Wuhan Tabebuia Technology Co., Ltd.

ภาพรวม การใช้แพลตฟอร์มและฮาร์ดแวร์ระบบที่เปิดตัวเพื่อศึกษาสถานีฐานขนาดเล็ก เป็นทิศทางสําคัญของการวิจัยในสาขาวิทยุและสื่อสารไร้สาย LTEอุปกรณ์สถานีฐานพาณิชย์แบบดั้งเดิมแพง, มีวงจรการพัฒนาที่ยาว, ความซับซ้อนในการปฏิบัติงานสูง, และการเปลี่ยนแปลงฟังก์ชันที่คับคั่ง.เพื่อแก้ปัญหาของการเปลี่ยนแปลงฟังก์ชันที่ซับซ้อนและรอบการพัฒนาที่ยาวนานในการศึกษาสถานีฐานสื่อสารไร้สาย 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 terminalsแนวทางนี้หลีกเลี่ยงปัญหาของสถานีฐานขนาดใหญ่และแพงที่มีวงจรการพัฒนายาว การแก้ไข พื้นฐานจากชุด USRP-LW/SDR-LW ของฮาร์ดแวร์วิทยุที่กําหนดด้วยซอฟต์แวร์, ร่วมกับแพลตฟอร์มซอฟต์แวร์ เช่น srsRAN และ OpenAirInterface (OAI) 5Gสถานีฐานและเทอร์มินอลจําลอง 4G/5G สามารถสร้างโดยใช้รุ่นต่าง ๆ ของเครื่องมือวิทยุที่กําหนดด้วยโปรแกรมและปารามิเตอร์การตั้งค่าสถานีฐานต่าง ๆ สามารถทําหน้าที่ต่าง ๆ ได้ระบบนี้สามารถจําลองแบบเต็มที่ ระบบโปรโตคอลจากปลายไปปลาย, รูปแบบแม่นยําของสถานีฐาน, เทอร์มินัล และเครือข่ายหลัก, ในขณะที่สอดคล้องกับรายละเอียดโปรโตคอล 3GPP ที่ตรงกันมันสนับสนุนการบูรณาการกับอุปกรณ์พาณิชย์ (เช่น เทอร์มินัลพาณิชย์และเครือข่ายหลัก) และอนุญาตการพัฒนาทางสองบนพื้นฐานของโปรต็อกอลสเตค. ภาพที่ 1 แสดงสถาปัตยกรรมระบบ LTE ซึ่งประกอบด้วยสามส่วน คือ เครือข่ายหลัก (EPC) สถานีฐาน (eNB) และผู้ใช้ (UE)แต่ละส่วนดําเนินงานตามฟังก์ชันที่เกี่ยวข้องตาม 3GPP LTE protocol stack. ด้าน UE สถาปัตยกรรมรวมถึงฟังก์ชัน เช่น PHY, MAC, RLC, PDCP และ RRC. UE ติดต่อกับ eNB สําหรับการแลกเปลี่ยนข้อมูล uplink และ downlink ผ่านอินเตอร์เฟซอากาศกลางคือสถาปัตยกรรม eNB, ซึ่งรวมถึงอินเตอร์เฟซอากาศกับ UE และอินเตอร์เฟส S1-U และ S1-MME กับเครือข่ายหลัก ด้านขวาคือ EPC ซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบเครือข่ายหลัก ๆ เช่น MME, S-GW,และ P-GW. รูปที่ 2 แสดงถึงสถาปัตยกรรมระบบ NR อินเตอร์เฟซวิทยุ 5G ได้รับมรดกจาก 4G โปรต็อกอลสเตค โดยมีชั้น SDAP เพิ่มเติมนําเข้าในระดับผู้ใช้เพื่อระบุคุณภาพการให้บริการ (QoS)สถาปัตยกรรมระบบ 5G ยังแบ่งออกเป็น 3 ส่วน: ผู้ใช้งาน (UE), สถานีฐาน 5G (gNodeB), และเครือข่ายหลัก (5GC). ng-eNB, gNodeB, และ 5GC เชื่อมต่อผ่านอินเตอร์เฟส NG.

ภาพรวม เทคโนโลยีขนาดใหญ่ Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) เป็นเทคโนโลยีหลักในการสื่อสารเครือข่าย 5Gมันใช้แอนเทนเนียขนาดใหญ่ เพื่อให้การส่งสัญญาณและการรับสัญญาณมีประสิทธิภาพโดยการเพิ่มจํานวนแอนเทนน์เทคโนโลยี MIMO ระดับใหญ่สามารถปรับปรุงความจุของช่องทางและประสิทธิภาพของสายสีของระบบได้อย่างสําคัญ โดยไม่ต้องการทรัพยากรสายสีเพิ่มเติมหรือพลังงานส่งเพื่อทําตามมุมมองของ 5G และตอบสนองความต้องการการทํางานที่สําคัญสําหรับประสิทธิภาพของสายความรังสี, มันจําเป็นที่จะสร้างต้นแบบและรับรอง MIMO และเทคโนโลยีอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องขนาดใหญ่.เนื่องจากการจําลองคอมพิวเตอร์เพียงลําพังไม่สามารถแก้ปัญหาที่ซับซ้อนหลายอย่าง, มันจําเป็นต้องพัฒนาระบบต้นแบบที่สามารถทํางานในเวลาจริงภายใต้สภาพช่องทางจริงและส่ง / รับสัญญาณ RF จริงๆที่รวมซอฟต์แวร์จําลองบนคอมพิวเตอร์กับแพลตฟอร์มวิทยุที่กําหนดด้วยซอฟต์แวร์ (SDR), สามารถตอบโจทย์กับโจทย์เหล่านี้ โดยอํานวยความสะดวกในการเปลี่ยนจากการจําลองทางทฤษฎีไปสู่การนําไปใช้จริง และด้วยวิธีนี้เร่งการพัฒนาระบบสื่อสารรุ่นต่อไป การแก้ไข การแก้ไขนี้ถูกนําไปใช้โดยใช้ LuowaveUSRP-LW N321แพลตฟอร์ม ซึ่งประกอบด้วยโปรแกรม RF แฟรนท์เอ็นด์ USRP-LW N321 เซอร์เวอร์ สวิตช์ และแหล่งเวลาOctoClock-LW-G. แผนการตั้งค่า รุ่นที่แนะนํา รายการUSRP-LW N321เป็นวิทยุที่กําหนดด้วยซอฟต์แวร์ในเครือข่ายที่สามารถให้ความน่าเชื่อถือและความสามารถในการอดทนความผิดพลาดสําหรับการใช้งานในระบบไร้สายขนาดใหญ่และกระจายมันเป็น SDR ที่มีประสิทธิภาพสูงที่ใช้การออกแบบ RF ที่เป็นเอกลักษณ์ในการนําเสนอ 2 RX และ 2 TX ช่องทางในขนาด RU ครึ่งความกว้างสถาปัตยกรรมการร่วมกันแบบยืดหยุ่นรองรับอ้างอิงเวลา 10 MHz, อ้างอิงเวลา PPS สําหรับ TX LO และ RX LO ทางเข้าภายนอก, ทําให้สามารถมีแพลตฟอร์มการทดสอบ MIMO ที่มีความสอดคล้องกับระยะ OctoClock-LW-Gเป็นระบบการจัดสรรอุปกรณ์สําหรับแหล่งนาฬิกาความแม่นยําสูง. มันมีประโยชน์มากสําหรับผู้ใช้ที่ต้องการจัดตั้งระบบหลายช่องทางและร่วมกันกับเวลาอ้างอิงทั่วไป. ตัวอย่างเช่นเราสามารถใช้ OctoClock-G ในการดําเนินการที่มีความสอดคล้องกับ USRP N210 และร่วมกับระบบ. นี้ทําให้การใช้งานชุดระยะหลายอย่าง เช่น การสร้างรังสี การค้นหาทิศทางความละเอียดสูงสุด การรวมความหลากหลาย หรือการออกแบบเครื่องรับ MIMO

5G มิลลิเมตรคลื่น USRP Solution Overview เนื่องจากความต้องการในการถ่ายทอดข้อมูลที่สูงสุด ความยืดหยุ่นต่ํา และความจุขนาดใหญ่ในตลาดการสื่อสารเคลื่อนไหวกําลังเพิ่มขึ้นอย่างมากอุตสาหกรรมการสื่อสารต้องพัฒนาช่วงความถี่อื่น ๆ ของเทคโนโลยีไร้สาย 5G เพื่อบรรเทาความกดดันปัจจุบันต่อการใช้สเปคเตอร์ไร้สายในเครือข่าย.   เรียกว่าคลื่นมิลลิเมตร 5G ตามโปรโตคอล 3GPP 38.101 5G NR โดยหลักใช้ช่วงความถี่สองช่วง คือช่วงความถี่ FR1 และช่วงความถี่ FR2ระยะความถี่ของวงความถี่ FR1 คือ 450MHz - 6GHz, หรือที่รู้จักกันในฐานะช่วงความถี่ Sub-6GHz; ระยะความถี่ของช่วงความถี่ FR2 คือ 24.25GHz - 52.6GHz โดยปกติเรียกว่าคลื่นมิลลิเมตร     ข้อดีของ 5G mmWave ความเร็วสูงและความจุขนาดใหญ่ mmWave สามารถให้ความเร็วในการส่งข้อมูลที่สูงมาก โดยมีอัตราสูงสุดถึง 30 Gbps ซึ่งรองรับการเชื่อมต่อพร้อมกันของอุปกรณ์จํานวนมากและเหมาะสําหรับฉาก เช่น การถ่ายทอดสดของวิดีโอความหมายและความเป็นจริงจริง ความช้าต่ํา เทคโนโลยี mmWave สามารถตอบสนองได้เร็วขึ้น โดยการลดความช้าในการสื่อสารเช่น การขับขี่แบบอิสระและรีโมทคอนโทรล. การนําทางสูง: mmWave มีทิศทางที่ดีและรังสีแคบ ซึ่งช่วยให้มีการตั้งตําแหน่งและการส่งสัญญาณที่แม่นยํา และสามารถปรับปรุงความปลอดภัยของสัญญาณและลดการแทรกแซง คุณลักษณะทุกสภาพอากาศ: การแพร่ระบาดของคลื่น mm มีผลกระทบจากสภาพอากาศน้อยกว่ามาก และมีลักษณะในทุกสภาพอากาศ ปัจจุบันเครื่องรับสัญญาณ USRP สามารถส่งและรับสัญญาณ RF ต่ํากว่า 6 GHz ครอบคลุมช่วงความถี่ Sub6G เพื่อตอบสนองความต้องการของ NR FR2โมดูลขยายคลื่น mmWaveสําหรับ USRP ซึ่งสามารถปรับเปลี่ยนสัญญาณความถี่ระยะกลางเป็นช่วงความถี่ mmWave โดยช่วยให้ผู้ใช้ได้รวดเร็วในการจัดตั้งระบบสื่อสารมือถือ 5G mmWave   การแก้ไข ระบบสื่อสารคลื่นมิลลิเมตร 5G ถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของ USRP-LW/SDR-LW ซีรีส์ของแพลตฟอร์มวิทยุที่กําหนดด้วยโปรแกรมโมดูลขยายคลื่นมิลลิเมตร และแพลตฟอร์มโปรแกรม 5G OpenAirInterface (OAI)มันมีหน้าที่จําลองสภาพแวดล้อมเครือข่าย NSA / SA 5G และสามารถสนับสนุนการสํารวจเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องสําหรับการสื่อสารคลื่นมิลลิเมตร 5G.ผ่านการใช้ชนิดต่าง ๆ ของเครื่องมือวิทยุที่กําหนดด้วยซอฟต์แวร์ และปารามิเตอร์การตั้งค่าสถานีฐานที่แตกต่างกันสามารถทําหน้าที่ต่าง ๆ ได้ ระบบนี้สามารถจําลองสเต็กโปรโตคอลปลายถึงปลาย ได้อย่างเต็มที่,จําลองสถานีฐาน, เทอร์มินัล และเครือข่ายหลัก และตอบสนองให้กับรายละเอียดโปรโตคอล 3GPP ที่ตรงกันมันสนับสนุนการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์พาณิชย์ และสนับสนุนการพัฒนาทางสอง.   แผนการตั้งค่า ด้านสถานีฐาน: มันประกอบด้วยอุปกรณ์ออนไลน์ที่อิสระจากอัตราการทํางานสูง SDR-LW 2974, โมดูลขยายคลื่นมิลลิเมตรหนึ่ง โมดูลแปลงขึ้นและโมดูลแปลงลงหนึ่ง และแอนเทนน์ฮอร์นคลื่นมิลลิเมตรสองตัว     ด้านปลายทาง: มันประกอบด้วยอุปกรณ์วิทยุที่กําหนดด้วยโปรแกรม USRP-LW B210, โมดูลขยายคลื่นมิลลิเมตร โมดูลแปลงขึ้น โมดูลแปลงลง คอมพิวเตอร์ด้านบน และแอนเทนน์ฮอร์นคลื่นมิลลิเมตรสองตัว         สินค้าที่เกี่ยวข้อง ความต้องการในการประมวลผลของ 5G-NR ยิ่งสูงกว่าของ 4G ดังนั้นจึงต้องการอุปกรณ์ SDR ที่มีความสามารถสูงหรือ PC ที่มีความก้าวหน้ามากขึ้นเป็นคอมพิวเตอร์เจ้าภาพสําหรับ USRPผ่านโมดูลขยายคลื่นมิลลิเมตรและตัวแปลง, การแปลงความถี่ต่อเนื่องจาก 24GHz เป็น 44GHz สามารถสนับสนุน, ตอบสนองความต้องการการวิจัยของการสื่อสารคลื่นมิลลิเมตร 5G. (1) ซีรี่ย์ SDR-LWซีรี่ย์ SDR-LW เป็นอุปกรณ์ SDR ระดับความสามารถสูงที่เปิดตัวโดย Luoguang Electronics. มันประกอบด้วยโปรเซสเซอร์บนเครื่อง, FPGA และ RF แฟรนด์เอ็นด์.โดยทํางานร่วมกับโปรเซสเซอร์ Intel X86 และ FPGA, ความยืดหยุ่นของอุปกรณ์วิทยุที่กําหนดด้วยซอฟต์แวร์จะเพิ่มขึ้น เจ้าของอุปกรณ์ชุด SDR-LW สามารถทํางานซอฟต์แวร์สถานีฐาน / ทิมินัล 5Gและด้านหน้าทําการส่งสัญญาณสําหรับสถานีฐานและอุปกรณ์ปลายทาง ผ่านแอนเทนนาฮอร์น.กรอบการออกแบบที่บูรณาการทําให้มันสามารถสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วของระบบสื่อสารไร้สายเคลื่อนที่ที่มีประสิทธิภาพสูงSDR-LW 2974และSDR-LW 3980 รุ่น: (2) USRP-LW ซีรี่ย์USRP-LW N321 เป็นอุปกรณ์วิทยุที่กําหนดด้วยซอฟต์แวร์ที่มีประสิทธิภาพสูง มีความกว้างแบนด์เวททันทีสูงสุด 200 MHz RF แอนท์เอ็นด์ รองรับการตั้งค่า MIMO และพร้อมกับ ADC และ DAC ความเร็วสูงมันสามารถจัดการกับภารกิจการประมวลผลสัญญาณที่ซับซ้อน และตอบสนองความต้องการการสื่อสารไร้สายที่หลากหลาย.สถานีฐานและเทอร์มิเนลอ่อนถูกตั้งขึ้นบน PC ที่เชื่อมต่อกับ USRP-LW N321 เพื่อนําฟังก์ชัน NR wireless protocol stack มาดําเนินการUSRP-LW N321 จบการแปลงจากดิจิตอลเป็นแอนาล็อก และ จบการส่งและรับฟังก์ชันที่ RF ปลาย. โปรเซสเซอร์เบสเบนด์ของ USRP-LW N321 ใช้ Xilinx Zynq-7100 SoC ผสมผสาน FPGA ที่สามารถเขียนโปรแกรมได้ในขนาดใหญ่และ CPU ARM หลักสองตัวการให้การสนับสนุนที่แข็งแกร่งสําหรับการประมวลผลในเวลาจริงและความช้าต่ําโดยการใช้พอร์ต SFP + และ QSFP + USRP-LW N321 สามารถส่งกระแสข้อมูล I / Q ความเร็วสูงไปยัง PC หรือ FPGA coprocessor ที่เป็นเจ้าภาพ ตอบสนองความต้องการของการประมวลผลข้อมูลความเร็วสูงรองรับการดําเนินงานจากระยะไกล, เช่น อัพเดทซอฟต์แวร์, การเริ่มต้นใหม่, และการตั้งค่าใหม่จากโรงงาน, โดยทําให้การควบคุมและการจัดการของเครือข่ายวิทยุง่ายขึ้น.