E-Band 밀리미터 파 기술

E-Band 및 V-Band 용 밀리미터 파 기술 소개

MMW 요약

밀리미터 파 (MMW)는 도시 지역에 이상적인 고속 (10Gbps, 초당 10 기가비트) 고용량 무선 링크를위한 기술입니다. E-Band (70-80GHz) 및 58GHZ ~ 60GHz (V-Band) 스펙트럼에서 고주파 마이크로파를 사용하면 혼잡 한 도시에서 간섭없이 그리고 케이블과 광섬유를 파헤칠 필요없이 링크를 조밀하게 배치 할 수 있습니다. 비용이 많이 들고 느리고 매우 파괴적입니다. 반대로 MMW 링크는 몇 시간 내에 배포 할 수 있으며 네트워크 요구 사항이 발전함에 따라 다른 사이트로 이동 및 재사용 할 수 있습니다.

UAE에 설치된 CableFree MMW Millimeter Wave Link

MMW의 역사

2003 년에 북미 연방 통신위원회 (FCC)는 상업 및 공공 사용을 위해 70, 80 및 90GHz 범위의 고주파 밀리미터 파 (MMW) 대역을 여러 개 열었습니다. 이러한 대역에서 사용할 수있는 방대한 양의 스펙트럼 (약 13GHz)으로 인해 밀리미터 파 무선은 시장에서 가장 빠른 지점 간 (pt-to-pt) 무선 솔루션이되었습니다. 현재 최대 1.25Gbps의 전이중 데이터 속도, 99.999 %의 캐리어 등급 가용성 수준 및 XNUMX 마일 이상에 가까운 거리를 제공하는 무선 전송 제품을 사용할 수 있습니다. 비용 효율적인 가격으로 인해 MMW 라디오는 모바일 백홀 제공 업체 및 메트로 / 엔터프라이즈 "Last-Mile"액세스 연결을위한 비즈니스 모델을 혁신 할 수있는 잠재력을 가지고 있습니다.

규제 배경
13 년 71 월 미국에서 76… 81GHz, 86… 92GHz 및 95… 2003GHz 주파수 범위에서 이전에 사용되지 않은 XNUMXGHz 스펙트럼의 개방과 미국에서 고밀도 고정 무선 서비스가 개방 된 것은 연방 통신위원회 (FCC)의 획기적인 판결. 기술적 관점에서이 판결은 처음으로 캐리어 급 가용성 수준에서 XNUMX 마일 이상의 거리에서 전이중 기가비트 속도 무선 통신을 허용했습니다. 상업적 사용을 위해 스펙트럼을 개방 할 당시 FCC 의장 인 Michael Powell은이 판결이 미국 국민을위한 상업 서비스 및 제품의 "새로운 개척자"를 열었다 고 예고했습니다. 그 이후로 광케이블 교체 또는 확장, 지점 간 무선 "Last-Mile"액세스 네트워크 및 기가비트 데이터 속도 이상의 광대역 인터넷 액세스를위한 새로운 시장이 열렸습니다.

70GHz, 80GHz 및 90GHz 할당의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않습니다. 총칭하여 E- 밴드라고하는이 세 가지 할당은 FCC에서 허가 된 상업적 사용을 위해 발표 한 스펙트럼 중 가장 많은 양을 구성합니다. 13GHz의 스펙트럼은 FCC에서 승인 한 주파수 대역의 양을 20 %까지 증가시키고 이러한 대역을 결합하면 전체 셀룰러 스펙트럼 대역폭의 50 배를 나타냅니다. 각각 5GHz 및 70GHz에서 사용할 수있는 총 80GHz의 대역폭과 3GHz에서 90GHz를 사용할 수있는 기가비트 이더넷 및 더 높은 데이터 속도는 복잡한 변조 방식없이 비교적 간단한 무선 아키텍처로 쉽게 수용 할 수 있습니다. 전파 특성이 널리 사용되는 마이크로파 대역의 전파 특성보다 약간 더 나쁘고 비가 흐려지는 것을 이해할 수있는 잘 특성화 된 날씨 특성으로 인해 수 마일의 링크 거리를 확실하게 실현할 수 있습니다.

FCC 판결은 또한 새로운 인터넷 기반 라이센스 체계의 토대를 마련했습니다. 이 온라인 라이센스 체계를 통해 무선 링크를 빠르게 등록 할 수 있으며 몇 백 달러의 저렴한 일회성 요금으로 주파수 보호 기능을 제공합니다. FCC의 획기적인 판결에 따라 전 세계의 많은 다른 국가에서 현재 공공 및 상업적 용도로 MMW 스펙트럼을 개방하고 있습니다. 이 백서에서 우리는 70GHz, 80GHz 및 90GHz 대역의 중요성을 설명하고 이러한 새로운 주파수 할당이 잠재적으로 높은 데이터 전송률 전송 및 관련 비즈니스 모델을 어떻게 재구성하는지 보여줄 것입니다.

대용량 "Last-Mile"액세스 연결을위한 타겟 시장 및 애플리케이션
미국에만 750,000 명 이상의 직원이있는 약 20 만 개의 상업용 건물이 있습니다. 오늘날의 고도로 인터넷 연결 비즈니스 환경에서 이러한 건물의 대부분은 높은 데이터 속도의 인터넷 연결이 필요합니다. 현재 많은 기업이 각각 1Mbps 또는 1Mbps에서 느린 속도의 T1.54 / E2.048 또는 다른 형태의 느린 속도의 DSL 연결에 만족하는 것은 사실이지만 빠르게 증가하는 기업은 DS-를 요구하거나 요구하고 있습니다. 3 (45Mbps) 연결 또는 고속 파이버 연결. 그러나 여기에서 문제가 시작됩니다. Vertical Systems Group의 최근 연구에 따르면 United Sates의 상업용 건물 중 13.4 %만이 광섬유 네트워크에 연결되어 있습니다. 즉,이 건물의 86.6 %는 광섬유 연결이 없으며 건물 세입자는 기존 또는 대체 전화 통신 제공 업체 (ILEC 또는 CLEC)의 저속 유선 구리 회로 임대에 의존합니다. 45Mbps DS-3 연결과 같은 고속 유선 구리 연결에 대한 이러한 비용은 한 달에 $ 3,000 이상으로 쉽게 실행할 수 있습니다.

2003 년 Cisco에서 실시한 또 다른 흥미로운 연구에 따르면 광섬유에 연결되지 않은 미국 상업용 건물의 75 %가 광섬유 연결에서 250,000 마일 이내에 있습니다. 그러나 이러한 건물에 고용량 전송에 대한 수요가 증가하고 있음에도 불구하고 광섬유를 설치하는 데 드는 비용으로 인해 "전송 병목 현상 해소"가 허용되지 않는 경우가 많습니다. 예를 들어, 미국의 주요 대도시에서 광섬유를 설치하는 비용은 마일 당 최대 $ 1까지 올라갈 수 있으며, 많은 미국 대도시에서는 관련 대규모 교통 장애로 인해 새로운 광섬유를 설치하는 데 대한 모라토리엄도 있습니다. 많은 유럽 도시의 섬유 대 상업용 건물 연결 수치는 훨씬 더 나쁘고 일부 연구에 따르면 상업용 건물의 약 XNUMX %만이 섬유에 연결되어 있습니다.

많은 업계 분석가들은 기본 기술이 캐리어 급 가용성 수준을 허용하는 경우 단거리 무선 "라스트 마일"액세스 연결에 대한 대규모의 현재 서비스가 부족한 시장이 있다는 데 동의합니다. MMW 무선 시스템은 이러한 기술 요구 사항을 충족하는 데 완벽하게 적합합니다. 또한, 고용량 및 상용 MMW 시스템은 지난 몇 년 동안 가격이 크게 하락했습니다. 미국 또는 유럽의 주요 대도시에 단 10 마일의 광섬유를 설치하는 것과 비교할 때 기가비트 이더넷 지원 MMW 라디오를 사용하면 광섬유 비용의 XNUMX %까지 낮출 수 있습니다. 이러한 가격 구조는 필요한 자본 레이아웃과 그에 따른 투자 수익 (ROI) 기간이 대폭 단축되기 때문에 기가비트 연결의 경제성을 매력적으로 만듭니다. 결과적으로 트 렌칭 광섬유의 높은 인프라 비용으로 인해 과거에 경제적으로 제공 할 수 없었던 많은 고속 데이터 애플리케이션을 이제 제공 할 수 있으며 MMW 무선 기술을 사용할 때 경제적으로 실현 가능합니다. 이러한 응용 프로그램은 다음과 같습니다.
● CLEC 및 ILEC 섬유 확장 및 교체
● 메트로 이더넷 백홀 및 파이버 링 폐쇄
● 무선 캠퍼스 LAN 확장
● 캠퍼스 네트워크의 파이버 백업 및 경로 다양성
● 재해 복구
● 고용량 SAN 연결
● 국토 안보 및 군사를위한 중복성, 이동성 및 보안
● 밀집된 도시 네트워크에서 3G 셀룰러 및 / 또는 WIFI / WiMAX 백홀
● 고화질 비디오 또는 HDTV 전송을위한 휴대용 및 임시 링크

E-Band MMW 기술을 사용하는 이유는 무엇입니까?

개방 된 세 개의 주파수 대역 중 70GHz 및 80GHz 대역이 장비 제조업체의 가장 큰 관심을 끌었습니다. 공존하도록 설계된 71… 76GHz 및 81… 86GHz 할당은 5GHz의 전이중 전송 대역폭을 허용합니다. 가장 간단한 변조 방식으로도 전이중 기가비트 이더넷 (GbE) 신호를 쉽게 전송할 수 있습니다. 고급 Wireless Excellence 설계는 전이중 GbE 신호를 전송하기 위해 5 ~ 71GHz의 낮은 76GHz 대역을 사용하도록 관리했습니다. 나중에 천문학적 사이트와 미국 이외의 국가에서 MMW 기술을 배포 할 때이 접근 방식을 사용하면 직접적인 데이터 변환 (OOK) 및 저비용 다이 플 렉서를 사용하여 상대적으로 간단하고 비용 효율적입니다. 높은 신뢰성의 무선 아키텍처를 달성 할 수 있습니다. 스펙트럼 효율성이 더 높은 변조 코드를 사용하면 10Gbps (10GigE)에서 최대 40Gbps까지 더 높은 전이중 전송에 도달 할 수 있습니다.

92… 95GHz 할당은 스펙트럼의이 부분이 100… 94.0GHz 사이의 좁은 94.1MHz 제외 대역으로 분리 된 두 개의 동일하지 않은 부분으로 분할되기 때문에 작업하기가 훨씬 더 어렵습니다. 스펙트럼의이 부분은 더 높은 용량과 더 짧은 범위의 실내 응용 프로그램에 더 많이 사용될 것이라고 가정 할 수 있습니다. 이 할당은이 백서에서 더 이상 논의되지 않습니다.

맑은 날씨 조건에서는 낮은 대기 감쇠 값으로 인해 70GHz 및 80GHz에서 전송 거리가 수 마일을 초과합니다. 그러나 그림 1은 이러한 조건에서도 대기 감쇠가 주파수에 따라 크게 달라진다는 것을 보여줍니다 [1]. 기존의 더 낮은 마이크로파 주파수와 최대 약 38GHz에서 대기 감쇠는 킬로미터 당 수십 분의 60 데시벨 (dB / km)의 감쇠 값으로 상당히 낮습니다. 산소 분자에 의한 약 60GHz 흡수에서 감쇠에 큰 스파이크가 발생합니다. 산소 흡수가 크게 증가하면 60GHz 무선 제품의 무선 전송 거리가 심각하게 제한됩니다. 그러나 0.5GHz 산소 흡수 피크를 초과하면 감쇠가 약 100dB / km 값으로 다시 떨어지는 더 넓은 낮은 감쇠 창이 열립니다. 이 낮은 감쇠 창을 일반적으로 E- 밴드라고합니다. E- 대역 감쇠 값은 일반적인 마이크로파 라디오에서 경험하는 감쇠에 가깝습니다. 2GHz 이상에서는 일반적으로 대기 감쇠가 증가하고 더 높은 주파수에서 O2 및 H70O 흡수로 인해 발생하는 수많은 분자 흡수 대역이 있습니다. 요약하면 100GHz에서 1GHz 사이의 상대적으로 낮은 대기 감쇠 창으로 인해 E- 밴드 주파수가 대용량 무선 전송에 매력적입니다. 그림 200은 또한 약 XNUMX 테라 헤르츠 (THz)에서 시작하고 FSO 전송 시스템에 사용되는 마이크로파, 밀리미터 파 및 적외선 광학 대역에서 비와 안개가 감쇠에 미치는 영향을 보여줍니다. 다양한 특정 강우 율에서 감쇠 값은 전송 주파수가 증가함에 따라 약간 변경됩니다. 강우 율과 전송 거리 사이의 관계는 다음 섹션에서 자세히 살펴볼 것입니다. 안개 관련 감쇠는 기본적으로 밀리미터 파 주파수에서 무시 될 수 있으며, 밀리미터 파와 광 전송 대역 사이에서 몇 배씩 증가합니다. 장거리 FSO 시스템이 안개가 낀 상태에서 작동을 멈추는 주된 이유입니다.

E-Band의 전송 거리
모든 고주파 무선 전파와 마찬가지로 비 감쇠는 일반적으로 전송 거리에 대한 실제 한계를 결정합니다. 그림 2는 E- 대역 주파수 범위에서 작동하는 무선 시스템이 비가있을 때 큰 감쇠를 경험할 수 있음을 보여줍니다 [2]. 다행스럽게도 가장 강렬한 비가 세계의 제한된 지역에 내리는 경향이 있습니다. 주로 아열대 및 적도 국가. 피크 시간에는 짧은 시간 동안 180 인치 / 시간 (100mm / 시간) 이상의 강우량이 관찰 될 수 있습니다. 미국과 유럽에서 경험하는 최대 강우 율은 일반적으로 시간당 30 인치 (XNUMXmm / 시간) 미만입니다. 이러한 강우 율은 XNUMXdB / km의 신호 감쇠를 일으키며 일반적으로 짧은 구름 버스트 동안에 만 발생합니다. 이러한 구름 버스트는 상대적으로 작고 국부적 인 지역과 더 낮은 강도, 더 큰 직경의 비 구름 내에서 나타나는 비 이벤트입니다. 클라우드 버스트는 일반적으로 링크를 통해 빠르게 이동하는 악천후와 관련이 있기 때문에 비 중단은 짧은 경향이 있으며 장거리 전송 링크에서만 문제가됩니다.

밀리미터 파 및 강우 감쇠 V- 대역 E- 대역

ITU Rain Zones 글로벌 밀리미터 파 E-Band V-Band

ITU (International Telecommunications Union) 및 기타 연구 기관은 전 세계에서 수십 년 동안의 강우 데이터를 수집했습니다. 일반적으로 강우 특성과 강우 율, 통계적 강우 지속 시간, 강우 크기 등과의 관계는 잘 이해되어 있으며 [3]이 정보를 사용하여 최악의 기상 상황을 극복하거나 예측할 수있는 무선 링크를 설계 할 수 있습니다. 특정 주파수에서 작동하는 장거리 무선 링크에서 기상 관련 중단 기간. ITU 강우 지역 분류 체계는 예상되는 통계 강우 율을 알파벳 순서로 보여줍니다. 강우량이 가장 적은 지역은 "지역 A"로 분류되지만 가장 높은 강우량은 "지역 Q"입니다. 세계 ITU 강 우대지도와 세계 특정 지역의 강우 율 목록은 아래 그림 3에 나와 있습니다.

 미국 E- 밴드 V- 밴드 용 MMW 레인 페이드 맵

그림 3 : 전 세계 여러 지역의 ITU 강우 구역 분류 (위) 및 강우 이벤트 기간에 따른 실제 통계 강우 율

그림 4는 북미와 호주에 대한보다 상세한지도를 보여줍니다. 미국 대륙 영토의 약 80 %가 강 우대 K 이하에 속한다는 점을 언급 할 가치가 있습니다. 즉, 99.99 %의 가용성 수준에서 작동하려면 라디오 시스템의 페이드 마진이 42mm / 시간의 최대 강우 율을 견딜 수 있도록 설계되어야합니다. 북미에서 가장 높은 강우 율은 플로리다와 걸프만 해안을 따라 관찰 될 수 있으며,이 지역은 비대 N으로 분류됩니다. 일반적으로 호주는 북미보다 비가 적습니다. 인구 밀도가 더 높은 남부 해안선을 포함하여이 나라의 많은 부분이 비대 E와 F (<28mm / h)에 있습니다.

단순화하기 위해 그림 2 (강우 율 대 감쇠량)의 결과를 결합하고 그림 3 및 4에 표시된 ITU 강우 차트를 사용하여 특정 지역에서 작동하는 특정 무선 시스템의 가용성을 계산할 수 있습니다. . 미국, 유럽 및 호주의 강우 데이터를 기반으로 한 이론적 계산에 따르면 70 / 80GHz 무선 전송 장비는 99.99 마일에 가까운 거리 또는 그 이상에서 99.999… 99.9 %의 통계적 가용성 수준에서 GbE 연결을 달성 할 수 있습니다. 낮은 2 % 가용성을 위해 XNUMX 마일을 초과하는 거리를 일상적으로 달성 할 수 있습니다. 링 또는 메시 토폴로지에서 네트워크를 구성 할 때 폭우 셀의 밀집된 클러스터링 특성과 링 / 메시 토폴로지가 제공하는 경로 중복성으로 인해 동일한 가용성 수치에 대해 유효 거리가 경우에 따라 두 배가됩니다.

MMW 레인 페이드 맵 호주 E-Band V_Band

그림 4 : 북미 및 호주의 ITU 강우 구역 분류

FSO (Free Space Optics)와 같은 다른 고용량 무선 솔루션에 비해 MMW 기술의 강력한 이점 중 하나는 MMW 주파수가 안개 나 모래 폭풍과 같은 다른 전송 장애의 영향을받지 않는다는 것입니다. 예를 들어 액체 수분 함량이 0.1g / m3 (가시도 약 50m) 인 짙은 안개는 0.4 / 70GHz에서 80dB / km 감쇠에 불과합니다 [4]. 이러한 조건에서 FSO 시스템은 250dB / km 이상의 신호 감쇠를 경험하게됩니다 [5]. 이러한 극심한 감쇠 값은 FSO 기술이 더 짧은 거리에서만 고 가용성 수치를 제공 할 수있는 이유를 보여줍니다. E- 밴드 무선 시스템은 먼지, 모래, 눈 및 기타 전송 경로 장애의 영향을받지 않습니다.

대체 고속 데이터 무선 기술
E- 밴드 무선 기술의 대안으로 높은 데이터 속도 연결을 지원할 수있는 실행 가능한 기술은 제한되어 있습니다. 백서의이 섹션에서는 간략한 개요를 제공합니다.

Fibre-Optic 케이블

광섬유 케이블은 실제 전송 기술 중 가장 넓은 대역폭을 제공하므로 매우 높은 데이터 속도를 장거리 전송이 가능합니다. 전 세계적으로, 특히 장거리 및 도시 간 네트워크에서 수천 마일의 광케이블을 사용할 수 있지만 "Last-Mile"액세스는 여전히 제한적입니다. 도랑을 파고 지상파 섬유를 깔고 통행권 문제와 관련하여 상당히 높고 종종 엄청나게 높은 초기 비용으로 인해 섬유 액세스가 불가능하거나 불가능할 수 있습니다. 긴 지연은 또한 섬유의 물리적 처리 과정뿐만 아니라 환경 적 영향으로 인한 장애물과 그러한 프로젝트와 관련된 잠재적 인 관료적 장애물로 인해 자주 발생합니다. 이러한 이유로 전 세계 많은 도시에서 도심 교통의 중단과 도랑 처리로 인해 일반 대중에게 불편을 끼쳐 광섬유 도랑 처리를 금지하고 있습니다.

마이크로파 라디오 솔루션

고정 지점 간 마이크로파 라디오는 전이중 100Mbps 고속 이더넷 또는 500-4GHz의 주파수 범위에서 캐리어 당 최대 42Mbps와 같은 더 높은 데이터 속도를 지원할 수 있습니다. 그러나보다 전통적인 마이크로파 대역에서는 스펙트럼이 제한되어 있으며 종종 혼잡하며 일반적인 라이센스 스펙트럼 채널은 E-Band 스펙트럼과 비교할 때 매우 좁습니다.

마이크로파 및 밀리미터 파 MMW 스펙트럼 V- 대역 및 E- 대역

그림 5 : 고속 데이터 전송률의 마이크로파 라디오와 70 / 80GHz 라디오 솔루션의 비교.

일반적으로 라이선스에 사용할 수있는 주파수 채널은 56MHz 이하이지만 일반적으로 30MHz 이하입니다. 일부 대역에서는 캐리어 당 112Mbps를 지원할 수있는 880MHz의 넓은 채널을 사용할 수 있지만 단거리에 적합한 고주파 대역에서만 사용할 수 있습니다. 따라서 이러한 대역에서 더 높은 데이터 속도로 작동하는 무선 장치는 최대 1024 QAM (Quadrature Amplitude Modulation)의 변조 방식을 사용하는 매우 복잡한 시스템 아키텍처를 사용해야합니다. 이러한 매우 복잡한 시스템은 거리를 제한하고 처리량은 여전히 ​​가장 큰 채널에서 880Mbps의 데이터 속도로 제한됩니다. 이러한 대역에서 사용할 수있는 스펙트럼의 양이 제한되어 있고, 더 넓은 안테나 빔폭 패턴, 모든 종류의 간섭에 대한 높은 QAM 변조의 감도로 인해 도시 또는 대도시 지역에서 기존의 마이크로파 솔루션을보다 조밀하게 배치하는 것은 매우 문제가됩니다. 기존 마이크로파 대역과 70 / 80GHz 접근 방식 간의 시각적 스펙트럼 비교는 그림 5에 나와 있습니다.

60GHz (V-Band) 밀리미터 파 무선 솔루션
60GHz 스펙트럼 내의 주파수 할당, 특히 57 ~ 66GHz 사이의 할당은 전 세계 지역마다 크게 다릅니다. 북미 FCC는 전이중 GbE 작동에 충분한 대역폭을 제공하는 57 ~ 64GHz 사이의 더 넓은 주파수 스펙트럼 블록을 출시했습니다. 다른 국가는이 특정 규칙을 따르지 않았으며 이들 국가는 60GHz 스펙트럼 대역 내에서 훨씬 더 작고 종종 채널 화 된 주파수 할당에만 액세스 할 수 있습니다. 미국 이외의 지역에서는 제한된 양의 사용 가능한 스펙트럼으로 인해 유럽, 독일, 프랑스 및 영국과 같은 국가에서 높은 데이터 속도로 비용 효율적인 60GHz 무선 솔루션을 구축 할 수 없습니다. 그러나 미국에서도 산소 분자에 의한 높은 대기 흡수로 인한 상대적으로 열악한 전파 특성과 결합 된 전송 전력의 규제 된 제한 (그림 1 참조)은 일반적인 링크 거리를 99.99 마일 미만으로 제한합니다. 99.999… 500 %의 시스템 가용성의 캐리어 급 성능을 달성하기 위해 미국 대륙 영토의 대부분의 경우 거리는 일반적으로 500 야드 (60 미터)를 약간 넘도록 제한됩니다. FCC는 70GHz 스펙트럼을 라이센스가없는 스펙트럼으로 분류했습니다. 고주파수 80 / 60GHz 할당과 달리 60GHz 무선 시스템의 작동에는 법적 승인이나 조정이 필요하지 않습니다. 한편으로 라이선스가없는 기술의 사용은 최종 사용자들 사이에서 매우 인기가 있지만 동시에 우발적이든 고의적이든 간섭으로부터 보호 할 수 없습니다. 요약하면, 특히 미국에서 500GHz 스펙트럼의 사용은 단거리 배포를위한 잠재적 인 대안이 될 수 있지만,이 기술은 99.99 미터를 넘는 링크 거리와 99.999… XNUMX %의 시스템 가용성이 필요한 경우 실제 대안이 아닙니다.

자유 공간 광학 (FSO, 광학 무선)
자유 공간 광학 (FSO) 기술은 적외선 레이저 기술을 사용하여 원격 위치간에 정보를 전송합니다. 이 기술을 사용하면 1Gbps 이상의 매우 높은 데이터 속도를 전송할 수 있습니다. FSO 기술은 일반적으로 매우 안전한 전송 기술이며 매우 좁은 전송 빔 특성으로 인해 간섭이 발생하기 쉽지 않으며 전 세계적으로 라이선스가 없습니다.

안타깝게도 적외선 광 대역의 신호 전송은 대기 흡수가 130dB / km를 초과 할 수있는 안개의 영향을 크게받습니다 [5]. 일반적으로 두 위치 사이의 가시성 (예 : 모래, 먼지)에 영향을 미치는 모든 종류의 기상 조건은 FSO 시스템 성능에도 영향을 미칩니다. 안개 현상과 먼지 / 모래 폭풍도 매우 국지화되어 예측하기 어려울 수 있으며 결과적으로 FSO 시스템 가용성에 대한 예측이 더 어렵습니다. 지속 시간이 매우 짧은 극심한 비 이벤트와 달리 안개와 먼지 / 모래 폭풍은 매우 오래 지속될 수 있습니다 (몇 분이 아닌 몇 시간 또는 며칠). 이로 인해 이러한 조건에서 작동하는 FSO 시스템이 매우 오랫동안 중단 될 수 있습니다.

실용적인 관점에서 볼 때 99.99… 99.999 %의 가용성 수치를 고려할 때 위의 모든 사항은 FSO 기술을 불과 300 미터 (100 미터)의 거리로 제한 할 수 있습니다. 특히 해안이나 안개가 자주 발생하는 지역 및 모래 / 먼지 폭풍이 발생하는 지역에서. 이러한 종류의 환경에서 FSO 시스템을 배포 할 때 XNUMX % 연결을 유지하려면 대체 경로 기술을 사용하는 것이 좋습니다.

대다수의 업계 전문가들은 FSO 기술이 더 짧은 거리에있는 원격 위치를 무선으로 연결하는 데 흥미롭고 잠재적으로 저렴한 대안을 제공 할 수 있다는 데 동의합니다. 그러나 적외선 스펙트럼의 신호 감쇠 물리학은 항상이 기술을 매우 짧은 거리로 제한합니다.

논의되고 상업적으로 이용 가능한 고속 데이터 전송 기술과 주요 성능 동인에 대한 간략한 비교가 표 1에 나와 있습니다.

MMW 다른 무선 기술과 비교

표 1 : 상용 고속 데이터 유무선 전송 기술의 비교 차트

상업적으로 이용 가능한 밀리미터 파 솔루션
CableFree Millimeter-wave 제품 포트폴리오에는 라이선스 100GHz E- 밴드 스펙트럼에서 10Mbps ~ 10Gbps (70 기가비트 이더넷) 속도로 작동하고 라이선스가없는 1GHz 스펙트럼에서 최대 60Gbps로 작동하는 지점 간 무선 솔루션이 포함됩니다. 이 시스템은 업계의 모든 E- 밴드 라디오 제조업체의 가장 경쟁력있는 가격으로 특정 배치 거리에 대한 고객의 가용성 요구 사항을 충족하기 위해 다양한 안테나 크기로 제공됩니다. Wireless Excellence의 E-band 무선 솔루션은 5GHz 및 70GHz 대역 모두에서 동시 전송이 아니라 라이센스가 부여 된 80 / 70GHz E- 밴드 스펙트럼의 낮은 80GHz 주파수 대역에서만 작동합니다. 결과적으로 Wireless Excellence 제품은 군대가 군사 통신을 위해 80GHz 대역의 일부를 사용하는 유럽의 천문학적 사이트 또는 군사 시설에 가까운 잠재적 인 배포 제한에 취약하지 않습니다. 이 시스템은 배포가 쉬우 며 48V 직류 (Vdc)의 저전압 전원 공급으로 인해 인증 된 전기 기술자가 시스템을 설치할 필요가 없습니다. Wireless Excellence 제품 사진은 아래 그림 6에 나와 있습니다.

UAE에 설치된 CableFree MMW 링크

그림 6 : CableFree MMW 라디오는 컴팩트하고 고도로 통합되어 있습니다. 60cm 안테나 버전 표시

요약 및 결론
오늘날의 고용량 네트워크 상호 연결 요구 사항을 해결하기 위해 광섬유를 설치하거나 고용량 광섬유 연결을 임대하는 비용의 일부로 광섬유와 유사한 성능을 제공하는 매우 안정적인 무선 솔루션을 사용할 수 있습니다. 이는 성능 / 비용 관점에서뿐만 아니라 "Last-Mile"액세스 네트워크의 광섬유 연결이 아직 널리 퍼지지 않았기 때문에 중요합니다. 최신 연구에 따르면 미국에서 13.4 %의 상업용 건물 만 20 명의 직원이 섬유에 연결되어 있습니다. 이 수치는 다른 많은 국가에서 훨씬 더 낮습니다.

원격 네트워킹 위치를 연결하기 위해 기가비트 연결을 제공 할 수있는 여러 기술이 시장에 나와 있습니다. 70 / 80GHz 주파수 범위의 라이선스 E- 밴드 솔루션은 1.6km (2003 마일) 이상의 작동 거리에서 가장 높은 캐리어 급 가용성 수치를 제공 할 수 있기 때문에 특히 중요합니다. 미국에서는 60 년의 획기적인 FCC 판결로이 스펙트럼을 상업적 용도로 개방했으며 인터넷 기반의 저비용 조명 라이선스 체계를 통해 사용자는 몇 시간 내에 작동 라이선스를 얻을 수 있습니다. 다른 국가에서는 이미 상업적 사용을 위해 E- 대역 스펙트럼을 개방하고 있거나 현재 진행 중입니다. 라이선스가없는 99.99GHz 무선 및 FSO (Free-Space Optics) 시스템도 기가비트 이더넷 연결을 제공 할 수 있지만 99.999… 60 %의 높은 캐리어 급 가용성 수준에서는이 두 솔루션 모두 단거리에서만 작동 할 수 있습니다. 간단한 경험 법칙과 미국 대부분의 지역에서 500GHz 솔루션은 500 야드 (XNUMX 미터) 미만의 거리에 배포 될 때만 이러한 고 가용성 수준을 제공 할 수 있습니다.

참고자료
● ITU-R P.676-6,“대기 가스에 의한 감쇠”, 2005.
● ITU-R P.838-3,“예측 방법에 사용하기위한 비에 대한 특정 감쇠 모델”, 2005.
● ITU-R P.837-4,“전파 모델링을위한 강수 특성”, 2003.
● ITU-R P.840-3,“구름과 안개로 인한 감쇠”, 1999.

E-Band Millimeter Wave에 대한 자세한 정보

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