Kapasite için tasarım: Mmwave 5g ve Beyond Systems için en iyi uygulamalar

Kablosuz iletişim teknolojisi ilerledikçe, milimetre- dalga (mmWave) 5G ağları, kapasiteye dayalı mmWave 5G ağlarını oluşturmak için temel ilkeleri ve gelişmiş stratejileri araştırmak ve 5G mimarisinin ötesine bakmak ve en iyi uygulamaları kanıtlamıştır.

mmWave 5G Teknolojisini Anlamak

Millimeter- dalga (mmWave) frekansları genellikle 24 GHz'den 100 GHz'ye kadar uzanır. Bu yüksek frekanslı gruplar, 24.25-27.5 GHz (n) kanalı dahil olmak üzere, doğrudan çok-gigabit-per-saniye veri oranlarına dönüştürülür.3rd Generation Ortaklığı Projesi (3GPP) 15 ve ötesinde, 24.25-27.5 GHz (n) dahil olmak üzere, 26.5-2 GHz (n257) ve 37-43.5 GHz (n260) bandı.

Ancak, mmWave sinyalleri alt-6 GHz sinyallerinden daha temel olarak farklı davranırlar. Daha yüksek yol kaybından muzdaripler, binalar tarafından kolayca engellenirler, foliage ve hatta insan organları tarafından ve engeller çevresinde sınırlı diffraction vardır. Rain and atmospheric Toxicosis özellikle de 50 GHz'nin üzerinde. Bu yayılım özellikleri mmWave ağ tasarımı zorlanır, ancak dikkatli bir mühendislik yoluyla fethetmek.

Bu zorluklara rağmen, mmWave dönüştürücü faydalar sunuyor: aşırı kapasite, düşük gecikmeli ve yoğun kentsel ortamlara hizmet etme yeteneği, stadyumlar, fabrikalar ve sabit kablosuz erişim (FWA) dağıtımları. Operatörler, mmWave'yi alt-6 GHz kapsama katmanının yanı sıra, iki bağlantı noktası gibi bir kapasite katmanı olarak dağıtıyor ve sorunsuz kullanıcı deneyimlerini sağlamak için bir koordinasyonu kullanıyor.

mmWave Networks için Anahtar Tasarım

Bir mmWave 5G sistemi, spektrum satın almalarından anten yerleştirmeye kadar her elementin optimize edilmesi gerekir. Aşağıda kritik faktörler mühendisler ele alınmalıdır.

Spectrum Allocation ve Licensing

Yeterli spektrum lisansları temeldir. Birçok bölgede, mmWave spektrumu 100 MHz veya daha fazla bloklarda açıklanmaktadır. Operatörler tam bant potansiyeline ulaşmak için çok sayıda taşıyıcıya sahip olmalıdır. Örneğin, taşıyıcı aggregation ile sekiz 100 MHz taşıyıcı kullanarak, 4 Gbps'nin ötesinde zirve oranlarına olanak sağlar.

İncumbents (e.g., uydu uplinks, radar) ile yapılan anketler de koordinasyon gerektirir. Dinamik spektrum paylaşımı (DSS) teknikleri, anten doğrudanliği nedeniyle mmWave'de daha az uygulanabilir, ancak dışlama bölgeleri ve güç yönetimi dahil olmak üzere - önemlidir.

Kiriş ve Kiriş Yönetimi

Aşırı yönlü veya sektörleşmiş antenlere dayanan alt-6 GHz sistemlerinin aksine, mmWave sistemleri hem de 20-30 d) ve uzaysal izolasyonu sağlar.

Beam management, kiriş süpürücü, kiriş ölçümü, kiriş kararlılığı ve kiriş kurtarma içeren 3GPP tanımlı bir prosedürdür.UE periyodik olarak en iyi kiriş çifti seçmek için referans sinyalleri. Yüksek mobil senaryolarda, kiriş izleme milisaniyeler içinde tepki vermelidir.

Küçük Hücre Deişmanlığı ve Densification

Sınırlı mmWave aralığı - genellikle 200-500 metre açık ve daha az kapalı - küçük hücrelerin yoğun bir dağıtımını gerektirir. Makro hücreler sadece sokak mobilyaları, lamba mesajları, bina cepheleri ve kapalı tavanlar üzerinde konuşlandırılan küçük hücreler.

Anahtar dağıtım stratejileri şunları içerir:

Backhaul ve Fronthaul Altyapı

Her mmWave küçük hücre, kapasitenin ikinci başına birkaç gigabit sunabilir. geri nokta mmWave bağlantıları (örneğin, 70/80 GHz) altın standart olarak kalabilir - her hücre en az 10 Gbps fiber backhaul gerektirir. ancak fiber nokta-to-point mmWave bağlantıları kullanarak pratik değildir.

Ortamlı RAN mimarlıklarında ön ve düşük gecikmeliliği de desteklemeli. Yaygın halk radyo arayüzü (CPRI) üzerinde fiber veya daha verimli geliştirilmiş CPRI (eCPRI) Ethernet üzerinden, dağıtımlar için, temel bant birimleri ön gereksinimleri en aza indirmek için.

Interference Management ve Koordinasyon

mmWaves dar olduğundan, müdahale alt-6 GHz ağlarından daha az bir konudur - ancak mevcut değil. Side lobları komşu hücrelere veya UEs için müdahaleye neden olabilir. koordinatlı kirişler değişimi, nerede, bitişik gNBs değişim kirişleri, müdahaleyi azaltır. Inter-cell müdahale koordinasyonu (ICIC) ve gelişmiş ICIC (eICIC) teknikler mmWave için uyarlanabilir.

Ek olarak, Network dinleme ve UE ölçüm raporları (RSRP, SINR) müdahale yönetimi algoritmalarına hizmet edebilir.

Güç tüketimi ve ısı Yönetimi

Massive MIMO dizileri onlarca radyo zincirleri önemli bir güç tüketiyor. mmWave, her anten elemanının kendi faz kayması ve genellikle bir güç yükselticisi var. Hücre başına toplam güç 500 W. Tasarımcılar performansla dengelenmelidir. Strategies şunları içerir:

Hareketlilik ve Handover Optimizasyonu

mmWave ağları UEs'i 500 km/h'ye kadar hızlarda hareket ettirmelidir (yaklaşık 3GPP gereksinimlerini yüksek hızlı trenler için minimum hıza kadar) ve hücreler arasında elvez (vücut) elvesti ve iki aktif protokol yığını (DAPS) elover, bir hücre içindeki kirişler arasında elvez hattın en aza indirmek için standartlaşmıştır.

Küçük hücrelerle çakışan ağ topoloji uzun mesafe elovers ihtiyacını azaltır. For vehüler kullanım için, sürekli kapsama alanları ile yol boyunca mmWave dağıtması kritiktir.

Kapasite Optimizasyonu için En İyi Uygulamalar

İlk tasarım ötesinde, sürekli optimizasyon kapasiteyi artırmak için gereklidir. Aşağıdaki en iyi uygulamalar, spektral verimliliğini ve kullanıcıyı geçişlerini artırmak için kanıtlanmıştır.

Network Densification and Cluster Planlama

Yoğunluk birincil kapasitedir.Bir kümedeki daha küçük hücreler hücre başına yük azaltır. Ancak, bulaşma, artan müdahale ve elover yükleri nedeniyle belirli bir noktada geri dönüşleri azaltmaktadır.

Ray-trat yayılım modelleri ve Monte Carlo simülasyonları gibi araçlar en uygun yerleştirmeyi belirlemeye yardımcı olur.ETHFLT:0).Ericsson'un beyaz kağıdı mmWave optimizasyonu[[[DDDDDDDDDDDDD) küme planlama ve site seçimine rehberlik sağlar.

Carrier Aggregation and Spectrum Verimliliği

Birden fazla mmWave taşıyıcılarını sadece zirve oranını artırmıyor, aynı zamanda frekans çeşitliliği ile kapasiteyi geliştiriyor. 3GPP, 16 bileşen taşıyıcısına (CCs) kadar 17'ye kadar her biri 400 MHz'e kadar bir araya geliyor. Gelişmiş modulation (256 QAM, 1024 QAM) ve yüksek kodlama oranları (LDPC kodları) ile bir araya geliyor.

Operatörler, parçalanmış tahsislerin en iyi şekilde kullanılmasını sağlamak için sınırsız bir spektruma öncelik vermeliler.S. Dynamic spektrum paylaşımı (DSS) LTE ve NR arasındaki mmWave'de daha az etkilidir, ancak FDD /TD kombinasyonlarla birlikte bir araya gelmek mümkün.

Massive MIMO ve Advanced Antenna Systems Systems

Massive MIMO (multiple-input multiple- ⁇ ) 64 veya daha fazla anten elementleri aynı zamanda birden çok UEs'in mekansal çoklu parmaklama kaynaklarını sağlar. mmWave, hibrit kirişler - analog ve dijital kirişler birleştirirken donanım karmaşıklığı azaltır - birçok akışları sağlar.

Anahtar teknikleri şunları içerir:

Edge Computing Low-Latency Applications

Multi-erişim kenar hesaplaması (MEC) gerçek zamanlı video analizi, artırılmış gerçeklik ve endüstriyel otomasyon gibi hesaplamak için geri yüklemeyi azaltmaktadır. mmWave ağlarında, MEC sunucuları, cep sitesindeki veya aggregasyon noktası, gerçek zamanlı video analizi gibi hesaplamak için, artırılmış gerçeklik ve endüstriyel otomasyon.Bu offloads the core network and improve user experience.

mmWave ile iş birliği ayrıca yeni gelir akışlarına da olanak sağlar: operatörler, otonom araçlar, uzaktan ameliyat ve oyun için düşük değerli dilimler sunabilir. yüksek bant genişliği ve düşük gecikme kombinasyonu 5G için önemli bir farklılaştırıcıdır.

Adaptif Trafik Yönetimi ve AI /ML Optimizasyon

Statik konfigürasyonlar mmWave kanallarının dinamik doğasını ele alamaz - kiriş blokaj, kullanıcı hareketliliği ve trafik aksakları. AI ve makine öğrenme modelleri trafik modellerini tahmin edebilir, kiriş hataları tahmin edebilir ve kaynak tahsisini gerçek zamanlı olarak optimize edebilir.

Örnekler içerir:

Entegre Erişim ve Backhaul (IAB)

IAB, 3GPP Bülteni 16'de standartlaştırılmış, mmWave küçük hücrelerin diğer mmWave hücreleri aracılığıyla kablosuz bir şekilde trafiği yeniden ortaya çıkarmasına izin verir. Bu, fiber dağıtım maliyetlerini azaltır ve ağ rollout'u hızlandırır. IAB düğümleri binalara veya mekanlara daha derin bir şekilde genişletmek için barajlar olabilir.

IAB için kapasite planlama, radyo kaynaklarının geri paylaşımı için dikkate almalıdır. Zaman-domain ve frekans-bölgesi erişim ve geri dönüş bağlantıları arasındaki çoklu yönler, kongestion.ASIFLT:0)Qualcomm IAB beyaz kağıt ayrıntılı tasarım kılavuzluğu sunuyor.

Düzenli Spectrum İzleme ve Drive Test

Sürekli ölçüm kapasite optimizasyonu için kritiktir. Operatörler otomatik sürücü test sistemlerini ve kullanıcı ekipman tabanlı raporlamayı RSRP, RSRQ, SINR ve bu veriler kendi örgütleme ağı (SON) algoritmalarına bağlanır ve devre eşleri iletir.

Spectrum analizörü süpürücüler, sabit uydu servislerinden veya aynı grupta çalışan diğer lisanslı cihazlardan dış müdahaleyi tanımlanabilir.Serbestete (ABD) veya Ofcom (İngiltere'de) müdahale kararı için gerekli olan düzenleyici organlarla koordinasyon.

Tekrarlayıcıların ve örüntülerin işlenmesi

Sert erişimli yerlerde veya gölge bölgelerinde, mmWave tekrarlayıcılar ve röleler tam bir temel istasyonu eklemeden kapsamaz. Tekrarlayıcılar amplifikasyonu ve sinyal iki yönlü olarak ileri sürebilir 3GPP Bülteni 17 tanıtıldı ağ kontrollü tekrarlayıcılar (NCR) bu, gNB'nin kendi kendine müdahalesini azaltıp verimliliği artırmak için yönetilebilir.

Future Outlook: Designing for Beyond 5G

Kapasite talepleri sadece 6G'ye doğru evrim - 2030'a kadar beklenen - daha fazla yol kaybı ve atmosferik absürt (300 GHz-3 THz) aralığına sahip olacak. Bu gruplar sürekli bantlar, 100 Gbps ve ötesindeki veri oranlarına izin verecekler.

Yeniden yapılandırılabilir Akıllı Yüzeyler (RIS)

RIS teknolojisi, aktif güç amplifikasyonu olmayan alanlarda RIS'yı 3GPP standartlarına entegre etmek ve yönlendirmek için RIS'ya doğru alt-THz sinyalleri kullanıcılarına yönelik olarak genişletilebilir.Bu yüzeyler, RIS'nın mmWave ağlarında dağıtım stratejileri ve kapasite kazançlarını tartışır.

AI-Native Air Interface

Future ağları, AI'yı doğrudan fiziksel katmana taşıyacaktır - kodlama, dekoding, kirişlenme ve kaynak tahsisi makine öğrenimi aracılığıyla optimize edilecektir. Bu, ultra esnek spektrum kullanımı ve kanal koşullarına yakın bir adaptasyon sağlayacaktır.

Full-Duplex İletişim

Tam karmaşık radyolar, aynı frekansta aynı frekansta aynı anda geçen ve elde edebilir, kendi kendine özgü iptal şartları nedeniyle mmWave'de meydan okumazken, erken prototipler show Femaability. 3GPP Bülteni 19 gNB için tam ekranlı bir operasyon keşfeder.

Terahertz İletişim

100 GHz'in ötesinde, terahertz grubu büyük bantlar sunar, ancak son derece yönlü antenler ve düşük hacimli alıcılar gerektirir.Beklenmiş uygulamalar ultra yüksek hızlı kablosuz arkahaul, veri merkezi bağlantıları ve holografik içeriklerin kablosuz akışı içerir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Kapasite için mmWave 5G sistemleri, gelişmiş anten teknolojilerini, yoğun dağıtım, akıllı kaynak yönetimi ve sağlam gerileme sorunlarını anlamak ve en iyi uygulamaları uygulamak için - kiriş yönetiminden, mmWave spektrumunun tam potansiyelini açabilir. Endüstri 6G ve daha yüksek frekanslara doğru hareket ettiğinde, bu temel stratejiler kablosuz veriler için sürekli artan taleplere ihtiyaç duyacaktır.