O analista da ABI Analysis analisa o quão whole as inovações de microondas duplex estão aumentando a eficiência do espectro 5G, ajudando os operadores a atender às demandas crescentes de retroilodíses, a superar as limitações do espectro e permitir a conectividade sem fio de alta capacidade e custo-benefício.
O backhaul sem fio é um componente crítico de qualquer rede móvel, pois é o hyperlink que suporta o transporte de voz e dados entre os websites da rede principal e a rede de acesso de rádio (RAN). O backhaul sem fio, como o Microondas e o Millimeter Wave (MMWave), continua sendo uma tecnologia essencial, com a previsão de pesquisa da ABI de que mais de 50% do tráfego de backhaul é transportado por hyperlinks de microondas e mmwave.
Prevê -se que os requisitos de capacidade de backhaul continuem crescendo, de modo que o setor de equipamentos de microondas tem liderado vários desenvolvimentos e inovações importantes.
Principais tendências da indústria
1. Demanda por capacidade de backhaul
Excedentes de previsões anteriores, as assinaturas anuais 5G dos 30 principais países monitoradas pela pesquisa da ABI atingiram 2,1 bilhões no last de 2024 e espera -se que cresçam para mais de 4,3 bilhões até o last de 2030. De acordo, o tráfego de 5G) está previsto para aumentar o aumento de 2030 anos. Esse crescimento é impulsionado pelo aumento do consumo de serviços de streaming de vídeo de alta resolução, downloads e uploads, além de uma maior adoção de aplicativos móveis generativos de IA (Gen AI).
Espera -se que os desenvolvimentos acima impulsionem a demanda por capacidades mais altas de backhaul, especialmente em áreas urbanas. A ABI Analysis espera que os requisitos de taxa de transferência da capacidade de backhaul cresçam rapidamente, atingindo 25 Gbps em cenários urbanos. Isso é impulsionado pelo tráfego transportado por 5g de banda média, uma implantação seletiva de 5G de banda alta e a base instalada decrescente de usuários finais 4G até 2030.
2. Aumento da concorrência por espectro
Desenvolvimentos recentes na Conferência Mundial de Radiocomunicações 2023 (WRC-23) também introduziram novos desafios à indústria de microondas em termos de disponibilidade de espectro. A Região 1 e a Região 3 identificaram os 6.425-7.125 MHz e 7.025-7.125 MHz, os serviços de telecomunicações móveis internacionais (IMT), respectivamente. Além disso, para facilitar a implantação de 6G, o WRC-23 concordou em estudar a faixa de frequência de 7.125-8.400 MHz de (ou partes dela) e 14,8-15,35 GHz para IMT, criando assim ainda mais competição para uso de espectro nas bandas de frequência de microondas tradicionais.
Ao mesmo tempo, outros países, como EUA, Canadá, Arábia Saudita e Coréia do Sul, identificaram toda a banda de 6 GHz (5.925-7.125 MHz) para acesso isento de licença, que apoiará outras tecnologias de acesso sem fio, como o Wi-Fi. Isso também cria um desafio para a implantação de microondas devido a preocupações com interferências.
3. Tamanhos de canal de espectro insuficiente
As limitações dos tamanhos dos canais de microondas é outro desafio para implantações de backhaul sem fio. De acordo com o Instituto de Padrões de Telecomunicações Europeias (ETSI), a maioria dos países pesquisados (74%) possuía Tamanhos máximos de canal de banda eletrônica de 1.000 MHz e abaixo. Essa restrição, que limitou as implantações da banda eletrônica a 5.600 Mbps na modulação de amplitude de 256 quadratura (QAM), impediu os operadores de perceber todo o potencial da tecnologia.
Tendências do espectro do microondas
Para abordar adequadamente as preocupações dos provedores de serviços de comunicação (CSPs ‘) sobre a capacidade de retroescola, os provedores de soluções de microondas conseguiram enfrentar o desafio e fornecer eficiências aprimoradas de espectro. Esses desenvolvimentos são amplamente centrados nas seguintes tecnologias -chave.
1. Esquemas de modulação mais alta / adaptativa
O QAM é uma técnica frequentemente usada para aplicações de backhaul de microondas que combinam amplitude e modulação de fase para transmitir mais dados em um sinal. Em vez de enviar apenas 0s e 1s, essa tecnologia usa pontos em um diagrama de constelação, com valores diferentes atribuídos a cada ponto. Por exemplo, 4 QAM tem 4 pontos, o que permite a transmissão de 2 bits por símbolo, enquanto 16 QAM tem 16 pontos na constelação, o que suporta 4 bits por símbolo.
No entanto, essa técnica tem uma limitação, pois vê retornos decrescentes à medida que os níveis de QAM aumentam. Foi relatado que, além de 1024 QAM, o ganho de eficiência espectral é inferior a ten% para cada etapa incremental (ou seja, para 2048 QAM e além). Os operadores precisarão equilibrar o aumento da capacidade através do aumento dos níveis de QAM contra a diminuição do desempenho de radiofrequência devido ao aumento dos riscos de interferência.
A modulação adaptativa é uma ferramenta usada para ajustar a modulação de um sinal, dependendo da condição existente do canal entre o transmissor e o receptor. Por exemplo, quando o canal está enfrentando condições abaixo do perfect, como chuva, a modulação adaptativa permite o ajuste dos esquemas de modulação para aumentar a taxa de transferência do sinal, um recurso que não está disponível com esquemas de modulação fixa.
2. Eficiência espectral – Through cancelamento de interferência
O cancelamento de interferência de polarização cruzada (XPIC) pode potencialmente dobrar a capacidade de um hyperlink de microondas dobrando sua eficiência espectral. Isso é feito propagando dois sinais horizontal e verticalmente sobre o mesmo canal, aumentando a reutilização do canal. Isso permite um aumento na cobertura e o número de hyperlinks usando a mesma banda de espectro.
O XPIC também cancela a interferência provocada pela atenuação atmosférica (por exemplo, gotas de chuva, que causam rotação de polarização quando caem, distorcendo a polarização de um sinal fora do alinhamento e causando interferência com outros sinais polarizados). XPIC amostras sinais em ambas as polarizações para cancelar os efeitos de qualquer interferência. Essencialmente, a capacidade do hyperlink pode ser dobrada no XPIC, empregando as duas polarizações para transmitir o dobro dos dados no mesmo canal.
3. Eficiência espectral – through separação da antena
Linha de visão (LOS) múltipla saída de entrada (MIMO) Aumenta a capacidade do hyperlink através do aumento da eficiência espectral. Isso é conseguido, permitindo que mais dados sejam transmitidos, através da mesma frequência, otimizando a separação entre as antenas nas matrizes de transmissão e recebimento. Os hyperlinks LOS MIMO podem ser 2×2, com dois transmissores e receptores conectados a duas antenas de cada lado, ou 4×4 usando quatro transmissores e receptores na polarização horizontal e vertical.
Um esquema de 4×4 LOS MIMO pode permitir a transmissão de quatro fluxos de dados diferentes no mesmo canal de frequência com um ganho eficaz de 4x mais capacidade do que um hyperlink padrão de 1+0 de entrada única (SISO). No entanto, um desafio com esse modo de implantação é o dobro do número de antenas precisa ser instalado em uma única torre, com uma distância mínima de separação entre elas para otimizar a qualidade do sinal. Como resultado, escalar essas implantações de Los Mimo é um desafio devido a preocupações em acumular os custos de aluguel de equipamentos de telecomunicações relacionados à torre.
4. Acesso integrado e backhaul
Acesso integrado e backhaul (IAB) usam o Entry Spectrum para tráfego de dados móveis backhaul para a rede principal. O IAB possui eficiências de custos mais altas do equipamento, pois o acesso e o backhaul compartilham a mesma unidade de {hardware} de rádio e têm sistemas de operação/manutenção semelhantes. O IAB também pode ajudar a reduzir os custos do equipamento, pois os locais das células não requerem o transmissor-antenas de antenas para hyperlinks de backhaul.
No entanto, uma limitação para essa tecnologia é que ela utiliza o mesmo espectro de acesso para backhaul, potencialmente afetando as experiências de rede de clientes. Além disso, também existem riscos de interferência do IAB entre o acesso e os hyperlinks de backhaul, o que pode causar meia duplexação.
5. Transmissões bidirecionais
Métodos tradicionais de comunicação normalmente usam: 1) Tecnologia Duplex (TDD) da divisão de tempo, onde os sinais são transmitidos e recebidos usando a mesma frequência, mas em intervalos de tempo diferentes; e 2) tecnologia Duplex (FDD) da divisão de frequência, onde os sinais são transmitidos e recebidos simultaneamente, mas usando frequências diferentes. No entanto, um problema comum enfrentado pelas tecnologias TDD e FDD é que o uso do espectro não é totalmente maximizado.
“Full Duplex” é uma tecnologia revolucionária que melhora o uso do espectro, permitindo o envio simultâneo de dados em ambas as direções (ou seja, transmitindo e recebendo) usando a mesma banda de frequência, dobrando efetivamente a eficiência do espectro. Essa tecnologia também evita os desafios enfrentados pelas implantações do LOS MIMO, simplificando as implantações em uma única antena.
Embora a transmissão duplex completa introduz riscos aumentados de interferência de co-canal, várias soluções, como alto isolamento e cancelamento de interferência, foram desenvolvidas para maximizar o desempenho de soluções completas de duplex.
Aqui estão alguns dos mais recentes desenvolvimentos para a tecnologia Duplex completa:
Huawei: Em 2025, a Huawei lançou a primeira solução comercial de microondas duplex comercial do mundo, Magicswave, que pode dobrar a eficiência espectral com o uso de: 1) antenas altamente isoladas (dentro de uma única caixa); e 2) algoritmos de cancelamento de interferência avançada para remover a interferência causada pelo ambiente. Em um Teste ao vivo realizado com Turkcella solução duplex completa foi capaz de suportar uma taxa de transferência de dados de 50 Gbps utilizando o espectro da banda E (80 GHz).
Nokia: Em 2024, a Nokia anunciou o sucesso demonstração de hyperlinks sem fio de ponto a ponto fixo whole duplex na faixa D da faixa D (130-175 GHz). A empresa relata que sua solução alcançou 10 Gbps para o uplink e 10 Gbps para o downlink em um único canal de 2 GHz. Estudos para desenvolver padrões que regem o uso da banda D pela ETSI e do setor de radiocomunicações da União Internacional de Telecomunicações (ITU-R) estão em andamento.
Conclusões resumidas
A tecnologia de backhaul de microondas continua a evoluir com os requisitos de mudança de tecnologia de acesso móvel. Com o aumento da concorrência pelos recursos do espectro, a eficiência espectral se destaca como um componente crítico para maximizar as capacidades de backhaul com o espectro disponível limitado.
Ao mesmo tempo, reduzir a carga da torre, as despesas operacionais e o consumo de energia continuará sendo considerações importantes para os CSPs. A evolução da tecnologia de microondas em direção a soluções completas de duplex é oportuna para ajudar as redes de backhaul a atender aos futuros requisitos móveis.