Next generation access network. Reti wireless in banda E per connettività a larga banda

The expected explosion in capacity requirements associated with LTE and WiMax networks has led to an interest in use of millimeter wave (also known as E-band) equipment for backhaul. Usually deployed for campus networks, such technology could really become a convenient solution also for carrier applications and offer the multi-gigabit capacity that future cellular networks will need in the backhaul network. In the fixed point-to-point 70-80 GHz radio frequency band an unprecedented 10 GHz bandwidth is allowed, far exceeding the spectrum allocations in any given lower licensed frequency band. The bands 71-76 GHz are paired with 81-86 GHz, yielding 5 GHz of spectrum in each direction. The vast amount of bandwidth available in this band makes it deal for offering multi-gigabit transmission rates. The target will be the characterization of a wireless transmission channel operating in the 70-80 GHz band, considering the propagation limits and the rain attenuation impairments on the transmission link availability. The objective will be definition of specific parameters and constraints used too define an optimum topology for an access network using point-to point system for a transported capacity up to 3 Gb/s per single carrier using high level modulation schemes. A specific interference mitigation analysis will be proposed to enhance understanding of the angular discrimination needed to avoid any degradation of the signal- to-interference ratio.

La grande crescita della richiesta di capacità, legata alla diffusione delle reti WiMax ed LTE, ha spinto la ricerca verso lo studio di sistemi di comunicazione wireless in banda E (onde millimetriche) per creare tratte di backhaul in grado di supportare tale richiesta. Principalmente utilizzate per le reti universitarie, tale tecnologia può risultare una soluzione conveniente anche per applicazioni quali traffico telefonico (ed in generale tutte quelle che richiedono elevate disponibilità), ed offre una capacità dell’ ordine del gigabit che verrà utilizzata dalle reti cellulari in via di sviluppo per il trasporto dati. La banda di 10 GHz, disponibile nei collegamenti punto-punto nello spettro 70/80 GHz, è molto superiore a tutta la banda allocata nei sistemi di comunicazione già esistenti che lavorano in frequenze licenziate. Lo spettro di 10 GHz è suddiviso tra le frequenze 71/76 GHz, e 81/86 GHz. In questo modo si forniscono 5 GHz di spettro per le direzioni di uplink e downlink. Per questo motivo, la grande disponibilità di banda rende ideale tale tecnologia per la trasmissione di flussi dati superiori al Gb/s. Il principale scopo di questa tesi, consiste nel caratterizzare il canale di trasmissione che opera in questa banda, considerando i limiti di propagazione e l’attenuazione relativa alla pioggia. In particolare si studierà come questo fenomeno riduca la disponibilità del collegamento. L’obiettivo sarà la definizione di specifici parametri e limitazioni, per creare una topologia ottima per una eventuale rete di accesso utilizzando sistemi punto-punto la cui capacità per singola portante sia di 3 Gb/s utilizzando anche schemi di modulazione complessi. Verrà studiata una configurazione interferenziale reale per comprendere come varia il rapporto segnale/rumore in funzione della discriminazione angolare, e quindi per ottimizzare le prestazioni.