Na MWC2019 Qualcomm pokazał film z ciekawymi scenariuszami wykorzystania zewnętrznej sieci 5G mmWave, zarówno poza biurem, jak i w niektórych przypadkach w pomieszczeniach zamkniętych. Przyjrzyjmy się im bliżej.
Zdjęcie powyżej przedstawia kampus Qualcomm w San Diego w Kalifornii - widoczne są trzy budynki oraz stacje bazowe sieci 5G i LTE. Zasięg 5G w paśmie 28 GHz (pasmo fal milimetrowych) zapewniają trzy małe ogniwa 5G NR – jedna zainstalowana na dachu budynku, druga na ścianie budynku, a trzecia na dziedzińcu na stojaku na rury. Dostępna jest także makrokomórka LTE zapewniająca zasięg na terenie kampusu.
Sieć 5G jest siecią NSA, co oznacza, że opiera się na rdzeniu i innych zasobach sieci LTE. Zapewnia to zwiększoną niezawodność połączenia, ponieważ w przypadku, gdy urządzenie użytkownika znajdzie się poza zasięgiem 5G mmWave, połączenie nie zostanie przerwane, lecz przełączy się w tryb LTE (awaryjny), a następnie powróci do trybu 5G, gdy stanie się to ponownie możliwe.
Do zademonstrowania działania tej sieci wykorzystano testowe urządzenie abonenckie oparte na modemie Qualcomm X50 5G, które obsługuje zarówno częstotliwości sub6, jak i mmWave. Urządzenie zawiera 3 moduły anten fal milimetrowych, z czego dwa są zainstalowane na lewym i prawym końcu terminala, a trzeci na górnym końcu.
Taka konstrukcja terminala i sieci zapewnia wysoką niezawodność połączenia nawet w przypadku, gdy wiązka z anteny stacji bazowej 5G zostanie zasłonięta ręką, ciałem lub inną przeszkodą abonenta. Jakość połączenia jest praktycznie niezależna od orientacji terminala w przestrzeni – zastosowanie trzech odseparowanych przestrzennie modułów antenowych tworzy charakterystykę promieniowania anten terminala zbliżoną do sferycznej.
Tak wygląda gNB - mała komórka 5G z 256-elementową płaską cyfrową aktywną anteną dla zakresu milimetrowego. Sieć charakteryzuje się wysoką wydajnością widmową łącza w dół zarówno stacji bazowej, jak i terminala – średnio wynosząca 4 bps na 1 Hz dla stacji bazowej i około 0.5 bps na 1 Hz dla terminala.
Na schemacie widać, że komunikację z terminalem zapewnia aktywna wiązka nr 6, natomiast stacja jest gotowa do przejścia na komunikację z terminalem za pomocą wiązki 1 w przypadku pogorszenia się parametrów wiązki 6, np. na skutek jej zablokowania przez jakąś przeszkodę. Stacja bazowa na bieżąco porównuje jakość komunikacji na wiązce aktywnej i na pozostałych wiązkach, wybierając z możliwych najlepszego kandydata.
A tak wygląda sytuacja po stronie terminala.
Można zauważyć, że moduł antenowy 2 jest teraz aktywny, ponieważ zapewnia obecnie najlepsze parametry komunikacji. Ale jeśli coś się zmieni, np. abonent przesuwa terminal lub palce tak, aby zasłonił moduł 2 z wiązki gNB, czyli jeden z modułów, który może zapewnić współpracę ze stacją bazową 5G w nowej „konfiguracji” orientacji urządzenia zostaje natychmiast aktywowany.
Wydłużone „elipsy” to wzory wiązek charakterystyki promieniowania terminala.
Zapewnia to mobilność, zasięg i niezawodną łączność.
Łączność jest zapewniona zarówno w trybie „w zasięgu wzroku” stacji bazowej i anten końcowych, jak i w warunkach odbitych sygnałów.
Scenariusz 1: Linia wzroku
Należy pamiętać, że aktualnie w urządzeniu pracuje inny moduł anteny.
A oto co powinno się wydarzyć po przejściu na wiązkę odbitą.
Widzimy inny numer aktywnej wiązki, komunikację zapewnia inny moduł antenowy. (Dane symulowane).
Scenariusz 2. Praca nad ponowną refleksją
Możliwość pracy z wiązkami odbitymi znacznie rozszerza powstały obszar zasięgu 5G w zakresie milimetrowym.
Jednocześnie sieć LTE pełni rolę niezawodnego fundamentu, zawsze gotowego do odbioru usługi dla abonenta w momentach, gdy ten opuści obszar zasięgu 5G lub przeniesie abonenta do sieci 5G, gdy stanie się to możliwe.
Po lewej stronie abonent wchodzący do budynku. Jego obsługę zapewnia gNB 5G. Po prawej stronie znajduje się abonent zlokalizowany w budynku, na razie obsługuje go sieć LTE.
Warunki uległy zmianie. Osoba wchodząca do budynku nadal jest obsługiwana przez komórkę 5G, natomiast osoba wychodząca z budynku po otwarciu osłabiających 5G drzwi wejściowych zostaje przechwycona przez sieć 5G i jest już przez nią obsługiwana.
I teraz osoba po lewej stronie, która weszła do budynku i swoim ciałem zablokowała wiązkę z bazy 5G do terminala, zostaje przełączona na obsługę sieci LTE, natomiast osoba, która opuściła budynek, jest teraz „prowadzona” przez wiązka z bazy 5G.
W niektórych przypadkach zewnętrzna sieć 5G mmWave może być dostępna również w pomieszczeniach zamkniętych. Będzie to również wspierać wielokrotne odbicia od budynków, gdy zmienią się warunki środowiskowe między antenami.
Można zauważyć, że sygnał był początkowo odbierany ze stacji bazowej za pomocą „wiązki bezpośredniej”.
Następnie podszedł rozmówca i zablokował wiązkę, jednak połączenie 5G nie zostało przerwane poprzez przełączenie na wiązkę odbijającą się od powierzchni pobliskiego biurowca.
Tak działa sieć 5G w zakresie częstotliwości fal milimetrowych. Należy zauważyć, że eksperyment nie wykazał, że śledzenie terminali 5G może zostać przeniesione z jednej stacji bazowej 5G na drugą (przekazanie mobilne). Ten tryb prawdopodobnie nie był testowany w tym eksperymencie.
Źródło: www.habr.com