ציפוף רשתות וצוואר הבקבוק במיקרוגל
עורקי מיקרוגל – עורקי נקודה לנקודה (Point-to-point) בתדרים שבין 4GHz ל-42GHz, משמשים כיום (וימשיכו לשמש, כך על פי התחזיות, גם בשנת 2020) לחיבור של כמחצית האתרים הסלולאריים ברחבי העולם לשדרת הרשת (חיבור המכונה Backhaul).
השימוש ההולך וגובר ברשתות הללו עם המעבר לטכנולוגיות דוגמת LTE וLTE-Advanced, מצריך הקמה של אתרי סלולר חדשים רבים, בעיקר בסביבה אורבנית צפופה בה הרשת הסלולארית אינה נפרשת במודל “כיסוי” (Coverage) אלא במודל “רוחב סרט” (Capacity).
על מנת לשמור על היעילות הכלכלית של הרשת הסלולארית, יש למקם אתרים חדשים אלו במיקום מיטבי מבחינת תכנון הרדיו של רשת הגישה (RAN – Radio access network). מאידך, אתרים אלו יותקנו, על פי רוב, במיקומים בהם הגישה הזמינה היחידה (או לכל הפחות המהירה והכלכלית ביותר) היא גישה אלחוטית (Wireless backhaul) ולא גישה המבוססת על סיבים אופטיים (Wireline backhaul).
בשלב זה, נתקלים מפעילים סלולאריים רבים בצוואר בקבוק המונע מהם למקם את האתרים הסלולאריים החדשים במיקום המיטבי, או, לחלופין, מאלץ אותם להשקיע זמן וכסף רב בפריסת סיבים אופטיים לאתרים קטנים יחסית. צוואר בקבוק זה הוא כמות התדרים הזמינה עבור עורקי מיקרוגל.
עורקי מיקרוגל סמוכים אמנם יכולים להשתמש באותה רצועת תדר, אך זאת – רק אם הזווית הנוצרת ביניהם היא לפחות של 90 מעלות. בזווית קטנה יותר, אלומות הצד (Side lobs), ולעיתים אף האלומה המרכזית (Main lob) של העורקים, נקלטות בעצמה גבוהה יחסית במקלט העורק הסמוך, ויוצרות הפרעה משמעותית הגורמת לירידת קיבולת שני העורקים ואף לנפילתם המוחלטת.
מסיבה זו מקובל בתעשייה להשתמש בתדרים שונים עבור עורקים סמוכים היוצרים זווית הקטנה מ-90 מעלות. מרבית האתרים הסלולאריים החדשים מוקמים, כאמור, באזורים אורבניים צפופים ולכן עורקי הקישור שלהם סמוכים זה לזה – תצורה המחייבת תדרי מיקרוגל נוספים.
אלא שהוספת תדרי מיקרוגל כרוכה בהליך רישוי מול הרגולטור. הליך זה אינו קצר, אינו זול ולעיתים אף בלתי אפשרי כשבאזור המבוקש לא נותרים תדרים להקצאה. במקרה כזה, כאמור, נאלצים המפעילים למקם את האתרים במיקום שאינו מיטבי או להשקיע ממון וזמן בכדי לקשר אותם לרשת – מה שעלול לגרום לירידה ברמת השירות ללקוחותיהם ואף לנטישתם.
שרטוט 1. חלוקת רצועות התדר ללא שימוש בטכנולוגיית AFR
הפיתרון: שימוש חוזר בתדרים
הפתרון המסתמן הוא שימוש בתדר הקיים גם במקרה של הוספת עורק חדש קרוב, אפילו עד כדי הפרדה זוויתית של 15 מעלות מן העורק הקיים. לכאורה, שימוש חוזר בתדר בתנאים כאלה לא מעשי, משום שההפרעות שייווצרו לא יאפשרו להעביר את הקיבולת הדרושה בעורק, או להפעיל אותו מלכתחילה.
אפילו שימוש באנטנות יקרות יותר (העונות לדרישות Class 4 של ארגון התקינה ETSI מבחינת רוחב האלומה) יועיל במידה וההפרדה הזוויתית תרד רק לכדי 70 מעלות. בהפרדה זוויתית נמוכה יותר נדרשת פעולה אקטיבית לריסון ההפרעות (Interference mitigation).
במידה ויתאפשר טיפול אפקטיבי בהפרעות הנוצרות בעת הפרדה זוויתית נמוכה, ניתן יהיה להפעיל עורקים סמוכים תוך שימוש באותה רצועת תדר.
שרטוט 2. חלוקת רצועות התדר תוך שימוש בטכנולוגיית AFR – תדרים F3 ו-F4 אינם נדרשים בתצורה זו
טכנולוגיית
Advanced Frequency Reuse (AFR)
פיתרון כזה בדיוק הוצג והודגם על ידי חברת Ceragon Networks בתערוכת Mobile World Congress האחרונה בברצלונה. הפתרון מבוסס על שיערוך פרמטרי ערוץ, באופן דומה לזה המבוצע בטכנולוגיית (MIMO (Multiple Input – Multiple Output. ארכיטקטורת ה-Multicore הייחודית של Ceragon מאפשרת שימוש באלגוריתמים מתקדמים על מנת לשערך את הפרמטרים הייחודיים של כל אחד משני הערוצים הסמוכים. עת שוערכו הפרמטרים הללו, אלגוריתמיקה נוספת מופעלת בכדי לבודד את ההפרעה הנובעת מקליטת אותות העורק הסמוך מהאות של העורק בו מבוצעת הפעולה.
בהדגמה שנערכה בביתן חברת Ceragon ב-Mobile World Congress הופעלו שני עורקים סמוכים, ללא הפעלת טכנולוגיית ה-AFR. עם צמצום ההפרדה הזוויתית ביניהם הלכו והידרדרו ביצועי העורקים, עד לכדי 10% מהקיבולת המקורית שלהם עבור הפרדה של 30 מעלות. לעומת זאת, עם הפעלת טכנולוגיית ה-AFR, הודגמה בהצלחה היכולת להתגבר על ההפרעות הנובעות מהעורק הסמוך – והעורקים שמרו על הקיבולת המקסימלית שלהם (תוך שימוש במודולציה של 2048QAM) גם כשקורבו לכדי פחות מ-30 מעלות זה מזה.
שרטוט 3. הרחבת רצועות התדר תוך שימוש בטכנולוגיית AFR – מעבר מרצועות של 28MHz לרצועות של 56MHz והכפלת קיבולת העורקים
יתרונות מעשיים בשימוש בטכנולוגיה
מעבר לפריצת הדרך הטכנולוגית, מביאה טכנולוגיית ה-AFR יתרונות מעשיים רבים למשתמשים בעורקי מיקרוגל.
כפי שתואר בתחילת המאמר, הדרישה ההולכת וגוברת לרוחב סרט מעמיסה את הרשתות הסלולארית באופן המחייב הקמת אתרים חדשים באזורים צפופים. הקמה יעילה של אתרים אלו, הן מבחינה כלכלית והן מבחינת איכות השירות ללקוחות, מחייבת מיקום מיטבי של תחנות הבסיס של הרשת הסלולארית.
שימוש בטכנולוגיית AFR פוטר את המפעילים הסלולאריים מאילוצי קישוריות אלחוטית לרשת בעת בחירת המקום לתחנות הבסיס החדשות. באופן זה, הם יכולים לשפר את היעילות התפעולית שלהם (נושא חשוב מאין כמותו בסביבה העסקית של ימינו, בה מפעילים סלולאריים נאבקים כדי להישאר רווחיים או לצמצם הפסדים) על ידי שימוש במספר מינימאלי של תחנות בסיס, ומתן רמת שירות גבוהה ללקוחותיהם על מנת להימנע מנטישת לקוחות.
אך שימושיות הטכנולוגיה אינה מסתכמת רק בתרחישים בהם נדרש רישוי לכל רצועת תדר של עורק מיקרוגל. גם מפעילים המחזיקים ברצועת תדר לשימוש אזורי או ארצי בלתי מוגבל יכולים לצאת נשכרים מטכנולוגיה חדשנית זו.
באמצעות הפעלת הטכנולוגיה, יכול מפעיל מסוג זה להקצות רצועות תדר רחבות יותר לעורקים סמוכים ועל ידי כך לספק רוחב סרט גבוה יותר לתחנות הבסיס.
לדוגמא – ניתן להחליף חלוקה של רצועת התדר בת 56MHz אשר בשימוש המפעיל ל-2 רצועות של 28MHz לשימוש בשני עורקים סמוכים – בהקצאה של 56MHz לשימוש בכל אחד מהעורקים, ללא הפרעות, ועל ידי כך להכפיל את רוחב הסרט, כמתואר בשרטוט 3.
סיכום
מפעילי רשתות סלולאריות נשענים כעת וגם בעתיד, על קישורית אלחוטית (Wireless backhaul) מהירה, כלכלית ואמינה לחיבור חלק הארי מאתרי הגישה שלהם. מצוקת תדרי מיקרוגל עלולה למנוע מהם מיקום מיטבי של אתרי גישה חדשים המוקמים ברשתות אלו כמענה לצורך הגובר ברוחב פס. טכנולוגיית AFR פותרת את צוואר הבקבוק הזה ומאפשרת להם למטב את פריסת הרשת, לשפר את היעילות התפעולית שלהם ולמקסם את חווית השירות של לקוחותיהם.
