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FEBBRAIO 2024 FIELDBUS & NETWORKS 38 Fieldbus & Networks Trasferimento dati via etere in banda E La banda E utilizza la tradizionale codifica a modu- lazione digitale, da Bspk a 1.024 QAM, per il tra- sferimento dei dati via etere. Ma cosa può limitare la distanza del collegamento? − Condizioni meteorologiche avverse: pioggia, neb- bia, nevischio e neve attenuano la potenza del segnale in modo imprevedibile, diminuendone il livello al ricevimento e riducendo il rapporto segnale/rumore (SNR-Signal to Noise Ratio). È interessante notare che, in caso di pioggia, i collegamenti radio in banda E possono utilizzare una modulazione adattiva, il che significa che un collegamento può passare a una modulazione meno complessa per evitare la perdita di dati. Questo consente di mantenere la connettività per il collegamento dati ad alta disponibilità, ri- ducendo la capacità durante i periodi avversi. La soluzione SiP (System in Package) di ADI garan- tisce una disponibilità del 99,999% per un colle- gamento di 1 km con pioggia fino a 100 mm/h; − capacità in banda base: quando si opera alle frequenze della banda E, l’unità in banda base diventa il collo di bottiglia per il throughput dei dati. La tipica BBU supporta 10 Gbps di velocità di trasmissione dati, mentre lo spet- tro disponibile può supportare oltre 60 Gbps di velocità di trasmissione dati: i SiP ADI in banda E supportano ordini di modulazione fino a 1.024 QAM; − rumore di fase del LO: il rumore di fase può limi- tare l’ordine di modulazione. Il jitter del LO con- tribuisce a ridurre l’SNR a causa del rumore che si sovrappone al segnale di interesse da conver- tire verso l’alto o verso il basso. ADI dispone di eccellenti sorgenti esterne a banda larga Phase- Locked Loop/Voltage-Controlled Oscillator (PLL/ VCO) e di moltiplicatori di percorso LO e amplifi- cazione in banda E on-chip. La tabella 2 mostra i requisiti di efficienza di bit e SNR previsti per le diverse modulazioni supportate dalle tecnologie in banda E. Le radio in banda E sono più difficili da progettare rispetto alle radio μW? Le radio in banda E possono sfruttare gran parte dell’attuale struttura delle schede radio a banda base μW, compresi il nucleo del modem, il proces- sore, i moduli di memoria, il recupero/generazione del clock e la circuiteria sync 1588, oltre al front end analogico a bassa frequenza. Questo facilita la transizione dei fornitori di radio μW nello spazio della banda E. Il modulo front end in banda E, il diplexer e l’antenna sono i nuovi blocchi di proget- tazione necessari per la transizione da una radio μW a una in banda E (si veda figura 4). Senza dubbio un progetto a 76/86 GHz può apparire ostico, in quanto la complessità della progettazione in mmWè maggiore rispetto a quella di un progetto a frequenza RF inferiore o addirittura μW. Come si nota nella figura 4, le transizioni WG sono integrate nel SiP ADI per la banda E, per passare a segnali a frequenza più elevata con una perdita minima di radiofrequenza (RF) verso l’antenna. I SiP ADI hanno eliminato l’assemblaggio di stampi, incollaggi e re- sina epossidica e possono essere assemblati con apparecchiature di assemblaggio pick&place stan- dard: il SiP in banda E ha reso l’assemblaggio delle radio simile a quello delle radio μW. I budget dei collegamenti in banda E possono es- sere impegnativi a causa della perdita di 131 dB nello spazio libero a 1 km (4) e dell’attenuazione da pioggia di 17 dB/km e 31 dB/km per una dispo- nibilità del 99,99% e del 99,999% (5) . I progettisti devono considerare attentamente requisiti quali il guadagno, la potenza di trasmissione, la figura di rumore e l’IP3 per soddisfare i requisiti di backhaul degli operatori di rete 5G. Analog Devices vanta una ricca tradizione nella tecnologia di backhaul μW e mmW e ha svilup- pato dispositivi in banda E per ridurre molte delle sfide di progettazione e assemblaggio sopra men- zionate, per aiutare i progettisti a sentirsi a proprio agio in questo spazio in banda E. Banda E: il prossimo contributo per soddisfare le esigenze di backhaul del 5G Questa esplorazione della banda Emette in evidenza la sua maggiore larghezza di banda per le reti 5G, ampliando le opzioni di backhaul. Si tratta di un’ec- cellente tecnologia, complementare alla fibra, e offre agli operatori una flessibilità ancora maggiore nella pianificazione delle installazioni e nel bilancia- mento di una soluzione RAN centralizzata o divisa. Sviluppando SiP amontaggio superficiale, altamente integrati, con ingresso o uscita in banda base e uscita o ingresso in guida d’onda integrati, ADI ha eliminato gran parte del lavoro gravoso associato alla proget- tazione di front end in banda E. I progettisti non de- vono più preoccuparsi di gestire lematrici utilizzando le soluzioni tecnologiche pacchettizzate di ADI per la banda E. L’obiettivo di ADI è quello di favorire questo mercato, offrendo una tecnologia più accessibile alla comunità dei progettisti RF/μW e mmW. Analog Devices (ADI) - www.analog.com Fonti ‘What Is 5G Network Architecture?’, Remmert, Harrald. Digi International, Inc., 2021; ‘Mobile Backhaul: An Overview’, GSM Association, giu- gno 2019; ‘EricssonMicrowave Outlook Report: October 2022’ , Erics- son, 2022. Note (1) 10 GHz di spettro disponibile, efficienza 256 QAM di 6,3 bit/Hz/sec (2) Potenza di trasmissione di 22 dBm, antenna da 60 cm, BW di 625 MHz, modulazione Qpsk, collegamento a 1 Gsps, disponibilità del 99,99% (3) L’efficienza dei bit è il throughput dei dati per la BW di un canale. Include stime per la guard band di canale, la codifica di clock e il FEC. L’efficienza effettiva varia a se- conda dell’implementazione (nota in Tabella 2) (4) FSL=32,44+20×log(freq[MHz])+20×log(distanza[km]) (5) Attenuazione della pioggia da ITU-R P.838-3 ‘Specific at- tenuation model for rain for use in prediction methods’ Zona K (Europa, gran parte del Nord America e Asia) Tabella 2 - Codifica a modulazione digitale supportata dalle tecnologie E-Band e SNR Fig.4 - Schema a blocchi di un’unità radio in banda E (blu=soluzioni ADI)