ई-बैंड मिलीमीटर वेव टेक्नोलॉजी

ई-बैंड और वी-बैंड के लिए मिलीमीटर वेव टेक्नोलॉजी का परिचय

MMW सारांश

मिलीमीटर वेव (MMW) उच्च गति (10Gbps, 10 गीगाबिट प्रति सेकंड) उच्च क्षमता वाले वायरलेस लिंक, शहरी क्षेत्रों के लिए आदर्श के लिए एक तकनीक है। ई-बैंड (70-80GHz) और 58GHZ से 60GHz (V-Band) स्पेक्ट्रम में उच्च आवृत्ति वाले माइक्रोवेव का उपयोग करना, लिंक को बिना भीड़भाड़ वाले शहरों में घनीभूत रूप से तैनात किया जा सकता है, और केबल और फाइबर फ़िक्स के लिए खुदाई की आवश्यकता के बिना, जो हो सकता है महंगा, धीमा और अत्यधिक विघटनकारी। इसके विपरीत, MMW लिंक को घंटों में तैनात किया जा सकता है, और नेटवर्क आवश्यकताओं के विकसित होने पर विभिन्न साइटों पर स्थानांतरित और पुन: उपयोग किया जाता है।

केबल फ़्री MMW मिलिमीटर वेव लिंक UAE में स्थापित किया गया

MMW का इतिहास

2003 में उत्तरी अमेरिकी संघीय संचार आयोग (FCC) ने कई उच्च आवृत्ति मिलीमीटर-वेव (MMW) बैंड खोले, जो कि वाणिज्यिक और सार्वजनिक उपयोग के लिए 70, 80 और 90 गीगाहर्ट्ज़ (GHz) रेंज में थे। इन बैंडों में बड़ी मात्रा में स्पेक्ट्रम (लगभग 13 गीगाहर्ट्ज) उपलब्ध होने के कारण, मिलीमीटर-वेव रेडियो बाजार में सबसे तेजी से पॉइंट-टू-पॉइंट (पीटी-टू-पीटी) रेडियो समाधान बन गए हैं। रेडियो ट्रांसमिशन उत्पाद 1.25% के वाहक वर्ग उपलब्धता स्तर पर 99.999 Gbps तक की पूर्ण-द्वैध डेटा दरों की पेशकश करते हैं, और आज एक मील या उससे अधिक की दूरी पर उपलब्ध हैं। लागत प्रभावी मूल्य निर्धारण के कारण, MMW रेडियो में मोबाइल बैकहॉल प्रदाताओं और मेट्रो / उद्यम "लास्ट-माइल" एक्सेस कनेक्टिविटी के लिए व्यावसायिक मॉडल बदलने की क्षमता है।

नियामक पृष्ठभूमि
पहले अप्रयुक्त स्पेक्ट्रम के 13 गीगाहर्ट्ज़ का उद्घाटन 71 में… 76 गीगाहर्ट्ज़, 81… 86 गीगाहर्ट्ज़ और 92… 95 गीगाहर्ट्ज़ फ़्रीक्वेंसी रेंज, व्यावसायिक उपयोग के लिए, और संयुक्त राज्य अमेरिका में अक्टूबर 2003 में उच्च-घनत्व फिक्स्ड वायरलेस सेवाओं के रूप में माना जाता है। संघीय संचार आयोग (FCC) द्वारा ऐतिहासिक नियम। एक तकनीकी दृष्टिकोण से इस सत्तारूढ़ ने पहली बार, पूर्ण-रेखा गति और पूर्ण-द्वैध गीगाबिट-गति वायरलेस संचार एक मील या उससे अधिक की दूरी पर वाहक-वर्ग उपलब्धता स्तरों पर अनुमति दी। वाणिज्यिक उपयोग के लिए स्पेक्ट्रम खोलने के समय, एफसीसी के अध्यक्ष माइकल पावेल ने अमेरिकी लोगों के लिए वाणिज्यिक सेवाओं और उत्पादों में "नया फ्रंटियर" खोलने के रूप में निर्णय लिया। तब से, फाइबर प्रतिस्थापन या विस्तार के लिए नए बाजार, पॉइंट-टू-पॉइंट वायरलेस "लास्ट-माइल" एक्सेस नेटवर्क, और गीगाबिट डेटा दरों पर ब्रॉडबैंड इंटरनेट का उपयोग और उससे परे खोला गया है।

70 गीगाहर्ट्ज, 80 गीगाहर्ट्ज और 90 गीगाहर्ट्ज के आवंटन का महत्व खत्म नहीं किया जा सकता है। इन तीन आवंटन को सामूहिक रूप से ई-बैंड के रूप में संदर्भित किया जाता है, जिसमें लाइसेंस प्राप्त वाणिज्यिक उपयोग के लिए एफसीसी द्वारा जारी स्पेक्ट्रम की सबसे बड़ी राशि शामिल है। साथ में, स्पेक्ट्रम के 13 गीगाहर्ट्ज एफसीसी-अनुमोदित आवृत्ति बैंड की मात्रा 20% तक बढ़ जाती है और ये बैंड संयुक्त रूप से पूरे सेलुलर स्पेक्ट्रम की बैंडविड्थ का 50 गुना प्रतिनिधित्व करते हैं। क्रमशः 5 GHz और 70 GHz पर उपलब्ध 80 GHz की बैंडविड्थ के साथ, और 3 GHz पर 90 GHz, गीगाबिट ईथरनेट और उच्च डेटा दरों को अपेक्षाकृत सरल रेडियो आर्किटेक्चर और जटिल मॉडुलन योजनाओं के बिना आसानी से समायोजित किया जा सकता है। प्रसार विशेषताओं के साथ व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले माइक्रोवेव बैंडों की तुलना में केवल थोड़ा खराब होता है, और अच्छी तरह से चित्रित मौसम की विशेषताओं से बारिश के फीके को समझने की अनुमति मिलती है, कई मील की दूरी को आत्मविश्वास से महसूस किया जा सकता है।

एफसीसी सत्तारूढ़ ने एक उपन्यास इंटरनेट आधारित लाइसेंसिंग योजना की नींव भी रखी। यह ऑनलाइन लाइसेंसिंग योजना एक रेडियो लिंक के तेजी से पंजीकरण की अनुमति देती है और कुछ सौ डॉलर के कम समय के चार्ज पर आवृत्ति सुरक्षा प्रदान करती है। एफसीसी के ऐतिहासिक फैसले के बाद, दुनिया भर के कई अन्य देश वर्तमान में सार्वजनिक और वाणिज्यिक उपयोग के लिए MMW स्पेक्ट्रम खोल रहे हैं। इस पत्र के भीतर हम 70 गीगाहर्ट्ज, 80 गीगाहर्ट्ज और 90 गीगाहर्ट्ज बैंड के महत्व को समझाने की कोशिश करेंगे, और बताएंगे कि कैसे इन नए आवृत्ति आवंटन से संभावित रूप से उच्च डेटा दर संचरण और संबंधित व्यापार मॉडल फिर से मिलेंगे।

उच्च क्षमता "अंतिम-मील" एक्सेस कनेक्टिविटी के लिए लक्ष्य बाजार और अनुप्रयोग
अकेले संयुक्त राज्य में, 750,000+ कर्मचारियों के साथ लगभग 20 वाणिज्यिक भवन हैं। आज के अत्यधिक इंटरनेट से जुड़े व्यावसायिक वातावरण में, इन इमारतों में से अधिकांश को उच्च डेटा दर इंटरनेट कनेक्टिविटी की आवश्यकता है। हालांकि यह निश्चित रूप से सही है कि वर्तमान में कई व्यवसाय 1 एमबीपीएस या 1 एमबीपीएस पर क्रमशः धीमी गति टी 1.54 / ई 2.048 के साथ संतुष्ट हैं, या धीमी गति डीएसएल कनेक्शन के किसी भी अन्य रूप में, तेजी से बढ़ते व्यवसायों को डीएस की आवश्यकता है या मांग है- 3 (45 एमबीपीएस) कनेक्टिविटी या उच्च गति फाइबर कनेक्शन। हालांकि, और यहां वह जगह है जहां समस्याएं शुरू होती हैं, वर्टिकल सिस्टम्स ग्रुप के एक हालिया अध्ययन के अनुसार, संयुक्त द्वारों में केवल 13.4% व्यावसायिक इमारतें फाइबर नेटवर्क से जुड़ी हैं। दूसरे शब्दों में, इन भवन का 86.6% में कोई फाइबर कनेक्शन नहीं है, और किरायेदारों के निर्माण में धीमी गति से वायर्ड तांबे के सर्किट को अवलंबी या वैकल्पिक टेलीफोनी प्रदाताओं (ILECs या CLECs) से पट्टे पर देने पर निर्भर हैं। 45 एमबीपीएस डीएस -3 कनेक्शन की तरह उच्च गति वाले वायर्ड तांबे के कनेक्शन के लिए ऐसी लागत, आसानी से $ 3,000 प्रति माह या उससे अधिक तक चल सकती है।

2003 में सिस्को द्वारा किए गए एक और दिलचस्प अध्ययन से पता चला है कि 75% अमेरिकी व्यावसायिक इमारतें जो फाइबर से जुड़ी नहीं हैं, वे फाइबर कनेक्शन के एक मील के भीतर हैं। हालांकि, इन इमारतों में उच्च क्षमता के प्रसारण की बढ़ती मांग के बावजूद, फाइबर बिछाने से जुड़ी लागत बहुत बार "ट्रांसमिशन की अड़चन को बंद करने" की अनुमति नहीं देती है। उदाहरण के लिए, प्रमुख अमेरिकी महानगरीय शहरों में फाइबर बिछाने की लागत $ 250,000 प्रति मील तक चल सकती है, और सबसे बड़े अमेरिकी शहरों में कई बड़े ट्रैफ़िक व्यवधानों के कारण नए फाइबर बिछाने पर भी रोक है। कई यूरोपीय शहरों में फाइबर से व्यावसायिक निर्माण कनेक्टिविटी के आंकड़े कहीं अधिक बदतर हैं और कुछ अध्ययनों से पता चलता है कि केवल 1% व्यावसायिक इमारतें फाइबर से जुड़ी हैं।

कई उद्योग विश्लेषकों का मानना ​​है कि शॉर्ट-हेल वायरलेस "लास्ट माइल" एक्सेस कनेक्टिविटी के लिए एक बड़ा और वर्तमान में अंडरस्कोर मार्केट है, बशर्ते कि अंतर्निहित तकनीक वाहक-श्रेणी की उपलब्धता के स्तर के लिए अनुमति देती है। MMW रेडियो सिस्टम इन तकनीकी आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए पूरी तरह से अनुकूल हैं। इसके अतिरिक्त, उच्च क्षमता और व्यावसायिक रूप से उपलब्ध MMW सिस्टम में पिछले कुछ वर्षों में मूल्य निर्धारण में भारी कमी आई है। जब एक प्रमुख महानगरीय अमेरिका या यूरोपीय शहर में फाइबर का सिर्फ एक मील बिछाने की तुलना में, गीगाबिट ईथरनेट सक्षम MMW रेडियो का उपयोग फाइबर लागत के 10% के रूप में कम चल सकता है। यह मूल्य निर्धारण संरचना गीगाबिट कनेक्टिविटी के अर्थशास्त्र को आकर्षक बनाती है क्योंकि आवश्यक पूंजी लेआउट और परिणामस्वरूप रिटर्न ऑन इन्वेस्टमेंट (आरओआई) की अवधि बहुत कम हो जाती है। नतीजतन, कई उच्च डेटा दर अनुप्रयोग जो अतीत में आर्थिक रूप से सेवा नहीं दे सके थे, ट्रेंचिंग फाइबर की उच्च बुनियादी सुविधाओं की लागत के कारण अब उन्हें सेवा दी जा सकती है और MMW रेडियो तकनीक का उपयोग करते समय आर्थिक रूप से संभव है। इन अनुप्रयोगों में से हैं:
● CLEC और ILEC फाइबर एक्सटेंशन और प्रतिस्थापन
● मेट्रो ईथरनेट बैकहॉल और फाइबर रिंग क्लोजर
● वायरलेस परिसर लैन एक्सटेंशन
● परिसर नेटवर्क में फाइबर बैकअप और पथ विविधता
● आपदा वसूली
● उच्च क्षमता सैन कनेक्टिविटी
● होमलैंड सिक्योरिटी और मिलिट्री के लिए अतिरेक, पोर्टेबिलिटी और सुरक्षा
● 3 जी सेलुलर और / या घने शहरी नेटवर्क में वाईफ़ाई / वाईमैक्स बैकहॉल
● उच्च परिभाषा वीडियो या एचडीटीवी परिवहन के लिए पोर्टेबल और अस्थायी लिंक

ई-बैंड एमएमडब्ल्यू तकनीक का उपयोग क्यों करें?

खोले गए तीन फ़्रीक्वेंसी बैंड में से, 70 गीगाहर्ट्ज़ और 80 गीगाहर्ट्ज़ बैंड ने उपकरण निर्माताओं को सबसे अधिक आकर्षित किया है। सह-अस्तित्व के लिए बनाया गया, 71… 76 गीगाहर्ट्ज और 81… 86 गीगाहर्ट्ज आवंटन पूर्ण-द्वैध संचरण बैंडविड्थ के 5 गीगाहर्ट्ज की अनुमति देता है; सरलतम मॉड्यूलेशन योजनाओं के साथ भी पूर्ण-डुप्लेक्स गीगाबिट ईथरनेट (GbE) सिग्नल को आसानी से प्रसारित करने के लिए पर्याप्त है। उन्नत वायरलेस एक्सीलेंस डिज़ाइन ने भी निचले 5 गीगाहर्ट्ज बैंड का उपयोग करने में कामयाब रहे, 71 से ... 76 गीगाहर्ट्ज़, केवल एक पूर्ण द्वैध GbE संकेत परिवहन के लिए। बाद में, इस दृष्टिकोण का उपयोग करते हुए एक स्पष्ट लाभ दिखाया गया है जब यह खगोलीय साइटों के करीब और अमेरिका के बाहर के देशों में सीधे डेटा रूपांतरण (ओओके) और कम लागत वाले द्विध्रुवीय, अपेक्षाकृत सरल और इस तरह कुशल के साथ एमएमडब्ल्यू तकनीक की तैनाती की बात आती है। और उच्च विश्वसनीय रेडियो आर्किटेक्चर हासिल किए जा सकते हैं। अधिक स्पष्ट रूप से कुशल मॉड्यूलेशन कोड के साथ, 10 Gbps तक 10 Gbps (40GigE) पर भी उच्च पूर्ण-द्वैध संचरण तक पहुंचा जा सकता है।

92… 95 गीगाहर्ट्ज आवंटन के साथ काम करना कहीं अधिक कठिन है क्योंकि स्पेक्ट्रम के इस हिस्से को दो असमान भागों में विभाजित किया गया है जो कि 100… 94.0 गीगाहर्ट्ज के बीच एक संकीर्ण 94.1 मेगाहर्ट्ज अपवर्जन बैंड द्वारा अलग किए गए हैं। यह माना जा सकता है कि स्पेक्ट्रम के इस हिस्से का उपयोग उच्च क्षमता और कम दूरी के इनडोर अनुप्रयोगों के लिए किया जाएगा। इस आवंटन की चर्चा इस श्वेत पत्र में आगे नहीं की जाएगी।

स्पष्ट मौसम की स्थिति में, कम वायुमंडलीय क्षीणन मूल्यों के कारण 70 गीगाहर्ट्ज और 80 गीगाहर्ट्ज पर संचरण दूरी कई मील से अधिक है। हालांकि, चित्रा 1 से पता चलता है कि इन परिस्थितियों में भी वायुमंडलीय क्षीणन आवृत्ति [1] के साथ काफी भिन्न होता है। पारंपरिक रूप से कम माइक्रोवेव आवृत्तियों और लगभग 38 गीगाहर्ट्ज तक, वायुमंडलीय क्षीणन एक किलोमीटर प्रति डेसीबल (डीबी / किमी) के कुछ दसवें हिस्से के क्षीणन मूल्यों के साथ काफी कम है। ऑक्सीजन अणुओं द्वारा लगभग 60 गीगाहर्ट्ज़ अवशोषण में क्षीणन में एक बड़ा स्पाइक होता है। ऑक्सीजन अवशोषण की यह बड़ी वृद्धि 60 GHz रेडियो उत्पादों की रेडियो संचरण दूरी को गंभीरता से सीमित करती है। हालांकि, 60 गीगाहर्ट्ज ऑक्सीजन अवशोषण शिखर से परे एक व्यापक कम क्षीणन खिड़की खुलती है जहां क्षीणन लगभग 0.5 डीबी / किमी के मान पर वापस गिर जाता है। कम क्षीणन की इस खिड़की को आमतौर पर ई-बैंड के रूप में जाना जाता है। ई-बैंड क्षीणन मान आम माइक्रोवेव रेडियो द्वारा अनुभव क्षीणन के करीब हैं। 100 GHz से ऊपर, वायुमंडलीय क्षीणन आम तौर पर बढ़ता है और इसके अलावा O2 और H2O अवशोषण के कारण कई आणविक अवशोषण बैंड होते हैं। सारांश में, यह 70 गीगाहर्ट्ज और 100 गीगाहर्ट्ज के बीच अपेक्षाकृत कम वायुमंडलीय क्षीणन खिड़की है जो उच्च क्षमता वाले वायरलेस ट्रांसमिशन के लिए ई-बैंड आवृत्तियों को आकर्षक बनाता है। चित्रा 1 यह भी दर्शाता है कि माइक्रोवेव, मिलीमीटर-वेव और इंफ्रारेड ऑप्टिकल बैंड में बारिश और कोहरे का असर कैसे होता है जो लगभग 200 टेराहर्ट्ज़ (THz) से शुरू होता है और जिसका उपयोग FSO ट्रांसमिशन सिस्टम में किया जाता है। विभिन्न और विशिष्ट वर्षा की दर से क्षीणन मूल्यों में थोड़ा परिवर्तन होता है, जिससे ट्रांसमिशन आवृत्तियों में वृद्धि होती है। वर्षा की दर और पारेषण की दूरी के बीच संबंध की जांच निम्नलिखित खंड में की जाएगी। कोहरे से संबंधित क्षीणन मूल रूप से मिलीमीटर-तरंग आवृत्तियों पर उपेक्षित किया जा सकता है, मिलीमीटर-लहर और ऑप्टिकल ट्रांसमिशन बैंड के बीच परिमाण के कई आदेशों से बढ़ रहा है: मुख्य कारण क्यों लंबी दूरी के एफएसओ सिस्टम धूमिल परिस्थितियों में काम करना बंद कर देते हैं।

ई-बैंड के लिए पारेषण दूरियाँ
सभी उच्च-आवृत्ति रेडियो प्रसार के साथ, वर्षा क्षीणन आमतौर पर संचरण दूरी पर व्यावहारिक सीमा निर्धारित करता है। चित्रा 2 दर्शाता है कि ई-बैंड आवृत्ति रेंज में काम करने वाले रेडियो सिस्टम बारिश [2] की उपस्थिति को देखते हुए बड़े क्षीणन का अनुभव कर सकते हैं। सौभाग्य से, सबसे तीव्र बारिश दुनिया के सीमित हिस्सों में गिर जाती है; मुख्य रूप से उपोष्णकटिबंधीय और भूमध्यरेखीय देश। कम समय के लिए अधिक से अधिक सात इंच / घंटा (180 मिमी / घंटा) बारिश की दर से वर्षा की दर देखी जा सकती है। संयुक्त राज्य अमेरिका और यूरोप में, अधिकतम वर्षा की दर आमतौर पर चार इंच / घंटा (100 मिमी / घंटा) से कम होती है। इस तरह की बारिश की दर 30 डीबी / किमी के संकेत क्षीणन का कारण बनती है, और आमतौर पर केवल छोटे बादल फटने के दौरान होती है। ये बादल फटने वाली बारिश की घटनाएं हैं जो अपेक्षाकृत छोटे और स्थानीय क्षेत्रों में और कम तीव्रता, बड़े व्यास के वर्षा वाले बादल के भीतर दिखाई देती हैं। चूंकि बादल फटने को आम तौर पर गंभीर मौसम की घटनाओं से भी जोड़ा जाता है जो लिंक के पार जाते हैं, इसलिए बारिश की कमी कम होती है और केवल लंबी दूरी की ट्रांसमिशन लिंक पर समस्याग्रस्त होती है।

मिलीमीटर वेव और रेन एटेनेशन वी-बैंड ई-बैंड

आईटीयू वर्षा क्षेत्र वैश्विक मिलीमीटर वेव ई-बैंड वी-बैंड

अंतर्राष्ट्रीय दूरसंचार संघ (आईटीयू) और अन्य शोध संगठनों ने दुनिया भर से दशकों के वर्षा के आंकड़ों को एकत्र किया है। सामान्य तौर पर, बारिश की दर, सांख्यिकीय बारिश की अवधि, बारिश की बूंद के आकार आदि के बीच वर्षा की विशेषताओं और संबंधों को अच्छी तरह से समझा जाता है [3] और इस जानकारी का उपयोग करके सबसे खराब मौसम की घटनाओं को दूर करने के लिए या भविष्यवाणी करने के लिए इंजीनियर रेडियो लिंक संभव है। विशिष्ट आवृत्तियों पर काम करने वाले लंबी दूरी के रेडियो लिंक पर मौसम से संबंधित परिणामों की अवधि। आईटीयू वर्षा क्षेत्र वर्गीकरण योजना वर्णमाला क्रम में अपेक्षित सांख्यिकीय वर्षा दर दिखाती है। जबकि कम वर्षा का अनुभव करने वाले क्षेत्रों को "क्षेत्र ए" के रूप में वर्गीकृत किया गया है, सबसे अधिक वर्षा की दर "क्षेत्र क्यू" में हैं। एक वैश्विक ITU वर्षा क्षेत्र का नक्शा और दुनिया के विशिष्ट क्षेत्रों में वर्षा की दर की एक सूची नीचे चित्र 3 में दिखाई गई है।

 संयुक्त राज्य अमेरिका ई-बैंड वी-बैंड के लिए एमएमडब्ल्यू रेन फेड मानचित्र

चित्र 3: दुनिया भर के विभिन्न क्षेत्रों (शीर्ष) और वास्तविक सांख्यिकीय वर्षा दर के आईटीयू वर्षा क्षेत्र का वर्गीकरण वर्षा की अवधि के कार्य के रूप में

चित्र 4 उत्तरी अमेरिका और ऑस्ट्रेलिया के लिए अधिक विस्तृत मानचित्र दिखाता है। यह उल्लेख करने योग्य है कि महाद्वीपीय अमेरिकी क्षेत्र का लगभग 80% भाग वर्षा क्षेत्र के और नीचे आता है। दूसरे शब्दों में, 99.99% उपलब्धता स्तर पर काम करने के लिए, एक रेडियो सिस्टम के फीका मार्जिन को 42 मिमी / घंटे की अधिकतम वर्षा दर का सामना करने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए। उत्तरी अमेरिका में उच्चतम वर्षा दर फ्लोरिडा और खाड़ी तट के साथ देखी जा सकती है, और इन क्षेत्रों को वर्षा क्षेत्र एन के तहत वर्गीकृत किया जाता है। आमतौर पर, ऑस्ट्रेलिया उत्तरी अमेरिका की तुलना में कम बारिश का अनुभव करता है। अधिक आबादी वाले दक्षिणी तट रेखा सहित इस देश के विशाल भाग वर्षा क्षेत्र E और F (<28 mm / h) में स्थित हैं।

चित्र 2 (वर्षा दर बनाम क्षीणन) के परिणामों को जोड़कर और आंकड़े 3 और 4 में दिखाए गए ITU वर्षा चार्ट का उपयोग करके, सरल बनाने के लिए, दुनिया के एक निश्चित भाग में संचालित किसी विशेष रेडियो प्रणाली की उपलब्धता की गणना करना संभव है। । संयुक्त राज्य अमेरिका, यूरोप और ऑस्ट्रेलिया के लिए वर्षा के आंकड़ों के आधार पर सैद्धांतिक गणना से पता चलता है कि 70/80 गीगाहर्ट्ज रेडियो ट्रांसमिशन उपकरण 99.99 के सांख्यिकीय उपलब्धता स्तर पर GbE कनेक्टिविटी प्राप्त कर सकते हैं ... 99.999% एक मील या उससे अधिक दूरी के करीब। कम 99.9% उपलब्धता के लिए, 2 मील से अधिक की दूरी को नियमित रूप से प्राप्त किया जा सकता है। जब एक रिंग या मेष टोपोलॉजी में नेटवर्क को कॉन्फ़िगर करते हैं, तो घने वर्षा कोशिकाओं की घनीभूत प्रकृति और पथ अतिरेक जो रिंग / मेष टोपोलॉजी प्रदान करते हैं, के कारण समान उपलब्धता के लिए कुछ मामलों में प्रभावी दूरी दोगुनी हो जाती है।

MMW वर्षा फीका नक्शा ऑस्ट्रेलिया ई-बैंड V_Band

चित्र 4: उत्तरी अमेरिका और ऑस्ट्रेलिया के लिए आईटीयू वर्षा क्षेत्र वर्गीकरण

मुक्त अंतरिक्ष प्रकाशिकी (एफएसओ) जैसे अन्य उच्च क्षमता वाले वायरलेस समाधानों पर एमएमडब्ल्यू प्रौद्योगिकी का एक मजबूत लाभ यह है कि एमएमडब्ल्यू आवृत्तियों को अन्य संचरण दोषों जैसे कि कोहरे या सैंडस्टॉर्म से अप्रभावित किया जाता है। मोटे कोहरे, उदाहरण के लिए, तरल पानी की मात्रा 0.1 ग्राम / मी 3 (लगभग 50 मीटर दृश्यता) के साथ 0.4/70 गीगाहर्ट्ज [80] पर सिर्फ 4 डीबी / किमी क्षीणन है। इन शर्तों के तहत, एक एफएसओ प्रणाली 250 डीबी / किमी [5] से अधिक के सिग्नल क्षीणन का अनुभव करेगी। ये चरम क्षीणन मूल्य दिखाते हैं कि एफएसओ तकनीक केवल कम दूरी पर उच्च उपलब्धता के आंकड़े क्यों प्रदान कर सकती है। ई-बैंड रेडियो सिस्टम धूल, रेत, बर्फ और अन्य संचरण पथ हानि से अप्रभावित हैं।

वैकल्पिक उच्च डेटा दर वायरलेस टेक्नोलॉजीज
ई-बैंड वायरलेस तकनीक के विकल्प के रूप में, उच्च डेटा दर कनेक्टिविटी का समर्थन करने में सक्षम व्यवहार्य प्रौद्योगिकियों की एक सीमित संख्या है। श्वेत पत्र का यह भाग एक संक्षिप्त अवलोकन प्रदान करता है।

तंतु प्रकाश केबल

फाइबर-ऑप्टिक केबल किसी भी व्यावहारिक संचरण तकनीक की सबसे व्यापक बैंडविड्थ प्रदान करता है, जिससे बहुत अधिक डेटा दरों को लंबी दूरी पर प्रेषित किया जा सकता है। यद्यपि हजारों मील फाइबर दुनिया भर में उपलब्ध हैं और विशेष रूप से लंबी दौड़ और अंतर-शहर नेटवर्क में, "लास्ट-माइल" पहुंच सीमित है। खाइयों को खोदने और स्थलीय फाइबर बिछाने के साथ-साथ पर्याप्त और अक्सर निषेधात्मक रूप से उच्च-सामने लागत के साथ-साथ सही तरीके के मुद्दे के कारण, फाइबर पहुंच असंभव से मुश्किल हो सकती है। लंबी देरी भी अक्सर होती है, न केवल ट्रेंचिंग फाइबर की शारीरिक प्रक्रिया के कारण, बल्कि इस तरह के प्रोजेक्ट में शामिल पर्यावरणीय प्रभावों और संभावित नौकरशाही बाधाओं के कारण होने वाली बाधाओं के कारण भी। इस कारण से, दुनिया भर के कई शहर फाइबर-ट्रेंचिंग को रोक रहे हैं क्योंकि आंतरिक-शहर के यातायात में व्यवधान और सामान्य असुविधा के कारण ट्रेंचिंग प्रक्रिया जनता को होती है।

माइक्रोवेव रेडियो समाधान

फिक्स्ड पॉइंट-टू-पॉइंट माइक्रोवेव रेडियो फुल-डुप्लेक्स 100 एमबीपीएस फास्ट ईथरनेट जैसी उच्च डेटा दरों का समर्थन कर सकते हैं या 500-4 गीगाहर्ट्ज के बीच आवृत्ति रेंज में प्रति वाहक 42 एमबीपीएस तक हो सकते हैं। हालांकि, अधिक पारंपरिक माइक्रोवेव बैंड में स्पेक्ट्रम सीमित है, अक्सर ई-बैंड स्पेक्ट्रम की तुलना में भीड़भाड़ और विशिष्ट लाइसेंस प्राप्त स्पेक्ट्रम चैनल बहुत संकीर्ण होते हैं।

माइक्रोवेव और मिलीमीटर वेव MMW स्पेक्ट्रम वी-बैंड और ई-बैंड

चित्रा 5: उच्च डेटा दर माइक्रोवेव रेडियो और एक 70/80 GHz रेडियो समाधान के बीच तुलना।

सामान्य तौर पर, लाइसेंस के लिए उपलब्ध आवृत्ति चैनल अक्सर 56 मेगाहर्ट्ज़ (मेगाहर्ट्ज) से अधिक नहीं होते हैं, लेकिन आमतौर पर 30 मेगाहर्ट्ज या उससे नीचे के होते हैं। कुछ बैंड में, प्रति वाहक 112Mbps का समर्थन करने में सक्षम व्यापक 880MHz चैनल उपलब्ध हो सकते हैं, लेकिन केवल उच्च आवृत्ति बैंड में कम दूरी के लिए उपयुक्त हैं। नतीजतन, उच्च डेटा दरों पर इन बैंडों में काम करने वाले रेडियो को अत्यधिक जटिल सिस्टम आर्किटेक्चर को नियोजित करना पड़ता है, जो 1024 क्वैडचर एम्प्लिट्यूड मॉड्यूलेशन (QAM) तक की मॉडुलन योजनाओं को नियोजित करता है। इस तरह की अत्यधिक जटिल प्रणाली के परिणामस्वरूप प्रतिबंधित दूरी होती है, और सबसे बड़े चैनलों में थ्रूपुट अभी भी डेटा दरों में सीमित होकर 880Mbps है। इन बैंडों में उपलब्ध स्पेक्ट्रम की सीमित मात्रा के कारण, व्यापक एंटीना बीम एक्सपोज़र पैटर्न, और किसी भी तरह के हस्तक्षेप के प्रति उच्च QAM मॉडुलन की संवेदनशीलता, शहरी या महानगरीय क्षेत्रों में पारंपरिक माइक्रोवेव समाधानों की सघन तैनाती बेहद समस्याग्रस्त है। पारंपरिक माइक्रोवेव बैंड और 70/80 GHz दृष्टिकोण के बीच एक दृश्य स्पेक्ट्रम तुलना चित्र 5 में दिखाई गई है।

60 गीगाहर्ट्ज़ (वी-बैंड) मिलीमीटर वेव रेडियो सॉल्यूशंस
60 गीगाहर्ट्ज स्पेक्ट्रम के भीतर आवृत्ति आवंटन, और विशेष रूप से 57… 66 गीगाहर्ट्ज के बीच आवंटन में, दुनिया के विभिन्न क्षेत्रों में काफी भिन्नता है। उत्तरी अमेरिकी एफसीसी ने 57… 64 गीगाहर्ट्ज के बीच आवृत्ति स्पेक्ट्रम का एक व्यापक ब्लॉक जारी किया है जो पूर्ण-डुप्लेक्स जीबीई संचालन के लिए पर्याप्त बैंडविड्थ प्रदान करता है। अन्य देशों ने इस विशेष निर्णय का पालन नहीं किया है और इन देशों के पास केवल 60 गीगाहर्ट्ज स्पेक्ट्रम बैंड के भीतर बहुत छोटे और अक्सर चैनल आवृत्ति आवृत्तियों का उपयोग है। अमेरिका के बाहर उपलब्ध स्पेक्ट्रम की सीमित मात्रा यूरोपीय, जर्मनी, फ्रांस और इंग्लैंड जैसे देशों में उच्च डेटा दरों पर लागत प्रभावी 60 गीगाहर्ट्ज रेडियो समाधान बनाने की अनुमति नहीं देती है। हालांकि, अमेरिका में भी, संचरण शक्ति में विनियमित सीमा, ऑक्सीजन के अणुओं द्वारा उच्च वायुमंडलीय अवशोषण के कारण अपेक्षाकृत खराब प्रसार विशेषताओं के साथ मिलकर (चित्र 1 देखें), आधे मील से भी कम समय के लिए विशिष्ट लिंक दूरी को सीमित करता है। महाद्वीपीय अमेरिकी क्षेत्र के बड़े हिस्सों के लिए 99.99… 99.999% सिस्टम की उपलब्धता के वाहक-वर्ग के प्रदर्शन को प्राप्त करने के लिए, दूरी आम तौर पर 500 गज (500 मीटर) से थोड़ा अधिक तक सीमित होती है। FCC ने 60 GHz स्पेक्ट्रम को लाइसेंस-मुक्त स्पेक्ट्रम के रूप में वर्गीकृत किया है। उच्च आवृत्ति 70/80 GHz आवंटन के विपरीत, 60 GHz रेडियो सिस्टम के संचालन के लिए कानूनी अनुमोदन या समन्वय की आवश्यकता नहीं होती है। एक तरफ बिना लाइसेंस वाली तकनीक का उपयोग एंड-यूजर्स के बीच बहुत लोकप्रिय है, लेकिन साथ ही साथ इसमें हस्तक्षेप के खिलाफ कोई सुरक्षा नहीं है, या तो आकस्मिक या जानबूझकर। सारांश में, विशेष रूप से यूएस में, 60 गीगाहर्ट्ज स्पेक्ट्रम का उपयोग कम दूरी की तैनाती के लिए एक संभावित व्यवहार्य विकल्प हो सकता है, लेकिन 500 मीटर से अधिक दूरी की लिंक दूरी के लिए प्रौद्योगिकी कोई वास्तविक विकल्प नहीं है और जब 99.99… 99.999% सिस्टम उपलब्धता की आवश्यकता होती है।

नि: शुल्क अंतरिक्ष प्रकाशिकी (FSO, ऑप्टिकल वायरलेस)
मुक्त स्थान ऑप्टिक (FSO) तकनीक सुदूर स्थानों के बीच सूचना संचारित करने के लिए अवरक्त लेजर तकनीक का उपयोग करती है। प्रौद्योगिकी 1. 5 Gbps और उसके बाद के बहुत उच्च डेटा दरों को प्रसारित करने की अनुमति देती है। एफएसओ तकनीक आम तौर पर एक बहुत ही सुरक्षित ट्रांसमिशन तकनीक है, बेहद संकीर्ण ट्रांसमिशन बीम विशेषताओं के कारण हस्तक्षेप करने के लिए बहुत प्रवण नहीं है, और दुनिया भर में लाइसेंस-मुक्त भी है।

दुर्भाग्य से, अवरक्त ऑप्टिकल बैंड में संकेतों का संचरण कोहरे से काफी प्रभावित होता है, जहां वायुमंडलीय अवशोषण 130 डीबी / किमी [5] से अधिक हो सकता है। सामान्य तौर पर, किसी भी प्रकार की मौसम की स्थिति जो दो स्थानों (जैसे रेत, धूल) के बीच दृश्यता को प्रभावित करती है, एफएसओ प्रणाली के प्रदर्शन को भी प्रभावित करेगी। कोहरे की घटनाओं और धूल / रेत के तूफान भी स्थानीयकृत और भविष्यवाणी करने में मुश्किल हो सकते हैं, और परिणामस्वरूप, एफएसओ प्रणाली की उपलब्धता की भविष्यवाणी अधिक कठिन है। अत्यधिक बारिश की घटनाओं के विपरीत, जो कि अवधि में बहुत कम हैं, कोहरे और धूल / सैंडस्टॉर्म बहुत लंबे समय तक (मिनटों के बजाय घंटे या दिन भी) रह सकते हैं। इस तरह की स्थितियों के तहत एफएसओ सिस्टम के संचालन के लिए यह बहुत लंबा परिणाम हो सकता है।

व्यावहारिक दृष्टिकोण से, और 99.99… 99.999% की उपलब्धता संख्या पर विचार करते समय, उपरोक्त सभी एफएसओ प्रौद्योगिकी को केवल कुछ सौ गज (300 मीटर) की दूरी तक सीमित कर सकते हैं; विशेष रूप से तटीय या कोहरे वाले क्षेत्रों में, साथ ही साथ उन क्षेत्रों में जो रेत / धूल के तूफान का अनुभव करते हैं। इस प्रकार के वातावरण में एफएसओ सिस्टम को तैनात करते समय 100% कनेक्टिविटी बनाए रखने के लिए एक वैकल्पिक पथ प्रौद्योगिकी की सिफारिश की जाती है।

उद्योग के अधिकांश विशेषज्ञ इस बात से सहमत हैं कि एफएसओ तकनीक छोटी दूरी पर वायरलेस स्थानों को जोड़ने वाले वायरलेस रूप से एक दिलचस्प और संभावित सस्ता विकल्प पेश कर सकती है। हालांकि, अवरक्त स्पेक्ट्रम में सिग्नल क्षीणन की भौतिकी हमेशा इस तकनीक को बहुत कम दूरी तक सीमित रखेगी।

चर्चा की गई और व्यावसायिक रूप से उपलब्ध उच्च डेटा दर ट्रांसमिशन प्रौद्योगिकियों और उनके प्रमुख प्रदर्शन ड्राइवरों की एक छोटी तुलना तालिका 1 में दिखाई गई है।

MMW अन्य वायरलेस तकनीकों की तुलना में

तालिका 1: व्यावसायिक रूप से उपलब्ध उच्च डेटा दर वायरलाइन और वायरलेस ट्रांसमिशन प्रौद्योगिकियों की तुलना चार्ट

व्यावसायिक रूप से उपलब्ध मिलीमीटर-वेव सॉल्यूशंस
केबलफ्री मिलिमीटर-वेव प्रोडक्ट पोर्टफोलियो में 100 एमबीपीएस से लेकर 10 जीबीपीएस (10 गीगाबिट ईथरनेट) स्पीड वाले ऑपरेटिंग 70-गीगाहर्ट्ज ई-बैंड स्पेक्ट्रम तक और 1 जीएचजेड स्पेक्ट्रम में 60 जीबीपीएस तक का पॉइंट-टू-प्वाइंट रेडियो समाधान शामिल है। उद्योग में किसी भी ई-बैंड रेडियो निर्माता के सबसे अधिक प्रतिस्पर्धी मूल्य बिंदुओं पर विशिष्ट तैनाती दूरी पर ग्राहक की उपलब्धता आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए सिस्टम विभिन्न एंटीना आकारों के साथ उपलब्ध हैं। वायरलेस एक्सीलेंस का ई-बैंड रेडियो सॉल्यूशंस केवल 5 गीगाहर्ट्ज़ और 70 गीगाहर्ट्ज़ बैंड दोनों में एक साथ ट्रांसमिशन के बजाय लाइसेंस प्राप्त 80/70 गीगाहर्ट्ज़ ई-बैंड स्पेक्ट्रम के निचले 80 गीगाहर्ट्ज़ फ़्रीक्वेंसी बैंड में काम करता है। नतीजतन, वायरलेस उत्कृष्टता उत्पादों को यूरोप में खगोलीय साइटों या सैन्य प्रतिष्ठानों के करीब संभावित तैनाती प्रतिबंधों का खतरा नहीं है, जहां सैन्य सैन्य संचार के लिए 80 गीगाहर्ट्ज बैंड के कुछ हिस्सों का उपयोग कर रहा है। सिस्टम को तैनात करना आसान है, और 48 वोल्ट डायरेक्ट करंट (वीडीसी) के कम वोल्टेज बिजली फीड के कारण, सिस्टम को स्थापित करने के लिए कोई प्रमाणित इलेक्ट्रीशियन की आवश्यकता नहीं है। वायरलेस एक्सीलेंस उत्पादों की तस्वीरें नीचे चित्र 6 में दिखाई गई हैं।

संयुक्त अरब अमीरात में तैनात केबलफ्री एमएमडब्ल्यू लिंक

चित्रा 6: केबलफ्री एमएमडब्ल्यू रेडियो कॉम्पैक्ट और उच्च एकीकृत हैं। 60 सेमी एंटीना संस्करण दिखाया गया है

सारांश और निष्कर्ष
आज की उच्च क्षमता वाले नेटवर्क इंटरकनेक्टिविटी आवश्यकताओं को हल करने के लिए, अत्यधिक विश्वसनीय वायरलेस समाधान फाइबर बिछाने या उच्च क्षमता वाले फाइबर कनेक्शन को पट्टे पर देने की लागत पर फाइबर जैसे प्रदर्शन प्रदान करते हैं। यह न केवल प्रदर्शन / लागत के दृष्टिकोण से महत्वपूर्ण है, बल्कि इसलिए भी कि "लास्ट-माइल" एक्सेस नेटवर्क में फाइबर कनेक्शन अभी भी बहुत व्यापक नहीं हैं और नवीनतम अध्ययनों से पता चलता है कि संयुक्त राज्य अमेरिका में केवल 13.4% से अधिक व्यावसायिक भवन हैं। 20 कर्मचारी फाइबर से जुड़े हैं। ये संख्या कई अन्य देशों में भी कम है।

बाजार में कई प्रौद्योगिकियां हैं जो दूरस्थ नेटवर्किंग स्थानों को जोड़ने के लिए गीगाबिट कनेक्टिविटी प्रदान कर सकती हैं। 70/80 गीगाहर्ट्ज़ फ़्रीक्वेंसी रेंज में लाइसेंस प्राप्त ई-बैंड समाधान विशेष रुचि के हैं क्योंकि वे एक मील (1.6 किमी) और उससे आगे की दूरी पर उच्चतम वाहक-श्रेणी की उपलब्धता के आंकड़े प्रदान कर सकते हैं। संयुक्त राज्य अमेरिका में 2003 के एक लैंडमार्क एफसीसी सत्तारूढ़ ने वाणिज्यिक उपयोग के लिए इस स्पेक्ट्रम को खोला है और इंटरनेट आधारित कम लागत वाली लाइट लाइसेंसिंग योजना उपयोगकर्ताओं को कुछ घंटों के भीतर ऑपरेशन के लिए लाइसेंस प्राप्त करने की अनुमति देती है। अन्य देशों में पहले से ही और / या वर्तमान में वाणिज्यिक उपयोग के लिए ई-बैंड स्पेक्ट्रम खोलने की प्रक्रिया में है। बिना लाइसेंस वाले 60 गीगाहर्ट्ज रेडियो और फ्री-स्पेस ऑप्टिक्स (एफएसओ) सिस्टम भी गीगाबिट ईथरनेट कनेक्टिविटी प्रदान कर सकते हैं, लेकिन 99.99… 99.999% वाहक-श्रेणी की उपलब्धता के स्तर पर, ये दोनों समाधान केवल कम दूरी पर संचालित करने में सक्षम हैं। अंगूठे के एक सरल नियम के रूप में और संयुक्त राज्य अमेरिका के अधिकांश हिस्सों के लिए, 60 गीगाहर्ट्ज के समाधान केवल 500 गज (500 मीटर) से नीचे की दूरी पर तैनात होने पर ये उच्च उपलब्धता स्तर प्रदान कर सकते हैं।

संदर्भ
● आईटीयू-आर P.676-6, "वायुमंडलीय गैसों द्वारा क्षीणन," 2005।
● आईटीयू-आर P.838-3, "प्रेडिक्शन मेथड्स में इस्तेमाल के लिए बारिश के लिए विशिष्ट क्षीणन मॉडल," 2005।
● आईटीयू-आर P.837-4, "प्रसार मॉडलिंग के लिए वर्षा के लक्षण," 2003।
● आईटीयू-आर P.840-3, "बादलों और कोहरे के कारण क्षीणन," 1999।

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