Мерзлікін Анатолій Олександрович

Експериментальні дослідження пропускної здатності каналу зв’язку міліметрового діапазону хвиль всередині приміщень

Зараз у світі іде дуже стрімкий розвиток технологій, які мають доступ до інтернету, обмінюються самостійно даними та завантажують зібрану інформацію в хмарні сховища. Щороку кількість переданих даних від речей та людей в мережі інтернет складає приблизно 2 зетабайти. Об’єм інформації в мережі інтернет безперервно зростає. Згідно із сервісами Internet Live Stats, кожну секунду в Google робиться більш 50 000 пошукових запитів, проглядається 120 000 відео на Youtube, відправляється майже 2,5 млн електронних листів. Тому є доцільним впровадження п’ятого покоління зв’язку, яке буде працювати у міліметровому діапазоні. До перспективних технологій побудови 5G та її реалізації є малі базові станції, які є аналогами звичайних базових станцій мобільної мережі. У межах населених пунктів малі базові станції повинні розташовуватися на невеликих відстанях одна від іншої (приблизно 250 метрів). З таких параметрів можна зробити висновки, що для покриття одного навіть невеликого міста потрібно буде використати тисячі таких станцій, які будуть формувати єдину мережу для передавання даних користувачам 5G. З переваг можна відмітити, що завдяки малим розмірам антен їх можна буде без додаткових завад розміщувати на будь-яких елементах конструкцій та споруд (наприклад, на стінах будинків, стовпах тощо). У роботі представлено та досліджено пропускну здатність каналу зв’язку міліметрового діапазону хвиль всередині приміщень. Представлена структура модему та формат команди управління, залежність швидкості передачі C від довжини радіолінії системи зв’язку стандарту IEEE 802.11ad 60 ГГц в режимі точка-точка (Indoor LOS) та (Indoor NLOS). У роботі проведена теоретична оцінка досяжних швидкостей передачі інформації, заснованих на пропускній здатності каналу зв’язку по Шеннону, й оцінка практично досяжних швидкостей передачі даних для різних сегментів мережі передачі інформації для апаратури стандарту IEEE 802.11ad, що використовує різні схеми модуляції та кодування (MCS).

Ключові слова: експеримент, приміщення, канал, пропускна здатність, міліметровий діапазон

Merzlikin Anatolii

Experimental studies of communication channel bandwidth of millimeter wave range indoors

There is a rapid development of technologies worldwide that have access to the Internet, independently exchange data, and upload collected information to cloud storage. Every year, the amount of data transmitted from things and people on the Internet is approximately two zettabytes. The volume of data on the Internet is constantly growing. According to the Internet Live Stats service, more than 50,000 search queries are made on Google every second, 120,000 videos are viewed on YouTube, and almost 2.5 million e-mails are sent. Therefore, it is expedient to implement the fifth generation of communication, which will work in the millimeter range. Promising technologies for building 5G and its implementation include small base stations, which are analogs of conventional mobile network base stations. Within settlements, small base stations should be located short distances from each other (approximately 250 meters). From such parameters, it can be concluded that it will be necessary to use thousands of such stations to cover even a small city, forming a single network that will transmit data to 5G users. Among the advantages, it can be noted that due to the small size of the antennas, they can be placed on any elements of structures and buildings (for example, on the walls of buildings, pillars, etc.) without additional obstacles. The paper presents and investigates the bandwidth of the millimeter wave range indoor communication channel. The structure of the modem and the format of the control command, the dependence of the transmission speed C on the length of the radio line of the IEEE 802.11ad 60 GHz communication system in point-to-point mode (Indoor LOS) and (Indoor NLOS) are presented. In work, there are theoretical assessments of the achievable data transfer rates based on the bandwidth of the Shannon communication channel and practically possible data transfer rates for various segments of the information transfer network for the IEEE 802.11ad standard equipment using different modulation and coding schemes (MCS).

Keywords: experiment, indoors, channel, bandwidth, millimeter range