A Freqüência e Utilização E Band

E-Band

Allan Rodrigo de Oliveira¹, Carlos Nazareth Motta Marins²

Abstract: The focus of this work is to address the operation of microwave radio systems in the E band frequencies (71-76 GHz and 81-86 GHz), due to their greater traffic capacity, propagation characteristics and wider bandwidth.  In addition to the above-mentioned E Band characteristics, it includes fixed services within the 71-76 GHz, 81-86 GHz, 92-94 GHz and 94,1-95 GHz sub-bands.

Resumo: O foco deste trabalho é abordar a operação dos sistemas de rádio micro-ondas nas faixas de frequência da Banda E (71-76 GHz e 81-86 GHz), em função da maior capacidade de trafego transportada, características de propagação e maior largura de banda. Além das características acima mencionadas, a Banda E contempla os serviços fixos, dentro das sub-bandas de 71-76 GHz, 81-86 GHz, 92-94 GHz e 94,1-95 GHz.

1. INTRODUÇÃO

O objetivo deste trabalho é analisar um arranjo de canal de frequência de rádio para sistemas do serviço fixo que operam na faixa de frequências 71,0-76,0 GHz para transmissão de dados, fornecendo interfaces de transmissão de dados de alta velocidade.

O espectro de ondas milimétricas acima de 70 GHz é de interesse crescente para prestadores de serviços e projetistas de sistemas, devido à grande largura de banda disponível para o transporte de comunicações nesta faixa de frequência. Estas bandas largas são valiosas no apoio de aplicações como transmissão de dados de altíssima velocidade [1] e de múltiplos serviços. Aplicações podem ser implementadas sem preocupação com interferências, assegurando a reutilização eficiente desta banda de frequência.

É possível fazer previsões razoáveis ​​sobre o futuro de novos serviços, no entanto, com o rápido crescimento das aplicações baseadas na internet, é cada vez maior a necessidade de acesso à banda larga, normalmente fornecida através de fibra óptica. No entanto, as infraestruturas de fibra não atingem profundamente todas as áreas, principalmente por causa dos altos custos e tempo necessários para a implantação.

Portanto, a utilização da faixa 71,0-76,0 GHz oferece uma oportunidade convidativa para lidar com os desafios do mercado futuro, desde que se aproveite a capacidade do rádio de chegar aos usuários em áreas suburbanas e rurais, de forma rápida e econômica. Desta forma, os rádios serão capazes de fornecer sistemas que ampliarão o acesso de banda larga fora do alcance de fibra óptica atualmente disponível, complementando, assim, as infraestruturas de banda larga fixa existentes.

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Instituto Nacional de Telecomunicações, como parte dos requisitos para a obtenção do Certificado de Pós-Graduação em Engenharia de Redes e Sistemas de Telecomunicações. Orientador: Prof. Dr. Carlos Nazareth Motta Marins. Trabalho aprovado em 07/2017.

1. Largura de banda total disponível.

Para estas faixas de frequência as bandas de canal têm a largura de 5 GHz que podem ser proveitosamente combinadas para compor aplicações FDD (Frequency Division Duplex) com 10 GHz de separação duplex, fato que facilita o desenvolvimento de duplexadores de RF simples.

As antenas nestas bandas apresentam alto ganho com tamanho menor, por exemplo, até 50 dBi com o diâmetro de 60 centímetros; consequentemente, eles também oferecem uma alta diretividade, o que facilita o funcionamento de um grande número de links na mesma área.

Neste cenário, a solução alternativa poderia ser baseada em frequências ainda não utilizadas, mas já previstas para o serviço fixo e que usa um arranjo de canal não convencional, a fim de realizar, pelo menos, um sinal de 1 Gbit/s totalmente transparente, a fim de apoiar interfaces como Gigabit Ethernet, e usando apenas um equipamento de rádio.

Pode-se considerar que esta é uma meta razoável para cobrir de um a dois quilômetros no cenário sem obstrução.

A fim de permitir que as operações de ponto a ponto com uma taxa de 1 Gbit/s, e tendo em conta a recente melhoria em termos de eficiência de espectro, são necessários canais de pelo menos 250 MHz. Hoje em dia, um canal de 56 MHz é utilizado para transmitir 311 Mbit/s, assim, a fim de transmitir de 1 Gbit/s, são necessários, pelo menos, quatro canais e quatro equipamento de rádio [2].

1. FCC, CEPT / ECC e Recomendações da UIT-R

O FCC (Federal Communications Commission), entidade norte-americana que regulamentou o uso da Banda E [3], definiu que o range de espectro (arranjo de canais) desta Banda pode ser de qualquer tamanho, exceto no caso específico de aplicação FDD em que deve ser utilizado a faixa de canais de 10 GHz com separação duplex.

 Ao mesmo tempo, ECC (Eletronic Communications Committee) também produziu o documento ECC/REC (05) 07 [4], que, em sua primeira versão, não previu qualquer arranjo de canal específico para além de um genérico 250 MHz de slots para subdivisão e a possibilidade de agregar qualquer um deles a qualquer tamanho.

Mais tarde, no ano de 2009, o ECC reconheceu a grande importância que a banda estava assumindo para a implantação de alta densidade esperada também no backhaul móvel 3G/4G; portanto, uma revisão da ECC/REC (05) 07 [5] foi feita, e instituiu-se um regime de canais específicos para o tamanho de canais que estão em 250-4750 MHz. O regime de permanecer flexível, permitindo aplicações TDD (Time Division Duplex) e FDD (Frequency Division Duplex) com 10 GHz, bem como a separação duplex de 2,5 GHz, facilitará a eficiência do enlace, que era visto pela maioria das administrações da CEPT (European Conference of Postal and Telecommunications Administrations) como um fator relevante.

É preciso destacar que a ECC não tem um procedimento de opções de taxas de licenciamento; estas permanecem sob total responsabilidade de cada governo e obedece à legislação nacional. Note-se que ECC está progredindo também com uma nova recomendação para a 92-94 GHz e 94,1-95 GHz.

Em 2012, ITU-R F.2006 [6] publicou uma recomendação, principalmente para reimprimir as opções fornecidas pelo ECC/REC (05) 07 [1] descritas acima, acrescentando também a opção de uma possível atribuição. Note-se que a ITU-R F.2004 [3] publicou também uma recomendação para a 92-94 GHz e 94,1-95 GHz.