Millimeter Wave (MMW) یک فناوری برای سرعت بالا (10 گیگابیت بر ثانیه ، 10 گیگابیت در ثانیه) با لینک های بی سیم با ظرفیت بالا ، ایده آل برای مناطق شهری است. با استفاده از مایکروویو با فرکانس بالا در طیف E-Band (70-80GHz) و 58GHZ تا 60GHz (V-Band) ، می توان پیوندها را بدون تداخل ، و بدون نیاز به حفر کابل و فیبر نوری در شهرهای متراکم مستقر کرد. پرهزینه ، کند و بسیار مختل کننده. در مقابل ، پیوندهای MMW می توانند در عرض چند ساعت مستقر شوند و با تکمیل نیازهای شبکه ، در سایتهای مختلف منتقل و مورد استفاده مجدد قرار گیرند.

CableFree MMW Millimeter Wave Link نصب شده در امارات متحده عربی

تاریخچه MMW

در سال 2003 کمیسیون ارتباطات فدرال آمریکای شمالی (FCC) چندین باند موج میلی متر (MMW) با فرکانس بالا ، یعنی در محدوده های 70 ، 80 و 90 گیگا هرتز (گیگاهرتز) را برای استفاده تجاری و عمومی باز کرد. به دلیل وجود طیف گسترده ای (تقریباً 13 گیگاهرتز) موجود در این باندها ، رادیوهای موج میلی متر به سرعت به سریعترین راه حل رادیویی نقطه به نقطه (pt-to-pt) در بازار تبدیل شده اند. محصولات انتقال رادیویی با نرخ داده های دو طرفه کامل تا 1.25 گیگابیت بر ثانیه ، در سطح دسترسی کلاس 99.999٪ و مسافت های نزدیک به یک مایل یا بیشتر ، امروز در دسترس هستند. با توجه به قیمت گذاری مقرون به صرفه ، رادیوهای MMW این امکان را دارند که مدل های تجاری را برای ارائه دهندگان خدمات پس انداز تلفن همراه و اتصال دسترسی "Last-Mile" مترو / شرکت تغییر دهند.

پیشینه تنظیم مقررات
باز شدن 13 گیگاهرتز از طیف استفاده نشده قبلی در محدوده فرکانسهای 71… 76 گیگاهرتز ، 81 86 92 گیگاهرتز و 95… 2003 گیگاهرتز ، برای استفاده تجاری و خدمات بی سیم ثابت با تراکم بالا در ایالات متحده در اکتبر XNUMX به عنوان یک حکم برجسته کمیسیون ارتباطات فدرال (FCC). از نظر فن آوری ، این حکم برای اولین بار ، ارتباطات بی سیم با سرعت کامل و سرعت دو گیگابایت با سرعت گیگابایت را در مسافت های یک مایل یا بیشتر در سطح در دسترس بودن کلاس حامل مجاز می داند. در زمان گشودن طیف برای استفاده تجاری ، مایکل پاول ، رئیس FCC ، این حکم را به عنوان گشودن "مرز جدید" در خدمات تجاری و محصولات برای مردم آمریکا اعلام کرد. از آن زمان ، بازارهای جدیدی برای جایگزینی یا توسعه فیبر ، شبکه های دسترسی بی سیم "Last-Mile" از طریق نقطه و دسترسی به اینترنت باند پهن با نرخ داده گیگابایت و بیشتر از آن افتتاح شده است.

اهمیت تخصیص های 70 گیگاهرتز ، 80 گیگاهرتز و 90 گیگاهرتز را نمی توان بیش از حد بیان کرد. این سه تخصیص ، که در مجموع به آنها باند E گفته می شود ، بیشترین طیف را شامل می شود که تاکنون توسط FCC برای استفاده تجاری مجاز مجاز آزاد شده است. با هم ، طیف 13 گیگاهرتز میزان باند های فرکانسی مورد تأیید FCC را 20٪ افزایش می دهد و این باند ها به طور مشترک 50 برابر پهنای باند کل طیف سلولی را نشان می دهند. با مجموع 5 گیگاهرتز پهنای باند به ترتیب در 70 گیگاهرتز و 80 گیگاهرتز و 3 گیگاهرتز در 90 گیگاهرتز ، گیگابیت اترنت و نرخ داده بالاتر می توانند به راحتی با معماری های رادیویی نسبتاً ساده و بدون برنامه های پیچیده مدولاسیون جابجا شوند. با ویژگی های انتشار فقط کمی بدتر از آنهایی که در باند مایکروویو به طور گسترده ای استفاده می شود و ویژگی های آب و هوایی کاملاً مشخص که باعث می شود باران محو شود ، می توان با اطمینان چندین فواصل پیوند را درک کرد.

حکم FCC همچنین پایه و اساس یک طرح جدید مجوز مبتنی بر اینترنت را ایجاد کرد. این طرح صدور مجوز آنلاین امکان ثبت سریع پیوند رادیویی را فراهم می کند و محافظت از فرکانس را با یک بار شارژ چند صد دلاری فراهم می کند. به دنبال حکم برجسته FCC ، بسیاری از کشورهای دیگر در سراسر جهان در حال حاضر طیف MMW را برای استفاده عمومی و تجاری باز می کنند. در این مقاله سعی خواهیم کرد اهمیت باندهای 70 گیگاهرتز ، 80 گیگاهرتز و 90 گیگاهرتز را توضیح دهیم و نشان دهیم که چگونه این تخصیصات فرکانس جدید به طور بالقوه انتقال سرعت داده بالا و مدلهای تجاری مرتبط را تغییر شکل می دهد.

بازارها و برنامه های هدف برای قابلیت دسترسی "آخرین مایل" با ظرفیت بالا
فقط در ایالات متحده ، تقریباً 750,000،20 ساختمان تجاری با 1+ کارمند وجود دارد. امروزه در محیط های کاری بسیار متصل به اینترنت ، اکثر این ساختمان ها به اتصال داده به اینترنت با سرعت داده بالا نیاز دارند. گرچه مطمئناً درست است که بسیاری از مشاغل در حال حاضر از داشتن سرعت T1 / E1.54 به ترتیب با سرعت 2.048 مگابیت بر ثانیه یا 3 مگابیت بر ثانیه یا هر نوع اتصال DSL با سرعت کمتری راضی هستند ، اما تعداد زیادی از مشاغل که به سرعت در حال رشد هستند ، نیاز به DS دارند - 45 اتصال (13.4 مگابیت در ثانیه) یا اتصال فیبر با سرعت بالاتر. با این حال ، و اینجاست که مشکلات شروع می شود ، طبق یک مطالعه اخیر اخیر توسط گروه عمودی سیستم ها ، تنها 86.6٪ از ساختمانهای تجاری در United Sates به یک شبکه فیبر متصل هستند. به عبارت دیگر ، 45٪ از این ساختمانها فاقد اتصال فیبر هستند و مستأجرین ساختمان به اجاره مدارهای مسی سیمی با سرعت کمتری از ارائه دهندگان تلفن یا جایگزین تلفن (ILEC یا CLEC) اعتماد می کنند. چنین هزینه هایی برای اتصال مس سیمی با سرعت بالاتر مانند اتصال 3 مگابیت بر ثانیه DS-3,000 ، به راحتی می تواند به XNUMX دلار در ماه یا بیشتر برسد.

مطالعه جالب دیگری که توسط سیسکو در سال 2003 انجام شد نشان داد که 75 درصد از ساختمانهای تجاری ایالات متحده که به فیبر وصل نیستند ، در فاصله یک مایلی اتصال فیبر قرار دارند. با این وجود ، علی رغم تقاضای روزافزون برای انتقال ظرفیت بالا به این ساختمان ها ، هزینه مربوط به تخمگذار الیاف اغلب "بستن گلوگاه انتقال" را مجاز نمی کند. به عنوان مثال ، هزینه های نصب الیاف در کلانشهرهای بزرگ ایالات متحده می تواند تا 250,000 هزار دلار در هر مایل باشد و در بسیاری از بزرگترین شهرهای آمریکا حتی به دلیل اختلالات عظیم ترافیکی ، مهلت قانونی برای تعیین الیاف جدید وجود دارد. ارقام اتصال الیاف به ساختمانهای تجاری در بسیاری از شهرهای اروپا به مراتب بدتر است و برخی مطالعات نشان می دهد که فقط حدود 1٪ از ساختمانهای تجاری به الیاف متصل هستند.

بسیاری از تحلیلگران صنعت موافقت می کنند که یک بازار گسترده و در حال حاضر کم مصرف اتصال کوتاه بی سیم "Last Mile" برای دسترسی کوتاه مدت وجود دارد به شرطی که این فناوری پایه سطح دسترسی به کلاس حامل را فراهم کند. سیستم های رادیویی MMW کاملاً مناسب برای برآوردن این الزامات فنی هستند. علاوه بر این ، سیستم های MMW با ظرفیت بالا و موجود در بازار طی چند سال گذشته به شدت در قیمت گذاری کاهش یافته است. وقتی با قرار دادن فقط یک مایل فیبر در یک شهر بزرگ آمریکایی یا اروپایی مقایسه می شود ، استفاده از رادیوی MMW با ظرفیت اترنت گیگابیتی می تواند تا 10٪ هزینه فیبر را داشته باشد. این ساختار قیمت گذاری باعث جذابیت اقتصادی ارتباطات گیگابیتی می شود زیرا طرح سرمایه مورد نیاز و دوره بازگشت سرمایه (ROI) ناشی از آن به شدت کوتاه می شود. در نتیجه ، بسیاری از برنامه های کاربردی با نرخ داده بالا که در گذشته به دلیل هزینه های بالای زیرساختی فیبر ترانشه نمی توانستند از نظر اقتصادی ارائه شوند ، هم اکنون می توانند ارائه شوند و در صورت استفاده از فناوری رادیویی MMW ، از نظر اقتصادی نیز امکان پذیر است. از جمله این برنامه ها:
ext پسوندها و جایگزینی های فیبر CLEC و ILEC
● بسته شدن حلقه الیاف و مترو اترنت مترو
ext برنامه های داخلی LAN بی سیم دانشگاه
backup پشتیبان گیری از فیبر و تنوع مسیر در شبکه های دانشگاه
● بازیابی فاجعه
capacity قابلیت اتصال SAN با ظرفیت بالا
● افزونگی ، قابلیت جابجایی و امنیت برای امنیت داخلی و نظامی
back معکوس تلفن همراه 3G تلفن همراه و / یا WIFI / WiMAX در شبکه های متراکم شهری
links پیوندهای قابل حمل و موقت برای انتقال فیلم یا کیفیت HDTV با کیفیت بالا

چرا از فناوری E-Band MMW استفاده می کنیم؟

از سه باند فرکانس باز شده ، باند 70 گیگاهرتز و 80 گیگاهرتز بیشترین علاقه را از سوی سازندگان تجهیزات به خود جلب کرده اند. تخصیص های 71… 76 گیگاهرتز و 81… 86 گیگاهرتز برای همزیستی طراحی شده اند و به 5 گیگاهرتز پهنای باند انتقال دوبلکس اجازه می دهند. به اندازه کافی برای انتقال سیگنال اترنت (گیگابایت) گیگابیت کامل دوگانه حتی با ساده ترین طرح های مدولاسیون. طراحی پیشرفته Wireless Excellence حتی قادر به استفاده از باند پایین 5 گیگاهرتز ، فقط از 71… 76 گیگاهرتز ، برای انتقال سیگنال GbE دوبلکس کامل بود. بعداً ، استفاده از این روش در مورد استفاده از فناوری MMW نزدیک به سایتهای نجومی و در کشورهای خارج از ایالات متحده با تبدیل مستقیم داده ها (OOK) و دیپلکسرهای ارزان قیمت ، یک مزیت واضح نشان می دهد ، نسبتاً ساده و در نتیجه مقرون به صرفه و می توان به معماری های رادیویی قابل اعتماد بالایی دست یافت. با کدهای مدولاسیون کارآمد طیفی ، حتی می توان به انتقال کامل دو طرفه بالاتر با 10 گیگابیت بر ثانیه (10 گیگابایت) تا 40 گیگابیت بر ثانیه دست یافت.

کار با تخصیص 92… 95 گیگاهرتز بسیار دشوارتر است زیرا این قسمت از طیف به دو قسمت نابرابر تقسیم شده است که توسط یک باند محدود 100 مگاهرتز بین 94.0… 94.1 گیگاهرتز از هم جدا می شوند. می توان فرض کرد که این قسمت از طیف به احتمال زیاد برای ظرفیت های بالاتر و برنامه های داخلی با برد کوتاه تر استفاده خواهد شد. این تخصیص در این مقاله سفید بیشتر مورد بحث قرار نخواهد گرفت.

در شرایط آب و هوایی روشن ، به دلیل کم بودن میزان تضعیف جو ، فواصل انتقال در 70 گیگاهرتز و 80 گیگاهرتز بیشتر از مایل ها هستند. با این حال ، شکل 1 نشان می دهد که حتی در این شرایط میرایی اتمسفر با فرکانس به طور قابل توجهی تغییر می کند [1]. در فرکانسهای مایکروویو معمولی و پایین و تقریباً تا 38 گیگاهرتز ، میرایی جو با مقادیر میرایی چند دهم دسی بل در کیلومتر (dB / km) منطقی کم است. در حدود 60 گیگاهرتز جذب توسط مولکول های اکسیژن باعث افزایش زیاد میرایی می شود. این افزایش زیاد جذب اکسیژن به طور جدی فواصل انتقال رادیویی محصولات رادیویی 60 گیگاهرتز را محدود می کند. با این حال ، فراتر از اوج جذب اکسیژن 60 گیگاهرتز ، پنجره میرایی کمتری باز می شود که در آن میرایی دوباره به مقادیر تقریباً 0.5 دسی بل در کیلومتر می رسد. به این پنجره میرایی کم معمولاً باند E گفته می شود. مقادیر میرایی نوار E نزدیک به میرایی است که توسط رادیوهای مایکروویو رایج تجربه می شود. بیش از 100 گیگاهرتز ، میرایی جوی به طور کلی افزایش می یابد و علاوه بر این باندهای جذب مولکولی زیادی وجود دارد که در اثر جذب O2 و H2O در فرکانس های بالاتر ایجاد می شود. به طور خلاصه ، این پنجره میرایی اتمسفر نسبتاً کم بین 70 گیگاهرتز و 100 گیگاهرتز است که فرکانسهای باند E را برای انتقال بی سیم با ظرفیت بالا جذاب می کند. شکل 1 همچنین نشان می دهد که باران و مه چگونه میرایی را در نوارهای نوری مایکروویو ، موج میلی متر و مادون قرمز تحت تأثیر قرار می دهند که حدود 200 تراهرتز (THz) شروع می شوند و در سیستم های انتقال FSO استفاده می شوند. در نرخ های مختلف و خاص بارندگی ، مقادیر میرایی با افزایش فرکانس های انتقال کمی تغییر می کند. رابطه بین میزان بارندگی و مسافت انتقال بیشتر در بخش زیر بررسی خواهد شد. میرایی مربوط به مه در اساس می تواند در فرکانس های موج میلی متر نادیده گرفته شود ، و چندین مرتبه اندازه آن بین موج میلی متر و باند انتقال نوری افزایش می یابد: دلیل اصلی این که چرا سیستم های FSO با مسافت بیشتر در شرایط مه آلود متوقف می شوند.

فاصله های انتقال برای باند E
مانند سایر انتشارات رادیویی با فرکانس بالا ، میرایی باران به طور معمول محدودیت های عملی را در فواصل انتقال تعیین می کند. شکل 2 نشان می دهد که سیستم های رادیویی فعال در محدوده فرکانس باند E می توانند با توجه به وجود باران ، میرایی زیادی را تجربه کنند [2]. خوشبختانه شدیدترین باران در مناطق محدودی از جهان می بارد. عمدتا کشورهای نیمه گرمسیری و استوایی. در زمان اوج می توان برای مدت کوتاهی میزان بارندگی بیش از هفت اینچ در ساعت (180 میلی متر در ساعت) مشاهده کرد. در ایالات متحده و اروپا ، حداکثر میزان بارندگی معمولاً کمتر از چهار اینچ در ساعت (100 میلی متر در ساعت) است. چنین میزان بارندگی باعث کاهش سیگنال 30 دسی بل در کیلومتر می شود و معمولاً فقط در هنگام انفجار کوتاه ابر رخ می دهد. این انفجارهای ابر حوادث بارانی است که در مناطق نسبتاً کوچک و محلی و ابر بارانی با قطر بیشتر و با شدت کمتری ظاهر می شوند. از آنجا که انفجار ابرها معمولاً با حوادث شدید آب و هوایی همراه است که به سرعت از طریق پیوند حرکت می کنند ، قطع باران کوتاه است و فقط در پیوندهای انتقال مسافت طولانی مشکل ساز است.

باند E و باند V و میرایی میلی متر

باندهای V-Band موج میلی متر جهانی ITU مناطق بارانی

اتحادیه بین المللی ارتباطات از راه دور (ITU) و سایر سازمان های تحقیقاتی داده های بارندگی دهه های مختلف از سراسر جهان را جمع آوری کرده اند. به طور کلی ، ویژگی های بارندگی و روابط بین میزان بارندگی ، مدت آماری باران ، اندازه های ریزش باران و غیره به خوبی درک شده اند [3] و با استفاده از این اطلاعات می توان پیوندهای رادیویی را مهندسی کرد تا حتی بر بدترین حوادث آب و هوایی غلبه کند یا پیش بینی شود مدت زمان قطع شدن هوا در پیوندهای رادیویی از راه دور که در فرکانس های خاصی کار می کنند. طرح طبقه بندی منطقه بارانی ITU میزان بارندگی آماری مورد انتظار را به ترتیب حروف الفبا نشان می دهد. در حالی که مناطقی که کمترین میزان بارندگی را دارند به عنوان "منطقه A" طبقه بندی می شوند ، بیشترین میزان بارندگی در "منطقه Q" است. نقشه جهانی منطقه بارانی ITU و لیستی از میزان بارندگی در مناطق خاص جهان در شکل 3 در زیر نشان داده شده است.

MMW Rain Fade Map for USA E-band V band

شکل 3: طبقه بندی منطقه بارانی ITU در مناطق مختلف جهان (بالا) و میزان واقعی بارش آماری به عنوان تابعی از مدت زمان رویداد باران

شکل 4 نقشه دقیق تری را برای آمریکای شمالی و استرالیا نشان می دهد. شایان ذکر است که تقریباً 80٪ از قاره آمریکا در منطقه باران K و پایین قرار می گیرد. به عبارت دیگر ، برای کارکردن در سطح 99.99٪ در دسترس بودن ، باید حاشیه محو شدن یک سیستم رادیویی طوری طراحی شود که حداکثر میزان بارندگی 42 میلی متر در ساعت را تحمل کند. بالاترین میزان بارندگی در آمریکای شمالی را می توان در فلوریدا و در امتداد ساحل خلیج فارس مشاهده کرد و این مناطق در منطقه باران N طبقه بندی می شوند. به طور کلی ، استرالیا کمتر از آمریکای شمالی باران را تجربه می کند. بخشهای عظیم این کشور از جمله خط ساحلی جنوبی با جمعیت بیشتر در مناطق بارانی E و F (28 میلی متر در ساعت) واقع شده اند.

برای ساده سازی ، با ترکیب نتایج شکل 2 (میزان بارندگی در مقابل میرایی) و استفاده از نمودارهای بارشی ITU که در شکل های 3 و 4 نشان داده شده است ، می توان در دسترس بودن یک سیستم رادیویی خاص را در یک قسمت خاص از جهان محاسبه کرد . محاسبات نظری مبتنی بر داده های بارندگی برای ایالات متحده ، اروپا و استرالیا نشان می دهد که تجهیزات انتقال رادیو 70/80 گیگاهرتز می توانند اتصال GbE را در سطح در دسترس آماری 99.99… 99.999٪ در مسافت نزدیک به یک مایل یا حتی بیشتر از آن داشته باشند. برای دستیابی به 99.9٪ کمتر ، می توان مسافت بیش از 2 مایل را به طور معمول بدست آورد. هنگام پیکربندی شبکه در یک توپولوژی حلقه ای یا مش ، به دلیل طبیعت متراکم و خوشه ای سلول های بارانی شدید و افزونگی مسیری که توپولوژی های حلقه / مش ایجاد می کنند ، در بعضی موارد مسافت موثر دو برابر می شود.

M_MW Rain Fade Map Australia E-Band V_Band

شکل 4: طبقه بندی منطقه بارانی ITU برای آمریکای شمالی و استرالیا

یکی از مزایای مهم فناوری MMW نسبت به سایر راه حلهای بی سیم با ظرفیت بالا مانند نوری فضای آزاد (FSO) این است که فرکانسهای MMW تحت تأثیر سایر اختلالات انتقال مانند مه یا طوفان شن قرار نمی گیرند. به عنوان مثال مه غلیظ ، با محتوای آب مایع 0.1 گرم در متر مکعب (حدود 3 متر دید) فقط 50 دسی بل در کیلومتر میرایی در 0.4/70 گیگاهرتز دارد [80]. در این شرایط ، یک سیستم FSO میرایی سیگنال بیش از 4 دسی بل در کیلومتر را تجربه خواهد کرد [250]. این مقادیر میرایی شدید نشان می دهد که چرا فناوری FSO فقط می تواند ارقام در دسترس بودن بالا را در فواصل کمتری ارائه دهد. سیستم های رادیویی باند الکترونیکی به طور مشابه تحت تأثیر گرد و غبار ، شن و ماسه ، برف و سایر اختلالات مسیر انتقال قرار نمی گیرند.

فناوری های بی سیم با سرعت بالا داده های جایگزین
به عنوان گزینه هایی برای فناوری بی سیم باند E ، تعداد محدودی از فناوری های زنده وجود دارند که می توانند از قابلیت اتصال به داده های بالا پشتیبانی کنند. در این بخش از مقاله سفید مروری کوتاه می شود.

کابل فیبر نوری

کابل فیبر نوری گسترده ترین پهنای باند را در بین سایر فناوری های انتقال عملی ارائه می دهد و امکان انتقال داده های بسیار بالا را در فواصل طولانی فراهم می کند. اگرچه هزاران مایل فیبر در سراسر جهان و به ویژه در شبکه های طولانی مدت و بین شهری در دسترس است ، دسترسی "Last-Mile" همچنان محدود است. با توجه به هزینه های قابل توجه و غالباً منع بالا پیش رونده مربوط به حفر ترانشه و تخمگذار الیاف زمینی و همچنین موارد صحیح ، دسترسی به الیاف دشوار و غیرممکن است. تأخیرهای طولانی نیز مکرر است ، نه تنها به دلیل روند فیزیکی الیاف ترانشه ، بلکه همچنین به دلیل موانع ناشی از اثرات زیست محیطی و موانع دیوان سالاری بالقوه درگیر در چنین پروژه ای. به همین دلیل ، بسیاری از شهرهای جهان به دلیل ایجاد اختلال در ترافیک درون شهری و ایجاد مزاحمت عمومی برای ایجاد روند ایجاد ترانشه برای مردم ، ترانشه گذاری فیبر را ممنوع کرده اند.

راه حل های رادیویی مایکروویو

رادیوهای مایکروویو نقطه به نقطه می توانند از نرخ داده های بالاتر مانند 100 مگابیت بر ثانیه سریع اترنت کامل یا حداکثر 500 مگابیت بر ثانیه در هر حامل در دامنه فرکانس بین 4-42 گیگاهرتز پشتیبانی کنند. با این حال ، در باندهای مایکروویو سنتی طیف محدود است ، کانالهای طیف غالباً متراکم و دارای مجوز معمول در مقایسه با طیف باند E بسیار باریک هستند.

مایکروویو و میلی متر موج MMW Spectrum باند V و باند E

شکل 5: مقایسه بین رادیوهای مایکروویو با سرعت بالای داده و محلول رادیویی 70/80 گیگاهرتز.

به طور کلی ، کانالهای فرکانسی موجود برای صدور مجوز اغلب بیش از 56 مگا هرتز (مگاهرتز) نیستند ، اما معمولاً 30 مگاهرتز یا کمتر هستند. در بعضی از باندها ، کانالهای گسترده 112 مگاهرتزی که قادر به پشتیبانی 880 مگابیت بر ثانیه در هر شرکت مخابراتی هستند ، ممکن است در دسترس باشد ، اما فقط در باند های فرکانس بالاتر که برای مسافت کوتاه مناسب هستند. در نتیجه ، رادیوهایی که در این باندها با نرخ داده بالاتر کار می کنند ، باید از ساختارهای سیستم بسیار پیچیده ای استفاده کنند که از طرح های مدولاسیون تا 1024 مدولاسیون دامنه کوادراتور (QAM) استفاده می کنند. چنین سیستم های بسیار پیچیده ای منجر به ایجاد محدودیت در فواصل می شوند و بازدهی در بزرگترین کانال ها همچنان به نرخ داده تا 880 مگابیت بر ثانیه محدود می شود. با توجه به محدودیت طیف موجود در این باندها ، الگوی پهنای پرتو آنتن گسترده تر ، و حساسیت مدولاسیون QAM بالا نسبت به هر نوع تداخل ، استقرار متراکم تر محلولهای مایکروویو سنتی در مناطق شهری یا کلانشهرها بسیار مشکل ساز است. مقایسه طیف بصری بین باندهای مایکروویو سنتی و رویکرد 70/80 گیگاهرتز در شکل 5 نشان داده شده است.

راه حل های رادیویی موج میلی متر 60 گیگاهرتز (باند V)
تخصیص فرکانس در طیف 60 گیگاهرتز و به ویژه تخصیص بین 57… 66 گیگاهرتز ، در مناطق مختلف جهان به طور قابل توجهی متفاوت است. FCC آمریکای شمالی طیف فرکانسی وسیع تری را بین 57… 64 گیگاهرتز آزاد کرده است که پهنای باند کافی را برای عملکرد دوبلکس GbE کامل فراهم می کند. سایر کشورها از این حکم خاص پیروی نکرده اند و این کشورها فقط به تخصیص فرکانس بسیار کوچکتر و اغلب کانال دار در محدوده طیف 60 گیگاهرتز دسترسی دارند. محدودیت طیف موجود در خارج از ایالات متحده امکان ساخت راه حل های رادیویی با سرعت 60 گیگاهرتز با نرخ بالای داده در اروپا ، کشورهایی مانند آلمان ، فرانسه و انگلیس را فقط ذکر چند مورد نمی دهد. با این حال ، حتی در ایالات متحده ، محدودیت تنظیم شده در قدرت انتقال ، همراه با ویژگی های انتشار نسبتاً ضعیف به دلیل جذب زیاد جو توسط مولکول های اکسیژن (شکل 1 را ببینید) ، فاصله پیوند معمولی را به کمتر از نیم مایل محدود می کند. برای دستیابی به عملکرد کلاس حامل با 99.99… 99.999٪ در دسترس بودن سیستم ، برای قسمتهای زیادی از قاره آمریکا ، مسافت به طور کلی به کمی بیش از 500 یارد (500 متر) محدود می شود. FCC طیف 60 گیگاهرتز را به عنوان طیف بدون مجوز دسته بندی کرده است. بر خلاف تخصیص های فرکانس بالاتر 70/80 گیگاهرتز ، عملکرد سیستم های رادیویی 60 گیگاهرتز نیازی به تأیید یا هماهنگی قانونی ندارد. از یک طرف استفاده از فناوری بدون مجوز در بین کاربران نهایی بسیار محبوب است ، اما در عین حال هیچ محافظتی در برابر تداخل ها ، تصادفی یا عمدی وجود ندارد. به طور خلاصه ، به ویژه در ایالات متحده ، استفاده از طیف 60 گیگاهرتز می تواند یک گزینه بالقوه مناسب برای استقرار در مسافت های کوتاه باشد ، اما این فناوری برای مسافت پیوند بیش از 500 متر و زمانی که 99.99… 99.999٪ XNUMX٪ دسترسی به سیستم مورد نیاز است ، هیچ گزینه واقعی نیست.

اپتیک فضای آزاد (FSO ، بی سیم نوری)
فناوری نوری فضای آزاد (FSO) از فناوری لیزر مادون قرمز برای انتقال اطلاعات بین مکان های از راه دور استفاده می کند. این فناوری امکان انتقال سرعت داده های بسیار بالای 1/5 گیگابیت بر ثانیه را فراهم می کند. فناوری FSO به طور کلی یک فناوری انتقال بسیار ایمن است ، به دلیل ویژگی های بسیار باریک پرتو انتقال ، بسیار مستعد دخالت نیست و همچنین در سراسر جهان بدون مجوز است.

متأسفانه ، انتقال سیگنالها در باندهای نوری مادون قرمز به شدت تحت تأثیر مه قرار می گیرد ، جایی که جذب جو می تواند از 130 دسی بل در کیلومتر عبور کند [5]. به طور کلی ، هر نوع شرایط آب و هوایی که بر دید بین دو مکان تأثیر بگذارد (به عنوان مثال شن و ماسه ، گرد و غبار) ، بر عملکرد سیستم FSO نیز تأثیر می گذارد. وقایع مه و طوفان های شن و ماسه نیز می توانند بسیار محلی و پیش بینی دشوار باشند ، و در نتیجه پیش بینی در دسترس بودن سیستم FSO دشوارتر است. برخلاف حوادث شدید باران ، که مدت زمان آنها بسیار کوتاه است ، مه و گردوغبار / طوفان های شن نیز می توانند زمانهای بسیار طولانی (ساعتها یا حتی روزها به جای چند دقیقه) ادامه داشته باشند. این می تواند منجر به قطعی های بسیار طولانی برای سیستم های FSO شود که تحت چنین شرایطی کار می کنند.

از نظر عملی ، و با در نظر گرفتن تعداد در دسترس بودن 99.99… 99.999، ، همه موارد فوق می توانند فناوری FSO را به مسافت چند صد یاردی (300 متری) محدود کنند. به ویژه در مناطق ساحلی یا مه آلود و همچنین در مناطقی که طوفان های شن / گرد و غبار را تجربه می کنند. برای حفظ اتصال 100٪ هنگام استقرار سیستم های FSO در این نوع محیط ها ، یک فناوری مسیر جایگزین توصیه می شود.

اکثر کارشناسان صنعت موافقند که فناوری FSO می تواند یک گزینه جالب و بالقوه ارزان در اتصال بی سیم مکان های از راه دور در مسافت های کوتاهتر ارائه دهد. با این حال ، فیزیک میرایی سیگنال در طیف مادون قرمز همیشه این فناوری را به فواصل بسیار کوتاه محدود می کند.

مقایسه کوتاهی از فناوری های انتقال داده با نرخ بالا داده های بحث شده و موجود در بازار و محرک های عملکرد اصلی آنها در جدول 1 نشان داده شده است.

MMW در مقایسه با سایر فناوری های بی سیم

جدول 1: نمودار مقایسه فن آوری های مخابراتی و انتقال بی سیم با سرعت بالا داده داده تجاری

راه حل های میلی متر-موج موجود در بازار
سبد کالای موج میلی متر CableFree شامل راه حل های رادیویی نقطه به نقطه است که از 100 مگابیت بر ثانیه تا 10 گیگابیت بر ثانیه (10 گیگابیت اترنت) با سرعت 70 گیگاهرتز مجاز و طیف باند E 1 تا 60 گیگابیت بر ثانیه کار می کنند. این سیستم ها با اندازه های مختلف آنتن در دسترس هستند تا نیازهای مشتری را در فواصل خاص استقرار در رقابتی ترین قیمت هر تولید کننده رادیوی باند E در صنعت برآورده کنند. راه حل های رادیویی باند الکترونیکی Wireless Excellence فقط در باند فرکانسی 5 گیگاهرتزی از طیف باند E / 70/80 گیگاهرتز مجاز کار می کنند ، نه انتقال همزمان در هر دو باند 70 گیگاهرتز و 80 گیگاهرتز. در نتیجه ، محصولات Wireless Excellence در معرض محدودیت های بالقوه استقرار نزدیک به سایت های نجومی یا تاسیسات نظامی در اروپا نیستند ، جایی که ارتش از قسمتهای باند 80 گیگاهرتز برای ارتباطات نظامی استفاده می کند. استقرار این سیستم ها آسان است و به دلیل کم بودن ولتاژ تغذیه 48 ولت جریان مستقیم (Vdc) ، برای نصب سیستم نیازی به برقکار معتبر نیست. عکس های محصولات تعالی بی سیم در شکل 6 در زیر نشان داده شده است.

لینک CableFree MMW در امارات متحده عربی مستقر شده است

شکل 6: رادیوهای CableFree MMW جمع و جور و بسیار یکپارچه هستند. نسخه آنتن 60 سانتی متر نشان داده شده است

خلاصه و نتیجه گیری
برای حل الزامات اتصال شبکه با ظرفیت بالای امروز ، راه حل های بی سیم بسیار قابل اطمینان در دسترس هستند که عملکردی مشابه فیبر را با کسری از هزینه نصب فیبر یا اجاره اتصالات فیبر با ظرفیت بالا ارائه می دهند. این مهم نه تنها از نظر عملکرد / هزینه بلکه از آنجا که اتصالات فیبر در شبکه های دسترسی "Last-Mile" هنوز بسیار گسترده نیستند و آخرین مطالعات نشان می دهد که در ایالات متحده تنها 13.4٪ از ساختمانهای تجاری با بیش از 20 کارمند به فیبر متصل هستند. این تعداد در بسیاری از کشورهای دیگر حتی کمتر است.

چندین فناوری در بازار وجود دارد که می تواند اتصال گیگابیتی را برای اتصال مکان های شبکه از راه دور فراهم کند. راه حلهای دارای باند E مجاز در محدوده فرکانس 70/80 گیگاهرتز مورد توجه ویژه قرار می گیرند زیرا می توانند بالاترین ارقام در دسترس بودن کلاس حامل را در فواصل عملیاتی یک مایل (1.6 کیلومتر) و بیشتر ارائه دهند. در ایالات متحده ، یک قانون برجسته FCC در سال 2003 این طیف را برای استفاده تجاری باز کرده است و یک طرح صدور مجوز کم هزینه مبتنی بر اینترنت به کاربران اجازه می دهد ظرف چند ساعت مجوز فعالیت خود را دریافت کنند. کشورهای دیگر یا در حال حاضر در حال باز کردن طیف باند E برای استفاده تجاری هستند و یا در حال حاضر هستند. بی سیم های مجاز 60 گیگاهرتز و سیستم های نوری فضای آزاد (FSO) نیز می توانند اتصال اترنت گیگابیتی را فراهم کنند ، اما در سطح دسترسی بالاتر از کلاس حامل 99.99… 99.999٪ ، هر دو این راه حل ها فقط قادر به کار در فواصل کم هستند. به عنوان یک قانون ساده و برای اکثر مناطق ایالات متحده ، راه حل های 60 گیگاهرتزی می توانند این سطح دسترسی بالا را فقط هنگام استقرار در فواصل زیر 500 یارد (500 متر) فراهم کنند.

منابع
● ITU-R P.676-6 ، "میرایی توسط گازهای جوی" ، 2005.
● ITU-R P.838-3 ، "مدل میرایی ویژه باران برای استفاده در روشهای پیش بینی" ، 2005.
● ITU-R P.837-4 ، "خصوصیات بارش برای مدل سازی انتشار" ، 2003.
● ITU-R P.840-3 ، "میرایی ناشی از ابر و مه" ، 1999.

برای اطلاعات بیشتر در مورد موج میلی متر E-Band

لطفاً برای اطلاعات بیشتر در مورد E-Band MMW تماس با ما

قبلی:کانال OFCOM برای باند E 70GHz-80GHz برنامه ریزی می کند

بعد:به روزرسانی پیوندهای مایکروویو Dragonwave

ترک یک پیام

فهرست پیام

نظرات در حال بارگذاری ...