איך מספקים פס רחב (מאוד) בעולם הסלולר של הדור הרביעי (LTE)

דף הבית >> סקירות טכנולוגיות >> איך מספקים פס רחב (מאוד) בעולם הסלולר של הדור הרביעי (LTE)
 איך מספקים פס רחב (מאוד) בעולם הסלולר העתידי של הדור הרביעי (LTE)
מאת: דייב הוק, 2.8.14, 21:00דייב הוק
 
המסלול לדור החדש של ה-LTE עם רדיו 100MHz 8x8. מפעילות רשתות הסלולר מחפשות דרכים להקטין באופן משמעותי את עלות הציוד במקביל לשאיפתן להגדיל את כיסוי הרשת והנפח שלה באמצעות הגדלת רוחב הפס, הגדלת מספר אנטנות ה-MIMO ויותר אתרי סלולר ותדרי שידור חדשים.
 
בד בבד, שואפות מפעילות הרשתות הסלולריות להקטין את עלויות התפעול באמצעות רכישת ציוד רדיו המשפר את האינטגרציה והיעילות. היצרניות, שמספקות ציוד תשתיות אלחוט לאותן ספקיות רשת, מחפשות אחר פתרונות תכנון ברמת המערכת, שיוכלו לספק רמות טובות יותר של אינטגרציה, ביצועים וגמישות. כל זאת, תוך צמצום צריכת ההספק והקטנת עלות הרכש. יצרניות הציוד חייבות להשיג את כל היעדים הללו מבלי להזניח את קיצור זמן היציאה לשוק.
 
עם היציאה לשוק של TDD-LTE ובקרוב גם FDD-LTE משולב באזורים רבים בעולם, אנו עדים לשינוי בתכונות הציוד הרצויות ובדרישות הביצועים בהשוואה למוצרי ממשק אוויר קודמים, שיצאו לשוק. התצורה השכיחה ביותר עבור מוצרי CDMA2000 ו-WCDMA 3G הייתה רדיו 20 MHz 2x2. אולם, תצורה זו כבר התפתחה מזמן לכדי תצורות המסוגלות לספק יותר רוחב פס ותמיכה ביותר פסי תדר.
 
כיום, עוסקות מרבית היצרניות בפיתוח של התקני רדיו בתצורת MIMO המסוגלים לספק עד 100 מגהרץ של רוחב פס שימושי. אותן תצורות חדשות משתמשות בדרך כלל במערכי אנטנות MIMO של 4x4 ושל 8x8.
 
הפיתוח של אותם התקני רדיו בעלי פס אולטרה-רחב יאפשר למפעילות הרשתות לפרוס רדיו יחיד התומך בכמה וכמה פסי תדר רצויים כמו 1,800 מגהרץ, 1,900 מגהרץ ואפילו 2,100 מגהרץ בעתיד, מה שיוביל לפחות התקני רדיו מרוחקים המושמים על תרני אנטנה, מה שכמובן יוביל להפחתה בעלויות. התפתחות זו תחסוך עלויות ציוד הון נכבדות תודות לשימוש בפחות התקני רדיו ותקטין באופן משמעותי את עלויות התפעול ואת עלויות השכירות של אתרים, תודות לירידה בעומס הרוח ובמשקל הכולל המועמס על התורן.
 
רדיו של 100MHz 8x8 מצריך פי 20 עיבוד אותות בהשוואה לרדיו של 20MHz 2x2. כאשר חושבים על דרישות העיבוד הדיגיטלי והאנלוגי עבור ציוד רדיו כזה, קשה לראות כיצד בכלל ניתן היה לממש את המוצרים, תוך עמידה במגבלות המכניות, התרמיות והכלכליות, שיצרו התקני רדיו מרוחקים בעלי קירור פסיבי. מובן מאליו, שיש צורך בהמשך פיתוח של דורות חדשים של מעגלים משולבים דיגיטליים ואנלוגיים.
 
ניקח לדוגמה את הדרישות ברמת המערכת ליישום של רדיו 100MHz 8x8.
 
ברדיו סלולרי 8x8, הממדים המגדירים את התקני ה-FPGA הנדרשים כוללים את מספר האנטנות, את ממשק האוויר, את מספר הגלים הנושאים (Carriers) ואת רוחב הפס המיידי (בזמן אמת). מספר האנטנות מגדיר את מספר חיבורי DAC ו-ADC הדרושים. רוחב הפס המיידי של הרדיו מגדיר את קצב הדגימות ועל כן מגדיר גם את המהירות והמספר של חיבורי SerDes הנדרשים כדי לחבר את עיבוד האותות הדיגיטלי ב-FPGA עם ה-DACs וה-ADCs.
 
ממירי נתונים התפתחו באופן משמעותי במהלך השנים האחרונות ויצרניות רבות מציעות היום ריבוי של DACs ו-ADCs בתוך מארז יחיד, מחובר למעגלי עיבוד הרדיו הדיגיטלי באמצעות JESD204B. סטנדרט ממשק ה-JESD204B מחליף את ממשקי ה-LVDS המקביליים הישנים יותר, עם חיבורי SerDes במהירות גבוהה המסוגלים לפעול ב-12.5 Gbps. ממשקי JESD204B מקטינים באופן משמעותי את מספר החיבורים הנדרש בין ה-DACs וה-ADCs ומעגלי העיבוד בקצה הקדמי הדיגיטלי.
 
התוצאה היא פחות שכבות PCB וירידה בצריכת ההספק של הממשק. יתרה מכך, ממירי ה-JESD204B הללו הולכים ונעשים אינטגרטיביים יותר ויותר. הם סופגים תתי-מערכות שלמות של Uplink ו-Downlink לעיבוד RF, מה שמוליד מעגלי RF משולבים עתירי ביצועים הכוללים את ה-DACs ,ADCs, הסינון והמאפננים הנחוצים כדי ליצור (AFEs (Analog Front Ends בעלי רמות גבוהות של אינטגרציה ושל ביצועים.
 
בנוסף לקביעת מספר טרנסיברים ה-SerDes הדרושים, רוחב הפס של הרדיו הסלולרי ומספר האנטנות שלו מכתיבים גם את כמות הלוגיקה וה-DSP הדרושים לעיבוד אלגוריתמים, לרבות (DUC (Digital Up Conversion ו-(DDC (Digital Down Conversion. אלגוריתמי DUC ו-DDC מתאימים במיוחד ליישומי FPGA שכן הם מאפשרים ללקוחות הרשת לשנות את האלגוריתמים עפ"י הצורך מבלי להצריך שינויי חומרה.

2 אלגוריתמים שכיחים נוספים הם (CFR (Crest Factor Reduction ו-(DPD (Digital Pre-Distortion המשפרים את נצילות ההספק של מגבר הרדיו.
 
על בסיס משאבי ה-DSP הנדרשים לצורך יישום של רדיו רחב פס ומספר ה- SerDesהנדרשים כדי לתקשר עם 8 אנטנות, ניתן לקבוע כי שיטה כדאית כלכלית ליישום רדיו סלולרי, שמשתמש בדור הנוכחי של ה-FPGAs שלXILINX  - זיילינקס, תהיה לפצל את העיבוד האלגוריתמי בין 2 התקנים, כפי שמודגם באיור 1. חציצת מערכת כזו יוצרת ביעילות 2 מערכי רדיו של 4x4 100MHz. תוצר לוואי מבורך של חציצה זו הוא, שהספק העבודה מתפרס בצורה שווה על פני 2 התקנים דיגיטליים, מה שעוזר להתגבר על המגבלות התרמיות והופך את המכניקה של התכנון לפשוטה יותר.
 תמונה 1
איור 1: דוגמה ליישום רדיו 100MHz 8x8 עם שני FPGAs מסוג Kintex-7
 
עם זאת, חציצה כזו ברמת המערכת אינה נחוצה כאשר משתמשים ברכיבי Kintex UltraScale של XILINX, בעלי יכולת DSP גבוהה בהרבה, מספר גדול יותר של חיבורי SerDes וצריכת הספק נמוכה באופן משמעותי.
 
כדי ליישם רדיו מורכב כזה ברכיב יחיד, הספק העבודה הכולל חייב לרדת באופן משמעותי, כדי לצמצם את החום המופק. ה-FPGAs, שמבוססים על ארכיטקטורת ה-UltraScale של ,XILINX תוכננו במיוחד כדי להקטין את הספק העבודה במספר דרכים. ראשית, ההספק הסטטי של 2 FPGAs ב-28 ננומטר מוחלף ע"י FPGA אחד מטכנולוגית 20nm. התקן ה-FPGA האחד המוצג באיור 2 צורך פחות הספק מ-2 ה-FPGAs המופיעים באיור 1 ובה בעת מיישם את אותו מספר ערוצים.
איור 2
שנית, תכנון קפדני הצליח להוריד באופן משמעותי את ההספק הדינמי של מארג הלוגיקה הניתן לתכנות של ההתקנים וה- SerDes טרנסיברים. פחות בלוקי DSP נחוצים עבור יישומי סינון דיגיטלי המבוססים על פעולות MAC (צבירה/הכפלה) מורכבות.
 
צמצום מספר בלוקי ה-DSP הדרושים עוזר לצמצם את ההספק הדינמי ואת השטח הנדרש לצורך יישום של אלגוריתמי DUC, DDC, CFR ו-DPD.
 
התוצאה ברמת המערכת היא הפחתה של 8% בעלות עבור זוג משדר/מקלט והפחתה של יותר מ-31% בהספק בהשוואה ליישום המבוסס על התקני הדור הקודם. חיסכון נוסף ברמת המערכת ניתן לממש באמצעות צמצום של מספר שכבות ה-PCB הדרושות וצמצום מורכבותו של ספק הכוח. ספק קטן יותר וחומרת קירור קטנה יותר ופחות מורכבת יעזרו לצמצם עוד יותר את משקלם של מערכת הרדיו והמארז, מה שיקטין עוד יותר את עלויות התפעול וה-BOM.
 
מאת: דייב הוק, אוגוסט 2014.
מנהל שיווק מוצרי אלחוט ב-Xilinx



 
 
Bookmark and Share


 

לוח מודעות
מחפשים הגנה מושלמת על הגלישה הניידת והנייחת ועל הפרטיות מפני כל תוקף? הפתרון הזול והטוב בעולם - כאן.

לוח אירועים וכנסים של עולם ההיי-טק - כאן.

מחפש מחקרים? מאות מחקרים עדכניים מהשנה האחרונה מצויים כאן

מחפש תוכנות חופשיות? תוכל למצוא משחקיםתוכנות לפרטיים ותוכנות לעסקיםתוכנות לצילום ותמונות, הכל בחינם.


מעוניין לבנות ולתפעל אתר אישי או עסקי מקצועי? לחץ כאן.


 




לוח האירועים המלא לגולשים מצוי כאן.

28-29/10/19 - Smart Mobility Summit 2019 

17-24/11/19 - שבוע היזמות העולמי 2019  

17-21/11/19 - Oracle Week 

3/12/19 - ועידת ההייטק החרדי 2019  

4/12/19 -  GO Mobile #8 

11/12/19 - Next Case  

12/2/20 - Teleco 2020

 

הכי ניצפים 

דירוג הסמאטרפונים הטובים ביותר בעולם לספטמבר 2019 עפ"י Business Insider - כאן

תאגיד השידור - "עלינו". איך עשו עלינו סיבוב והשאירו את אגרת הטלוויזיה - כאן

כל מה שלא מספרים לכם בתחום "השוק הסיטונאי" - פרק א': בזק - כאן

כל מה שלא מספרים לכם בתחום "השוק הסיטונאי" - פרק ג' - ההפסד הצרכני - כאן

כמה מפסידים בביצועים של הפס הרחב במעבר ל"שוק הסיטונאי"? - הרבה - כאן

למה מבלבלים את המוח לציבור בנושא המכונה "שוק סיטונאי"? - כאן

למה בכלל צריך להחליף / לרכוש נתב במעבר ל"שוק סיטונאי"? - כאן

איך אני יודע כמה מגהרץ יש בחיבור LTE? מי ספק הסלולר המהיר בישראל? - כאן

חשיפת המחדל המדהים המוסתר מהציבור של הרס רשתות הסלולר - כאן

חשיפת מה שאילנה דיין לא פרסמה ב"ערוץ 2" על תעלולי השר משה כחלון - כאן

איך רבע מיליון לקוחות נפלו בפח ועברו להסדר המכונה בטעות "שוק סיטונאי" - כאן

ההגנה המושלמת על הגלישה ניידת והנייחת ועל הפרטיות מפני כל תוקף - כאן

מבחן דרך: חיבור VPN - האם זו ההגנה המושלמת על הגלישה ועל הפרטיות? - כאן

המשך חשיפת הבלוף ששמו "מהפיכת הסלולר" ואיך מסרסים את הנתונים לציבור - כאן

כל מה שלא מספרים לכם בנוגע לחקירת "פרשת בזק-YES" ולמה ביבי לא בעניין - כאן

סיכום ביקור בסיליקון ואלי - למה 3 הגדולות משקיעות ומפתחות באותם תחומים - כאן

שלמה פילבר (עד לאחרונה מנכ"ל משרד התקשורת) - עד מדינה? הצחקתם אותי! - כאן

"יש אפליה בחקירה"? חשיפה: למה השר משה כחלון לא נחקר עד היום? - כאן

חשיפת חשד לשחיתות הדומה לזו של "תיק 4000" אך בתחום הסלולר - כאן

חשיפת ההונאה הגדולה שהובילה לכך שמוצרי התקשורת יקרים יותר בישראל - כאן

בלעדי לקוראי האתר: 1 ש"ח ליום שיחות וגלישה ללא הגבלה בחו"ל... - כאן

חשיפת מה שלא רוצים  שתדעו בעניין פריסת אנלימיטד (בניחוח בלתי נסבל) - כאן

חשיפה: איוב קרא אישר לקבוצת סלקום בדיוק מה שביבי אישר ל-Yes ולבזק - כאן

האם השר איוב קרא היה צריך בכלל לחתום על האישור, שנתן לקבוצת סלקום? - כאן

האם ביבי וקרא קבלו בכלל תמורה עבור ההטבות הרגולטוריות שנתנו לסלקום? - כאן

המסמכים בנושא בזק-Yes (תיק 4000) מוכיחים "תפירת תיק" לאיש הלא נכון! - כאן

עובדות ומסמכים המוסתרים מהציבור: האם ביבי כשר תקשורת עזר לקב' בזק? - כאן

מה מקור ה-Fake News שהביא לתפירת תיק לביבי והעלמת החשודים הנכונים - כאן

אחת הרגליים של "תיק 4000 התפור" התמוטטה היום בניצחון (כפול) של בזק - כאן

איך כתבות מפנקות הפכו לפתע לטובת הנאה שהיא מיסודות עבירת השוחד? - כאן

שערוריית הקנס הענק על בזק וחשיפת "תעודת הביטוח" של נתניהו בתיק 4000 - כאן

תיק 5000: סלקום - IBC לא תפרוס סיבים ותרכב על גב הרכוש הפרטי של בזק - כאן

ערוץ 20: "תיק תפור": אבי וייס חושף את מחדלי "תיק 4000" - כאן

התבלבלתם: גיא פלד הפך את כחלון, גבאי ואילת לחשודים המרכזיים בתיק 4000 - כאן

פצצות בתיק 4000: האם היו בכלל התנגדויות למיזוג בזק-יס? - כאן

נמצא מסמר נוסף בארון הקבורה של תיק 4000 התפור - כאן

נחשפה עוד עובדה חשובה בדרך אל ההלוויה של תיק 4000 - כאן

תיק 4000 לא הושלם: האם היועמ"ש קיבל את כל המידע הנחוץ לחקר האמת? - כאן

תיק 4000: גם תקנות התקשורת התומכות בגרסת נתניהו לא נכללו בחקירה - כאן

חשיפת שקרים נוספים בתיק 4000: הטעיית הציבור נמשכת ללא הרף - כאן

תיק 4000: נחוצה ועדת חקירה ממלכתית לגבי "אישום" שר התקשורת - נתניהו - כאן

תיק 4000: חשיפת "דבר ראשון" בעניין היועמ"ש - היבטים חמורים חדשים - כאן

תיק 4000: היועמ"ש לממשלה אישר "מיזוג" בזק-יס. צריך ועדת חקירה ממלכתית - כאן

אוסף הטעויות בתיק 4000: "אני מאשים" - לא חתרו כלל לגילוי המאת - כאן

שערוריית תיק 4000: איך יש 2 גרסאות שונות של כתב החשדות של היועמ"ש? - כאן

ערוץ 20: אבי וייס חשף טענות שגויות בכתב החשדות נגד רוה"מ בתיק 4000 - כאן

תיק 4000: חשיפת מסמך נוסף שיסייע גם הוא לחיסול תיק 4000 התפור - כאן

ערוץ 20: אבי וייס ואלי ציפורי חשפו שקרי הפרקליטות לגבי ההדלפות בתיק 4000 - כאן

תיק 4000: מתי מדוע ואיך הוא הפך מ"תיק בזק" ל"תיק תפור" ומחורר? - כאן

הספינים והשקרים בתיק 4000 חזרו. הם חלק מניסיון הפיכה שלטונית שיש לחקור - כאן

סודות ושקרים בפרקליטות והיועמ"ש: מי היה ב"ניגוד עיניינים" בתיק 4000? - כאן

תיק 4000 יושלך לפח האשפה של ההיסטוריה עקב חקירה רשלנית ללא מסמכים - כאן

תיק 4000: מסמר נוסף ענק לארון הקבורה שלו (פרי חשיפה של אלי ציפורי) - כאן

תיק 4000: בעיות זיכרון, חקירה משובשת ושקרים המכוונים להפיכה שלטונית! - כאן

חשיפות חדשות בעקבות הדלפת עדויות שלמה פילבר - "עד המדינה" בתיק 4000 - כאן






 
זרקור חברות
 
פורטינט
 
NORDVPN
 
Telecom Expert
 
טלקום אקספרטס
 
NordVPN
 
עדן אימון עסקי
 
כמה זה? השוואת מחירים
 
PIXABAY
 
Telecom Experts
 
טלי וייס
 
 
Slideshare Linkedin Twitter
Youtube Instagram Facebook
Google+ live Zappix
Bitly Vimeo Pinterest
אנדרואידאנדרואיד-ברקוד אפל ברקודאפל

 
  מהירות גלישה Your IP שירותנט
לייבסיטי - בניית אתרים