Tecnología de onda milimétrica E-Band

Introducción a la tecnología de ondas milimétricas para E-Band y V-Band

Resumen de MMW

Millimeter Wave (MMW) es una tecnología para enlaces inalámbricos de alta velocidad (10Gbps, 10 Gigabit por segundo) de alta capacidad, ideal para áreas urbanas. Usando microondas de alta frecuencia en el espectro de banda E (70-80GHz) y de 58GHZ a 60GHz (banda V), los enlaces se pueden implementar densamente en ciudades congestionadas sin interferencia y sin necesidad de buscar cables y fibra óptica, que pueden ser costoso, lento y altamente disruptivo. Por el contrario, los enlaces MMW se pueden implementar en horas y mover y reutilizar en diferentes sitios a medida que evolucionan los requisitos de la red.

Enlace de onda milimétrica MMW sin cables instalado en EAU

Historia de MMW

En 2003, la Comisión Federal de Comunicaciones de América del Norte (FCC) abrió varias bandas de ondas milimétricas de alta frecuencia (MMW), a saber, en los rangos de 70, 80 y 90 gigahercios (GHz), para uso comercial y público. Debido a la gran cantidad de espectro (aproximadamente 13 GHz) disponible en estas bandas, las radios de ondas milimétricas se han convertido rápidamente en la solución de radio punto a punto (pt-to-pt) más rápida del mercado. Actualmente se encuentran disponibles productos de transmisión de radio que ofrecen velocidades de datos full-duplex de hasta 1.25 Gbps, con niveles de disponibilidad de clase portadora del 99.999% y distancias cercanas a una milla o más. Debido a los precios rentables, las radios MMW tienen el potencial de transformar los modelos comerciales para los proveedores de backhaul móvil y la conectividad de acceso de “última milla” metropolitana / empresarial.

Antecedentes regulatorios
La apertura de 13 GHz de espectro no utilizado anteriormente en los rangos de frecuencia de 71… 76 GHz, 81… 86 GHz y 92… 95 GHz, para uso comercial, y servicios inalámbricos fijos de alta densidad en los Estados Unidos en octubre de 2003 se considera un decisión histórica de la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC). Desde un punto de vista tecnológico, esta decisión permitió por primera vez comunicaciones inalámbricas de velocidad de línea completa y velocidad de gigabit de dúplex completo a distancias de una milla o más a niveles de disponibilidad de clase de operador. En el momento de abrir el espectro para uso comercial, el presidente de la FCC, Michael Powell, anunció la decisión como la apertura de una “nueva frontera” en servicios y productos comerciales para el pueblo estadounidense. Desde entonces, se han abierto nuevos mercados para el reemplazo o la extensión de la fibra, las redes de acceso inalámbricas punto a punto de "última milla" y el acceso a Internet de banda ancha a velocidades de datos de gigabit y más.

No se puede exagerar la importancia de las asignaciones de 70 GHz, 80 GHz y 90 GHz. Estas tres asignaciones, denominadas colectivamente banda E, comprenden la mayor cantidad de espectro jamás liberada por la FCC para uso comercial con licencia. Juntos, los 13 GHz de espectro aumentan la cantidad de bandas de frecuencia aprobadas por la FCC en un 20% y estas bandas combinadas representan 50 veces el ancho de banda de todo el espectro celular. Con un total de 5 GHz de ancho de banda disponible a 70 GHz y 80 GHz, respectivamente, y 3 GHz a 90 GHz, Gigabit Ethernet y velocidades de datos más altas pueden adaptarse fácilmente con arquitecturas de radio relativamente simples y sin complejos esquemas de modulación. Dado que las características de propagación son solo ligeramente peores que las de las bandas de microondas ampliamente utilizadas y las características meteorológicas bien caracterizadas que permiten comprender el desvanecimiento de la lluvia, se pueden realizar con seguridad distancias de enlace de varias millas.

El fallo de la FCC también sentó las bases para un nuevo esquema de licencias basado en Internet. Este esquema de licencias en línea permite el registro rápido de un enlace de radio y brinda protección de frecuencia con un cargo único de unos pocos cientos de dólares. Muchos otros países de todo el mundo están abriendo actualmente el espectro MMW para uso público y comercial, siguiendo el fallo histórico de la FCC. En este documento intentaremos explicar la importancia de las bandas de 70 GHz, 80 GHz y 90 GHz, y mostraremos cómo estas nuevas asignaciones de frecuencia potencialmente remodelarán la transmisión de alta velocidad de datos y los modelos comerciales asociados.

Mercados objetivo y aplicaciones para conectividad de acceso de alta capacidad de “última milla”
Solo en los Estados Unidos, hay aproximadamente 750,000 edificios comerciales con más de 20 empleados. En los entornos comerciales de hoy en día con una alta conexión a Internet, la mayoría de estos edificios necesitan conectividad a Internet de alta velocidad de datos. Si bien es cierto que muchas empresas actualmente están satisfechas con tener un T1 / E1 de menor velocidad a 1.54 Mbps o 2.048 Mbps, respectivamente, o cualquier otra forma de conexión DSL de menor velocidad, un número de empresas en rápido crecimiento requiere o exige DS- 3 (45 Mbps) de conectividad o conexiones de fibra de mayor velocidad. Sin embargo, y aquí es donde empiezan los problemas, según un estudio muy reciente de Vertical Systems Group, solo el 13.4% de los edificios comerciales de Estados Unidos están conectados a una red de fibra. En otras palabras, el 86.6% de estos edificios no tienen conexión de fibra, y los inquilinos del edificio dependen del arrendamiento de circuitos de cobre cableados de menor velocidad a proveedores de telefonía establecidos o alternativos (ILEC o CLEC). Dichos costos para una conexión de cobre por cable de mayor velocidad, como una conexión DS-45 de 3 Mbps, pueden ascender fácilmente a $ 3,000 al mes o más.

Otro estudio interesante realizado por Cisco en 2003 reveló que el 75% de los edificios comerciales de EE. UU. Que no están conectados a fibra se encuentran a una milla de una conexión de fibra. Sin embargo, a pesar de la creciente demanda de transmisión de alta capacidad en estos edificios, el costo asociado con el tendido de fibra a menudo no permite “cerrar el cuello de botella de la transmisión”. Por ejemplo, los costos de tendido de fibra en las principales ciudades metropolitanas de EE. UU. Pueden ascender a 250,000 dólares por milla, y en muchas de las ciudades más grandes de EE. UU. Existe incluso una moratoria sobre el tendido de fibra nueva debido a las interrupciones masivas del tráfico asociadas. Las cifras de conectividad de fibra a edificios comerciales en muchas ciudades europeas son mucho peores y algunos estudios sugieren que solo alrededor del 1% de los edificios comerciales están conectados a fibra.

Muchos analistas de la industria están de acuerdo en que existe un mercado grande y actualmente desatendido para la conectividad de acceso inalámbrico de corta distancia "Last Mile" siempre que la tecnología subyacente permita niveles de disponibilidad de clase de operador. Los sistemas de radio MMW se adaptan perfectamente a estos requisitos técnicos. Además, los precios de los sistemas MMW de alta capacidad y disponibles comercialmente han bajado drásticamente en los últimos años. En comparación con el tendido de solo una milla de fibra en una importante ciudad metropolitana de EE. UU. O Europa, el uso de una radio MMW con capacidad Gigabit Ethernet puede alcanzar hasta el 10% del costo de la fibra. Esta estructura de precios hace que la economía de la conectividad gigabit sea atractiva porque la disposición de capital requerida y el período de retorno de la inversión (ROI) resultante se reducen drásticamente. En consecuencia, muchas aplicaciones de alta velocidad de datos que no podían ser atendidas económicamente en el pasado debido a los altos costos de infraestructura de la fibra de zanjas ahora pueden ser atendidas y son económicamente viables cuando se usa la tecnología de radio MMW. Entre estas aplicaciones se encuentran:
● Extensiones y reemplazos de fibra CLEC e ILEC
● Backhaul de Metro Ethernet y cierres de anillo de fibra
● Extensiones LAN inalámbricas del campus
● Respaldo de fibra y diversidad de rutas en las redes del campus.
● Recuperación ante desastres
● Conectividad SAN de alta capacidad
● Redundancia, portabilidad y seguridad para Seguridad Nacional y Militares
● Backhaul 3G celular y / o WIFI / WiMAX en densas redes urbanas
● Enlaces portátiles y temporales para transporte de video de alta definición o HDTV

¿Por qué utilizar la tecnología MMW de banda electrónica?

De las tres bandas de frecuencia abiertas, las bandas de 70 GHz y 80 GHz han atraído a los más interesados ​​por los fabricantes de equipos. Diseñadas para coexistir, las asignaciones de 71… 76 GHz y 81… 86 GHz permiten 5 GHz de ancho de banda de transmisión full-duplex; suficiente para transmitir fácilmente una señal Gigabit Ethernet (GbE) full-duplex incluso con los esquemas de modulación más simples. El diseño avanzado Wireless Excellence incluso logró utilizar la banda inferior de 5 GHz, desde 71… 76 GHz únicamente, para transportar una señal GbE full duplex. Posteriormente, se muestra una clara ventaja en el uso de este enfoque cuando se trata de la implementación de tecnología MMW cerca de sitios astronómicos y en países fuera de los EE. UU. Con conversión directa de datos (OOK) y diplexores de bajo costo, relativamente simple y, por lo tanto, rentable y se pueden lograr arquitecturas de radio altamente confiables. Con códigos de modulación más eficientes espectralmente, se puede alcanzar una transmisión full-duplex aún mayor a 10 Gbps (10 GigE) hasta 40 Gbps.

Es mucho más difícil trabajar con la asignación de 92… 95 GHz porque esta parte del espectro está segmentada en dos porciones desiguales que están separadas por una estrecha banda de exclusión de 100 MHz entre 94.0… 94.1 GHz. Se puede suponer que esta parte del espectro se utilizará más probablemente para aplicaciones interiores de mayor capacidad y menor alcance. Esta asignación no se discutirá más en este libro blanco.

En condiciones de clima despejado, las distancias de transmisión a 70 GHz y 80 GHz exceden muchas millas debido a los bajos valores de atenuación atmosférica. Sin embargo, la Figura 1 muestra que incluso en estas condiciones, la atenuación atmosférica varía significativamente con la frecuencia [1]. A frecuencias convencionales de microondas más bajas y hasta aproximadamente 38 GHz, la atenuación atmosférica es razonablemente baja con valores de atenuación de unas pocas décimas de decibel por kilómetro (dB / km). Alrededor de los 60 GHz, la absorción por moléculas de oxígeno provoca un gran aumento en la atenuación. Este gran aumento de la absorción de oxígeno limita seriamente las distancias de transmisión de radio de los productos de radio de 60 GHz. Sin embargo, más allá del pico de absorción de oxígeno de 60 GHz, se abre una ventana de baja atenuación más amplia donde la atenuación vuelve a caer a valores de alrededor de 0.5 dB / km. Esta ventana de baja atenuación se conoce comúnmente como banda E. Los valores de atenuación de la banda E están cerca de la atenuación experimentada por las radios de microondas comunes. Por encima de 100 GHz, la atenuación atmosférica generalmente aumenta y, además, existen numerosas bandas de absorción molecular causadas por la absorción de O2 y H2O a frecuencias más altas. En resumen, es la ventana de atenuación atmosférica relativamente baja entre 70 GHz y 100 GHz lo que hace que las frecuencias de la banda E sean atractivas para la transmisión inalámbrica de alta capacidad. La Figura 1 también muestra cómo la lluvia y la niebla impactan la atenuación en las bandas ópticas de microondas, ondas milimétricas e infrarrojas que comienzan alrededor de los 200 terahercios (THz) y que se utilizan en los sistemas de transmisión FSO. Con tasas de lluvia diversas y específicas, los valores de atenuación cambian ligeramente al aumentar las frecuencias de transmisión. La relación entre las tasas de lluvia y las distancias de transmisión se examinará con más detalle en la siguiente sección. La atenuación relacionada con la niebla básicamente puede despreciarse en frecuencias de ondas milimétricas, aumentando en varios órdenes de magnitud entre la onda milimétrica y la banda de transmisión óptica: la razón principal por la que los sistemas FSO de mayor distancia dejan de funcionar en condiciones de niebla.

Distancias de transmisión para banda E
Como ocurre con toda la propagación de radio de alta frecuencia, la atenuación por lluvia generalmente determina los límites prácticos de las distancias de transmisión. La Figura 2 muestra que los sistemas de radio que operan en el rango de frecuencia de la banda E pueden experimentar una gran atenuación dada la presencia de lluvia [2]. Afortunadamente, la lluvia más intensa tiende a caer en partes limitadas del mundo; principalmente los países subtropicales y ecuatoriales. En las horas pico, se pueden observar tasas de lluvia de más de siete pulgadas / hora (180 mm / hora) durante cortos períodos de tiempo. En los Estados Unidos y Europa, las tasas máximas de lluvia experimentadas son típicamente menos de cuatro pulgadas / hora (100 mm / h). Esta tasa de lluvia provoca una atenuación de la señal de 30 dB / km y, por lo general, solo se produce durante breves estallidos de nubes. Estos estallidos de nubes son eventos de lluvia que aparecen dentro de áreas relativamente pequeñas y localizadas y dentro de una nube de lluvia de menor intensidad y mayor diámetro. Dado que los estallidos de nubes también se asocian típicamente con eventos climáticos severos que se mueven rápidamente a través del enlace, las interrupciones por lluvia tienden a ser breves y solo son problemáticas en enlaces de transmisión de mayor distancia.

Banda E de banda V de atenuación de onda milimétrica y lluvia

Zonas de lluvia de la UIT Banda V de banda E de onda milimétrica global

La Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) y otras organizaciones de investigación han recopilado décadas de datos sobre precipitaciones de todo el mundo. En general, las características de la lluvia y las relaciones entre la tasa de lluvia, la duración estadística de la lluvia, el tamaño de las gotas de lluvia, etc. se comprenden bien [3] y, al utilizar esta información, es posible diseñar enlaces de radio para superar incluso los peores eventos meteorológicos o para predecir la duración de las interrupciones relacionadas con el clima en los enlaces de radio de larga distancia que operan en frecuencias específicas. El esquema de clasificación de zonas de lluvia de la UIT muestra las tasas de precipitación estadísticas esperadas en orden alfabético. Si bien las áreas que experimentan la menor cantidad de lluvia se clasifican como "Región A", las tasas de precipitación más altas se encuentran en la "Región Q". En la Figura 3 a continuación se muestra un mapa global de la zona de lluvias de la UIT y una lista de las tasas de precipitación en regiones específicas del mundo.

 MMW Rain Fade Map para banda V de banda E de EE. UU.

Figura 3: Clasificación de la zona de lluvia de la UIT de diferentes regiones del mundo (arriba) y tasas de precipitación estadísticas reales en función de la duración del evento de lluvia

La Figura 4 muestra un mapa más detallado de América del Norte y Australia. Vale la pena mencionar que aproximadamente el 80% del territorio continental de EE. UU. Cae en la zona de lluvia K e inferior. En otras palabras, para operar a un nivel de disponibilidad del 99.99%, el margen de desvanecimiento de un sistema de radio debe diseñarse para soportar una tasa de lluvia máxima de 42 mm / hora. Las tasas de precipitación más altas en América del Norte se pueden observar en Florida y a lo largo de la Costa del Golfo, y estas regiones se clasifican en la zona de lluvia N. En general, Australia experimenta menos lluvia que América del Norte. Grandes partes de este país, incluida la costa sur más poblada, se encuentran en las zonas de lluvia E y F (<28 mm / h).

Para simplificar, combinando los resultados de la Figura 2 (tasa de lluvia frente a atenuación) y utilizando los gráficos de lluvia de la UIT que se muestran en las Figuras 3 y 4, es posible calcular la disponibilidad de un sistema de radio particular que opera en una determinada parte del mundo. . Cálculos teóricos basados ​​en datos de lluvia para Estados Unidos, Europa y Australia muestran que los equipos de transmisión de radio de 70/80 GHz pueden lograr conectividad GbE a un nivel de disponibilidad estadística de 99.99… 99.999% en distancias cercanas a una milla o incluso más. Para una disponibilidad más baja del 99.9%, se pueden alcanzar distancias de más de 2 millas de forma rutinaria. Al configurar la red en una topología de anillo o malla, las distancias efectivas se duplican en algunos casos para la misma cifra de disponibilidad debido a la naturaleza densa y agrupada de las celdas de lluvia intensa y la redundancia de ruta que proporcionan las topologías de anillo / malla.

MMW Rain Fade Map Australia Banda E V_Band

Figura 4: Clasificación de la zona de lluvia de la UIT para América del Norte y Australia

Un gran beneficio de la tecnología MMW sobre otras soluciones inalámbricas de alta capacidad como la óptica de espacio libre (FSO) es que las frecuencias MMW no se ven afectadas por otras alteraciones de la transmisión como la niebla o las tormentas de arena. La niebla espesa, por ejemplo, con un contenido de agua líquida de 0.1 g / m3 (aproximadamente 50 m de visibilidad) tiene una atenuación de solo 0.4 dB / km a 70/80 GHz [4]. En estas condiciones, un sistema FSO experimentará una atenuación de la señal de más de 250 dB / km [5]. Estos valores extremos de atenuación muestran por qué la tecnología FSO solo puede proporcionar cifras de alta disponibilidad en distancias más cortas. Los sistemas de radio de banda E tampoco se ven afectados por el polvo, la arena, la nieve y otras alteraciones de la ruta de transmisión.

Tecnologías inalámbricas alternativas de alta velocidad de datos
Como alternativas a la tecnología inalámbrica de banda E, existe un número limitado de tecnologías viables capaces de soportar conectividad de alta velocidad de datos. Esta sección del libro blanco proporciona una breve descripción.

Cable de fibra óptica

El cable de fibra óptica ofrece el ancho de banda más amplio de cualquier tecnología de transmisión práctica, lo que permite transmitir velocidades de datos muy altas a largas distancias. Aunque miles de millas de fibra están disponibles en todo el mundo y, en particular, en redes de larga distancia e interurbanos, el acceso de "última milla" sigue siendo limitado. Debido a los costos iniciales sustanciales ya menudo prohibitivamente altos asociados con la excavación de zanjas y el tendido de fibra terrestre, así como los problemas de derecho de paso, el acceso a la fibra puede ser difícil o imposible. También son frecuentes los retrasos prolongados, no solo por el proceso físico de excavación de zanjas de fibra, sino también por los obstáculos causados ​​por los impactos ambientales y los posibles obstáculos burocráticos involucrados en dicho proyecto. Por esta razón, muchas ciudades de todo el mundo están prohibiendo la apertura de zanjas de fibra debido a la interrupción del tráfico en el centro de la ciudad y los inconvenientes generales que el proceso de apertura de zanjas causa al público.

Soluciones de radio por microondas

Los radios de microondas fijos punto a punto pueden admitir velocidades de datos más altas, como Fast Ethernet de 100 Mbps full-duplex o hasta 500 Mbps por portadora en rangos de frecuencia entre 4-42 GHz. Sin embargo, en las bandas de microondas más tradicionales, el espectro es limitado, a menudo congestionado y los canales de espectro con licencia típicos son muy estrechos en comparación con el espectro de la banda E.

Microondas y onda milimétrica MMW Spectrum V-band y E-band

Figura 5: Comparación entre radios de microondas de alta velocidad de datos y una solución de radio de 70/80 GHz.

En general, los canales de frecuencia disponibles para la concesión de licencias no suelen superar los 56 megahercios (MHz), pero normalmente 30 MHz o menos. En algunas bandas, pueden estar disponibles canales anchos de 112MHz capaces de soportar 880Mbps por portadora, pero solo en bandas de frecuencia más altas adecuadas para distancias cortas. En consecuencia, los radios que operan en estas bandas a velocidades de datos más altas tienen que emplear arquitecturas de sistema muy complejas que emplean esquemas de modulación de hasta 1024 Modulación de amplitud en cuadratura (QAM). Estos sistemas tan complejos dan como resultado distancias restringidas y el rendimiento aún se limita a velocidades de datos de 880 Mbps en los canales más grandes. Debido a la cantidad limitada de espectro disponible en estas bandas, los patrones de ancho de haz de antena más amplios y la sensibilidad de la modulación QAM alta hacia cualquier tipo de interferencia, el despliegue más denso de soluciones de microondas tradicionales en áreas urbanas o metropolitanas es extremadamente problemático. En la Figura 70 se muestra una comparación del espectro visual entre las bandas tradicionales de microondas y el enfoque de 80/5 GHz.

Soluciones de radio de onda milimétrica de 60 GHz (banda V)
Las asignaciones de frecuencia dentro del espectro de 60 GHz, y en particular las asignaciones entre 57… 66 GHz, varían significativamente en diferentes regiones del mundo. La FCC de América del Norte ha lanzado un bloque más amplio de espectro de frecuencias entre 57… 64 GHz que proporciona suficiente ancho de banda para la operación full-duplex GbE. Otros países no han seguido esta regla particular y estos países solo tienen acceso a asignaciones de frecuencia mucho más pequeñas y a menudo canalizadas dentro de la banda del espectro de 60 GHz. La cantidad limitada de espectro disponible fuera de los EE. UU. No permite construir soluciones de radio de 60 GHz rentables a altas velocidades de datos en países europeos como Alemania, Francia e Inglaterra, solo por mencionar algunos. Sin embargo, incluso en los EE. UU., La limitación regulada en la potencia de transmisión, junto con las características de propagación relativamente pobres debido a la alta absorción atmosférica por las moléculas de oxígeno (ver Figura 1), limita las distancias de enlace típicas a menos de media milla. Para lograr un rendimiento de clase portadora de 99.99… 99.999% de disponibilidad del sistema, para grandes partes del territorio continental de EE. UU., La distancia generalmente se limita a un poco más de 500 yardas (500 metros). La FCC ha categorizado el espectro de 60 GHz como un espectro sin licencia. A diferencia de las asignaciones de 70/80 GHz de frecuencia más alta, el funcionamiento de los sistemas de radio de 60 GHz no requiere aprobación legal ni coordinación. Por un lado, el uso de tecnología sin licencia es muy popular entre los usuarios finales, pero al mismo tiempo no existe protección contra interferencias, ya sean accidentales o intencionales. En resumen, especialmente en EE. UU., El uso del espectro de 60 GHz puede ser una alternativa potencialmente viable para implementaciones de corta distancia, pero la tecnología no es una alternativa real para distancias de enlace superiores a 500 metros y cuando se requiere una disponibilidad del sistema del 99.99… 99.999%.

Óptica de espacio libre (FSO, óptico inalámbrico)
La tecnología de óptica de espacio libre (FSO) utiliza tecnología láser infrarroja para transmitir información entre ubicaciones remotas. La tecnología permite transmitir velocidades de datos muy altas de 1 Gbps y más. La tecnología FSO es generalmente una tecnología de transmisión muy segura, no es muy propensa a las interferencias debido a las características del haz de transmisión extremadamente estrecho y también está libre de licencia en todo el mundo.

Desafortunadamente, la transmisión de señales en las bandas ópticas infrarrojas se ve drásticamente afectada por la niebla, donde la absorción atmosférica puede superar los 130 dB / km [5]. En general, cualquier tipo de condición meteorológica que afecte la visibilidad entre dos ubicaciones (por ejemplo, arena, polvo) también afectará el rendimiento del sistema FSO. Los eventos de niebla y las tormentas de polvo / arena también pueden estar muy localizados y ser difíciles de predecir y, en consecuencia, la predicción de la disponibilidad del sistema FSO es más difícil. A diferencia de los eventos de lluvia extrema, que son de muy corta duración, la niebla y las tormentas de polvo / arena también pueden durar mucho tiempo (horas o incluso días en lugar de minutos). Esto puede resultar en interrupciones extremadamente largas para los sistemas FSO que operan en tales condiciones.

Desde un punto de vista práctico, y cuando se consideran números de disponibilidad de 99.99… 99.999%, todo lo anterior puede limitar la tecnología FSO a distancias de solo unos pocos cientos de yardas (300 metros); especialmente en áreas costeras o propensas a la niebla, así como en regiones que experimentan tormentas de arena / polvo. Para mantener el 100% de conectividad al implementar sistemas FSO en este tipo de entornos, se recomienda una tecnología de ruta alternativa.

La mayoría de los expertos de la industria están de acuerdo en que la tecnología FSO puede ofrecer una alternativa interesante y potencialmente económica en la conexión inalámbrica de ubicaciones remotas en distancias más cortas. Sin embargo, la física de la atenuación de la señal en el espectro infrarrojo siempre restringirá esta tecnología a distancias muy cortas.

En la Tabla 1 se muestra una breve comparación de las tecnologías de transmisión de alta velocidad de datos discutidas y disponibles comercialmente y sus impulsores clave de rendimiento.

MMW en comparación con otras tecnologías inalámbricas

Tabla 1: Cuadro comparativo de tecnologías de transmisión alámbrica e inalámbrica de alta velocidad de datos disponibles comercialmente

Soluciones de ondas milimétricas disponibles comercialmente
El portafolio de productos de onda milimétrica CableFree incluye soluciones de radio punto a punto que operan a velocidades de 100 Mbps a 10 Gbps (10 Gigabit Ethernet) en el espectro de banda E de 70 GHz con licencia y hasta 1 Gbps en el espectro de 60 GHz sin licencia. Los sistemas están disponibles con diferentes tamaños de antena para cumplir con los requisitos de disponibilidad del cliente en distancias de implementación específicas a los precios más competitivos de cualquier fabricante de radio de banda E de la industria. Las soluciones de radio de banda E de Wireless Excellence operan en la banda de frecuencia inferior de 5 GHz del espectro de banda E de 70/80 GHz con licencia únicamente, en lugar de la transmisión simultánea en las bandas de 70 GHz y 80 GHz. Como resultado, los productos Wireless Excellence no son propensos a posibles restricciones de implementación cerca de sitios astronómicos o instalaciones militares en Europa, donde el ejército está utilizando partes de la banda de 80 GHz para comunicaciones militares. Los sistemas son fáciles de implementar y, debido a la alimentación de energía de bajo voltaje de corriente continua (Vdc) de 48 voltios, no se requiere un electricista certificado para instalar el sistema. Las fotografías de los productos Wireless Excellence se muestran en la Figura 6 a continuación.

Enlace MMW sin cables implementado en EAU

Figura 6: Los radios MMW sin cables son compactos y altamente integrados. Se muestra la versión de antena de 60 cm

Resumen y Conclusiones
Para resolver los requisitos actuales de interconectividad de redes de alta capacidad, se encuentran disponibles soluciones inalámbricas altamente confiables que brindan un rendimiento similar al de la fibra a una fracción del costo de colocar fibra o alquilar conexiones de fibra de alta capacidad. Esto es importante no solo desde el punto de vista de rendimiento / costo, sino también porque las conexiones de fibra en las redes de acceso de "última milla" aún no están muy extendidas y los últimos estudios revelan que en los Estados Unidos solo el 13.4% de los edificios comerciales con más de 20 empleados están conectados a fibra. Estos números son aún más bajos en muchos otros países.

Existen varias tecnologías en el mercado que pueden proporcionar conectividad gigabit para conectar ubicaciones de redes remotas. Las soluciones de banda E con licencia en el rango de frecuencia de 70/80 GHz son de particular interés porque pueden proporcionar las cifras más altas de disponibilidad de clase de operador a distancias de operación de una milla (1.6 km) y más. En los Estados Unidos, una decisión histórica de la FCC de 2003 ha abierto este espectro para uso comercial y un esquema de licencias de luz de bajo costo basado en Internet permite a los usuarios obtener una licencia para operar en unas pocas horas. Otros países ya tienen y / o están actualmente en el proceso de abrir el espectro de la banda E para uso comercial. Las radios de 60 GHz sin licencia y los sistemas de óptica de espacio libre (FSO) también pueden proporcionar conectividad Gigabit Ethernet, pero a niveles más altos de disponibilidad de clase de operador de 99.99… 99.999%, ambas soluciones solo pueden funcionar a distancias reducidas. Como regla general y para la mayor parte de los Estados Unidos, las soluciones de 60 GHz pueden proporcionar estos altos niveles de disponibilidad solo cuando se implementan a distancias inferiores a 500 yardas (500 metros).

Referencias
● UIT-R P.676-6, “Atenuación por gases atmosféricos”, 2005.
● UIT-R P.838-3, “Modelo de atenuación específico para lluvia para uso en métodos de predicción”, 2005.
● UIT-R P.837-4, “Características de la precipitación para el modelado de propagación”, 2003.
● UIT-R P.840-3, “Atenuación debida a nubes y niebla”, 1999.

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