Tecnologia a onde millimetriche E-Band

Introduzione alla tecnologia a onde millimetriche per E-Band e V-Band

Riepilogo MMW

Millimeter Wave (MMW) è una tecnologia per collegamenti wireless ad alta capacità ad alta velocità (10 Gbps, 10 Gigabit al secondo), ideale per le aree urbane. Utilizzando microonde ad alta frequenza nello spettro E-Band (70-80GHz) e da 58GHZ a 60GHz (V-Band), i collegamenti possono essere densamente distribuiti in città congestionate senza interferenze e senza bisogno di scavare per cavi e fibre ottiche, che possono essere costoso, lento e altamente dirompente. Al contrario, i collegamenti MMW possono essere distribuiti in poche ore e spostati e riutilizzati su siti diversi man mano che i requisiti di rete evolvono.

CableFree MMW Millimeter Wave Link installato negli Emirati Arabi Uniti

Storia di MMW

Nel 2003 la Commissione federale nordamericana per le comunicazioni (FCC) ha aperto diverse bande ad onde millimetriche (MMW) ad alta frequenza, ovvero nelle gamme 70, 80 e 90 gigahertz (GHz), per uso commerciale e pubblico. A causa dell'enorme quantità di spettro (circa 13 GHz) disponibile in queste bande, le radio a onde millimetriche sono diventate rapidamente la soluzione radio punto-punto (pt-to-pt) più veloce sul mercato. Oggi sono disponibili prodotti di trasmissione radio che offrono velocità di trasmissione dati full-duplex fino a 1.25 Gbps, con livelli di disponibilità della classe portante del 99.999% e su distanze vicine a un miglio o più. Grazie al prezzo conveniente, le radio MMW hanno il potenziale per trasformare i modelli di business per i fornitori di backhaul mobile e la connettività di accesso "Last-Mile" metropolitana / impresa.

Contesto normativo
L'apertura di 13 GHz di spettro precedentemente inutilizzato nelle gamme di frequenza 71 ... 76 GHz, 81 ... 86 GHz e 92 ... 95 GHz, per uso commerciale e servizi wireless fissi ad alta densità negli Stati Uniti nell'ottobre 2003 è considerata una sentenza storica della Federal Communications Commission (FCC). Da un punto di vista tecnologico questa sentenza ha consentito per la prima volta comunicazioni wireless a piena velocità di linea e full-duplex a velocità gigabit su distanze di un miglio o più a livelli di disponibilità di classe carrier. Al momento dell'apertura dello spettro per l'uso commerciale, il presidente della FCC Michael Powell ha annunciato la sentenza come l'apertura di una "nuova frontiera" nei servizi e nei prodotti commerciali per il popolo americano. Da allora, sono stati aperti nuovi mercati per la sostituzione o l'estensione della fibra, le reti di accesso wireless point-to-point “Last-Mile” e l'accesso a Internet a banda larga a velocità dati gigabit e oltre.

L'importanza delle allocazioni a 70 GHz, 80 GHz e 90 GHz non può essere sopravvalutata. Queste tre assegnazioni, denominate collettivamente E-band, costituiscono la più grande quantità di spettro mai rilasciata dalla FCC per uso commerciale autorizzato. Insieme, i 13 GHz di spettro aumentano del 20% la quantità di bande di frequenza approvate dalla FCC e queste bande combinate rappresentano 50 volte la larghezza di banda dell'intero spettro cellulare. Con un totale di 5 GHz di larghezza di banda disponibile a 70 GHz e 80 GHz, rispettivamente, e 3 GHz a 90 GHz, gigabit Ethernet e velocità di trasmissione dati più elevate possono essere facilmente adattate con architetture radio relativamente semplici e senza schemi di modulazione complessi. Con le caratteristiche di propagazione che sono solo leggermente peggiori di quelle nelle bande di microonde ampiamente utilizzate e le caratteristiche meteorologiche ben caratterizzate che consentono di comprendere la dissolvenza della pioggia, è possibile realizzare con sicurezza distanze di collegamento di diverse miglia.

La sentenza FCC ha anche gettato le basi per un nuovo sistema di licenze basato su Internet. Questo schema di licenza online consente la registrazione rapida di un collegamento radio e fornisce protezione della frequenza a un prezzo una tantum di poche centinaia di dollari. Molti altri paesi in tutto il mondo stanno attualmente aprendo lo spettro MMW per uso pubblico e commerciale, in seguito alla sentenza storica della FCC. In questo documento cercheremo di spiegare il significato delle bande da 70 GHz, 80 GHz e 90 GHz e mostreremo come queste nuove allocazioni di frequenza rimodelleranno potenzialmente la trasmissione ad alta velocità di dati e i modelli di business associati.

Mercati di destinazione e applicazioni per la connettività di accesso "Last-Mile" ad alta capacità
Solo negli Stati Uniti ci sono circa 750,000 edifici commerciali con oltre 20 dipendenti. Negli odierni ambienti aziendali altamente connessi a Internet, la maggior parte di questi edifici necessita di una connettività Internet ad alta velocità di trasmissione dati. Sebbene sia certamente vero che molte aziende sono attualmente soddisfatte di avere un T1 / E1 a velocità inferiore a 1.54 Mbps o 2.048 Mbps, rispettivamente, o qualsiasi altra forma di connessione DSL a velocità inferiore, un numero in rapida crescita di aziende richiede o richiede DS- 3 (45 Mbps) connettività o connessioni in fibra a velocità superiore. Tuttavia, ed è qui che iniziano i problemi, secondo uno studio molto recente di Vertical Systems Group, solo il 13.4% degli edifici commerciali negli Stati Uniti è collegato a una rete in fibra. In altre parole, l'86.6% di questi edifici non dispone di connessione in fibra e gli inquilini degli edifici si affidano al noleggio di circuiti in rame cablati a velocità inferiore dai fornitori di telefonia tradizionale o alternativi (ILEC o CLEC). Tali costi per una connessione cablata in rame ad alta velocità come una connessione DS-45 a 3 Mbps, possono facilmente arrivare a $ 3,000 al mese o più.

Un altro interessante studio condotto da Cisco nel 2003 ha rivelato che il 75% degli edifici commerciali statunitensi non collegati in fibra si trova entro un miglio da una connessione in fibra. Tuttavia, nonostante la crescente domanda di trasmissione ad alta capacità in questi edifici, il costo associato alla posa della fibra molto spesso non consente di "chiudere il collo di bottiglia della trasmissione". Ad esempio, i costi di posa della fibra nelle principali città metropolitane degli Stati Uniti possono arrivare a $ 250,000 per miglio, e in molte delle più grandi città degli Stati Uniti esiste persino una moratoria sulla posa di nuova fibra a causa delle massicce interruzioni del traffico associate. I dati sulla connettività da fibra a edificio commerciale in molte città europee sono molto peggiori e alcuni studi suggeriscono che solo l'1% circa degli edifici commerciali è collegato alla fibra.

Molti analisti del settore concordano sul fatto che esiste un mercato ampio e attualmente poco servito per la connettività di accesso wireless a corto raggio "Last Mile", a condizione che la tecnologia sottostante consenta livelli di disponibilità di classe carrier. I sistemi radio MMW sono perfettamente adatti a soddisfare questi requisiti tecnici. Inoltre, i sistemi MMW ad alta capacità e disponibili in commercio sono diminuiti drasticamente nei prezzi negli ultimi due anni. Rispetto alla posa di un solo miglio di fibra in una delle principali città metropolitane statunitensi o europee, l'uso di una radio MMW con capacità Gigabit Ethernet può raggiungere il 10% dei costi della fibra. Questa struttura dei prezzi rende interessante l'economia della connettività gigabit perché il layout del capitale richiesto e il periodo di ritorno sull'investimento (ROI) risultante sono drasticamente ridotti. Di conseguenza, molte applicazioni ad alta velocità di trasmissione dati che non potevano essere servite economicamente in passato a causa degli alti costi di infrastruttura della fibra di trenching possono ora essere servite e sono economicamente fattibili quando si utilizza la tecnologia radio MMW. Tra queste applicazioni ci sono:
● Estensioni e sostituzioni di fibre CLEC e ILEC
● Backhaul Metro Ethernet e chiusure ad anello in fibra
● Estensioni LAN wireless del campus
● Backup in fibra e diversità dei percorsi nelle reti dei campus
● Ripristino di emergenza
● Connettività SAN ad alta capacità
● Ridondanza, portabilità e sicurezza per Homeland Security e Military
● Rete cellulare 3G e / o WIFI / WiMAX in reti urbane ad alta densità
● Collegamenti portatili e temporanei per video ad alta definizione o trasporto HDTV

Perché utilizzare la tecnologia MMW E-Band?

Delle tre bande di frequenza aperte, le bande 70 GHz e 80 GHz hanno attirato maggiormente l'interesse dei produttori di apparecchiature. Progettate per coesistere, le allocazioni 71… 76 GHz e 81… 86 GHz consentono 5 GHz di larghezza di banda di trasmissione full-duplex; abbastanza per trasmettere facilmente un segnale gigabit Ethernet (GbE) full-duplex anche con gli schemi di modulazione più semplici. Il design avanzato Wireless Excellence è persino riuscito a utilizzare la banda inferiore a 5 GHz, da 71… 76 GHz solo, per trasportare un segnale GbE full duplex. Successivamente, viene mostrato un chiaro vantaggio nell'utilizzo di questo approccio quando si tratta di implementare la tecnologia MMW vicino a siti astronomici e in paesi al di fuori degli Stati Uniti Con conversione diretta dei dati (OOK) e diplexer a basso costo, relativamente semplici e quindi economici ed è possibile ottenere architetture radio ad alta affidabilità. Con codici di modulazione più efficienti dal punto di vista spettrale, è possibile raggiungere una trasmissione full-duplex ancora più elevata a 10 Gbps (10GigE) fino a 40 Gbps.

L'allocazione 92… 95 GHz è molto più difficile da lavorare perché questa parte dello spettro è segmentata in due parti disuguali separate da una stretta banda di esclusione di 100 MHz tra 94.0… 94.1 GHz. Si può presumere che questa parte dello spettro verrà utilizzata con maggiore probabilità per applicazioni interne a capacità maggiore e raggio più breve. Questa allocazione non sarà discussa ulteriormente in questo white paper.

In condizioni di tempo sereno, le distanze di trasmissione a 70 GHz e 80 GHz superano molte miglia a causa dei bassi valori di attenuazione atmosferica. Tuttavia, la Figura 1 mostra che anche in queste condizioni l'attenuazione atmosferica varia notevolmente con la frequenza [1]. A frequenze delle microonde convenzionali e inferiori e fino a circa 38 GHz, l'attenuazione atmosferica è ragionevolmente bassa con valori di attenuazione di pochi decibel per chilometro (dB / km). A circa 60 GHz l'assorbimento da parte delle molecole di ossigeno provoca un grande picco di attenuazione. Questo grande aumento dell'assorbimento di ossigeno limita seriamente le distanze di trasmissione radio dei prodotti radio a 60 GHz. Tuttavia, oltre il picco di assorbimento di ossigeno a 60 GHz, si apre una finestra di attenuazione bassa più ampia dove l'attenuazione torna a valori intorno a 0.5 dB / km. Questa finestra di bassa attenuazione viene comunemente chiamata E-band. I valori di attenuazione della banda E sono vicini all'attenuazione sperimentata dalle comuni radio a microonde. Sopra i 100 GHz, l'attenuazione atmosferica generalmente aumenta e inoltre vi sono numerose bande di assorbimento molecolare causate dall'assorbimento di O2 e H2O a frequenze più alte. In sintesi, è la finestra di attenuazione atmosferica relativamente bassa tra 70 GHz e 100 GHz che rende le frequenze in banda E attraenti per la trasmissione wireless ad alta capacità. La figura 1 mostra anche come la pioggia e la nebbia influiscono sull'attenuazione nelle bande ottiche a microonde, onde millimetriche e infrarossi che iniziano intorno a 200 terahertz (THz) e che vengono utilizzate nei sistemi di trasmissione FSO. A vari e specifici tassi di piovosità i valori di attenuazione cambiano leggermente, con l'aumentare delle frequenze di trasmissione. La relazione tra i tassi di precipitazione e le distanze di trasmissione sarà esaminata ulteriormente nella sezione seguente. L'attenuazione correlata alla nebbia può essere sostanzialmente trascurata a frequenze di onde millimetriche, aumentando di diversi ordini di grandezza tra l'onda millimetrica e la banda di trasmissione ottica: il motivo principale per cui i sistemi FSO per distanze maggiori smettono di funzionare in condizioni di nebbia.

Distanze di trasmissione per E-Band
Come per tutta la propagazione radio ad alta frequenza, l'attenuazione della pioggia determina tipicamente i limiti pratici sulle distanze di trasmissione. La Figura 2 mostra che i sistemi radio che operano nella gamma di frequenza della banda E possono subire una grande attenuazione data la presenza di pioggia [2]. Fortunatamente la pioggia più intensa tende a cadere in limitate parti del mondo; principalmente i paesi subtropicali ed equatoriali. Nelle ore di punta è possibile osservare tassi di pioggia superiori a sette pollici / ora (180 mm / ora) per brevi periodi di tempo. Negli Stati Uniti e in Europa, i tassi massimi di pioggia riscontrati sono in genere inferiori a quattro pollici / ora (100 mm / ora). Un tale tasso di pioggia provoca attenuazioni del segnale di 30 dB / km e generalmente si verifica solo durante brevi raffiche di nubi. Queste raffiche di nuvole sono eventi di pioggia che compaiono all'interno di aree relativamente piccole e localizzate e all'interno di una nuvola di pioggia di diametro maggiore e di minore intensità. Poiché le raffiche di nuvole sono anche tipicamente associate a eventi meteorologici gravi che si spostano rapidamente attraverso il collegamento, le interruzioni di pioggia tendono ad essere brevi e sono problematiche solo sui collegamenti di trasmissione a lunga distanza.

Banda elettronica V-band di attenuazione delle onde millimetriche e della pioggia

ITU Rain Zones Onda millimetrica globale E-Band V-Band

L'Unione internazionale delle telecomunicazioni (ITU) e altre organizzazioni di ricerca hanno raccolto decenni di dati sulle precipitazioni da tutto il mondo. In generale, le caratteristiche delle precipitazioni e le relazioni tra il tasso di pioggia, la durata statistica della pioggia, le dimensioni delle gocce di pioggia, ecc. Sono ben comprese [3] e utilizzando queste informazioni è possibile progettare collegamenti radio per superare anche i peggiori eventi meteorologici o prevedere la durata delle interruzioni meteorologiche su collegamenti radio a lunga distanza operanti a frequenze specifiche. Lo schema di classificazione delle zone di pioggia dell'ITU mostra i tassi statistici di piovosità previsti in ordine alfabetico. Mentre le aree che registrano il minor numero di precipitazioni sono classificate come "Regione A", i tassi di pioggia più elevati si trovano nella "Regione Q". Una mappa globale delle zone di pioggia ITU e un elenco dei tassi di pioggia in specifiche regioni del mondo sono mostrati nella Figura 3 di seguito.

 Mappa di dissolvenza pioggia MMW per banda V USA

Figura 3: Classificazione delle zone di pioggia ITU di diverse regioni del mondo (in alto) e tassi di precipitazioni statistici effettivi in ​​funzione della durata dell'evento di pioggia

La Figura 4 mostra una mappa più dettagliata per il Nord America e l'Australia. Vale la pena ricordare che circa l'80% del territorio degli Stati Uniti continentali cade nella zona di pioggia K e inferiore. In altre parole, per operare a un livello di disponibilità del 99.99%, il margine di dissolvenza di un sistema radio deve essere progettato per resistere a un tasso massimo di pioggia di 42 mm / ora. I tassi di pioggia più elevati del Nord America si possono osservare in Florida e lungo la costa del Golfo, e queste regioni sono classificate nella zona di pioggia N. In generale, l'Australia ha meno piogge del Nord America. Enormi parti di questo paese, compresa la linea costiera meridionale più popolata, si trovano nelle zone di pioggia E ed F (<28 mm / h).

Per semplificare, combinando i risultati della Figura 2 (tasso di piovosità vs. attenuazione) e utilizzando i grafici delle precipitazioni ITU mostrati nelle Figure 3 e 4, è possibile calcolare la disponibilità di un particolare sistema radio operante in una certa parte del mondo . I calcoli teorici basati sui dati sulle precipitazioni per Stati Uniti, Europa e Australia mostrano che le apparecchiature di trasmissione radio a 70/80 GHz possono raggiungere la connettività GbE a un livello di disponibilità statistica di 99.99… 99.999% su distanze vicine a un miglio o anche oltre. Per una disponibilità inferiore del 99.9%, è possibile raggiungere regolarmente distanze superiori a 2 miglia. Quando si configura la rete in una topologia ad anello o mesh, le distanze effettive raddoppiano in alcuni casi per la stessa cifra di disponibilità a causa della natura densa e raggruppata delle celle a pioggia intensa e della ridondanza del percorso fornita dalle topologie ad anello / mesh.

MMW Rain Fade Map Australia E-Band V_Band

Figura 4: classificazione della zona di pioggia ITU per il Nord America e l'Australia

Un forte vantaggio della tecnologia MMW rispetto ad altre soluzioni wireless ad alta capacità come l'ottica per spazio libero (FSO) è che le frequenze MMW non sono influenzate da altri disturbi della trasmissione come nebbia o tempeste di sabbia. Una fitta nebbia, ad esempio, con un contenuto di acqua liquida di 0.1 g / m3 (circa 50 m di visibilità) ha un'attenuazione di appena 0.4 dB / km a 70/80 GHz [4]. In queste condizioni, un sistema FSO subirà un'attenuazione del segnale superiore a 250 dB / km [5]. Questi valori di attenuazione estremi mostrano perché la tecnologia FSO può fornire cifre di alta disponibilità solo su distanze più brevi. Allo stesso modo, i sistemi radio in banda elettronica non sono influenzati da polvere, sabbia, neve e altri disturbi del percorso di trasmissione.

Tecnologie wireless alternative ad alta velocità di trasmissione dati
In alternativa alla tecnologia wireless E-band, esiste un numero limitato di tecnologie valide in grado di supportare una connettività ad alta velocità di trasmissione dati. Questa sezione del white paper fornisce una breve panoramica.

Cavo in fibra ottica

Il cavo in fibra ottica offre la larghezza di banda più ampia di qualsiasi tecnologia di trasmissione pratica, consentendo la trasmissione di velocità di dati molto elevate su lunghe distanze. Sebbene migliaia di miglia di fibra siano disponibili in tutto il mondo e in particolare nelle reti a lungo raggio e interurbane, l'accesso "Last-Mile" rimane limitato. A causa dei costi iniziali sostanziali e spesso proibitivi associati allo scavo di trincee e alla posa di fibra terrestre, nonché a problemi di precedenza, l'accesso alla fibra può essere difficile o impossibile. Sono frequenti anche lunghi ritardi, non solo a causa del processo fisico di trenching della fibra, ma anche a causa di ostacoli causati da impatti ambientali e potenziali ostacoli burocratici coinvolti in tale progetto. Per questo motivo, molte città in tutto il mondo vietano il trenching in fibra a causa dell'interruzione del traffico cittadino e del disagio generale che il processo di trenching causa al pubblico.

Soluzioni radio a microonde

Le radio a microonde punto-punto fisse possono supportare velocità di trasmissione dati più elevate come Fast Ethernet full-duplex da 100 Mbps o fino a 500 Mbps per portante in intervalli di frequenza tra 4-42 GHz. Tuttavia, nelle bande di microonde più tradizionali lo spettro è limitato, spesso congestionato e i tipici canali dello spettro con licenza sono molto stretti rispetto allo spettro della banda elettronica.

Microonde e onde millimetriche Spettro MMW banda V e banda elettronica

Figura 5: Confronto tra radio a microonde ad alta velocità di dati e una soluzione radio da 70/80 GHz.

In generale, i canali di frequenza disponibili per la licenza spesso non superano i 56 megahertz (MHz), ma tipicamente 30 MHz o meno. In alcune bande, possono essere disponibili ampi canali a 112 MHz in grado di supportare 880 Mbps per portante, ma solo in bande di frequenza più elevate adatte a brevi distanze. Di conseguenza, le radio che operano in queste bande a velocità di trasmissione dati più elevate devono impiegare architetture di sistema altamente complesse che impiegano schemi di modulazione fino a 1024 Quadrature Amplitude Modulation (QAM). Sistemi così complessi si traducono in distanze limitate e il throughput è ancora limitato a velocità di trasmissione dati a 880 Mbps nei canali più grandi. A causa della quantità limitata di spettro disponibile in queste bande, dei modelli di ampiezza di fascio dell'antenna più ampi e della sensibilità dell'elevata modulazione QAM verso qualsiasi tipo di interferenza, l'impiego più denso delle soluzioni a microonde tradizionali nelle aree urbane o metropolitane è estremamente problematico. La Figura 70 mostra un confronto visivo dello spettro tra le bande tradizionali a microonde e l'approccio a 80/5 GHz.

Soluzioni radio a onde millimetriche da 60 GHz (banda V)
Le assegnazioni di frequenza all'interno dello spettro dei 60 GHz, e in particolare le assegnazioni tra 57 e 66 GHz, variano in modo significativo nelle diverse regioni del mondo. La FCC nordamericana ha rilasciato un blocco più ampio di spettro di frequenza tra 57 e 64 GHz che fornisce una larghezza di banda sufficiente per il funzionamento GbE full duplex. Altri paesi non hanno seguito questa particolare sentenza e questi paesi hanno accesso solo ad assegnazioni di frequenza molto più piccole e spesso canalizzate all'interno della banda dello spettro dei 60 GHz. La quantità limitata di spettro disponibile al di fuori degli Stati Uniti non consente di costruire soluzioni radio a 60 GHz convenienti con elevate velocità di trasmissione dati in Europa, paesi come Germania, Francia e Inghilterra solo per citarne alcuni. Tuttavia, anche negli Stati Uniti, la limitazione regolamentata della potenza di trasmissione, unita alle caratteristiche di propagazione relativamente scarse dovute all'elevato assorbimento atmosferico da parte delle molecole di ossigeno (vedere la Figura 1), limita le distanze di collegamento tipiche a meno di mezzo miglio. Per ottenere prestazioni di classe carrier del 99.99… 99.999% di disponibilità del sistema, per vaste parti del territorio degli Stati Uniti continentali, la distanza è generalmente limitata a poco più di 500 iarde (500 metri). FCC ha classificato lo spettro a 60 GHz come uno spettro senza licenza. A differenza delle assegnazioni a frequenza più alta 70/80 GHz, il funzionamento dei sistemi radio a 60 GHz non richiede approvazione o coordinamento legale. Da un lato l'uso della tecnologia senza licenza è molto popolare tra gli utenti finali, ma allo stesso tempo non esiste alcuna protezione contro le interferenze, accidentali o intenzionali. In sintesi, soprattutto negli Stati Uniti, l'uso dello spettro a 60 GHz può essere un'alternativa potenzialmente praticabile per installazioni a breve distanza, ma la tecnologia non è una vera alternativa per distanze di collegamento oltre i 500 metri e quando è richiesta una disponibilità del sistema del 99.99… 99.999%.

Ottica spazio libero (UST, wireless ottico)
La tecnologia Free Space Optic (FSO) utilizza la tecnologia laser a infrarossi per trasmettere informazioni tra posizioni remote. La tecnologia consente la trasmissione di velocità dati molto elevate di 1 Gbps e oltre. La tecnologia FSO è generalmente una tecnologia di trasmissione molto sicura, non è molto soggetta a interferenze a causa delle caratteristiche del fascio di trasmissione estremamente stretto ed è anche priva di licenza in tutto il mondo.

Purtroppo la trasmissione dei segnali nelle bande ottiche dell'infrarosso è drasticamente influenzata dalla nebbia, dove l'assorbimento atmosferico può superare i 130 dB / km [5]. In generale, qualsiasi tipo di condizione meteorologica che influisce sulla visibilità tra due luoghi (ad esempio sabbia, polvere), avrà anche un impatto sulle prestazioni del sistema FSO. Anche gli eventi di nebbia e le tempeste di polvere / sabbia possono essere molto localizzati e difficili da prevedere e, di conseguenza, la previsione della disponibilità del sistema FSO è più difficile. A differenza degli eventi di pioggia estrema, che hanno una durata molto breve, la nebbia e le tempeste di polvere / sabbia possono anche durare tempi molto lunghi (ore o addirittura giorni anziché minuti). Ciò può comportare interruzioni estremamente lunghe per i sistemi UST che operano in tali condizioni.

Da un punto di vista pratico, e considerando i numeri di disponibilità di 99.99… 99.999%, tutto quanto sopra può limitare la tecnologia FSO a distanze di poche centinaia di iarde (300 metri); soprattutto nelle zone costiere o soggette a nebbia, così come nelle regioni che sono soggette a tempeste di sabbia / polvere. Per mantenere la connettività al 100% durante la distribuzione di sistemi FSO in questi tipi di ambienti, si consiglia una tecnologia di percorso alternativa.

La maggior parte degli esperti del settore concorda sul fatto che la tecnologia FSO può offrire un'alternativa interessante e potenzialmente economica per la connessione wireless di postazioni remote su distanze più brevi. Tuttavia, la fisica dell'attenuazione del segnale nello spettro infrarosso limiterà sempre questa tecnologia a distanze molto brevi.

Nella Tabella 1 è mostrato un breve confronto tra le tecnologie di trasmissione ad alta velocità di trasmissione dati discusse e disponibili in commercio e i loro fattori chiave di prestazione.

MMW Rispetto ad altre tecnologie wireless

Tabella 1: tabella di confronto delle tecnologie di trasmissione wireless e cablate ad alta velocità di trasmissione disponibili in commercio

Soluzioni a onde millimetriche disponibili in commercio
Il portafoglio di prodotti CableFree a onde millimetriche comprende soluzioni radio punto-punto che operano da 100 Mbps a 10 Gbps (10 Gigabit Ethernet) nello spettro della banda E di 70 GHz con licenza e fino a 1 Gbps nello spettro di 60 GHz senza licenza. I sistemi sono disponibili con diverse dimensioni di antenna per soddisfare i requisiti di disponibilità del cliente su specifiche distanze di distribuzione ai prezzi più competitivi di qualsiasi produttore di radio in banda E del settore. Le soluzioni radio E-band di Wireless Excellence operano solo nella banda di frequenza inferiore a 5 GHz dello spettro della banda E 70/80 GHz con licenza, piuttosto che nella trasmissione simultanea in entrambe le bande 70 GHz e 80 GHz. Di conseguenza, i prodotti Wireless Excellence non sono soggetti a potenziali limitazioni di implementazione vicino a siti astronomici o installazioni militari in Europa, dove i militari utilizzano parti della banda 80 GHz per comunicazioni militari. I sistemi sono facili da implementare e, grazie all'alimentazione a bassa tensione di 48 volt in corrente continua (Vdc), non è richiesto alcun elettricista certificato per l'installazione del sistema. Le fotografie dei prodotti Wireless Excellence sono mostrate nella Figura 6 di seguito.

CableFree MMW Link distribuito negli Emirati Arabi Uniti

Figura 6: Le radio CableFree MMW sono compatte e altamente integrate. In figura, versione con antenna da 60 cm

Sintesi e conclusioni
Per risolvere i requisiti odierni di interconnettività di rete ad alta capacità, sono disponibili soluzioni wireless altamente affidabili che forniscono prestazioni simili alla fibra a una frazione del costo della posa della fibra o del noleggio di connessioni in fibra ad alta capacità. Ciò è importante non solo dal punto di vista delle prestazioni / dei costi, ma anche perché le connessioni in fibra nelle reti di accesso “Last-Mile” sono ancora poco diffuse e studi recenti rivelano che negli Stati Uniti solo il 13.4% degli edifici commerciali con più del 20 dipendenti sono collegati alla fibra. Questi numeri sono ancora più bassi in molti altri paesi.

Esistono diverse tecnologie sul mercato che possono fornire connettività gigabit per connettere postazioni di rete remote. Le soluzioni E-band con licenza nella gamma di frequenza 70/80 GHz sono di particolare interesse perché possono fornire i dati di disponibilità di classe carrier più elevati a distanze operative di 1.6 km e oltre. Negli Stati Uniti una storica sentenza FCC del 2003 ha aperto questo spettro per l'uso commerciale e un sistema di licenze leggere a basso costo basato su Internet consente agli utenti di ottenere una licenza per il funzionamento entro poche ore. Altri paesi hanno già e / o stanno attualmente aprendo lo spettro in banda E per l'uso commerciale. Anche le radio a 60 GHz senza licenza e i sistemi FSO (Free Space Optics) possono fornire connettività Gigabit Ethernet, ma a livelli di disponibilità carrier-class superiori del 99.99… 99.999%, entrambe queste soluzioni sono in grado di funzionare solo a distanze ridotte. Come semplice regola pratica e per la maggior parte degli Stati Uniti, le soluzioni a 60 GHz possono fornire questi elevati livelli di disponibilità solo quando vengono implementate a distanze inferiori a 500 iarde (500 metri).

Riferimenti
● ITU-R P.676-6, "Attenuation by Atmospheric Gases", 2005.
● ITU-R P.838-3, "Modello di attenuazione specifico per la pioggia da utilizzare nei metodi di previsione", 2005.
● ITU-R P.837-4, "Characteristics of Precipitation for Propagation Modeling", 2003.
● ITU-R P.840-3, "Attenuazione dovuta a nuvole e nebbia", 1999.

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