Wuhan Tabebuia Technology Co., Ltd.

Σύνοψη Η χρήση πλατφορμών συστημάτων ανοιχτού κώδικα και υλικού για τη μελέτη σταθμών βάσης μικρής κλίμακας είναι μια σημαντική κατεύθυνση έρευνας στους τομείς των ασύρματων επικοινωνιών ραδιοφώνου και LTE.Οι παραδοσιακοί εμπορικοί εξοπλισμός σταθμών βάσης είναι ακριβός, έχει μεγάλους κύκλους ανάπτυξης, υψηλή λειτουργική πολυπλοκότητα και δύσκολες αλλαγές λειτουργικότητας.Για την αντιμετώπιση του ζητήματος των πολύπλοκων αλλαγών στη λειτουργικότητα και των μακρών κύκλων ανάπτυξης στη μελέτη των σταθμών βάσης ασύρματης επικοινωνίας LTE, the proposed solution adopts the open-source OAI 5G and srsRAN software systems and a software-defined radio (SDR) hardware platform to build real-time operating base stations for research on interactions with terminalsΗ προσέγγιση αυτή αποφεύγει τα προβλήματα των τεράστιων και δαπανηρών σταθμών βάσης με μεγάλους κύκλους ανάπτυξης, βελτιώνοντας την αποτελεσματικότητα της έρευνας για τους σταθμούς βάσης και τις αλληλεπιδράσεις των τερματικών σταθμών. Λύση Βασίζεται στην σειρά USRP-LW/SDR-LW λογισμικού-προσδιορισμένου ραδιοεξοπλισμού, σε συνδυασμό με πλατφόρμες λογισμικού όπως srsRAN και OpenAirInterface (OAI) 5G,μπορεί να κατασκευαστεί ένας σταθμός βάσης και ένα τερματικό προσομοίωσης 4G/5GΧρησιμοποιώντας διαφορετικά μοντέλα λογισμικού-προσδιορισμένου ραδιοϋλικού και διάφορες παραμέτρους διαμόρφωσης σταθμού βάσης, μπορούν να επιτευχθούν διαφορετικές λειτουργίες.Αυτό το σύστημα μπορεί να προσομοιώσει πλήρως το end-to-end protocol stack, μοντελοποιεί με ακρίβεια τον σταθμό βάσης, τον τερματικό σταθμό και το κεντρικό δίκτυο, τηρώντας παράλληλα τις αντίστοιχες προδιαγραφές πρωτοκόλλου 3GPP.Υποστηρίζει την ολοκλήρωση με εμπορικό εξοπλισμό (όπως εμπορικοί τερματικοί σταθμοί και βασικά δίκτυα) και επιτρέπει τη δευτερεύουσα ανάπτυξη με βάση τη συστοιχία πρωτοκόλλων. Το σχήμα 1 δείχνει την αρχιτεκτονική του συστήματος LTE, η οποία αποτελείται από τρία μέρη: το βασικό δίκτυο (EPC), τον σταθμό βάσης (eNB) και τον χρήστη (UE).Κάθε μέρος υλοποιεί τις αντίστοιχες λειτουργίες του σύμφωνα με το 3GPP LTE protocol stackΑπό την πλευρά του UE, η αρχιτεκτονική περιλαμβάνει λειτουργίες όπως PHY, MAC, RLC, PDCP και RRC.Στη μέση είναι η αρχιτεκτονική eNB, η οποία περιλαμβάνει την εναέρια διεπαφή με το UE και τις διεπαφές S1-U και S1-MME με το βασικό δίκτυο.και P-GW. Το 5G ασύρματο περιβάλλον κληρονομεί το 4G protocol stack, με ένα πρόσθετο στρώμα SDAP να εισάγεται στο επίπεδο χρήστη για να σημειώνει την ποιότητα της υπηρεσίας (QoS).Η αρχιτεκτονική του συστήματος 5G χωρίζεται επίσης σε τρία μέρηΤο ng-eNB, το gNodeB και το 5GC συνδέονται μέσω της διεπαφής NG.

Σύνοψη Η τεχνολογία μεγάλης κλίμακας πολλαπλής εισόδου πολλαπλής εξόδου (MIMO) είναι βασική τεχνολογία στις επικοινωνίες δικτύου 5G.Χρησιμοποιεί μεγάλης κλίμακας σειρές κεραίων για την επίτευξη αποτελεσματικής μετάδοσης και λήψης σήματοςΜε την αύξηση του αριθμού των κεραίων,Η τεχνολογία MIMO μεγάλης κλίμακας μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την χωρητικότητα καναλιών και τη φασματική απόδοση του συστήματος χωρίς να απαιτούνται πρόσθετοι πόροι φάσματος ή ισχύ μετάδοσης.Για την υλοποίηση του οράματος 5G και την κάλυψη των κρίσιμων απαιτήσεων απόδοσης για την αποτελεσματικότητα του φάσματος, είναι απαραίτητο να δημιουργηθούν πρωτότυπα και να επικυρωθούν οι μεγάλες κλίμακες MIMO και άλλες συναφείς τεχνολογίες.Δεδομένου ότι οι υπολογιστικές προσομοιώσεις από μόνες τους δεν μπορούν να αντιμετωπίσουν πολλά από τα περίπλοκα ανεπίλυτα ζητήματα, είναι αναγκαίο να αναπτυχθούν πρωτότυπα συστήματα που μπορούν να λειτουργούν σε πραγματικό χρόνο υπό πραγματικές συνθήκες καναλιού και να μεταδίδουν/αναλαμβάνουν πραγματικά σήματα ραδιοσυχνοτήτων.που συνδυάζει λογισμικό προσομοίωσης σε υπολογιστή με πλατφόρμα ραδιοφώνου που καθορίζεται από λογισμικό (SDR), μπορεί να αντιμετωπίσει αυτές τις προκλήσεις, διευκολύνοντας τη μετάβαση από τη θεωρητική προσομοίωση στην πρακτική εφαρμογή και με τον τρόπο αυτό επιταχύνοντας την ανάπτυξη συστημάτων επικοινωνίας επόμενης γενιάς. Λύση Η λύση αυτή εφαρμόζεται με τη χρήση του LuowaveUSRP-LW N321πλατφόρμα, η οποία αποτελείται κυρίως από το προγραμματιζόμενο RF front-end USRP-LW N321, διακομιστές, διακόπτες και πηγή ρολογιούΟκτώχρονο-LW-G. Διάγραμμα εγκατάστασης Συνιστώμενο μοντέλο ΗUSRP-LW N321είναι ένα ραδιόφωνο δικτύου που καθορίζεται από λογισμικό και μπορεί να παρέχει αξιοπιστία και ικανότητες αντοχής σε σφάλματα για ανάπτυξη σε μεγάλης κλίμακας και κατανεμημένα ασύρματα συστήματα.Είναι ένα SDR υψηλής απόδοσης που χρησιμοποιεί ένα μοναδικό σχεδιασμό ραδιοσυχνοτήτων για να προσφέρει 2 κανάλια RX και 2 κανάλια TX σε μέγεθος RU μισού πλάτουςΗ ευέλικτη αρχιτεκτονική συγχρονισμού υποστηρίζει μια αναφορά ρολογιού 10 MHz, αναφορά χρόνου PPS για εξωτερικές εισόδους TX LO και RX LO, επιτρέποντας μια πλατφόρμα δοκιμής MIMO φάσης. Οκτώχρονο-LW-Gείναι ένα σύστημα κατανομής συσκευών για πηγές ρολογιού υψηλής ακρίβειας. Είναι πολύ χρήσιμο για τους χρήστες που επιθυμούν να δημιουργήσουν ένα σύστημα πολλαπλών καναλιών και να συγχρονιστούν με κοινό χρόνο αναφοράς.Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το OctoClock-G για να εκτελέσουμε συνεκτικές λειτουργίες στο USRP N210 και να συγχρονιστούμε με το σύστημαΑυτό επιτρέπει πολλές εφαρμογές σταδιακής συστοιχίας, όπως η διαμόρφωση δέσμης, η εύρεση κατεύθυνσης υπερεξέκλισης, ο συνδυασμός ποικιλομορφίας ή ο σχεδιασμός μεταδοτών MIMO.

5G Επισκόπηση της λύσης USRP χιλιοστιαίων κυμάτων Δεδομένου ότι η ζήτηση για υπερυψωμένη μετάδοση δεδομένων, χαμηλή καθυστέρηση και μεγάλη χωρητικότητα στην αγορά κινητών επικοινωνιών αυξάνεται ολοένα και περισσότερο,η βιομηχανία επικοινωνιών χρειάζεται να αναπτύξει άλλες ζώνες συχνοτήτων της ασύρματης τεχνολογίας 5G για να μειώσει την τρέχουσα πίεση στη χρήση ασύρματου φάσματος στα δίκτυα.   Το λεγόμενο 5G χιλιοστομετρικό κύμα, σύμφωνα με το πρωτόκολλο 3GPP 38.101, το 5G NR χρησιμοποιεί κυρίως δύο ζώνες συχνοτήτων: ζώνη συχνοτήτων FR1 και ζώνη συχνοτήτων FR2.Το εύρος συχνοτήτων της ζώνης συχνοτήτων FR1 είναι 450MHz - 6GHz, επίσης γνωστή ως ζώνη συχνοτήτων Sub-6GHz· το εύρος συχνοτήτων της ζώνης συχνοτήτων FR2 είναι 24,25GHz - 52,6GHz, συνήθως αναφέρεται ως χιλιοστιαίο κύμα.     Τα πλεονεκτήματα του 5G mmWave Μεγάλη ταχύτητα και μεγάλη χωρητικότητα: το mmWave μπορεί να παρέχει εξαιρετικά υψηλή ταχύτητα μετάδοσης δεδομένων, με μέγιστο ρυθμό που φτάνει τα 30 Gbps, υποστηρίζοντας ταυτόχρονη σύνδεση μεγάλου αριθμού συσκευών,και κατάλληλο για σενάρια όπως η ζωντανή μετάδοση υψηλήςΕπικαιροποίηση βίντεο. Χαμηλή καθυστέρηση: Η τεχνολογία mmWave μπορεί να επιτύχει ταχύτερη ανταπόκριση μειώνοντας την καθυστέρηση επικοινωνίας.όπως αυτόνομη οδήγηση και τηλεχειρισμός. Υψηλή κατευθυντικότητα: Το mmWave έχει καλή κατεύθυνση και στενές δέσμες, γεγονός που ευνοεί την ακριβή τοποθέτηση και μετάδοση και μπορεί να βελτιώσει την ασφάλεια του σήματος και να μειώσει τις παρεμβολές. Χαρακτηριστικά για κάθε καιρό: Η διάδοση των mmWave επηρεάζεται πολύ λιγότερο από το κλίμα και έχει χαρακτηριστικά για κάθε καιρό. Επί του παρόντος, οι δέκτες USRP μπορούν να στέλνουν και να λαμβάνουν σήματα RF κάτω από 6 GHz, καλύπτοντας τη ζώνη συχνοτήτων Sub6G.Μονούλες διεύρυνσης mmWaveΓια το USRP, το οποίο μπορεί να μετατρέψει σήματα μεσαίων συχνοτήτων σε ζώνη συχνοτήτων mmWave, βοηθώντας έτσι τους χρήστες να δημιουργήσουν γρήγορα συστήματα κινητής επικοινωνίας 5G mmWave.   Λύση Το σύστημα επικοινωνίας χιλιοστών κυμάτων 5G βασίζεται στην σειρά ασύρματων πλατφορμών USRP-LW/SDR-LW που καθορίζονται από λογισμικό,οι ενότητες διεύρυνσης χιλιοστών κυμάτων και η πλατφόρμα λογισμικού OpenAirInterface (OAI) 5GΈχει τη λειτουργία της προσομοίωσης του περιβάλλοντος δικτύου NSA/SA 5G και μπορεί να υποστηρίξει την εξερεύνηση σχετικών τεχνολογιών για την επικοινωνία 5G με χιλιοστών κύματα.Μέσω της χρήσης διαφορετικών τύπων λογισμικού-προσδιορισμένου ραδιοϋλικού και διαφορετικών παραμέτρων διαμόρφωσης σταθμού βάσης, μπορούν να επιτευχθούν διαφορετικές λειτουργίες. Το σύστημα αυτό μπορεί να προσομοιώνει πλήρως την αλυσιδωτή συστοιχία πρωτοκόλλου από άκρο σε άκρο, να προσομοιώνει πλήρως σταθμούς βάσης, τερματικούς σταθμούς και βασικά δίκτυα και να πληροί τις αντίστοιχες προδιαγραφές πρωτοκόλλου 3GPP.Υποστηρίζει τη διασύνδεση με εμπορικό εξοπλισμό και υποστηρίζει τη δευτερογενή ανάπτυξη με βάση τη συστοιχία πρωτοκόλλων.   Διάγραμμα εγκατάστασης Από την πλευρά του σταθμού βάσης: Αποτελείται από μία ανεξάρτητη συσκευή ραδιοφώνου υψηλής απόδοσης SDR-LW 2974, μία μονάδα επεκτάσεως χιλιοστών κυμάτων, μία μονάδα μετατροπής προς τα πάνω και μία μονάδα μετατροπής προς τα κάτω, και δύο κεραίες κέρατος χιλιοστών κυμάτων.     Τερματική πλευρά: Αποτελείται από μια ραδιοφωνική συσκευή που καθορίζεται από λογισμικό. USRP-LW B210, ένα μοντέλο μετατροπής προς τα πάνω με διεύρυνση χιλιοστών κυμάτων, ένα μοντέλο μετατροπής προς τα κάτω, έναν άνω υπολογιστή και δύο κεραίες κέρατος χιλιοστών κυμάτων.         Συγγενικά προϊόντα Οι απαιτήσεις επεξεργασίας του 5G-NR είναι πολύ υψηλότερες από εκείνες του 4G, απαιτώντας έτσι συσκευές SDR υψηλής απόδοσης ή ακόμη πιο προηγμένους υπολογιστές ως υπολογιστή υποδοχής για το USRP.Μέσω της συνοδευτικής μονάδας διεύρυνσης χιλιοστών κυμάτων και του μετατροπέα, η συνεχής μετατροπή συχνότητας από 24GHz σε 44GHz μπορεί να υποστηριχθεί, καλύπτοντας τις ερευνητικές ανάγκες της επικοινωνίας 5G με χιλιοστών κύματα. (1) Σειρά SDR-LWΗ σειρά SDR-LW είναι μια ανεξάρτητη συσκευή υψηλών επιδόσεων SDR που κυκλοφόρησε από την Luoguang Electronics.Δουλεύοντας σε συνεργασία με τον επεξεργαστή Intel X86 και το FPGAΟ ξενιστής της συσκευής σειράς SDR-LW μπορεί να εκτελεί το λογισμικό σταθμού βάσης/τερεμενάλου 5G,και το μπροστινό άκρο συνειδητοποιεί τη μετάδοση σήματος για σταθμούς βάσης και τερματικές συσκευές μέσω κεραίας κεραίεςΤο ολοκληρωμένο πλαίσιο σχεδιασμού του επιτρέπει να κατασκευάζονται γρήγορα πρωτότυπα υψηλής απόδοσης συστημάτων κινητής ασύρματης επικοινωνίας.SDR-LW 2974καιSDR-LW 3980 μοντέλα: (2) USRP-LW σειράUSRP-LW N321 είναι ραδιοφωνική συσκευή υψηλών επιδόσεων που καθορίζεται από λογισμικό και διαθέτει στιγμιαίο εύρος ζώνης έως και 200 MHz RF front-end, υποστηρίζει τη διαμόρφωση MIMO και είναι εξοπλισμένη με υψηλής ταχύτητας ADC και DAC.Μπορεί να χειριστεί πολύπλοκες εργασίες επεξεργασίας σήματος και να ανταποκριθεί σε διάφορες απαιτήσεις ασύρματης επικοινωνίας.Οι σταθμοί βάσης και οι τερματικοί τερματισμοί είναι εγκατεστημένοι στον υπολογιστή που συνδέεται με το USRP-LW N321 για την υλοποίηση λειτουργιών ασύρματου πρωτόκολλου NR.Το USRP-LW N321 ολοκληρώνει την μετατροπή ψηφιακού σε αναλογικό και ολοκληρώνει τις λειτουργίες μετάδοσης και λήψης στο τέλος RF. Ο επεξεργαστής baseband του USRP-LW N321 υιοθετεί το Xilinx Zynq-7100 SoC, ενσωματώνοντας ένα μεγάλης κλίμακας προγραμματιζόμενο από τον χρήστη FPGA και διπλό πυρήνα ARM CPU,Παροχή ισχυρής υποστήριξης για επεξεργασία σε πραγματικό χρόνο και χαμηλής καθυστέρησηςΧρησιμοποιώντας τις θύρες SFP+ και QSFP+, το USRP-LW N321 μπορεί να μεταφέρει ροές δεδομένων I/Q υψηλής απόδοσης στον υπολογιστή υποδοχής ή στον συμπαραγωγό FPGA, ικανοποιώντας τις απαιτήσεις επεξεργασίας δεδομένων υψηλής ταχύτητας.Υποστηρίζει τις αποστολές απομακρυσμένης εκτέλεσης, όπως η ενημέρωση λογισμικού, η επανεκκίνηση και η επαναφορά σε εργοστασιακή ρύθμιση, απλοποιώντας έτσι τον έλεγχο και τη διαχείριση του ραδιοφωνικού δικτύου.