Операторски Технологии

Радиорелейните линии изживяват втора младост

Владимир Владков

Изискванията към мрежата и зрелостта на мрежовите инфраструктури по света се различават, като разлики могат да се забележат лесно дори в рамките на дадена страна. Независимо от ситуацията обаче, операторите искат да постигнат една и съща цел - да осигурят възможно най-добра производителност и качеството на потребителското изживяване по възможно най-рентабилния начин.

Радиорелейните мрежи (наричани и микровълнови заради честотния обхват, в който работят) са жизненоважен елемент в операторската инфраструктура и в бъдеще те ще продължат да бъдат доминиращата технология за backhaul линиите (свързаността между базовите станции и опорната мрежа на телекома), твърдят от Ericsson в свой доклад.

Нарастващите потребности от капацитет доведоха до убеждението, че оптиката е задължителна и незаменима, но в действителност микровълновите съоръжения вече са в състояние да се справят със 100 процента от капацитетните потребности на всички радиоклетки, добавят от компанията. Технологията ще продължи да изпълнява тези задачи и в бъдеще и ще се развива, за да подкрепи мултигигабитови капацитети в традиционните честотни обхвати и дори над 10 гигабита в милиметровия честотен диапазон.

През 2020 г. 65 на сто от всички базови станции на клетъчните мрежи ще са свързани с радиорелейно решение (с изключение на Китай, Япония, Южна Корея и Тайван). Изборът между оптика и микровълнова система в backhaul мрежите ще се прави не на база на капацитет, а на база наличието на положена оптика и обща цена на притежание (TCO), твърдят от Ericsson.

За да успее микровълновата технология да отговори на нарастващите нужди от капацитет в транспортната част на мобилните мрежи (backhaul + fronthaul), ключово значение ще има спектърът E-band (70/80 GHz). Именно в E-Band системите се очаква сериозен ръст, като те ще бъдат използвани в 20 на сто от новите инсталации до 2020 г., докато на решенията в традиционните честотни обхвати ще се падат 70 на сто.

Очаква се смяна на парадигмата при планирането на микровълновите системи при пускането на мултиобхватни решения. Според Ericsson, ако се използва връзка с по-слаба достъпност в E-band, може да се постигне 7-кратно повишаване на капацитета в сравнение с линия с висока отказоустойчивост в традиционните обхвати.

Капацитетът на транспортните мрежи трябва да се увеличава и от гледна точка развитието на 5G мрежи, като продължи технологичната еволюция и откриване на нови начини за по-голяма ефективност на мрежите.

Нуждите от транспортен капацитет

Backhaul свързаността играе важна роля за предоставянето на добро потребителско изживяване и за цялостната производителност на мрежите. Капацитетът на backhaul линията, нужна на една базова станция, се различава драстично, като зависи от търсените нива на пренос на данни и гъстотата на населението в обслужваната зона. Ако разгледаме ситуацията с днешните мрежи, се очертават 3 типични нива, отразяващи и зрелостта на мобилните широколентови услуги (вж. фиг.1):

  • Пускане на мобилен ШЛ достъп: WCDMA мрежите са процес на разгръщане, а изграждането на LTE е планирано за 2020 г. или след това.
  • Еволюция на мобилните ШЛ услуги: разгръщат се LTE мрежи, а тяхното покритие ще стане масово до 2020 г. (такава е ситуацията и в България).
  • Напреднало развитие на мобилния ШЛ достъп: вече има първи инсталации на LTE Advanced и се планира развитие на 5G до 2020 г.

На Фиг. 1 е показано типичното разпространение на микровълновите капацитети днес на базата на събраните от Ericsson данни от голям брой мрежи.

Някои оператори наскоро са обединили до 40 MHz от спектъра за радиодостъп, тъй като се нуждаят от поне 360 Mbps капацитет на backhaul линията. Има планове за поддръжка на пикови нива от 1 Gbps чрез агрегиране на още повече честотни ленти (лицензни или в комбинация с нелицензни ресурси), както и използване на повече антени (вж. Фиг. 2).


Радиорелейните линии изживяват втора младост

© Владимир Владков, Networkworld.bg

Фиг. 2 Изисквания за backhaul капацитет на базова станция при оператори, намиращи се на две различни фази от еволюцията на мобилните ШЛ услуги.

На фиг. 2 се вижда типичният backhaul капацитет, нужен на базова станция, при два различни сценария на разгръщане на широколентовите услуги до 2020 г. След 5 г. базовите станции с голяма капацитет се очаква да изискват backhaul свързаност около 1 Gbps, докато клетките с по-слабо потребление ще се нуждаят от линии с капацитет около 100 Mbps. Най-натоварените базови станции ще имат нужда от транспортна линия с капацитета на оптична връзка.


Радиорелейните линии изживяват втора младост

© Владимир Владков, Networkworld.bg

„Микровълновата backhaul технология ще може да поддържа 100% от нужния на всички типове базови станции капацитет, твърдят от Ericsson. - Това е вярно днес, ще остане така и през 2020 г., когато технологията ще се развие достатъчно, че да поддържа мултигигабитови капацитети в традиционните честотни обхвати и над 10 Gbps в милиметровия диапазон.“

Микровълнова или оптична backhaul връзка?

Оптиката става все по-разпространена чрез развитието на административни е-услуги и фиксирани конверегентни телеком предложния като FTTH решения за достъп до крайния клиент. Радиорелейките са доминираща технология при свързване на мобилните базови станции, тъй като тя се монтира по-лесно и ценово е много ефективна.

Освен това капацитетите, поддържани от микровълновите решения, продължават да растат, осигурявайки й място и в бъдещите мрежи. Когато се решава дали да се ползва оптичен кабел или микровълново решение, това ще бъде въпрос на вече налична оптична среда, както и на оценката за общата цена на притежание (TCO), а не на ограниченията на радиорелейките по отношение на капацитета. През 2020 г. се очаква над 65% от всички базови станции да бъдат свързани с микровълнови решения (без Китай, Япония, Южна Корея и Тайван), като в Китай държаните инициативи стимулират подхода към изцяло оптични среди, но това не се отразява на развитието в останалите страни по света.

Нахлуването на оптичната свързаност ще продължи в целия свят, но се очаква до 2020 г. известно забавяне на темпа. В същото време нарастващият брой монтирани навън малки клетки ще разчитат изцяло на безжични решения.

Микровълните често се предпочитат пред оптиката заради бързото разгръщане на решението и малкото TCO, както при собствени, така и при наети среди. Ако оптиката, която вече е налична, а още повече когато е собствена среда (у нас големите телекоми разполагат именно с такава в много райони и извън големите градове), винаги ще е предпочитано решение.

Честотен диапазон за микровълновите backhaul линии

Наличието на спектрални ресурси както за радио достъп, така и за микровълнови системи, ще има огромно влияние върху работата на бъдещите мобилни ШЛ услуги. Честотният спектър трябва да бъде хармонизира, а милиметровият честотен обхват е ключов актив за backhaul и fronthaul линиите.

Общият честотен спектър за микровълните транспортни системи покрива около 40 GHz, но не е достъпен във всички страни по света.

Нов и по-високочестотен спектър за радиодостъп ще бъде нужен за покриване на нуждите от по-големи капацитети за пренос на данни и новопоявяващи се приложения в контекста на 5G мрежите. Според Ericsson, се очакват известни промени в сегашните честотни ресурси за backhaul линиите заради промените при радиодостъпа. Възможно е част от спектъра да бъде загубен или споделен между радиодостъпа и backhaul, така че именно за транспортната мрежа ще има нужда от нови честотни ресурси, а наличните да бъдат използвани по-ефективно. Регулирането на честотния спектър трябва да бъде хармонизирано и да бъдат внедрени технологии за по-ефективната му употреба. Общият честотен спектър за микровълните транспортни системи покрива около 40 GHz, но не е достъпен във всички страни по света. Той може да бъде разделен на 5 обхвата, всеки със свои типични характеристики:


Радиорелейните линии изживяват втора младост

© Владимир Владков, Networkworld.bg

Фигура 3: Общ микровълнов спектър, с типична дължина на транзитните участъци (хопове), разстояния между каналите и области

6–13 GHz

Тъй като по-ниските честоти не са толкова чувствителни към дъжда, тези честотни обхвати ще продължат да се ползват за дълги транзитни участъци и са основни за географски райони с обилни дъждове. Съществуват ограниченията на капацитета заради типично по-тесните канали, освен ако не се обединят няколко канала. От по-ниските обхвати много популярен е диапазонът около 7 GHz, но често се ползват 6 и 8 GHz. От по-високочестотния диапазон в повечето страни е популярен обхватът около 13 GHz, а в Северна Америка - 11 GHz. Честотите около 10 GHz не е толкова използван в глобален мащаб въпреки някои инсталации в Близкия изток.

15–23 GHz

Това са най-широко използваните честоти днес и ще продължат да играят важна роля и през следващите години. Предоставянето на по-широки канали вече започна, а това заедно с новите технологии за по-ефективна употреба на спектъра ще стимулира увеличаването на преносния капацитет.

26–42 GHz

В този честотен диапазон има както масово използвани честоти, така и почти неупотребявани. В момента се ползва силно само обхватът около 38 GHz, особено в Европа. Лентата около 26 GHz също е популярна, докато употребата на 28 GHz и 32 GHz все още е ограничена, макар че нараства. Новите честотни обхвати могат да предоставят по-широки канали, например 56 MHz и 112 MHz, което означава гигабитови капацитети, трудни за постигане в по-популярните честотни диапазони.

60 GHz

Обхватът V-band е идеален за backhaul свързване на малки клетки, тъй като предоставя по-голям капацитет заради по-широките канали и намалените смущения от кислородното затихване. Пазарът на външни малки клетки е в начален стадий на развитие и затова обхватът около 60 GHz все още не се използва масово. Диапазонът стана достъпен в няколко страни, но в много страни по света статусът му е неясен. Глобалната хармонизация ще е много важна, за да могат различните услуги да съществуват съвместно, без да си пречат една на друга.

70/80 GHz

Преди няколко години E-band не се ползваше. Пазарът днес се развива изключително бързо и проникването на микровълнови решения за този диапазон става все по-стабилно. Предимствата на E-band са широк спектрален ресурс и канали, което дава възможност за много големи капацитети. Много страни също ползват по-лек лицензен режим и/или ниски такси, с които стимулират употребата на този обхват. Въпреки че се ползва за относителни къси транзитни участъци от няколко километра между предавател и приемник, разстоянията са достатъчно дълги за линии между базови станции в градска среда.

Ефективно управление на честотния спектър

Това е все още „дремещ“ потенциал за всички честотни обхвати, както е показано на фигура 9. Използваемостта на спектъра може да бъде подобрена при хармонизиране на регулациите. Допълнителен честотен ресурс в обхватите V-band и E-band в комбинация с по-плътни мрежи ще вдигне сериозно капацитета на микровълновите връзки. Употребата на спектрално ефективни технологии като XPIC, MIMO и антени Super High Performance (ETSI клас 4) може да се постигне още по-добра използваемост на честотния спектър.

А след 2020 г. накъде

Чрез по-ефективната употреба на честотните ресурси за микровълнови системи капацитетът на backhaul, нужен на бъдещите радио мрежи, ще бъде достатъчен до 2020 г., а и след това.

Традиционните честотни обхвати все още ще се ползват за повечето нови внедрявания през 2020 г. E-band ще се развива най-бързо, като 20% от новите инсталации ще са в този обхват през 2020 г. След тази година ще има засилен интерес и към милиметровите честоти, така че да се поддържат мобилните широколентови услуги9. В частност индустрията обсъжда честотите в обхватите 92 – 114,5 GHz (W-band) и 141 – 174,8 GHz (D-band). Чипсет, който поддържа 40 Gbps пренос в лента от 140 GHz бе демонстриран наскоро от Ericsson Research и Технологичния университет Chalmers.





© Ай Си Ти Медиа ЕООД 1997-2020 съгласно Общи условия за ползване

X