Teknologi Gelombang E-Band Milimeter

Pengenalan Teknologi Gelombang Millimeter untuk E-Band dan V-Band

Ringkasan MMW

Millimeter Wave (MMW) adalah teknologi untuk sambungan tanpa wayar berkapasiti tinggi berkelajuan tinggi (10Gbps, 10 Gigabit sesaat), sesuai untuk kawasan bandar. Dengan menggunakan gelombang mikro frekuensi tinggi dalam spektrum E-Band (70-80GHz) dan 58GHZ hingga 60GHz (V-Band), pautan dapat digunakan dengan padat di kota-kota yang sesak tanpa gangguan, dan tanpa perlu menggali kabel dan serat optik, yang dapat mahal, perlahan dan sangat mengganggu. Sebaliknya, pautan MMW dapat digunakan dalam beberapa jam, dan dipindahkan dan digunakan kembali di laman web yang berlainan ketika keperluan rangkaian berkembang.

CableFree MMW Millimeter Wave Link dipasang di UAE

Sejarah MMW

Pada tahun 2003 Suruhanjaya Komunikasi Persekutuan Amerika Utara (FCC) membuka beberapa jalur gelombang milimeter frekuensi tinggi (MMW), iaitu dalam julat 70, 80, dan 90 gigahertz (GHz), untuk kegunaan komersial dan awam. Oleh kerana sejumlah besar spektrum (kira-kira 13 GHz) tersedia di jalur ini, radio gelombang milimeter dengan cepat menjadi penyelesaian radio point-to-point (pt-to-pt) terpantas di pasaran. Produk penghantaran radio yang menawarkan kadar data dupleks penuh hingga 1.25 Gbps, pada tahap ketersediaan kelas pembawa 99.999%, dan jarak yang jaraknya hampir satu batu atau lebih tersedia hari ini. Oleh kerana harga yang menjimatkan, radio MMW berpotensi mengubah model perniagaan untuk penyedia backhaul mudah alih dan sambungan akses metro / perusahaan "Last-Mile".

Latar Belakang Peraturan
Pembukaan spektrum 13 GHz yang sebelumnya tidak digunakan dalam julat frekuensi 71… 76 GHz, 81… 86 GHz dan 92… 95 GHz, untuk kegunaan komersial, dan perkhidmatan tanpa wayar tetap berkepadatan tinggi di Amerika Syarikat pada bulan Oktober 2003 dianggap sebagai keputusan penting oleh Suruhanjaya Komunikasi Persekutuan (FCC). Dari sudut teknologi, keputusan ini membenarkan untuk pertama kalinya, komunikasi tanpa wayar berkelajuan penuh dan kelajuan gigabit dupleks penuh dengan jarak satu batu atau lebih pada tahap ketersediaan kelas pembawa. Pada saat pembukaan spektrum untuk penggunaan komersial, Ketua FCC Michael Powell memaklumkan keputusan itu sebagai membuka "perbatasan baru" dalam perkhidmatan dan produk komersial untuk rakyat Amerika. Sejak itu, pasaran baru untuk penggantian atau penyambungan serat, rangkaian akses "Last-Mile" tanpa wayar ke titik, dan akses Internet jalur lebar pada kadar data gigabit dan seterusnya telah dibuka.

Kepentingan peruntukan 70 GHz, 80 GHz dan 90 GHz tidak boleh dilebih-lebihkan. Ketiga-tiga peruntukan ini, yang secara kolektif disebut sebagai E-band, terdiri dari jumlah spektrum terbesar yang pernah dikeluarkan oleh FCC untuk penggunaan komersial berlesen. Bersama-sama, spektrum 13 GHz meningkatkan jumlah jalur frekuensi yang diluluskan oleh FCC sebanyak 20% dan gabungan jalur ini mewakili 50 kali lebar jalur dari keseluruhan spektrum selular. Dengan jumlah lebar jalur 5 GHz yang tersedia masing-masing pada 70 GHz dan 80 GHz, dan 3 GHz pada 90 GHz, gigabit Ethernet dan kadar data yang lebih tinggi dapat dengan mudah ditampung dengan seni bina radio yang agak sederhana dan tanpa skema modulasi yang kompleks. Dengan ciri-ciri penyebaran hanya sedikit lebih buruk daripada pada gelombang mikro yang banyak digunakan, dan ciri cuaca yang baik yang memungkinkan hujan memudar difahami, jarak hubungan beberapa batu dengan yakin dapat direalisasikan.

Keputusan FCC juga meletakkan dasar untuk skema pelesenan berasaskan Internet yang baru. Skim pelesenan dalam talian ini membolehkan pendaftaran pautan radio dengan pantas dan memberikan perlindungan frekuensi dengan bayaran sekali rendah beberapa ratus dolar. Banyak negara lain di seluruh dunia saat ini membuka spektrum MMW untuk kegunaan awam dan komersial, berikutan keputusan penting FCC. Dalam makalah ini, kami akan cuba menjelaskan kepentingan jalur 70 GHz, 80 GHz dan 90 GHz, dan menunjukkan bagaimana peruntukan frekuensi baru ini berpotensi membentuk semula penghantaran kadar data tinggi dan model perniagaan yang berkaitan.

Pasaran Sasaran dan Aplikasi untuk Kesambungan Akses Kapasiti Tinggi "Last-Mile"
Di Amerika Syarikat sahaja, terdapat kira-kira 750,000 bangunan komersial dengan 20+ pekerja. Dalam persekitaran perniagaan yang sangat berkaitan dengan internet pada masa kini, sebahagian besar bangunan ini memerlukan sambungan Internet dengan kadar data yang tinggi. Walaupun memang benar bahawa banyak perniagaan pada masa ini berpuas hati dengan kelajuan T1 / E1 yang lebih rendah masing-masing pada 1.54 Mbps atau 2.048 Mbps, atau bentuk sambungan DSL berkelajuan lebih perlahan yang lain, sebilangan besar perniagaan yang berkembang pesat memerlukan atau menuntut DS- Sambungan 3 (45 Mbps) atau sambungan gentian berkelajuan lebih tinggi. Namun, dan di sinilah permasalahannya bermula, menurut kajian terbaru oleh Vertical Systems Group, hanya 13.4% bangunan komersial di United Sates yang terhubung ke rangkaian gentian. Dengan kata lain, 86.6% bangunan ini tidak mempunyai sambungan gentian, dan penyewa bangunan bergantung pada penyewaan litar tembaga berwayar dengan kelajuan yang lebih perlahan dari penyedia telefon bimbit atau alternatif (ILEC atau CLEC). Kos sedemikian untuk sambungan tembaga berwayar berkelajuan lebih tinggi seperti sambungan DS-45 3 Mbps, dapat dengan mudah mencapai $ 3,000 sebulan atau lebih.

Satu lagi kajian menarik yang dilakukan oleh Cisco pada tahun 2003 menunjukkan bahawa 75% bangunan komersial AS yang tidak bersambung dengan gentian berada dalam jarak satu batu dari sambungan gentian. Namun, walaupun permintaan untuk transmisi berkapasiti tinggi ke bangunan ini meningkat, biaya yang berkaitan dengan serat peletakan sangat tidak memungkinkan untuk "menutup kemacetan transmisi". Sebagai contoh, kos meletakkan serat di bandar metropolitan utama AS boleh mencecah hingga $ 250,000 per batu, dan di banyak bandar AS terbesar bahkan ada penangguhan untuk meletakkan serat baru kerana gangguan lalu lintas besar yang berkaitan. Angka penyambungan bangunan ke bangunan komersial di banyak Bandar Eropah jauh lebih buruk dan beberapa kajian menunjukkan bahawa hanya sekitar 1% bangunan komersial yang bersambung dengan gentian.

Banyak penganalisis industri bersetuju bahawa terdapat pasaran yang besar dan saat ini tidak dilayan untuk sambungan jarak jauh tanpa wayar "Last Mile" dengan syarat bahawa teknologi yang mendasari membolehkan tahap ketersediaan kelas syarikat penerbangan. Sistem radio MMW sangat sesuai untuk memenuhi keperluan teknikal ini. Selain itu, sistem MMW berkapasiti tinggi dan tersedia secara komersial turun secara drastik dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Jika dibandingkan dengan meletakkan hanya satu batu serat di sebuah kota metropolitan AS atau Eropah yang besar, penggunaan radio MMW berkemampuan Ethernet gigabit dapat berjalan serendah 10% dari kos serat. Struktur harga ini menjadikan ekonomi kesambungan gigabit menarik kerana susun atur modal yang diperlukan dan jangka masa Return on Investment (ROI) yang dihasilkan secara drastis dipersingkat. Akibatnya, banyak aplikasi dengan kadar data tinggi yang tidak dapat dilayani secara ekonomi pada masa lalu kerana tingginya kos infrastruktur serat pencucian kini dapat dilayani dan dapat dilaksanakan secara ekonomi ketika menggunakan teknologi radio MMW. Antara aplikasi ini adalah:
● Sambungan dan penggantian gentian CLEC dan ILEC
● Penutupan Metro Ethernet dan penutup cincin gentian
● Sambungan LAN kampus tanpa wayar
● Sandaran gentian dan kepelbagaian jalur dalam rangkaian kampus
● Pemulihan Bencana
● Kesambungan SAN berkapasiti tinggi
● Redundansi, mudah alih dan keselamatan untuk Keselamatan Dalam Negeri dan Ketenteraan
● Pembaikan selular 3G dan / atau WIFI / WiMAX di rangkaian bandar yang padat
● Pautan mudah alih dan sementara untuk pengangkutan video atau HDTV definisi tinggi

Mengapa menggunakan Teknologi E-Band MMW?

Dari tiga jalur frekuensi yang dibuka, jalur 70 GHz dan 80 GHz telah menarik perhatian kebanyakan pengeluar peralatan. Direka untuk wujud bersama, peruntukan 71… 76 GHz dan 81… 86 GHz membenarkan lebar jalur transmisi dupleks penuh 5 GHz; cukup untuk menghantar isyarat gigabit Ethernet (GbE) dupleks penuh dengan mudah walaupun dengan skema modulasi termudah. Reka bentuk Wireless Excellence yang maju bahkan berjaya menggunakan jalur 5 GHz yang lebih rendah, dari hanya 71… 76 GHz, untuk mengangkut isyarat GbE dupleks penuh. Kemudian, kelebihan yang jelas ditunjukkan dalam menggunakan pendekatan ini ketika menggunakan teknologi MMW yang berdekatan dengan laman web astronomi dan di negara-negara di luar AS Dengan penukaran data langsung (OOK) dan diplexer kos rendah, agak mudah dan menjimatkan kos dan seni bina radio yang boleh dipercayai dapat dicapai. Dengan kod modulasi yang lebih efisien, transmisi dupleks penuh yang lebih tinggi pada 10 Gbps (10GigE) hingga 40Gbps dapat dicapai.

Peruntukan 92… 95 GHz jauh lebih sukar untuk dikerjakan kerana bahagian spektrum ini terbagi menjadi dua bahagian yang tidak sama yang dipisahkan oleh jalur pengecualian 100 MHz yang sempit antara 94.0… 94.1 GHz. Dapat diandaikan bahawa bahagian spektrum ini kemungkinan besar akan digunakan untuk kapasiti yang lebih tinggi dan aplikasi dalam ruangan yang lebih pendek. Peruntukan ini tidak akan dibincangkan lebih lanjut dalam kertas putih ini.

Dalam keadaan cuaca yang cerah, jarak transmisi pada 70 GHz dan 80 GHz melebihi banyak batu kerana nilai pelemahan atmosfera yang rendah. Walau bagaimanapun, Rajah 1 menunjukkan bahawa walaupun dalam keadaan ini pelemahan atmosfera berbeza dengan frekuensi [1]. Pada konvensional, frekuensi gelombang mikro yang lebih rendah dan hingga sekitar 38 GHz, pelemahan atmosfera cukup rendah dengan nilai pelemahan beberapa sepersepuluh desibel per kilometer (dB / km). Pada penyerapan sekitar 60 GHz oleh molekul oksigen menyebabkan lonjakan pelemahan yang besar. Peningkatan penyerapan oksigen yang besar ini secara serius membataskan jarak penghantaran radio produk radio 60 GHz. Namun, di luar puncak penyerapan oksigen 60 GHz, tetingkap redaman rendah yang lebih luas terbuka di mana pelemahan turun kembali ke nilai sekitar 0.5 dB / km. Tetingkap pelemahan rendah ini biasanya disebut E-band. Nilai pelemahan E-band hampir dengan pelemahan yang dialami oleh radio gelombang mikro biasa. Di atas 100 GHz, pelemahan atmosfera umumnya meningkat dan di samping itu terdapat banyak jalur penyerapan molekul yang disebabkan oleh penyerapan O2 dan H2O pada frekuensi yang lebih tinggi. Ringkasnya, tetingkap redaman atmosfera yang rendah antara 70 GHz dan 100 GHz menjadikan frekuensi E-band menarik untuk penghantaran tanpa wayar berkapasiti tinggi. Gambar 1 juga menunjukkan bagaimana hujan dan kabut mempengaruhi redaman gelombang mikro, gelombang milimeter dan jalur optik inframerah yang bermula sekitar 200 terahertz (THz) dan yang digunakan dalam sistem penghantaran FSO. Pada kadar curah hujan yang pelbagai dan spesifik, nilai redaman berubah sedikit, dengan peningkatan frekuensi penghantaran. Hubungan antara kadar hujan dan jarak transmisi akan diteliti lebih lanjut di bahagian berikut. Pelemahan yang berkaitan dengan kabus pada dasarnya dapat diabaikan pada frekuensi gelombang milimeter, meningkat dengan beberapa pesanan magnitud antara gelombang milimeter dan jalur transmisi optik: Sebab utama mengapa sistem FSO jarak jauh berhenti berfungsi dalam keadaan berkabus.

Jarak Penghantaran untuk E-Band
Seperti semua penyebaran radio frekuensi tinggi, redaman hujan biasanya menentukan had praktikal pada jarak transmisi. Gambar 2 menunjukkan bahawa sistem radio yang beroperasi dalam julat frekuensi E-band dapat mengalami pelemahan yang besar memandangkan adanya hujan [2]. Nasib baik, hujan yang paling kuat cenderung turun di bahagian terhad dunia; terutamanya negara subtropika dan khatulistiwa. Pada waktu puncak, kadar hujan lebih dari tujuh inci / jam (180 mm / jam) dapat diperhatikan untuk jangka waktu yang pendek. Di Amerika Syarikat dan Eropah, kadar hujan maksimum yang dialami biasanya kurang dari empat inci / jam (100 mm / jam). Kadar hujan seperti itu menyebabkan pelemahan isyarat 30 dB / km, dan biasanya hanya berlaku semasa letupan awan pendek. Letupan awan ini adalah kejadian hujan yang muncul di kawasan yang relatif kecil dan lokal dan dalam intensitas yang lebih rendah, awan hujan berdiameter lebih besar. Oleh kerana letupan awan juga biasanya dikaitkan dengan kejadian cuaca buruk yang bergerak pantas di pautan, gangguan hujan cenderung pendek dan hanya bermasalah pada pautan penghantaran jarak jauh.

Gelombang Milimeter dan Pelembutan Hujan E-Band V-band

ITU Rain Zones Global Millimeter Wave E-Band V-Band

Kesatuan Telekomunikasi Antarabangsa (ITU) dan organisasi penyelidikan lain telah mengumpulkan data hujan puluhan tahun dari seluruh dunia. Secara umum, ciri-ciri dan hubungan hujan antara kadar hujan, tempoh hujan statistik, ukuran penurunan hujan, dan lain-lain dapat difahami dengan baik [3] dan dengan menggunakan maklumat ini adalah mungkin untuk membuat pautan radio untuk mengatasi bahkan peristiwa cuaca terburuk atau untuk meramalkan jangka masa gangguan berkaitan cuaca pada pautan radio jarak jauh yang beroperasi pada frekuensi tertentu. Skema klasifikasi zon hujan ITU menunjukkan kadar hujan statistik yang dijangkakan mengikut urutan abjad. Sementara daerah yang mengalami curah hujan paling sedikit diklasifikasikan sebagai "Wilayah A", tingkat curah hujan tertinggi adalah di "Wilayah Q." Peta zon hujan ITU global dan senarai kadar hujan di kawasan tertentu di dunia ditunjukkan dalam Rajah 3 di bawah.

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

Gambar 3: Klasifikasi zon hujan ITU dari berbagai wilayah di seluruh dunia (atas) dan kadar hujan statistik sebenar sebagai fungsi dari jangka masa kejadian hujan

Gambar 4 menunjukkan peta yang lebih terperinci untuk Amerika Utara dan Australia. Perlu disebutkan bahawa kira-kira 80% wilayah Benua AS jatuh ke zon hujan K dan ke bawah. Dengan kata lain, untuk beroperasi pada tahap ketersediaan 99.99%, margin pudar sistem radio mesti dirancang untuk menahan kadar hujan maksimum 42 mm / jam. Kadar hujan tertinggi di Amerika Utara dapat dilihat di Florida dan di sepanjang Pantai Teluk, dan wilayah-wilayah ini diklasifikasikan di bawah zon hujan N. Secara amnya, Australia mengalami hujan kurang daripada Amerika Utara. Sebilangan besar negara ini termasuk garis pantai Selatan yang lebih berpenduduk terletak di zon hujan E dan F (<28 mm / j)

Untuk mempermudah, dengan menggabungkan hasil Gambar 2 (kadar hujan berbanding pelemahan) dan menggunakan carta hujan ITU yang ditunjukkan pada Gambar 3 dan 4, adalah mungkin untuk menghitung ketersediaan sistem radio tertentu yang beroperasi di bahagian tertentu di dunia . Pengiraan teori berdasarkan data hujan untuk Amerika Syarikat, Eropah dan Australia menunjukkan bahawa peralatan transmisi radio 70/80 GHz dapat mencapai kesambungan GbE pada tahap ketersediaan statistik 99.99… 99.999% pada jarak yang hampir satu batu atau bahkan lebih jauh. Untuk ketersediaan 99.9% yang lebih rendah, jarak melebihi 2 batu dapat dicapai secara rutin. Semasa mengkonfigurasi rangkaian dalam topologi cincin atau mesh, jarak efektif berlipat ganda dalam beberapa kes untuk angka ketersediaan yang sama kerana sifat sel hujan lebat yang padat, dan kelebihan jalan yang disediakan oleh topologi cincin / mesh.

Peta MMW Rain Fade Australia E-Band V_Band

Gambar 4: Klasifikasi zon hujan ITU untuk Amerika Utara dan Australia

Satu kelebihan kuat teknologi MMW berbanding penyelesaian tanpa wayar berkapasiti tinggi yang lain seperti ruang bebas optik (FSO) ialah frekuensi MMW tidak terjejas oleh gangguan penghantaran lain seperti kabut atau ribut pasir. Kabut tebal, misalnya, dengan kandungan air cair 0.1 g / m3 (jarak penglihatan sekitar 50 m) hanya mempunyai pelemahan 0.4 dB / km pada 70/80 GHz [4]. Dalam keadaan ini, sistem FSO akan mengalami pelemahan isyarat lebih dari 250 dB / km [5]. Nilai pelemahan yang melampau ini menunjukkan mengapa teknologi FSO hanya dapat memberikan angka ketersediaan tinggi dalam jarak yang lebih pendek. Sistem radio E-band juga tidak terjejas oleh kerosakan habuk, pasir, salji dan laluan penghantaran yang lain.

Teknologi Tanpa Wayar Kadar Data Alternatif
Sebagai alternatif kepada teknologi tanpa wayar E-band, terdapat sebilangan besar teknologi yang mampu menyokong penyambungan kadar data yang tinggi. Bahagian kertas putih ini memberikan gambaran ringkas.

Kabel Fiber-Optik

Kabel gentian optik menawarkan lebar jalur terluas dari sebarang teknologi penghantaran praktikal, yang membolehkan kadar data yang sangat tinggi dihantar dalam jarak jauh. Walaupun ribuan batu serat tersedia di seluruh dunia dan khususnya dalam jarak jauh dan antara bandar, akses "Last-Mile" masih terhad. Oleh kerana kos muka depan yang tinggi dan sering dilarang yang berkaitan dengan menggali parit dan meletakkan serat darat, serta masalah hak jalan, akses serat sukar dilakukan. Kelewatan yang lama juga sering berlaku, bukan hanya kerana proses fizikal serat pencucian, tetapi juga disebabkan oleh rintangan yang disebabkan oleh kesan persekitaran dan kemungkinan rintangan birokrasi yang terlibat dalam projek tersebut. Atas sebab ini, banyak bandar di seluruh dunia melarang penggalian serat kerana gangguan pada lalu lintas bandar raya dan ketidakselesaan umum yang menyebabkan proses pencucian kepada orang ramai.

Penyelesaian Radio gelombang mikro

Radio gelombang mikro dari titik ke titik yang tetap dapat menyokong kadar data yang lebih tinggi seperti Full Ethernet 100 Mbps dupleks penuh atau hingga 500 Mbps per pembawa dalam julat frekuensi antara 4-42 GHz. Walau bagaimanapun, dalam jalur gelombang mikro yang lebih tradisional, spektrumnya terhad, saluran spektrum berlesen yang sering sesak dan khas sangat sempit jika dibandingkan dengan spektrum E-Band.

Gelombang gelombang mikro dan gelombang mikro MMW Spektrum V-band dan E-band

Gambar 5: Perbandingan antara radio gelombang mikro dengan kadar data tinggi dan penyelesaian radio 70/80 GHz.

Secara umum, saluran frekuensi yang tersedia untuk pelesenan selalunya tidak lebih dari 56 megahertz (MHz), tetapi biasanya 30 MHz atau lebih rendah. Di beberapa jalur, saluran 112MHz lebar yang mampu menyokong 880Mbps per pembawa mungkin tersedia, tetapi hanya pada jalur frekuensi yang lebih tinggi yang sesuai untuk jarak pendek. Akibatnya, radio yang beroperasi di jalur ini pada kadar data yang lebih tinggi harus menggunakan seni bina sistem yang sangat kompleks menggunakan skema modulasi hingga 1024 Modulasi Amplitud Kuadratur (QAM). Sistem yang sangat kompleks ini menghasilkan jarak yang terhad, dan throughput masih terhad kepada kadar data hingga 880Mbps di saluran terbesar. Oleh kerana jumlah spektrum yang terhad dalam jalur ini, corak lebar pancaran antena yang lebih luas, dan kepekaan modulasi QAM yang tinggi terhadap gangguan apa pun, penyebaran penyelesaian gelombang mikro tradisional yang lebih padat di kawasan bandar atau metropolitan sangat bermasalah. Perbandingan spektrum visual antara jalur gelombang mikro tradisional dan pendekatan 70/80 GHz ditunjukkan dalam Rajah 5.

Penyelesaian Radio Gelombang 60 GHz (V-Band)
Peruntukan frekuensi dalam spektrum 60 GHz, dan khususnya peruntukan antara 57… 66 GHz, berbeza secara signifikan di kawasan yang berlainan di dunia. FCC Amerika Utara telah melepaskan blok spektrum frekuensi yang lebih luas antara 57… 64 GHz yang menyediakan lebar jalur yang mencukupi untuk operasi GbE dupleks penuh. Negara-negara lain tidak mengikuti peraturan ini dan negara-negara ini hanya mempunyai akses ke peruntukan frekuensi yang jauh lebih kecil dan sering disalurkan dalam jalur spektrum 60 GHz. Jumlah spektrum yang tersedia di luar AS tidak memungkinkan untuk membina penyelesaian radio 60 GHz yang efektif dari segi kos dengan kadar data yang tinggi di Eropah, negara-negara seperti Jerman, Perancis dan Inggeris. Walau bagaimanapun, walaupun di AS, batasan daya transmisi yang diatur, ditambah dengan ciri-ciri penyebaran yang agak buruk kerana penyerapan atmosfera oleh molekul oksigen yang tinggi (lihat Gambar 1), membatasi jarak pautan khas hingga kurang dari setengah batu. Untuk mencapai prestasi kelas pengangkut 99.99… 99.999% ketersediaan sistem, untuk sebahagian besar wilayah benua AS, jarak umumnya terhad kepada jarak lebih dari 500 ela (500 meter). FCC telah mengkategorikan spektrum 60 GHz sebagai spektrum tanpa lesen. Tidak seperti peruntukan frekuensi 70/80 GHz yang lebih tinggi, operasi sistem radio 60 GHz tidak memerlukan kelulusan atau koordinasi undang-undang. Di satu pihak, penggunaan teknologi tanpa izin sangat popular di kalangan pengguna akhir, tetapi pada masa yang sama tidak ada perlindungan terhadap gangguan, baik secara tidak sengaja atau disengajakan. Ringkasnya, terutama di AS, penggunaan spektrum 60 GHz boleh menjadi alternatif yang berpotensi untuk digunakan dalam jarak dekat, tetapi teknologi ini bukan alternatif yang nyata untuk jarak pautan melebihi 500 meter dan ketika 99.99… 99.999% ketersediaan sistem diperlukan.

Optik Ruang Percuma (FSO, Optik Tanpa Wayar)
Teknologi ruang bebas (FSO) menggunakan teknologi laser inframerah untuk menghantar maklumat antara lokasi terpencil. Teknologi ini membolehkan penghantaran kadar data yang sangat tinggi iaitu 1. 5 Gbps dan seterusnya. Teknologi FSO pada umumnya merupakan teknologi transmisi yang sangat selamat, tidak mudah terdedah kepada gangguan kerana ciri-ciri pancaran transmisi yang sangat sempit, dan juga bebas lesen di seluruh dunia.

Malangnya, penghantaran isyarat dalam jalur optik inframerah dipengaruhi secara drastik oleh kabut, di mana penyerapan atmosfera boleh melebihi 130 dB / km [5]. Secara umum, keadaan cuaca apa pun yang mempengaruhi jarak penglihatan antara dua lokasi (misalnya pasir, debu), juga akan mempengaruhi prestasi sistem FSO. Kejadian kabut dan ribut debu / pasir juga dapat dilokalkan dan sukar diramalkan, dan akibatnya, ramalan ketersediaan sistem FSO lebih sukar. Tidak seperti kejadian hujan lebat, jangka masa yang sangat pendek, kabut dan debu / ribut pasir juga dapat bertahan lama (berjam-jam atau bahkan beberapa hari dan bukannya beberapa minit). Ini boleh mengakibatkan pemadaman yang sangat lama untuk sistem FSO yang beroperasi dalam keadaan seperti itu.

Dari sudut pandangan praktikal, dan apabila mempertimbangkan jumlah ketersediaan 99.99… 99.999%, semua perkara di atas dapat menghadkan teknologi FSO pada jarak hanya beberapa ratus meter (300 meter); terutamanya di kawasan pesisir atau rawan kabut, serta di kawasan yang mengalami ribut pasir / debu. Untuk mengekalkan sambungan 100% ketika menggunakan sistem FSO di lingkungan seperti ini, disarankan teknologi jalan alternatif.

Sebilangan besar pakar industri bersetuju bahawa teknologi FSO dapat menawarkan alternatif yang menarik dan berpotensi murah dalam menghubungkan lokasi terpencil tanpa wayar dalam jarak yang lebih pendek. Walau bagaimanapun, fizik pelemahan isyarat dalam spektrum inframerah akan selalu menghadkan teknologi ini ke jarak yang sangat pendek.

Perbandingan ringkas mengenai teknologi penghantaran kadar data tinggi yang dibincangkan dan tersedia secara komersial dan pemacu prestasi utama mereka ditunjukkan dalam Jadual 1.

MMW Berbanding dengan teknologi tanpa wayar lain

Jadual 1: Carta perbandingan teknologi talian wayar laju dan teknologi penghantaran tanpa wayar yang tersedia secara komersial

Penyelesaian Gelombang Milimeter yang Tersedia Secara Komersial
Portofolio produk CableFree Millimeter-gelombang merangkumi penyelesaian radio titik-ke-titik yang beroperasi dari kelajuan 100 Mbps hingga 10 Gbps (10 Gigabit Ethernet) dalam spektrum E-band 70 GHz berlesen dan hingga 1Gbps dalam spektrum 60 GHz yang tidak berlesen. Sistem ini tersedia dengan ukuran antena yang berbeza untuk memenuhi keperluan ketersediaan pelanggan melebihi jarak penggunaan tertentu pada titik harga paling kompetitif dari mana-mana pengeluar radio E-band di industri ini. Penyelesaian radio E-band Wireless Excellence beroperasi di jalur frekuensi 5 GHz yang lebih rendah daripada spektrum E-band 70/80 GHz berlesen sahaja, dan bukannya transmisi serentak pada jalur 70 GHz dan 80 GHz. Hasilnya, produk Wireless Excellence tidak rentan terhadap sekatan penggunaan yang berpotensi dekat dengan laman web astronomi atau pemasangan ketenteraan di Eropah, di mana tentera menggunakan bahagian jalur 80 GHz untuk komunikasi ketenteraan. Sistem ini mudah digunakan, dan kerana suapan kuasa voltan rendah arus terus 48 volt (Vdc), tidak diperlukan juruelektrik yang diperakui untuk memasang sistem. Gambar produk Wireless Excellence ditunjukkan dalam Gambar 6 di bawah.

Pautan MMW CableFree Digunakan di UAE

Gambar 6: Radio MMW CableFree ringkas dan sangat bersepadu. Versi antena 60cm ditunjukkan

Ringkasan dan Kesimpulan
Untuk menyelesaikan keperluan interkonektiviti rangkaian berkapasiti tinggi hari ini, penyelesaian tanpa wayar yang sangat dipercayai boleh didapati memberikan prestasi seperti serat dengan sebahagian kecil daripada kos pemasangan gentian atau menyewa sambungan gentian berkapasiti tinggi. Ini penting bukan sahaja dari sudut prestasi / kos, tetapi juga kerana sambungan gentian di rangkaian akses "Last-Mile" masih tidak begitu meluas dan kajian terbaru menunjukkan bahawa di Amerika Syarikat hanya 13.4% bangunan komersial dengan lebih daripada 20 pekerja disambungkan ke gentian. Angka ini lebih rendah di banyak negara lain.

Terdapat beberapa teknologi di pasaran yang dapat menyediakan sambungan gigabit untuk menghubungkan lokasi rangkaian jauh. Penyelesaian E-band berlesen dalam julat frekuensi 70/80 GHz sangat menarik kerana dapat memberikan angka ketersediaan kelas pembawa tertinggi pada jarak operasi sejauh satu batu (1.6 km) dan seterusnya. Di Amerika Syarikat, keputusan FCC mercu tanda 2003 telah membuka spektrum ini untuk kegunaan komersial dan skema pelesenan kos rendah berasaskan Internet membolehkan pengguna mendapatkan lesen untuk beroperasi dalam beberapa jam. Negara-negara lain sudah mempunyai dan / atau sedang dalam proses membuka spektrum E-band untuk penggunaan komersial. Radio 60 GHz tanpa izin dan sistem ruang bebas optik (FSO) juga dapat menyediakan sambungan Ethernet gigabit, tetapi pada tahap ketersediaan kelas pembawa 99.99… 99.999% lebih tinggi, kedua-dua penyelesaian ini hanya mampu beroperasi pada jarak yang lebih rendah. Sebagai kaedah ringkas dan bagi sebahagian besar wilayah Amerika Syarikat, penyelesaian 60 GHz dapat memberikan tahap ketersediaan tinggi ini hanya ketika digunakan pada jarak di bawah 500 ela (500 meter).

Rujukan
● ITU-R P.676-6, “Pelemahan oleh Atmosfera Gas,” 2005.
● ITU-R P.838-3, “Model Pelemahan Khusus untuk Hujan untuk Penggunaan dalam Kaedah Ramalan,” 2005.
● ITU-R P.837-4, "Karakteristik Pemendakan untuk Pemodelan Penyebaran," 2003.
● ITU-R P.840-3, "Pelemahan Oleh Awan dan Kabut," 1999.

Untuk Maklumat Lanjut mengenai Gelombang Milimeter E-Band

Untuk maklumat lebih lanjut mengenai E-Band MMW, Silakan Hubungi Kami

Tinggalkan pesanan 

Senarai mesej