Содержание
- Что мы получим от внедрения стандарта 5g?
- В чём главные отличия 5g от существующих стандартов?
- Проблема потерь при распространении радиоволн
- Подготовка карты здания с помощью управляющего программного обеспечения trx neon
Что мы получим от внедрения стандарта 5g?
Один из главных достоинств сетей нового поколения — скорость передачи данных. Для рядовых пользователей этот показатель достигнет порядка 10 Гбит/c. Стоит отметить, что рекордные показатели 5G выдали цифру в 25,3 Гбит/c, в том время как сети LTE едва ли превышают отметку в 100 Мбит/с.
Такие скорости позволят смотреть и транслировать видео в 4К и 8К — это придется весьма кстати, учитывая нынешнюю популярность стримов. Фильмы в формате Full HD и должны будут скачиваться в течение минуты. С подобными скоростями сети 5G сделают большой шаг вперед в развитии виртуальной реальности.
Для сравнения: сейчас максимальная скорость 4G у абонентов редко превышает 100 Мб/с. Большая пропускная способность сети пригодится для прямых трансляций видео высокой чёткости, работы приложений виртуальной реальности, организации систем удалённого обучения.
Ещё 5G уменьшает задержку сигнала до 1 миллисекунды. Напомним, что сейчас задержки могут достигать 10 миллисекунд в сетях 4G и 100 миллисекунд в 3G. Улучшение этого показателя позволит использовать мобильное подключение даже в тех ситуациях, когда критически важное значение имеет время отклика. Например, для дистанционного управления сельхозтехникой, промышленными роботами или беспилотными автомобилями.
Глобальное распространение сетей пятого поколения приведёт, скорее всего, к постепенной смерти Wi-Fi. Ваш смартфон, планшет или ноутбук всегда и везде будут иметь доступ к интернету, независимо от того, есть рядом роутер или нет.
В чём главные отличия 5g от существующих стандартов?
Новый стандарт использует не только новые технологические, но и программные функции:
- Во-первых, в 5G используется несколько антенн на приемопередатчиках, поэтому растет скорость и качество сигнала. Сигнал 5G занимает более высокие частоты — это значит, что помех будет меньше, но передатчики должны быть мощнее, а станции — ближе.
- Во-вторых, в 5G используется network slicing (нарезка сети) — это значит, что в будущем могут появиться логически изолированные сети для определенных задач: например, отдельная — для интернета вещей, а другая — для видеотрансляций. Под каждую задачу выделяются нужные ресурсы и технологии. Так можно будет избежать перегрузок и задержек передачи сигнала. Именно поэтому 5G — это в первую очередь не потребительский тренд (по крайней мере пока), а бизнесовый.
Внедрение пятого поколения мобильных сетей обещает стать революционным прорывом в области связи за счёт следующих нововведений:
- Массивные MIMO. Эта технология подразумевает использование нескольких антенн на приёмопередатчиках. В результате скорость передачи данных и качество сигнала возрастёт пропорционально количеству антенн за счёт разнесённого приёма.
- Новые диапазоны. Сегодня сети LTE занимают частоты ниже 3,5 ГГц. Стандарты 5G подразумевают использование более высокочастотных диапазонов. Это позволит избавиться от помех, однако заставит увеличить мощность передатчиков и более плотно размещать базовые станции.
- Network slicing (нарезка сети). Эта технология позволяет мобильным операторам разворачивать логически изолированные сети, каждая из которых будет выделена под определённые нужды, например для интернета вещей, широкополосного доступа, трансляции видео и так далее. Таким образом мобильная сеть нового поколения сможет более гибко подстраиваться под различные применения.
- D2D (Device-to-device). Устройства, находящиеся неподалёку друг от друга, смогут обмениваться данными напрямую.
Проблема потерь при распространении радиоволн
Многие операторы по всему миру сейчас проводят тестирование в диапазонах частот с центральными частотами около 28 ГГц и 39 ГГц, при этом использование данного СВЧ спектра связано с новыми специфическими проблемами. Применение СВЧ сигналов подразумевает принятие специальных мер для минимизации значительного затухания сигнала такого рода в воздухе и кабелях.
Также помимо ослабления СВЧ сигнала в свободном пространстве на его уровень существенно влияют атмосферные условия, такие как дождь, туман и снег. Исходя из расчета ослабления сигнала в свободном пространстве можно утверждать, что сети 5G потребуют монтажа большего количества базовых станций. Размеры макросот в сетях 5G будут составлять порядка 200 метров (размер макросот сетей 4G может достигать 20 км), а для использования данных сетей в зданиях потребуются повторители или внутренние распределенные антенные системы.
В общем случае, для обеспечения зоны покрытия аналогичной сетям предыдущего поколения, антенные системы сетей 5G должны иметь более высокий коэффициент усиления. В сетях 5G должно применяться большее количество новых антенн, обладающих малыми размерами и более высоким коэффициентом усиления.
Для создания условий качественного функционирования сети на частотах миллиметрового диапазона (mmWave), будут использоваться более совершенные методы антенного управления и сканирования:
- Новые интерфейсы между антенной и ВЧ-блоком. Данные новые интерфейсы потребуют более сложных схем для управления новыми функциями, такими как гибридное формирование диаграммы направленности и совместный многоточечный прием-передача (MIMO).
- Вместо одиночных антенн будут использоваться массивные MIMO системы направленных антенн.
- Важное значение в сетях 5G будет иметь точное управление диаграммой направленности антенн
В дополнение к сложности инфраструктуры внутренние и наружные материалы окружающих конструкций имеют различные коэффициенты отражения и поглощения радиоволн. В общем случае наружные материалы имеют более высокий коэффициент отражения. Поэтому критически важно учитывать свойства таких материалов при наружном и внутреннем монтаже.
По некоторым предположениям наружные базовые станции сетей 5G могут передавать сигнал на ретрансляторы, расположенные рядом с окнами внутри зданий. Однако, последние тесты, направленные на измерение ослабления сигнала при его прохождении через энергосберегающие окна, выявили серьезные проблемы, связанные с распространением сигнала через структуры такого рода, поскольку многие из них покрыты металлами либо оксидами металлов.
Исследования показали, что ослабление сигнала с частотой 28 ГГц при прохождении через окна с такими покрытиями может составлять от 25 до 60 дБ, при этом прозрачное не тонированное стекло имеет ослабление около 4 дБ. Ослабление гипсокартона составляет около 7 дБ. Исходя из вышесказанного и с учетом ослабления сигнала в свободном пространстве и в различных материалах, простая передача сигнала от наружной базовой станции к домашним пользователям либо в загроможденной офисной среде станет огромной проблемой.
Важность малого времени задержки
Новые варианты использования потребуют повышенной надежности в таких сферах, как связь для передачи особо важной информации для полиции, пожарных, скорой помощи и других служб оперативного реагирования. Связь транспортного средства с окружающей средой (V2X) – еще одна задача, которая требует чрезвычайно надежной работы сети.
Первое поколение беспилотных автомобилей будет автономным и не будет иметь связи с окружающей инфраструктурой, однако следующее поколение таких транспортных средств будет взаимодействовать с другими автомобилями и умными дорогами для повышения безопасности и управления транспортным потоком. Для этого крайне важны чрезвычайно низкие задержки и надежное соединение с сетью.
Поскольку все автомобили обмениваются очень маленькими пакетами информации, любая задержка или ошибка могут быть катастрофическими. Задержка сетей 5G в пределах единиц миллисекунд при передаче пакета данных непосредственно между двумя автомобилями либо его ретрансляции от одной машины к другой через базовую станцию на фонарном столбе, поможет обеспечить безопасность движения и эффективное управление транспортным потоком.
Растущая потребность в больших объемах данных
В качестве примера новых областей применения, требующих более высоких скоростей передачи данных, характерных сетям 5G, можно привести всеобъемлющее межмашинное взаимодействие (mMTC), которое используется для IoT и потенциально будет включать очень большое количество малых устройств с ограниченной мощностью, которые будут изредка осуществлять передачу небольших пакетов.
В то время как современные беспроводные сети в основном предназначены для обеспечения человеческих коммуникаций, mMTC с различными типами устройств, схемами передачи трафика и требованиями к производительности приведет к созданию очень разных сетевых структур. Отраслевые аналитики прогнозируют, что к 2020 году к мобильным сетям по всему миру будет подключено 50 миллиардов устройств.
В настоящее время основными пользователями сети являются мобильные телефоны и другие устройства коммуникаций между людьми (будь то голос или данные), однако в ближайшем будущем данное соотношение сместится в сторону устройств, отправляющих биты информации другим устройствам, серверам, облачным сервисам или людям.
ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: Племенной питомник собак “Жемчужина Казани” – О породе
Предпосылки к проведению измерений покрытия внутри зданийПотребность коммерческих поставщиков услуг беспроводной связи в расширении области и качества покрытия внутри зданий постоянно возрастает. За пять лет в одной беспроводной сети AT&T беспроводной трафик данных с 2007 года увеличился на 250 000 %.
Прошли времена, когда пользователи подключались к сети Интернет только дома или в офисе, теперь они желают иметь доступ в сеть в любом месте, где возможно использовать мобильное устройство (преимущественно в зданиях). Для поддержки растущих объемов трафика внутри зданий, сетевые операторы, операторы связи и даже частные операторы переходят к построению сетей с применением распределенных антенных систем (DAS).
Коммерческие поставщики услуг беспроводной связи, организации обеспечения общественной безопасности и пользователи беспроводной связи ожидают наличия надежной связи повсюду; будь то сельская местность с ее открытым пространством и широкими просторами или центр большого города, затененный высокими небоскребами, а также внутри домов и офисных зданий, поездов и подземных туннелей или в местах с массовым скоплением людей, таких как спортивные арены, торговые центры и аэропорты.
Предоставление надежной высокоскоростной связи пользователям в столь различных средах является одним из ключевых критериев успеха коммерческих поставщиков услуг беспроводной связи и является вопросом жизни и смерти для организаций, ответственных за общественную безопасность. В некоторых юрисдикциях уже приняты постановления, направленные на включение положений о радиопокрытии сигналов обеспечения общественной безопасности в здании при строительстве коммерческих зданий.
Тестирование систем связи обеспечения общественной безопасности должно выполняться в обязательном порядке, при этом одним из условий ввода здания в эксплуатацию является выполнение минимальных стандартов. Кроме того, в настоящее время в работе находятся инициативы по разработке и внедрению общенациональных норм, регулирующих построение сетей связи внутри здании для обеспечения общественной безопасности.
Инновационное решения для построения карты покрытия сетей миллиметрового диапазона
Сверхпортативный анализатор спектра Anritsu Spectrum Master MS2760A
в сочетании с
является идеальным решением для тех, кто проводит измерения покрытия систем связи ВЧ и СВЧ диапазонов, включая системы 5G, работающие в более высоких (mmWave) частотных диапазонах, а также для тестирования внутренних систем DAS.
Данное решение обеспечивает построение карты покрытия как внутри зданий, так и за их пределами. Для непрерывного отслеживания положения пользователя при измерении уровня сигнала с частотой до 70 ГГц на открытом воздухе, в области видимости спутников GPS, система использует данные GPS. В тех случаях, когда GPS недоступен, в системе используется блок отслеживания, который предназначен для сбора и обработки данных с датчиков, которые предоставляют информацию о местоположении трехмерном пространстве.
Уникальная функция 3D-отслеживания предоставляет пользователям исключительные возможности отображения покрытия внутри помещений, которые включают:
- Автоматическое вычисление местоположения внутри здания, исключающее необходимость ручной записи координат в каждой тестовой точке.
- Формирование больших, по сравнению с ручными измерениями, объемов данных посредством регистрации данных при каждом шаге.
- Исключение типичных ошибок записи данных, связанных «грубой оценкой» местоположения в крупных зданиях, посредством автоматического определения местоположения и оценки пути.
- Предоставление точных данных в трудноанализируемых местах, таких как лестницы и эскалаторы, посредством регистрации и привязки данных в трехмерном пространстве.
- Быстрый анализ покрытия сигнала с возможностью оперативного решения проблем благодаря единственной в отрасли 3D-визуализации с привязкой к местности.
- Отображение результатов измерений с применением цветовой шкалы в двухмерном и трехмерном пространстве. Возможность просмотра измеренных значений путем щелчка по интересующей точке. Сохранение результатов измерений в файле .csv.
Использование интегрированного решения Spectrum Master MS2760A и MA8100A от Anritsu обеспечивает высокую эффективность и простоту сбора данных. Система позволяет существенно сократить время сбора данных, по сравнению с обособленными решениями, где информация о сигналах собирается только в двухмерном пространстве в заданных местах либо путем интерполяции результатов ограниченного количества измерений.
Конфигурация системы для построения карты покрытия сети 5G Spectrum Master MS2760AВ решение для построения покрытия сети 5G миллиметрового диапазона входят следующие компоненты:
Сверхпортативный анализатор спектра Spectrum Master MS2760A с рабочим диапазоном частот до 70 ГГц
- Планшет с ОС Windows® для управления Spectrum Master MS2760A
ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: Комнатная антенна для цифрового ТВ: рейтинг лучших
Картопостроитель сигналов TRX NEON MA8100A состоящий из:
- Блока отслеживания местоположения NEON;
- Программного обеспечения картопостроителем сигналов NEON на устройстве с ОС Android;
- Управляющего программного обеспечения NEON для компьютеров с ОС Microsoft Windows;
- Облачного сервиса NEON.
Антенна с высоким коэффициентом усиления (в данном руководстве представлен пример применения рупорной антенны).
Блок отслеживания местоположения TRX NEON обеспечивает сбор и обработку данных датчиков, которые предоставляют информацию о местоположении в трехмерном пространстве. Приложение картопостроителя сигналов TRX NEON работает под управлением ОС Android и обладает интуитивно понятным пользовательским интерфейсом, что позволяет практически неподготовленным пользователям строить карту распространения сигналов и регистрировать информацию с датчиков, расположенных в зданиях; пользователи могут задавать свое начальное местоположение, запускать/останавливать процесс построения карты, а также выгружать/загружать данные измерений в/из облака.
Перед запуском сеанса построения карты покрытия анализатор спектра Spectrum Master MS2760A сначала должен быть настроен для правильной оценки измеряемых сигналов. При определении параметров анализатора должны учитываться сведения относительно ожидаемого уровня измеряемого сигнала и его изменения, потенциального наличия мешающих сигналов и источников шума.
1. Подключите Spectrum Master MS2760A к планшету с ОС Windows и запустите программу Spectrum Master MS2760A
2. Частота
- a. Установите измеряемую частоту в качестве центральной частоты развертки анализатора спектра.
3. Полоса
- a. Установите полосу измерений в соответствии с полосой измеряемого сигнала.
4. Опорный уровень
- a. Опорный уровень: Опорный уровень представляет собой верхний предел отображаемой спектрограммы сигнала. Опорный уровень должен быть настроен в соответствии с ожидаемой мощностью измеряемых сигналов.
- b. Активация усиления: позволяет выполнять измерения мощности сигналов на уровне шумов.
5. Тип детектора
- a. Могут применяться различные схемы детектирования, включая пиковый детектор, детекторы средних и среднеквадратических значений, а также отрицательный детектор. Для построения карты покрытия внутри зданий мы рекомендуем использовать пиковый детектор.
6. Внешняя фильтрация
- a. Фильтрация должна использоваться для измерения сигналов в присутствии источников помех. Для выделения измеряемых сигналов на фоне шумов и исключения влияния смежных сигналов высокого уровня на вход анализатора спектра могут быть подключены различные фильтры.
7. Режим измерений
- a. Приложение картопостроителя сигналов TRX NEON MA8100A (работает на устройстве с ОС Android) позволяет выполнять измерения мощности канала с применением Spectrum Master MS2760A. Для настройки мощности канала нажмите «MODE MEAS», «MEASUREMENT» и выберите пункт меню «Channel Power». При этом должна быть введена соответствующая ширина канала. По мере выполнения измерений на экране устройства с ОС Android будут отображаться регистрируемые значения.
Подготовка карты здания с помощью управляющего программного обеспечения trx neon
1. Откройте управляющее программное обеспечение TRX NEON на ПК с ОС Windows и перейдите к зданию или площадке, карту которого необходимо подготовить.
- a. Нажмите значок поиска, расположенный в верхнем правом углу карты.
- b. Введите адрес интересующего местоположения при появлении текстового поля для ввода.
- c. Нажмите «Ввод», чтобы подтвердить ввод адреса.
- d. В случае успешного поиска, заданное местоположение будет показано в центре карты.
- e. Для перемещения по карте Вы можете перетаскивать и масштабировать ее с помощью мыши.
2. Выберите пункт «Создать здание» (Create Building) в меню инструментов и нарисуйте контур здания, карта которого должна быть построена, и заполните всю информацию о здании (количество этажей, высота этажа и т.д.).
3. Для каждого этажа должен быть задан его план, который должен быть преобразован в графический формат (то есть jpg, bmp, gif и т. д.).
4. Импортируйте соответствующий план этажа для каждого этажа.
5. По окончании всех настроек сохраните информацию о здании. Теперь вы готовы провести построение карты внутреннего покрытия в данном здании.
Похожие статьи:
