אנו מבינים כיצד 5G יעבוד בטווח המילימטרים בחוץ ובפנים

ב-MWC2019, Qualcomm הציגה סרטון עם תרחישים מעניינים לשימוש ברשת 5G mmWave חיצונית, הן מחוץ למשרד ובמקרים מסוימים, בתוך הבית. בואו נסתכל עליהם מקרוב.

התמונה למעלה מציגה את קמפוס קוואלקום בסן דייגו, קליפורניה - שלושה בניינים ותחנות בסיס של רשתות 5G ו-LTE גלויים. כיסוי 5G בפס 28 GHz (רצועת גלים מילימטר) מסופק על ידי שלושה תאים קטנים NR 5G - אחד מותקן על גג בניין, אחר על קיר בניין, והשלישי בחצר על מעמד צינור. יש גם תא מאקרו LTE כדי לספק כיסוי בקמפוס.

רשת 5G היא רשת NSA, כלומר היא מסתמכת על הליבה ומשאבים אחרים של רשת LTE. זה מבטיח אמינות חיבור מוגברת מכיוון שבמקרים בהם מכשיר משתמש מחוץ לכיסוי 5G mmWave, החיבור אינו מופרע, אלא עובר למצב LTE (fallback) ולאחר מכן חוזר למצב 5G כאשר זה מתאפשר שוב.

כדי להדגים את פעולתה של רשת זו, נעשה שימוש במכשיר מנוי לבדיקה המבוסס על מודם Qualcomm X50 5G, התומך הן בתדרים של sub6 והן בתדרים mmWave. המכשיר מכיל מודולי אנטנה של 3 מילימטר גל, שניים מהם מותקנים בקצה השמאלי והימני של המסוף, והשלישי בקצה העליון.

עיצוב זה של המסוף והרשת מבטיח אמינות חיבור גבוהה גם במקרים בהם האלומה מאנטנת תחנת הבסיס 5G נחסמת על ידי ידו, גופו או מכשולים אחרים של המנוי. איכות החיבור אינה תלויה למעשה בכיוון הטרמינל בחלל - השימוש בשלושה מודולי אנטנה מופרדים במרחב יוצר תבנית קרינה של אנטנות המסוף הקרובה לכדורית.

כך נראה gNB - תא קטן 5G עם אנטנה דיגיטלית פעילה שטוחה של 256 אלמנטים לטווח המילימטר. הרשת מפגינה יעילות גבוהה ב-downlink ספקטרלית הן של תחנת הבסיס והן של המסוף - נוטה בממוצע ל-4 bps ל-1 הרץ עבור תחנת הבסיס וכ-0.5 bps לכל 1 הרץ עבור המסוף.

התרשים מראה שהתקשורת עם המסוף מסופקת על ידי קרן פעילה מספר 6, בעוד שהתחנה מוכנה לעבור לתקשורת עם המסוף באמצעות קרן 1 אם הפרמטרים של קרן 6 מתדרדרים, למשל, עקב חסימתה על ידי מכשול כלשהו. תחנת הבסיס משווה כל הזמן את איכות התקשורת על האלומה הפעילה ועל אלומות אחרות, בוחרת את המועמד הטוב ביותר מבין האפשריים.

וכך נראה המצב בצד הטרמינל.

ניתן לראות שמודול אנטנה 2 פעיל כעת, מכיוון כרגע הוא מספק את פרמטרי התקשורת הטובים ביותר. אבל אם משהו משתנה, למשל, המנוי מזיז את הטרמינל או האצבעות כך שיכסה את מודול 2 מקרן ה-gNB, זה מהמודולים שיכול להבטיח פעולה עם תחנת הבסיס של 5G ב"תצורה" החדשה של כיוון המכשיר מופעל מיד.

"אליפסות" מוארכות הן תבניות האלומה של תבנית הקרינה של הטרמינל.

זה מבטיח ניידות, כיסוי וקישוריות אמינה.

הקישוריות מובטחת הן במצב "קו הראייה" של תחנת הבסיס ואנטנות המסוף, והן בתנאים של אותות משתקפים.

תרחיש 1: קו ראייה

שימו לב שמודול אנטנה אחר במכשיר פועל כעת.

והנה מה שצריך לקרות כאשר עוברים לאורה מוחזרת.

אנו רואים מספר שונה של האלומה הפעילה; התקשורת מסופקת על ידי מודול אנטנה אחר. (נתונים מדומים).

תרחיש 2. עבודה על השתקפות מחדש

היכולת לעבוד עם אלומות מוחזרות מרחיבה משמעותית את שטח הכיסוי של 5G שנוצר בטווח המילימטרים.

יחד עם זאת, רשת LTE מספקת תפקיד של בסיס אמין, תמיד מוכן לאסוף שירות עבור המנוי ברגעים שהוא עוזב את אזור הכיסוי של ה-5G או להעביר את המנוי לרשת ה-5G במצב בו הדבר יתאפשר.

משמאל מנוי נכנס לבניין. השירות שלה מסופק על ידי gNB 5G. בצד ימין נמצא מנוי בבניין; לעת עתה רשת LTE מטפלת בזה.

התנאים השתנו. אדם הנכנס לבניין עדיין משרת את תא ה-5G, אך אדם היוצא מהבניין, לאחר פתיחת דלת הכניסה המחלישה של 5G, יורט על ידי רשת ה-5G וכעת הוא משרת על ידה.

ועכשיו האדם משמאל, שנכנס לבניין וחסם בגופו את האלומה מבסיס ה-5G למסוף שלו, עובר לשירות על ידי רשת LTE, בעוד מי שיצא מהבניין "מודרך" כעת על ידי קרן מבסיס 5G.

במקרים מסוימים, רשת 5G mmWave חיצונית עשויה להיות זמינה גם בתוך הבית. זה יתמוך גם בהשתקפויות מרובות מבניינים כאשר תנאי הסביבה בין האנטנות משתנים.

ניתן לראות כי האות התקבל בתחילה מתחנת הבסיס באמצעות "קרן ישירה".

לאחר מכן, בן השיח ניגש וחסם את הקרן, אך חיבור ה-5G לא נקטע במעבר לאורה המשתקפת מפני השטח של בניין משרדים סמוך.

כך פועלת רשת ה-5G בתחום תדרי הגלים המילימטריים. שימו לב שהניסוי לא מראה שניתן להעביר מעקב אחר מסוף 5G מתחנת בסיס 5G אחת לאחרת (מסירה ניידת). מצב זה כנראה לא נבדק בניסוי זה.

מקור: www.habr.com