Модуль 1 Введение в миллиметровые системы связи Июнь 2011 Siklu Training Center EtherHaul 1200 Training Program. - презентация

1 Модуль 1 Введение в миллиметровые системы связи Июнь 2011 Siklu Training Center EtherHaul 1200 Training Program

2 Миллиметровые волны- - Новые возможности беспроводных магистралей 2 © 2012 All Rights reserved to Siklu Communication Ltd. Company Confidential

3 Миллиметровые волны - определение Под миллиметровыми волнами обычно имеют ввиду диапазоны 30 GHz (10 mm) GHz (1 mm), где длина волны измеряется миллиметрами 3 © 2012 All Rights reserved to Siklu Communication Ltd. Company Confidential

4 Миллиметровые волны- новые возможности радиосвязи Microwave Journal, Одним из главных ограничений развития радиосвязи является ограниченность свободного спектра. » Рост потребностей сервисов потокового вещания, государственных и частных коммуникаций, тысяч пользователей радиочастотного спектра намного превосходит доступные ресурсы. Этот рост требует открытия новых, адекватных ему ресурсов спектра. Одним из таких ресурсов являются сверх высокие частоты (EHF или mmW)." © 2012 All Rights reserved to Siklu Communication Ltd. Company Confidential

5 Миллиметровые волны – начало освоения 1895 (Calcutta, India): J.C. Bose использует микроволновые волны ( от 2.5 cm до 5 mm) чтобы позвонить и чтобы взорвать порох « Изобретатель (J.C. Bose) передавал сигнал на расстояние около мили, это первое и очень важное практическое применение теории микроволн. Daily Chronicle of England, 1896 Однако, уровень технологии не позволил использовать миллиметровые волны на практике, и их развитие продолжилось лишь после второй мировой войны. Во время холодной войны интерес к миллиметровым волнам проявляли, в основном, военные, например, в качестве технологий для радаров. В конце 1980 и 1990 в рамках программы DARPA MIMIC были разработаны многие новые устройства, работающие с миллиметровыми волнами, в том числе, актуальные для коммерческого применения. 5 Передающая антенна слева, приемная справа, в центре поворотный стол, с различными радиопреломляющими структурами(призмами, линзами, решетками. На фотографии на столе аттенюатор из двух призм. © 2012 All Rights reserved to Siklu Communication Ltd. Company Confidential

6 Особенности распространения радиоволн E-BAND 6 © 2012 All Rights reserved to Siklu Communication Ltd. Company Confidential

7 Теория распространения Энергетический бюджет : Ослабление в канале : Потери в открытом пространстве : Ослабление в дожде : ITU-R P.837-5, ITU-R P.838-3, ITU-R P Затухание в атмосфере : 7 © 2012 All Rights reserved to Siklu Communication Ltd. Company Confidential

8 Потери в открытом пространстве в E-band Потери растут с ростом частоты В E-band потери существенно выше чем в 8-38 GHz диапазонах. Для примера, потери на 1 км : GHz 110 dB124 dB130 dB © 2012 All Rights reserved to Siklu Communication Ltd. Company Confidential

9 Усиление антенн E-band С ростом частоты усиление антенн растет Чем выше усиление антенн -> Тем уже ее центральный лепесток Учитывая антенны на обоих концах линка- усиление с ростом частоты растет быстрее, чем FSL Но это без учета дождей GHz 1 feet25 dB38.7 dB44.7 dB 2 feet31 dB44.8 dB50.8 dB © 2012 All Rights reserved to Siklu Communication Ltd. Company Confidential

10 Узкие диаграммы направленности, эффективное переиспользование частот Типичная диаграмма направленности в диапазоне Ггц 1° Высокая направленность вместе с высоким затуханием боковых лепестков позволяют получить отличный коэффициент переиспользования частот для линков точка-точка. Большее число высоконаправленных антенн можно разместить на одной территории Таким образом можно достичь лучшего переиспользования спектра и получить более плотную сеть, чем на низких частотах 10 8 GHz18 GHz23 GHz38 GHzE-band Typical 1 ft. Antenna Beam Widths8.75°3.9°3°1.8°1° © 2012 All Rights reserved to Siklu Communication Ltd. Company Confidential

11 Ослабление в дожде в E-band частотах 70/80 GHz подвержены ослаблению в дожде в гораздо большей мере чем традиционные частоты 8-38 GHz На коротких дистанциях большее усиление антенн может скомпенсировать потери в дожде GHz Rain rate: 38 GHz 23 GHz 8 GHz © 2012 All Rights reserved to Siklu Communication Ltd. Company Confidential

12 Дождевые зоны в мире и плотность дождя 12 % of yearAEHKP 1.0 (5256 min. = 3.6 days)> (525 min. = 8 hrs 45 min.) (52 min.) (5 min.) Типовая плотность дождя mm/h: © 2012 All Rights reserved to Siklu Communication Ltd. Company Confidential

13 Ослабление в дожде и коэффициент доступности радиоканала 13 Коэффициент доступности ACEKN 99.9%1.7 dB3.4 dB4 dB6 dB13.6 dB 99.99%4.7 dB7.4 dB9.8 dB15.5 dB28 dB %6.4 dB10 dB13.7 dB20.4 dB34 dB %9.7 dB15.5 dB22.3 dB29 dB44 dB © 2012 All Rights reserved to Siklu Communication Ltd. Company Confidential

14 Как бороться с ослаблением в дожде Повышением выходной мощности? Предположим, мы имеем линк со следующими параметрами : Выходная мощность = 5 dBm Чувствительность приемника = -60 dBm Усиление антенн = 42 dBi Как видим, большая мощность позволит удлинить линк на 300 метров, но будет ли это экономически оправдано? 14 E, %H, %K, % 5 дбм мощности 1280 m1100 m980 m + 5 dB1550 m1320 m1160 m + 10 dB1850 m1560 m1360 m © 2012 All Rights reserved to Siklu Communication Ltd. Company Confidential

15 Как бороться с ослаблением в дожде Возможно, стоит применить большие антенны? Посчитаем для того-же линка Но 8 кг вес антенны вместо 3 kg! Сложная инсталляция -> большая стоимость Большая ветровая нагрузка -> большие требование к устойчивости и вибрациям мачты Больше места на мачте -> большая стоимость аренды Что же делать? 15 E, %H, %K, % Базовая антенна 1280 m1100 m980 m 2 футовая (+16 dB) 2200 m1860 m1610 m © 2012 All Rights reserved to Siklu Communication Ltd. Company Confidential

16 Решение проблем с дождем Не все сервисы равноценны Не всем сервисам нужна % доступность Доступность для голоса и трафика управления не обязана быть равна доступности для трафика файлообмена Гибкий механизм QoS Адаптивная модуляция без разрыва соединения Сервисы, требующие высокой доступности получат ее Выигрыш от применения адаптивной модуляции существенно улучшает энергетический бюджет канала С физикой не поспоришь 4 Km канал в ливень подвергается ослаблению в 80 дб 16 © 2012 All Rights reserved to Siklu Communication Ltd. Company Confidential

17 Энергетика канала с адаптивной модуляцией Преимущества адаптивной модуляции Предположим, у нас есть система с параметрами : Выходная мощность = 5 dBm Чувствительность RX = -60 dBm Усиление антенн = 42 dBi Для высокоприоритетного трафика дистанция выросла в разы! Даже на 2700 метров, высокая емкость доступна с коэффициентом 99.9%! 17 E, %H, %K, % Базовый случай 1280 m1100 m980 m Адаптивная модуляция добавляет 24 dB 2770 m2300m1970 m © 2012 All Rights reserved to Siklu Communication Ltd. Company Confidential

18 Затухание в атмосфере для E- диапазона. Затухание в атмосфере для частот GHz 0.5 dB/km Oxygen and Vapor Attenuation (dB/km) Frequency (GHz) GHz © 2012 All Rights reserved to Siklu Communication Ltd. Company Confidential

19 Заключение по E-band [1] 19 Ключевые характеристики Описание Большие FSL (потери в пространстве) Лучшая радиочастотная совместимость Меньше интерференции соседям Большее усиление антенн Узкий центральный лепесток Лучшая радиочастотная совместимость Меньше интерференции соседям Лучшее пространственное разнесение и меньшая интерференция Проще частотное планирование Бесплатные частоты Высокая спектральная емкость Лучшее переиспользование частот Возможность расположения множества линков на одном сайте Много линков на сайте Лучшее покрытие Большая пропускная способность © 2012 All Rights reserved to Siklu Communication Ltd. Company Confidential

20 Заключение по E-band [2] 20 Ключевые характеристики Описание Большое ослабление в дожде × Ограничение дальности, но Доступность для разных типов трафика может быть разной Адаптивная модуляции без разрыва канала в совокупности с QoS компенсирует ослабление Выигрыш в 24 dB удваивает доступную дальность. Заключение : E-band идеальное решение высокопроизводительной последней мили ! © 2012 All Rights reserved to Siklu Communication Ltd. Company Confidential

21 Регуляторика использования E- BAND 21 © 2012 All Rights reserved to Siklu Communication Ltd. Company Confidential

22 E-Band- безлицензионный диапазон Диапазон Ггц используется на безлицензионной основе Нет необходимости в проведении экспертиз радиочастотной совместимости Развертывание сети за день, а не за год получения частот 22 © 2012 All Rights reserved to Siklu Communication Ltd. Company Confidential

23 THANK YOU