Ние разбираме как 5G ще работи в милиметровия диапазон на открито и на закрито

На MWC2019 Qualcomm показа видео с интересни сценарии за използване на външна 5G mmWave мрежа, както извън офиса, така и в някои случаи на закрито. Нека ги разгледаме по-отблизо.

Снимката по-горе показва кампуса на Qualcomm в Сан Диего, Калифорния - виждат се три сгради и базови станции на 5G и LTE мрежите. 5G покритието в обхвата 28 GHz (обхват милиметрови вълни) се осигурява от три 5G NR малки клетки - едната е инсталирана на покрива на сграда, другата е на стената на сграда, а третата е в двора на тръбна стойка. Има и LTE макро клетка за осигуряване на покритие на кампуса.

5G мрежата е мрежа на NSA, което означава, че разчита на ядрото и други ресурси на LTE мрежата. Това гарантира повишена надеждност на връзката, тъй като в случаите, когато потребителско устройство е извън обхвата на 5G mmWave, връзката не се прекъсва, а превключва на LTE (резервен) режим и след това се връща към 5G режим, когато това стане отново възможно.

За да се демонстрира работата на тази мрежа, се използва тестово абонатно устройство, базирано на модема Qualcomm X50 5G, което поддържа както sub6, така и mmWave честоти. Устройството съдържа 3 милиметрови антенни модула, два от които са монтирани в левия и десния край на терминала, а третият в горния край.

Този дизайн на терминала и мрежата осигурява висока надеждност на връзката дори в случаите, когато лъчът от антената на 5G базовата станция е блокиран от ръката, тялото или други препятствия на абоната. Качеството на връзката практически не зависи от ориентацията на терминала в пространството - използването на три пространствено разделени антенни модула формира диаграма на излъчване на терминалните антени, близка до сферичната.

Ето как изглежда gNB - 5G малка клетка с 256-елементна плоска цифрова активна антена за милиметровия диапазон. Мрежата демонстрира висока спектрална ефективност на връзката надолу както на базовата станция, така и на терминала - средно клоняща към 4 bps на 1 Hz за базовата станция и около 0.5 bps на 1 Hz за терминала.

Диаграмата показва, че комуникацията с терминала се осигурява от активен лъч номер 6, докато станцията е готова да премине към комуникация с терминала чрез лъч 1, ако параметрите на лъч 6 се влошат, например поради блокирането му от някакво препятствие. Базовата станция постоянно сравнява качеството на комуникация на активния лъч и на други лъчи, като избира най-добрия кандидат от възможните.

А ето как изглежда ситуацията от страна на терминала.

Вижда се, че антенен модул 2 вече е активен, т.к в момента осигурява най-добрите комуникационни параметри. Но ако нещо се промени, например, абонатът премести терминала или пръстите си, така че да покрие модул 2 от gNB лъча, този от модулите, които могат да осигурят работа с 5G базовата станция в новата „конфигурация“ на ориентацията на устройството незабавно се активира.

Удължените „елипси“ са моделите на лъчите на радиационната схема на терминала.

Това гарантира мобилност, покритие и надеждна свързаност.

Осигурена е свързаност както в режим „линия на видимост” на базовата станция и крайните антени, така и в условия на отразени сигнали.

Сценарий 1: Линия на видимост

Моля, имайте предвид, че в момента работи друг антенен модул в устройството.

А ето какво трябва да се случи при преминаване към преотразен лъч.

Виждаме различен номер на активния лъч, комуникацията се осигурява от различен антенен модул. (Симулирани данни).

Сценарий 2. Работа върху повторна рефлексия

Възможността за работа с отразени лъчи значително разширява образуваната 5G зона на покритие в милиметровия диапазон.

В същото време LTE мрежата изпълнява ролята на надеждна основа, винаги готова да поеме услугата за абоната в моменти, когато той напусне зоната на покритие на 5G или прехвърли абоната към 5G мрежата в ситуация, в която това стане възможно.

Вляво има абонат, който влиза в сградата. Услугата му се предоставя от gNB 5G. Вдясно има абонат, намиращ се в сградата, засега LTE мрежата го поддържа.

Условията са се променили. Човек, влизащ в сграда, все още се обслужва от 5G клетката, но човек, който напуска сградата, след отваряне на входната врата, отслабваща 5G, е прихванат от 5G мрежата и сега се обслужва от нея.

И сега човекът отляво, който влезе в сградата и блокира лъча от 5G базата към своя терминал с тялото си, е превключен на обслужване от LTE мрежата, докато човекът, който е напуснал сградата, сега се „насочва“ от лъч от 5G базата.

В някои случаи външна 5G mmWave мрежа може да бъде налична и на закрито. Това ще поддържа и многоотражения от сгради, когато условията на околната среда между антените се променят.

Може да се види, че сигналът първоначално е получен от базовата станция чрез „директен лъч“.

Тогава събеседникът се приближи и блокира лъча, но 5G връзката не беше прекъсната от превключване към лъч, отразяващ се от повърхността на близка офис сграда.

Ето как 5G мрежата работи в честотния диапазон на милиметровите вълни. Обърнете внимание, че експериментът не показва, че проследяването на 5G терминал може да бъде прехвърлено от една 5G базова станция към друга (мобилно предаване). Този режим вероятно не е тестван в този експеримент.

Източник: www.habr.com