Auf dem MWC2019 zeigte Qualcomm ein Video mit interessanten Szenarien für die Nutzung eines 5G-mmWave-Netzwerks im Freien, sowohl außerhalb des Büros als auch teilweise auch in Innenräumen. Schauen wir sie uns genauer an.
Das Foto oben zeigt den Qualcomm-Campus in San Diego, Kalifornien – drei Gebäude und Basisstationen der 5G- und LTE-Netze sind zu sehen. Die 5G-Abdeckung im 28-GHz-Band (Millimeterwellenband) wird durch drei 5G-NR-Kleinzellen gewährleistet – eine auf dem Dach eines Gebäudes, eine andere an der Wand eines Gebäudes und die dritte in einem Innenhof auf einem Rohrständer. Außerdem gibt es eine LTE-Makrozelle zur Campusabdeckung.
Das 5G-Netzwerk ist ein NSA-Netzwerk, das heißt, es stützt sich auf den Kern und andere Ressourcen des LTE-Netzwerks. Dadurch wird eine erhöhte Verbindungszuverlässigkeit gewährleistet, da in Fällen, in denen sich ein Benutzergerät außerhalb der 5G-mmWave-Abdeckung befindet, die Verbindung nicht unterbrochen wird, sondern in den LTE-Modus (Fallback) wechselt und dann in den 5G-Modus zurückkehrt, wenn dies wieder möglich ist.
Um den Betrieb dieses Netzwerks zu demonstrieren, wird ein Testteilnehmergerät verwendet, das auf dem Qualcomm X50 5G-Modem basiert, das sowohl Sub6- als auch mmWave-Frequenzen unterstützt. Das Gerät enthält 3 Millimeterwellen-Antennenmodule, von denen zwei am linken und rechten Ende des Terminals installiert sind, das dritte am oberen Ende.
Dieses Design des Endgeräts und des Netzwerks gewährleistet eine hohe Verbindungszuverlässigkeit, selbst wenn der Strahl der 5G-Basisstationsantenne durch die Hand, den Körper oder andere Hindernisse des Teilnehmers blockiert wird. Die Qualität der Verbindung ist praktisch unabhängig von der Ausrichtung des Terminals im Raum – durch den Einsatz von drei räumlich getrennten Antennenmodulen entsteht ein nahezu kugelförmiges Strahlungsdiagramm der Terminalantennen.
So sieht gNB aus – eine 5G-Kleinzelle mit einer flachen digitalen Aktivantenne mit 256 Elementen für den Millimeterbereich. Das Netzwerk weist eine hohe spektrale Downlink-Effizienz sowohl der Basisstation als auch des Terminals auf – im Durchschnitt liegt sie bei 4 bps pro 1 Hz für die Basisstation und etwa 0.5 bps pro 1 Hz für das Terminal.
Das Diagramm zeigt, dass die Kommunikation mit dem Terminal über den aktiven Strahl Nr. 6 erfolgt, während die Station bereit ist, auf die Kommunikation mit dem Terminal über Strahl 1 umzuschalten, wenn sich die Parameter von Strahl 6 verschlechtern, beispielsweise weil er durch ein Hindernis blockiert wird. Die Basisstation vergleicht ständig die Qualität der Kommunikation auf dem aktiven Strahl und auf anderen Strahlen und wählt aus den möglichen Kandidaten den besten aus.
Und so sieht die Situation auf der Terminalseite aus.
Es ist zu erkennen, dass das Antennenmodul 2 jetzt aktiv ist, denn es bietet derzeit die besten Kommunikationsparameter. Wenn sich jedoch etwas ändert, bewegt der Teilnehmer beispielsweise das Terminal oder die Finger so, dass es Modul 2 vom gNB-Strahl abdeckt, eines der Module, das den Betrieb mit der 5G-Basisstation in der neuen „Konfiguration“ der Geräteausrichtung gewährleisten kann wird sofort aktiviert.
Langgestreckte „Ellipsen“ sind die Strahlmuster des Strahlungsmusters des Terminals.
Dies gewährleistet Mobilität, Abdeckung und zuverlässige Konnektivität.
Die Konnektivität ist sowohl im „Sichtlinienmodus“ der Basisstation und der Terminalantennen als auch bei reflektierten Signalen gewährleistet.
Szenario 1: Sichtlinie
Bitte beachten Sie, dass derzeit ein anderes Antennenmodul im Gerät funktioniert.
Und Folgendes sollte passieren, wenn auf einen erneut reflektierten Strahl umgeschaltet wird.
Wir sehen eine andere Nummer des aktiven Strahls; die Kommunikation erfolgt über ein anderes Antennenmodul. (Simulierte Daten).
Szenario 2. Arbeit an der Neureflexion
Die Möglichkeit, mit reflektierten Strahlen zu arbeiten, erweitert den gebildeten 5G-Abdeckungsbereich deutlich im Millimeterbereich.
Gleichzeitig übernimmt das LTE-Netz die Rolle einer zuverlässigen Grundlage, die jederzeit bereit ist, den Dienst für den Teilnehmer abzuholen, wenn er das 5G-Versorgungsgebiet verlässt, oder den Teilnehmer in das 5G-Netz zu überführen, wenn dies möglich ist.
Auf der linken Seite betritt ein Teilnehmer das Gebäude. Der Dienst wird von gNB 5G bereitgestellt. Rechts befindet sich ein Teilnehmer im Gebäude, die Abwicklung erfolgt vorerst über das LTE-Netz.
Die Bedingungen haben sich geändert. Eine Person, die ein Gebäude betritt, wird immer noch von der 5G-Zelle versorgt, aber eine Person, die das Gebäude verlässt, nachdem sie die 5G-schwächende Eingangstür geöffnet hat, wird vom 5G-Netz abgefangen und wird nun von diesem versorgt.
Und nun wird die Person auf der linken Seite, die das Gebäude betreten hat und mit ihrem Körper den Strahl von der 5G-Basis zu ihrem Terminal blockiert hat, auf den Dienst des LTE-Netzes umgeschaltet, während die Person, die das Gebäude verlassen hat, nun durch das „geleitet“ wird Strahl von der 5G-Basis.
In einigen Fällen ist möglicherweise auch im Innenbereich ein 5G-mmWave-Netzwerk für den Außenbereich verfügbar. Dadurch werden auch Mehrfachreflexionen von Gebäuden unterstützt, wenn sich die Umgebungsbedingungen zwischen den Antennen ändern.
Es ist zu erkennen, dass das Signal zunächst über einen „Direktstrahl“ von der Basisstation empfangen wurde.
Dann kam der Gesprächspartner und blockierte den Strahl, aber die 5G-Verbindung wurde nicht unterbrochen, indem auf einen Strahl umgeschaltet wurde, der von der Oberfläche eines nahegelegenen Bürogebäudes reflektiert wurde.
So funktioniert das 5G-Netz im Millimeterwellen-Frequenzbereich. Beachten Sie, dass das Experiment nicht zeigt, dass die 5G-Terminalverfolgung von einer 5G-Basisstation auf eine andere übertragen werden kann (mobile Übergabe). Dieser Modus wurde in diesem Experiment wahrscheinlich nicht getestet.
Source: habr.com