חידושים של הלהקה בשימוש רשתות תקשורת אלחוטיות

רשתות תקשורת אלחוטיות הן העורקים הבלתי נראים של הכלכלה המודרנית, נושאים טריליון של ביטים של נתונים כל שנייה.מענן מכונית מחוברת ממפה בעלת הגנה גבוהה לרטטים ברמה גבוהה של מפעל חכם, כל קישור אלחוטי אחד תלוי פרוסה מוסדרת בקפידה של הספקטרום האלקטרומגנטי.התדירות הספציפית קובעת כמעט כל דבר על ביצועי רשת: טווח שלה, יכולתה, יכולתה לחדור מבנים, וגודלם של האנטנות תעשייתית, אינה פשוטה, היא רק עבור קבוצות פעילות עסקית, אלא של אנטנות, לא-ידית, אלא של ספקטרום טכני, אלא ספקטרום, אלא גם ספקטרום, אלא ספקטרום, לא-ה, אלא ספקטרום, אלא גם ספקטרום, אלא ספקטרום, אלא ספקטרום, אלא ספקטרום, אלא אנטנות, אלא אנטנותנות, אלא גם ספקטרום, אלא ספקטרום טכני, עבור קבוצות, עבור קבוצות.

יסודות פיזיים של התנהגות תדירות

לפני צלילה ללהקות ספציפיות, חיוני להבין את הפיזיקה הבסיסית ששולטת כיצד גלי רדיו מתנהגים בתדרים שונים.מערכת הליבה פשוטה: ככל שתדירות גבוהה, גל אורכי יורד כמעט כל סחרחורת בעיצוב רשת אלחוטי.

« « « « אכזבה והפסד דרך

גלים נמוכים יותר (below 1 GHz) יש אורכי גל ארוכים יותר, המאפשר להם להתבלט סביב מכשולים כגון מבנים, גבעות, הרץ ועצים.הם גם חווים ירידה מהירה יותר של נתיב חופשי על פני מרחק.זה הופך ספקטרום נמוך פס אידיאלי לספק כיסוי גיאוגרפי רחב באזורים כפריים חדירה עמוק בתוך סביבות עירוניות.

גודל אנטנה ו-Beamwidth

היחסים בין גודל גל ואנטנה הם הפוך.אנטנה של חצי גל עבור אות 700 MHz הוא בערך 20 ס"מ ארוך. אנטנה חצי גלי עבור אות 28 GHz הוא רק 5 מ"מ ארוך. מציאות פיזית זו היא גם קללה וגם ברכה. בעוד תדרים גבוהים יותר דורשים ייצור מדויק יותר, גדלי האנטנה זעירים מאפשרים למפעילים לחבילות של מאות אלמנטים לתוך מערך יחיד, המאפשרים כיוון מיני (Multi) לתוך יכולת ריכוז גבוהה יותר (מ"מ"מ"מ) ומהירות גבוהה יותר (מ"מ"מ) לתוך יכולת ריכוזיתיתית (מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ) לתוך יכולת ריכוז גבוהה יותר (מ) ו"מ) לתוך יכולת ריכוז גבוהה יותר (מ) של אנרגיה גבוהה יותר (מ) ומהירות גבוהה יותר (מ) לתוך יכולת ריכוז גבוהה יותר (מ) של אנרגיה גבוהה יותר (מ"מ"מ"מ) לתוך מספר גבוהה יותר (מ) לתוך מספר גבוה יותר (מ) לתוך מספר גבוה יותר (מ"מ"מ) לתוך מספר גבוה יותר של אנרגיה גבוהה יותר (מ) כלומר, למרות תדרים) לתוך מספר גבוה יותר של אנרגיה גבוהה יותר של אנרגיה גבוהה יותר (מ"מ"מ

זמינות Bandwidth Availability

הרשתות המעשיות ביותר נעות לתדרים גבוהים יותר הוא רוחב פס.חלקים נמוכים של הספקטרום צפופים עם שירותים קיימים כמו שידור טלוויזיה, רדיו בטיחות הציבור, וגושים רציניים של ספקטרום הם קטנים. בתדרים גבוהים יותר, ערוצים רציפים גדולים יותר זמינים. בעוד ש- 4G LTE יכול להיות 20 MHz רחב, נושאת 5G NR ב מ"מ-Wave יכול להיות 400 או מ"מ רוחב פס גבוה יותר.

אדריכלות הסגירה העולמית לספקטרום

Spectrum הוא משאב ציבורי סופי, והשימוש בו נשלט על ידי מסגרת רגולטורית בינלאומית ולאומית מורכבת.מסגרת זו מונעת התערבות, מבטיחה גישה הוגנת, ומייצרת הכנסות ציבוריות משמעותיות באמצעות מכירות פומביות.

איגוד התקשורת הבינלאומי (ITU)

ברמה העולמית, איגוד התקשורת הבינלאומי (ITU) לתאם הקצאת ספקטרום דרך מגזר התקשורת שלו (ITU-R) ITU מחזיקה כנסי רדיו עולמיים (WRC) כל שלוש עד ארבע שנים שבהן מדינות החברות מנהלים משא ומתן אשר להקות תדר יוקצו עבור שירותים ספציפיים, כגון Mobile Telcommunication International (IMT), שירותי לוויין קבועים, או שידור.

סליחות וחירויות

הגופים הלאומיים, כגון ועדת התקשורת הפדרלית (FCC) בארצות הברית, מוסטקום בבריטניה, ו-Bundesnetzagentur בגרמניה, ליישם הקצאות ITU על ידי מתן רישיונות למפעילים.הם משתמשים במנגנונים שונים, כולל ספקטרום מכירות פומביות, כדי להקצות זכויות בלעדיות לשימוש, מכירות פומביות אלה הן אירועים אסטרטגיים.

פרויקט השותפות של הדור השלישי (3GPP)

בעוד הרגולטורים מגדירים אילו תדרים ניתן להשתמש, פרויקט השותפות השלישית (3GPP) מאמת בדיוק את האופן שבו הם משמשים. 3GPP מפרט להגדיר להקות תדר ספציפיות, מספר הסתברות (למשל, Band N71 עבור 600 MG, Band N78 עבור 3.5 GHz 5G) מפרטים אלה מתארים כל מה משיטת הקידוד (DD או TDD) לערוץ ה- 17G, לדוגמה, יש להפעיל את רמות תמיכה ספציפיות של 3G).

ניווט בספקטרום: הפסקה מפורטת של Band

רשתות אלחוטיות מודרניות הן heterogeneous, כלומר הם תפרים כיסוי על פני להקות מרובות תדר בו זמנית.מכשיר אחד יכול להשתמש בפס נמוך עבור אות ושליטה, אמצע פס עבור אמין באמצעות לוח, ו פס גבוה עבור התפרצויות מהירות קיצוניות.

נמוך-Band Spectrum: The Coverage Layer

ספקטרום נמוך מתייחס בדרך כלל לתדרים מתחת 1 GHz.זהו הבסיס של כיסוי סלולרי רחב-שטחי רחב-שטחי.זה מספק את האות שמגיע עמוק לתוך מבנים וברחבי מאות קילומטרים רבועים של שטח כפרי.

(בספרדית:0Key Bandsues:FLT:1600 MHz (Band 71/n71), 700 MHz (Band 12/13/n28), 850 MHz (Band 5/n5), 900 MHz (Band 8).
(FLT:0) Characteristics:FLT:1ure propagation מעולה, חדירה בניין טוב, שטח כיסוי רחב למגדל.המסחר-off הוא רוחב פס מוגבל ושיעורי נתונים גבוהים נמוכים יותר, בדרך כלל מציע רוחב פס של ערוץ יחיד של 5-20 MHz. A 5G נושאת על 600 MHz יכול רק לספק 100-200 מ"מ גובה, אבל זה יכול לשמור על קשר יציב במרחק של 10-15 ק"מ מהמגדל.
חשיבותה של ה-FLT:0 (Strategic Importance: FLT:1Build: Low-band) חיונית להגשת חובות 5G ולספק שכבת עוגן אמינה למכשירים של IoT הדורשים חיי סוללה ארוכים והישגים עמוקים.
(FLT:0)IoT ו- LPWA:FLT:1 Technologies כמו LTE-M (Cat-M1) ו- NB-IoT נועדו במיוחד לפעול בספקטרום נמוך, המאפשר פריסות גדולות של IoT לחקלאות חכמה, מעקב נכסים ו-Servicetering. Un-GHz טכנולוגיות כמו LoRaWAN ו- Sigfox פועלות גם כאן, המציעות קישוריות לטווח ארוך, נמוכה ליישומים ספציפיים של חיישן.

Mid-Band Spectrum: The Workhorse of 4G ו-5G

ספקטרום אמצע פס, המשתרע על פני בערך 1 GHz עד 6 GHz, נקרא לעתים קרובות "המקום המתוק" של אלחוטי.זה מספק איזון משכנע בין כיסוי לקיבולת.זה המקום שבו רוב עצום של ההשקעה הגלובלית 5G מתמקד.

(FLT:0Key Bandsue:FLT:1 GHz 2.5 GHz (Band41/n41), 3.5 GHz CBRS (Band 48/n48), C-Band (3.7-3.98 GHz, Band N77), 4.5 GHz (Band n79), ו-6 GHz ללא רישיון Band.
(FLT:0) Characteristics:FLT:1ig מציעה רוחב רוחב יותר רוחב פס גבוה מאשר פס נמוך, עם טיפוסי 5G NR נושאות להיות 40-100 MHz רחב. agation הוא סביר, מתן כיסוי עירוני טוב פרברי, אבל טווח הוא קצר יותר מאשר נמוך פס, לעתים קרובות מכסה 1-3 ק"מ ממגדל.
(FLT:0CBRS (3.5 GHz): ההרחבה 1 בארצות הברית, קבוצת CBRS היא מסגרת שיתוף ייחודית בעלת שלושה שכבות.השכבה העליונה היא משתמשים מחויבים (בעיקר מכ"ם ימי) השנייה כוללת רישיון גישה מועדית (PALs) אשר נמכרה למפעילים.השכבה השלישית היא כללית (GAA), זמינה לכל אחד על בסיס לא מורשה.
(FLT:0C-Band (3.7-3.98 GHz): FLT ( 1:1) זוהי להקת הקיבולת העיקרית של 5G בארה"ב.FCC מכרה אותו ב-2021, מעל 80 מיליארד דולר.זה מאפשר למפעילים לפרוס 100 מ"ר של ספקטרום מתפתל, המספק מהירויות ברמת ג'יגהביט עם כיסוי חזק.
(FLT:0)Un מורשה 6 GHz:FLT:1 Wi-Fi 6E ו- Wi-Fi 7 מגיע לפעול ב- 6 GHz הלהקה.זה מספק כמות מסיבית של ספקטרום נקי עבור רשתות אלחוטיות מהירות גבוהה, צמצום גודש ב-2.4 GHz צפוף ו 5 GHz.

High-Band Spectrum (Millimeter Wave): The Capacity Layer

גל מילימטר (mmWave) ספקטרום, המוגדר בדרך כלל כדרים בין 24 GHz ל -100 GHz, מייצג שינוי רדיקלי בעיצוב רשת.זה מקדם יכולת הרזה על כיסוי.

(ב) ,0Key Bandsue:FLT:1 24 GHz (Band n258), 28 GHz (Band n257/n261), 39 GHz (Band n260), 47 GHz.
(FLT:0) Characteristics:FLT:1 חוסמי רוחב פס נעים (עד 800 MHz לכל נושא) גבוה גבוה גבוה גבוה שיעור נתונים (2-4 Gbps בקלות, עם פוטנציאל של 10+ Gbps) לטווח קצר מאוד (200-800 מ"ר) וחדירה גרועה ניתן חסומה על ידי אדם צועד מול המקלט או בגשם.
(FLT:0) Enabling Technologies: FLT:1 MmWave דורש beamforming מתקדם. תחנות בסיס ומכשירים להשתמש אנאנטנות בשלבי-ריי כדי להיגיש את השדות הצרים באופן אלקטרוני זה דורש קו-of-sight או קרוב-line-of-of-of-of-sight תנאים ואלגוריתמי מעקב מתוחכמות כדי לשמור על קישוריות כאשר משתמש עובר.
(FLT:0) מקרים של אימות: FLT:1 קבוע Wireless Access (FWA) להחליף סיבים באזורים עירוניים צפופים, וידאו מבוזר גבוה הזרמת באיצטדיוןים, backhaul אלחוטי, וקישוריות בקמפוס ארגוני.אופרות כמו Verizon התמקדו בתחילה בכבדות על mmWave עבור 5G, בעוד T-Mobile לפני מראש תעשיית הקונצנזוס היא כי מ"וולה הוא צורך באמצע, לא תחליף.

הגבול: Sub-Terahertz ו-Tahertz Bands

מחקר לדור השישי של אלחוטי (6G) מתמקד באופן פעיל בתדרים מעל 100 GHz, הנעים לתוך תת-טרחרץ (THz) וספקטרום THz. WRC-23 כבר זיהה פריטים אג'נדה עבור WRC-27 כדי ללמוד להקות עד 120 GHz ומעבר.

(ב) ,0) להקות הפוכותיות: 1FLT:1 120 GHz, 140 GHz, 220 GHz, 340 GHz.
(FLT:0) Characteristics:FLT:1 במיוחד אובדן נתיב גבוה וקליטת אטמוספרית.
(FLT:0Vision for 6GIR: FLT:1 המטרה אינה רק שיעורי נתונים קיצוניים (התחילו 100 Gbps ל 1 Tbps) אלא גם גבוהה של חישה ודמיית.אורך הגלים האלה הם קטנים מספיק כדי לפתור פרטים בסדר, המאפשרים חישה משולבת ותקשורת (ISAC).

טכנולוגיות מפתח למקסימה ספקטרום Efficiency

ספקטרום הבעלות אינו מספיק. המפעילים חייבים לפרוס טכנולוגיות מתוחכמות כדי למנוע כל קיבולת מתוך הנכסים המורשות והבלתי מורשים שלהם.

MIMO ו- Advanced Beamforming

MIMO Massive משתמשת בערכים עם 64, 128, או אפילו 256 אלמנטים אנטנה בתחנה הבסיס. על ידי יישום שינויים שלב מדויק האות בכל אלמנט, תחנת הבסיס יכולה ליצור דבורים צרות מכוונת למשתמשים ספציפיים.מרחב זה מתמקד מגביר את עוצמת האות ב המקלט המיועד ומפחית את ההתערבות לחלוטין לאחרים.התוצאה היא עלייה דרמטית ביעילות ספקית (ביטים לשנייה לכל תא ההרץ).

המונחים: aggregation

חברת Aggregation (CA) מאפשרת למכשיר לתקשר בו זמנית באמצעות מספר להקות תדר נפרדות.מפעיל עשוי לצבור קיבולת נמוכה של 5 MHz המוביל לכיסוי עם חברת ביניים 100 MHz עבור יכולת.המכשיר מתייחס לספקטרום המשולב כמו צינור אחד גדול יותר. . מתקדם 5G יישום יכול לצבור 4, 5, או אפילו 8 ספקים בלהקות נמוכות, בינוניות, גבוהות, ומספקות מהירות תיאורטית למגוון רחב יותר למגוון רחב של טווח ה-Gigabit.

DSS הוא תכונה תוכנה המאפשרת רשת LTE 4G ורשת 5G NR לפעול על אותה להקה תדר בדיוק בו זמנית.זה להקצות באופן דינמי משאבים (מרווחי זמן מוגדרים) ל 4G או 5G מכשירים המבוססים על ביקוש בזמן אמת.זה היה קריטי עבור מוקדם 5G רולouts, המאפשר מפעילי להשיק במהירות 5G על ספקטרום נמוך ובאמצע ללא צורך להזיז את הספקטרום של זמן קצר, בעוד ש-DSS מספק מעבר ל-DSS.

Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) ו-Swirse Code Multiple Access (SCMA)

עבור 5G ו- 6G, החוקרים מחפשים מעבר ל- Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) NOMA ו- SCMA מאפשרים למשתמשים מרובים לשתף את אותם זמן ומשאבים בתדירות באמצעות שימוש ב- Power-domain או Code-domainsing. זה מגביר את היכולת הכוללת ומפחית את הגמישות, במיוחד עבור תקשורת מסוג מכונות מסיבי (mTC) שבו מכשירים רבים בעלי עוצמה נמוכה צריכים לשדר חבילות קטנות באופן זמני.

יישומים בתעשייה האסטרטגית מונעים על ידי Spectrum

בחירת הלהקה תדר ישירות מכתיב את המודל העסקי עבור יישומים אלחוטיים שונים.

רשתות 5G/LTE לתעשייה 4.0

ארגונים מפעילים רשתות סלולריות פרטיות במפעלים, מחסנים, נמלים וממכרות.רשתות אלה דורשות שקיפות ⁇ ⁇ ⁇ גבוהה.רוב רשתות 5G פרטיות משתמשות בספקטרום משותף או מורשה כמו CBRS בארה"ב או Band N78 באירופה. רוחב הפס הרחב יותר וגמישות נמוכה יותר של אמצע פס 5G תמיכה במקרים מתקדמים כמו רובוטים אוטונומיים (AMRs), כלי רכב אוטומטיים (V) עבור ספקטרום בקרה נמוכה עבור ספקטרום בקרה על פני ספקטרום של אבטחה נמוכה יותר.

המונחים: Direct-to-Device Satellite Connectivity

מהפכה גדולה מתרחשת בתקשורת לוויינית.חברות כמו AST SpaceMobile ו-T-Mobile עובדים על שירות לווייני ישיר-לטלפון, הדורש שימוש בספקטרום תאי הקיים (בעיקר באמצע פס, סביב 1.9 GHz) מהחלל.זה יוצר אתגרים רגולטוריים וטכניים מורכבים לשיתוף ספקטרום וניהול הפרעה.

גישה אלחוטית קבועה (FWA) כ-Firecial Substitute

FWA הוא המקרה המהיר ביותר של 5G השימוש ב- 5G. הוא משתמש ב- mmWave או אמצע פס ספקטרום כדי לספק גישה לאינטרנט פס רחב לבתים ועסקים ללא הפעלת כבל סיבים פיזיים. באזורים כפריים, פס נמוך FWA יכול לספק קישוריות בסיסית.באזורים פרבריים ואורבניים, מ"מ ו-FWA יכול לספק מהירויות גיביט דומות סיבים.זה מציע הון נמוך משמעותית עבור מפעילי Verizon CWA.

רשתות בטיחות הציבור ותגובה ראשונה

ספקטרום ייעודי שמור לבטיחות הציבור כדי להבטיח אמינות במהלך מקרי חירום בארה"ב, FirstNet מפעילה Band 14 (700 MHz) את הבחירה של ספקטרום נמוך פס לבטיחות הציבור מכוונת, שכן היא מספקת כיסוי רחב אמין ביותר וחדירה של חדירה לתקשורת תגובה ראשונה.יש דיונים מתמשכים על הוספת ספקטרום פס-פס עבור FirstNet לתמיכה ביישומים גבוהים כמו וידאו בזמן אמתי מסטרימינג של מצלמות גוף למרכזי פיקוד.

הצעות אסטרטגיות למנהיגים ספציפיים

המסלול של תקשורת אלחוטית ברור: רשתות מתפשטות בכל כיוון של ספקטרום הרדיו. Low-band נשאר סלע של כיסוי ubiquitous. Mid-band הוא עבודת הכפייה הבלתי מעורערת עבור יכולת, איזון מהירות וטווח. High-band mmWave פותח ללא תקדים דרך לוח עבור יישומים צפופים, ממוקדים.

האסטרטגיות המצליחות ביותר לא יתבססו על להקה אחת.הם הטמיעו מספר להקות תדרים ברשת hesive, מוגדרת תוכנה, הבנה של הפיזיקה, הרגולציה והכלכלה של כל להקה היא היתרון התחרותי של מפעילי, ספקים וארגונים לבניית העולם האלחוטי של המחר.