Richtfunk. als Ergänzung zur Glasfaser im Breitbandausbau

Transkript

1 Richtfunk als Ergänzung zur Glasfaser im Breitbandausbau Hochschule RheinMain Oliver Meffert

2 Agenda Die Herausforderung Lösungsansatz Systemtechnik 2

3 Die Herausforderung

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6 Wozu Breitband auf dem Land? Wusstest Du, dass das durschnittliche europäische Huhn täglich 0,73 Eier mehr legt als wir?? Oh, wirklich? Woher weisst Du das? Ich habs gegoogelt.

7 5/8/2015 7

8 Wachstum des Datendurchsatzes mit 3G und 4G Quelle: Nokia Siemens Networks Quelle: Orange Quelle: Heavy Reading, Ethernet Backhaul Quarterly Market Tracker Quelle: 3, UK 8

9 Weisse Flecken 9

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13 13 Lösungsansatz

14 Warum Richtfunk? Why Use Microwave? Richtfunk kann ÜBERALL eingesetzt werden Wo Glasfaser und Festnetz: 1. Nicht verfügbar sind 2. Zu teuer sind 3. Zu zeitaufwendig sind 14

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16 Was ist Richtfunk? Punkt-zu-Punkt Richtfunk (PtP) drahtlose Nachrichtenübertragung geradlinige Wellenausbreitung stark bündelnde Antennen Sichtverbindung größere Entfernungen durch hops 16

17 Wie funktioniert Richtfunk? Strahl über 1. Fresnelzone Reflektionspunkt direkter Strahl 1. Fresnelzone r 2. Fresnelzone R = Abstand der Standorte d = Durchmesser der Fresnelzone Standort A mit R>>l: d 2 Wellenlänge = l R l 4 d R l = + l oder Beispiel: R=20 km, f=26 GHz -> r = 8m R=10 km, f=26 GHz -> r = 5m R=20 km, f=38 GHz -> r = 6m R=10 km, f=38 GHz -> r = 4m 2 r [ ] m = 8, 67 [ Km ] [ ] R f GHz Standort B 17

18 Grundlagen: Modulation BPSK 16 QAM 1 Bit/Symbol/Hz 2 Bit/Symbol/Hz 4 Bit/Symbol/Hz 1 8

19 Grundlagen: Modulation 128 QAM 1 9

20 Grundlagen: Modulation 256 QAM 2 0

21 Grundlagen: Modulation 1024 QAM 21

22 Grundlagen: Modulation 2048 QAM 22

23 Grundlagen: Modulation Modulation bedeutet das Aufbringen eines Nutzsignals auf das Trägersignal BPSK QPSK QAM 8 QAM 16 QAM 32 QAM 64 QAM 128 QAM 256 QAM 1024 QAM Bit 2 Bit 3 Bit 4 Bit 5 Bit 6 Bit 7 Bit 8 Bit 9 Bit 10 Bit QAM256 & 28MHz Kanalbandbreite 8 Bit x Abtastungen/s Übertragungsbandbreite= Bit/s Übertragungsbandbreite = 214 Mbit/s QAM256 & 56MHz Kanalbandbreite 10 Bit x Abtastungen/s Übertragungsbandbreite= Bit/s Übertragungsbandbreite = 534 Mbit/s

24 Linkbudget ODU ODU 0 0 IDU Funkfeldlänge IDU IDU Leistung P [dbm] Sendeleistung P out Antennen- Gewinn G t Freiraumdämpfung a 0 Empfangspegel P in minimaler Empfangspegel Antennen- Gewinn G r Schwundreserve

25 Regendämpfung 25

26 Reichweite 26

27 Reichweite: Typische Funkfeldlängen Frequenzband GHz Frequenzbereich MHz Typ. Funkfeldlänge km Übertragungsraten MBit/s Kanalraster ( MHz ) => Mindestübertragungsrate (MBit/s) ,0 => 155 6, ,65 => 155 6, x ,0 => 2 x ,0 => STM 4 / 2xSTM2 7, ,0 => 2 3,5 => 2 7,0 => 8 14,0 => 34 7, ,0 => ,0 => ,75 => 2 3,5 => 2 7,0 => 8 14,0 => ,75 => 34 27,5 => 51 55,0 => UB: OB: ,5 => 2 7,0 => 8 14,0 => 16 28,0 => 34 56,0 => => STM 4 / 2xSTM , ,0 => 2 / 8 14,0 => 16 28,0 => 34 56,0 => ,0 => STM 4 / 2xSTM 2 27

28 28 Systemtechnik All-Outdoor

29 Wachstum des Datendurchsatzes mit 3G und 4G Quelle: Nokia Siemens Networks Quelle: Orange Quelle: Heavy Reading, Ethernet Backhaul Quarterly Market Tracker Quelle: 3, UK 29

30 Richtfunk (R)evolution Modulationsumfang Frequenzbaender Kanalbandbreiten System Konfigurationen Traffic Manager Power over Ethernet Kompakte Bauweise Antennen ACM QAM (11 ACM points) 6-42 GHz MHz 1+0,1+1HSB, 2+0 SP/DP, 4+0SP/DP, 2+2HSB 2x2, 4x4 LoS MIMO Smart Pipe Integrierter Switch Standard & proprietary (IEEE 802.3at) 24x22x10 cm Ceragon spezifisches RFU-C Interface Direct and Remote mount - Standard Flange 30

31 Anschlüsse

32 Konfigurationen Ceragon Standard Antenna Interface 2+0 DP ACAP 28MHz V 2+0 DP CCDP 28MHz V 28MHz H OR Single Pol. Splitter Dual Pol. OMT 2+0 SP 28MHz H OR 28MHz 28MHz 2+0 SP/DP Direct Mount IP-20C IP-20C - Simple and quick installation 32

33 Beispiel: 2+2 HSB Single Polarisation 2+2HSB SP 56MHz 56MHz 56MHz 56MHz Splitter Dual Coupler Flexible, Easy to Install direct mount options 33

34 FibeAir IP-20C 4x4 MIMO Enhanced by Multi-Core innovation LoS 4x4 MIMO Bandbreite x Faktor 4 LoS: Line-of-Sight MIMO: Multiple-Input & Multiple-Output

35 Line-of-Sight (LoS) MIMO Bandbreite x 4 auf einem einzelnen Kanal 2x IP-20C an jedem Standort Effiziente Nutzung des Spektrums Site 2 V V H H 1 Gbit/s mit nur einem 28 MHz Kanal (V+H) Site 1

36 LoS MIMO Grundlagen(I) (d12 d11)+(d21 d22)=λ/2 ( 12 11)+( 21-22)=π DSP A + B d 11 d 21 h 2 Signal A d 12 h 1 DSP A - B Signal B d 22 36

37 LoS MIMO Grundlagen (II) Gleiches Signal trifft mit verschiedenen Phasenlagen auf verschiedene Antennen Beeinflussung der Phasenlage durch Veraenderung der Pfadlaenge (d ij ) Pfadlaenge wird beeinflusst durch die Antennenabstaende (h 1, h 2 ) Damit erhaelt man den optimalen Antennenabstand um LoS MIMO moeglichst stabil zu betreiben h 1 h 2 = D c 2f h 1, h 2 : Antennas Separation [m] D: Link Distance [m] c: Speed of Light f: Link Frequency [Hz] m sec Special case: h 1 = h 2 h optimal h optimal = D c 2f 37

38 LoS MIMO Optimaler Antennenabstand 38

39 Optimaler Antennenabstand [m] MIMO Datendurchsatz vs. Antennenabstand Capacity vs. Antenna Separation Optimal Antenna Separation Streckenlaenge[km] Man erreicht 70% der maximalen Datenrate bei halbem optimalem Antennenabstand (auf beiden Endstellen!) 39

40 LoS MIMO Installation Horizontale Montage Vertikale Montage

41 Eband 70/80 GHz Bereich Gleiches All-Outdoor Gehaeuse E-Band (70/80 GHz) System Hohe Verfügbarkeit durch Lizenzierung Hohe Datenrate von bis zu 2.5 GBit/s Modulation bis 256QAM 250/500 MHz Kanalbandbreite PoE oder -48V DC Spannungsversorgung Entfernungen bis ca. 2 km

42 Installationsbeispiel 42

43 Danke!