Разбираемся, как 5G будет работать в миллиметровом диапазоне на улице и в помещениях



    На MWC2019 Qualcomm показала видео с интересными сценариями пользования наружной сетью 5G миллиметрового диапазона, как вне помещений офиса, так и, в отдельных случаях, в помещениях. Рассмотрим их подробнее.

    На фото выше представлен кампус Qualcomm в Сан-Диего, Калифорния — видны три здания и базовые станции сетей 5G и LTE. Покрытие 5G в диапазоне 28 ГГц (диапазон миллиметровых волн) обеспечивают три малых соты 5G NR — одна установлена на крыше здания, другая на стене здания, третья — во дворе на трубостойке. Также здесь есть макросота LTE, обеспечивающая покрытие кампуса.

    Сеть 5G относится к типу NSA, то есть она опирается на ядро и другие ресурсы сети LTE. Это обеспечивает повышение надежности подключения, поскольку в случаях, когда пользовательское устройство оказывается вне покрытия сети 5G в миллиметровом диапазоне частот, связь не прерывается, а переключается в режим LTE (фоллбэк) и затем возвращается в режим 5G, когда это вновь становится возможным.

    Для показов работы этой сети используется тестовое абонентское устройство на базе модема Qualcomm X50 5G, поддерживающего как частоты sub6, так и миллиметрового диапазона частот. В аппарате — 3 антенных модуля миллиметрового диапазона, два из которых установлены на левом и правом торце терминала, а третий — на верхнем торце.



    Такой дизайн терминала и сети обеспечивает высокую надежность подключения даже в случаях, когда луч от антенны базовой станции 5G перекрывается рукой, телом абонента или другими препятствиями. Качество подключения практически не зависит от ориентации терминала в пространстве — использование трех пространственно разнесенных антенных модулей формирует близкую к сферической диаграмму направленности антенн терминала.



    Так выглядит gNB — малая сота 5G c плоской цифровой активной антенной на 256 элементов для миллиметрового диапазона. Сеть демонстрирует высокую спектральную эффективность даунлинка как базовой станции, так и терминала — в среднем стремящуюся к 4 бит/c на 1 Гц для базовой станции и около 0.5 бит/c на 1 Гц для терминала.



    На диаграмме видно, что связь с терминалом обеспечивает активный луч с номером 6, при этом станция готова переключиться на связь с терминалом по лучу 1 в случае, если параметры луча 6 ухудшатся, например, из-за его перекрытия каким-либо препятствием. Базовая станция все время сравнивает качество связи по активному лучу и по другим лучам, выбирая лучшего кандидата из возможных.



    А вот так выглядит ситуация на стороне терминала.



    Видно, что сейчас активен антенный модуль 2, т.к. он в данный момент времени обеспечивает лучшие параметры связи. Но если что-то изменится, например, абонент переместит терминал или пальцы так, что закроет модуль 2 от луча gNB, тут же активируется тот из модулей, который сможет обеспечить работу с базовой станцией 5G в новой “конфигурации” ориентации устройства.

    Вытянутые “эллипсы” — паттерны луча диаграммы направленности терминала.

    Так обеспечивается мобильность, покрытие и надежность подключения.



    Подключенность обеспечивается, как в режиме “прямой видимости” антенн базовой станции и терминала, так и в условиях переотраженных сигналов.

    Сценарий 1. Прямая видимость




    Обратите внимание, сейчас работает другой антенный модуль в устройстве.

    А вот, что должно происходить при переключении на переотраженный луч.



    Видим другой номер активного луча, связь обеспечивает другой антенный модуль. (Данные симулированные).

    Сценарий 2. Работа на переотражении




    Возможность работы с переотраженными лучами существенно расширяет сформированную зону покрытия 5G в миллиметровом диапазоне.

    Сеть LTE при этом обеспечивает роль надежного фундамента, всегда готовая подхватить обслуживание абонента в моменты, когда он выходит из зоны покрытия 5G или отдать абонента в сеть 5G в ситуации, когда это становится возможным.



    Слева абонент, входящий в здание. Его обслуживание обеспечивает gNB 5G. Справа — абонент, находящийся в здании, им пока что занимается сеть LTE.



    Условия изменились. Походящий к зданию человек все еще обслуживается сотой 5G, а выходящий из здания человек, после того как открылась ослаблявшая сигнал 5G входная дверь, перехвачен сетью 5G и теперь обслуживается ею.



    А теперь человек слева, который вошел в здание и своим корпусом перекрыл луч от базы 5G к своему терминалу, переключен на обслуживание сетью LTE, тогда как человек, который вышел из здания, теперь “ведется” лучом от базы 5G.

    В отдельных случаях наружная сеть 5G миллиметрового диапазона может быть доступна и внутри помещений. Здесь также будут поддерживаться переотражения от зданий при изменении условий среды между антеннами.



    Видно, что первоначально сигнал принимался от базовой станции по “прямому лучу”.



    Затем, подошел собеседник и перекрыл луч, но связь 5G не прервалась за счет переключения на луч, отражающийся от поверхности соседнего офисного здания.



    Так действует сеть 5G в миллиметровом диапазоне частот. Отметим, что в эксперименте не показано, что сопровождение терминала 5G может передаваться от одной базовой станции 5G к другой (мобильный хендовер). Вероятно, в данном эксперименте этот режим не проверялся.
    • +15
    • 7,6k
    • 9
    Qualcomm
    42,36
    Компания
    Поделиться публикацией

    Комментарии 9

      +3

      Т.е. внутри помещений без окон никакого 5г?

        0
        вполне возможно. это миллиметровый диапазон.
          0

          Видимо. Пример из жизни: в одном довольно часто посещаемом мной помещении без окон (большой продуктовый магазин в бывшем заводском здании с металлическими перекрытиями) не то, что 3G нет — там вообще любая связь попадает, сто́ит лишь зайти поглубже.

            +1
            Там и LTE с высокой долей вероятности очень сильно упадет в сигнале (если стены не бумажные конечно).
              +1
              Ставим внутри помещения gNB и всё работает. Для проникновения в соседние помещения оборудуем в стенах трубчатые волноводы. Система волноводов в стенах/переборках уже давно отработана на подводных лодках для аварийной внутрилодочной радиосвязи в диапазоне 8 ГГц. На частоте 28 ГГц волноводы будут в три раза меньше и будут служить элементами дизайна помещения.
                0
                Представил такое у себя в квартире и понял что мне и с LTE прекрасно.
              0

              Из многих букв новое только то, что 5G будет ловить не только в прямой видимости но и на переотраженные лучи. Остальное было в старых версиях переключение 2G/3G, переключение на более мощную соту.

                0
                В «старых версиях» не было активной диаграммы направленности антенн базовых станций. Звучит круто; посмотрим, что получится на практике.

              Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

              Самое читаемое