ruimte (FSO, optisch draadloos)
Free Space Optic (FSO) technologie maakt gebruik van infrarood lasertechnologie om informatie tussen afgelegen locaties te verzenden. De technologie maakt het mogelijk zeer hoge gegevenssnelheden van 1 Gbps en hoger te verzenden. FSO-technologie is over het algemeen een zeer veilige transmissietechnologie, is niet erg storingsgevoelig vanwege de extreem smalle transmissiestraalkenmerken en is ook wereldwijd licentievrij.

Helaas wordt de transmissie van signalen in de infrarode optische banden drastisch beïnvloed door mist, waar de atmosferische absorptie meer dan 130 dB / km kan bedragen [5]. Over het algemeen zal elke weersomstandigheid die het zicht tussen twee locaties beïnvloedt (bijv. Zand, stof), ook de prestaties van het FSO-systeem beïnvloeden. Mistgebeurtenissen en stof- / zandstormen kunnen ook zeer plaatselijk en moeilijk te voorspellen zijn, en bijgevolg is de voorspelling van de beschikbaarheid van het FSO-systeem moeilijker. In tegenstelling tot extreme regengebeurtenissen, die van zeer korte duur zijn, kunnen mist en stof / zandstormen ook erg lang duren (uren of zelfs dagen in plaats van minuten). Dit kan resulteren in extreem lange uitval voor FSO-systemen die onder dergelijke omstandigheden werken.

Vanuit praktisch oogpunt, en wanneer we kijken naar beschikbaarheidscijfers van 99.99… 99.999%, kan al het bovenstaande de FSO-technologie beperken tot afstanden van slechts een paar honderd meter (300 meter); vooral in kustgebieden of gebieden met kans op mist, maar ook in gebieden met zand- / stofstormen. Om 100% connectiviteit te behouden bij het inzetten van FSO-systemen in dit soort omgevingen, wordt een alternatieve padtechnologie aanbevolen.

De meeste experts uit de industrie zijn het erover eens dat FSO-technologie een interessant en potentieel goedkoop alternatief kan bieden voor het draadloos verbinden van afgelegen locaties over kortere afstanden. De fysica van signaalverzwakking in het infraroodspectrum zal deze technologie echter altijd beperken tot zeer korte afstanden.

Een korte vergelijking van de besproken en commercieel beschikbare transmissietechnologieën met hoge gegevenssnelheid en hun belangrijkste prestatiedrivers wordt weergegeven in tabel 1.

MMW Vergeleken met andere draadloze technologieën

Tabel 1: vergelijkingsschema van in de handel verkrijgbare kabel- en draadloze transmissietechnologieën met hoge gegevenssnelheid

In de handel verkrijgbare millimetergolfoplossingen
Het CableFree Millimeter-wave-productportfolio omvat point-to-point radio-oplossingen die werken met snelheden van 100 Mbps tot 10 Gbps (10 Gigabit Ethernet) in het gelicentieerde 70 GHz E-band-spectrum en tot 1 Gbps in het niet-gelicentieerde 60 GHz-spectrum. De systemen zijn verkrijgbaar met verschillende antennematen om te voldoen aan de beschikbaarheidseisen van de klant over specifieke inzetafstanden tegen de meest concurrerende prijzen van elke fabrikant van e-bandradio's in de branche. De E-band-radio-oplossingen van Wireless Excellence werken alleen in de lagere 5 GHz-frequentieband van het gelicentieerde 70/80 GHz E-band-spectrum, in plaats van gelijktijdige transmissie in zowel de 70 GHz- als de 80 GHz-band. Als gevolg hiervan zijn Wireless Excellence-producten niet vatbaar voor mogelijke inzetbeperkingen in de buurt van astronomische locaties of militaire installaties in Europa, waar het leger delen van de 80 GHz-band gebruikt voor militaire communicatie. De systemen zijn eenvoudig in te zetten en door de laagspanningsvoeding van 48 volt gelijkstroom (Vdc) is er geen gecertificeerde elektricien nodig voor het installeren van het systeem. Foto's van de Wireless Excellence-producten worden weergegeven in Afbeelding 6 hieronder.

Kabelvrije MMW-link geïmplementeerd in de VAE

Afbeelding 6: Kabelvrije MMW-radio's zijn compact en sterk geïntegreerd. Getoonde versie van 60 cm antenne

Samenvatting en conclusies
Om te voldoen aan de huidige vereisten voor netwerkinterconnectiviteit met hoge capaciteit, zijn er zeer betrouwbare draadloze oplossingen beschikbaar die vezelachtige prestaties leveren tegen een fractie van de kosten van het leggen van glasvezel of het leasen van glasvezelverbindingen met hoge capaciteit. Dit is niet alleen belangrijk vanuit het oogpunt van prestatie / kosten, maar ook omdat glasvezelverbindingen in "Last-Mile" -toegangsnetwerken nog steeds niet erg wijdverspreid zijn en de laatste studies laten zien dat in de Verenigde Staten slechts 13.4% van de commerciële gebouwen met meer dan 20 medewerkers zijn aangesloten op glasvezel. In veel andere landen zijn deze cijfers zelfs nog lager.

Er zijn verschillende technologieën op de markt die gigabit-connectiviteit kunnen bieden om externe netwerklocaties met elkaar te verbinden. Gelicentieerde E-band-oplossingen in het 70/80 GHz-frequentiebereik zijn van bijzonder belang omdat ze de hoogste beschikbaarheidscijfers van de carrier-klasse kunnen leveren op werkafstanden van één mijl (1.6 km) en verder. In de Verenigde Staten heeft een historische FCC-uitspraak uit 2003 dit spectrum opengesteld voor commercieel gebruik en een op internet gebaseerd, goedkoop verlichtingslicentiesysteem stelt gebruikers in staat om binnen een paar uur een licentie voor gebruik te krijgen. Andere landen hebben al en / of zijn momenteel bezig met het openstellen van het E-bandspectrum voor commercieel gebruik. Niet-gelicentieerde 60 GHz-radio's en vrije ruimte-optica (FSO) -systemen kunnen ook gigabit Ethernet-connectiviteit bieden, maar met hogere 99.99 ... 99.999% carrier-class beschikbaarheidsniveaus kunnen beide oplossingen alleen op kleinere afstanden werken. Als een eenvoudige vuistregel en voor de meeste delen van de Verenigde Staten kunnen 60 GHz-oplossingen deze hoge beschikbaarheidsniveaus alleen bieden wanneer ze worden ingezet op afstanden onder de 500 yards (500 meter).

Referenties
● ITU-R P.676-6, "Attenuation by Atmospheric Gases", 2005.
● ITU-R P.838-3, "Specifiek dempingsmodel voor regen voor gebruik in voorspellingsmethoden", 2005.
● ITU-R P.837-4, "Characteristics of Precipitation for Propagation Modeling", 2003.
● ITU-R P.840-3, "Verzwakking door wolken en mist", 1999.

Voor meer informatie over E-band millimetergolf

Voor meer informatie over E-Band MMW, gelieve Ons Contacten

Laat een bericht achter 

Message List