במסמך הזה מופיעה סקירה כללית מפורטת של מערכת לגישה לספקטרום (SAS), כולל התכונות והארכיטקטורה שלה, ואיך היא פועלת עם רכיבים אחרים ברשת.
הטכנולוגיה האלחוטית התפתחה מאוד בעשורים האחרונים. מיליארדי מכשירים מחוברים לרשתות סלולריות ברחבי העולם, והביקוש לגישה מהירה ומשופרת לאינטרנט רק הולך וגדל. כדי לעמוד בביקוש הגובר הזה, ספקי שירותים משקיעים משאבים רבים בשיפור התשתית האלחוטית שלהם, ופועלים להרחבת הגישה שלהם לספקטרום אלחוטי.
מכיוון שרוב הספקטרום האלחוטי ברישיון כבר הוקצה, המינהל הלאומי לטלקומוניקציה ומידע (NTIA) ונציבות התקשורת הפדרלית (FCC) זיהו יחד את פס הספקטרום של שירות הרדיו של פס רחב לאזרחים (CBRS) בטווח 3,550 MHz עד 3,700 MHz שאפשר לעשות בו שימוש חוזר לשירות אינטרנט אלחוטי פס רחב מסחרי.
לשימוש מסחרי ב-CBRS, FCC הגדיר תקנות בחלק 96 שפותחו לתקנים על ידי הפורום לחדשנות בתחום האלחוט (WInnForum). הסטנדרטים, התהליכים והנהלים האלה מבטיחים שאפשר יהיה לשתף את ספקטרום ה-CBRS בין משתמשים פדרליים לבין משתמשים לא פדרליים בלי לשבש את השירותים של הצד השני. לדוגמה, אם מערכת מכ"ם ממשלתית לא משתמשת בערוצים בזמנים מסוימים, אפשר לפנות את הספקטרום הזה לשימוש מסחרי.
חברות סלולר וחברות שמפעילות רשתות אלחוטיות קבועות משתמשות בספקטרום CBRS כדי לבנות רשתות פרטיות משלהן. כדי לבנות את הרשת הזו, הם צריכים שירותים שיעזרו להם לבצע את הפעולות הבאות:
- תכנון, פריסה וניהול של רשתות חסכוניות
- פריסת רשתות בעלות נמוכה כדי למכור גישה על בסיס סיטונאי
- ניהול עלויות על ידי העברת תעבורת נתונים מרשתות מארחות לספקטרום CBRS
- חיפוש פתרונות אלגוריתמיים לבעיות כמו דו-קיום ברשת
- שיתוף רשתות באמצעות כללי עדיפות למשתמשים
- הגדלת הקיבולת ברשת ניידות קיימת
Google היא מנהלת SAS מוסמכת על ידי FCC, והיא גם אחת מהתורמות העיקריות למפרטים של CBRS WInnForum ול-OnGo Alliance. Google פיתחה חבילה של מוצרים ושירותים מבוססי-ענן שעוזרים למפעילי הרשתות האלה ליצור מערכת אקולוגית של CBRS שמספקת אינטרנט אלחוטי טוב יותר. מידע נוסף על מוצרים ושירותים שונים של Google בתחום הספקטרום המשותף זמין במאמר שיתוף ספקטרום.
פס ה-CBRS הוא ספקטרום אלחוטי משותף עם פס תדרים מ-3,550 MHz עד 3,700 MHz. ה-FCC הגדיר שלוש רמות של משתמשי CBRS על סמך עדיפות:
רמה 1 משתמשים קיימים.
משתמשים בעלי עדיפות גבוהה, כמו נושאות מטוסים של חיל הים ותחנות לווין קבועות.
משתמשים ברישיון גישה בעדיפות (PAL) ברמה 2.
משתמשים מורשים שלא מפריעים למשתמשים הקיימים, וסובלים כל הפרעה אפשרית מהם.
משתמשים בגישה מורשית כללית (GAA) ברמה 3.
משתמשים כלליים שמורשים להשתמש בפס CBRS כל עוד הם לא מפריעים למשתמשים ברמה 1 וברמה 2.
מכשיר שמשתמש בשירות רדיו בפס רחב (CBRS) אזרחי הוא מכשיר משדר שפועל בספקטרום של שירות רדיו בפס רחב (CBRS) אזרחי, כמו Evolved NodeB (eNodeB).
התפקיד העיקרי של Spectrum Access System (SAS) הוא לשלוט בגישה לספקטרום עבור CBSD. מכשיר CBSD משדר רק אחרי שהוא מקבל אישור מ-SAS. הבקרה הזו מבטיחה את ההגנה על משתמשי CBRS עם עדיפות גבוהה יותר, על ידי שליטה בפרמטרים של ההפעלה, כמו ערוצים או עוצמת השידור של מכשירי CBRS עם עדיפות נמוכה יותר.
מכשיר CBSD יוזם את כל התקשורת הנדרשת עם SAS באמצעות פרוטוקולים סטנדרטיים שמוגדרים על ידי WInnForum. לאחר מכן, מערכת ה-SAS מנפיקה רישיונות קצרים לשימוש בספקטרום למכשירי ה-CBSD האלה, ומפשטת את המורכבות של תהליך ההקצאה של משאבי ספקטרום משותפים בין מערכות רבות ושונות שמתחרות על המשאבים האלה.
תכונות של Google SAS
Google SAS הוא שירות בענן שעוזר למפעילי רשת לנהל תקשורת אלחוטית בתחום תדרי רדיו בפס רחב (CBRS) אזרחיים. מפעילים של רשתות יכולים להשתמש ב-SAS של Google כדי:
- רישום מכשירי CBRS.
- מעקב אחרי סטטוס המכשיר באמצעות תצוגות מפה משולבות.
- האצלת סמכויות ניהול ושליטה בגישה לרשת בין משתמשים.
- בחירת הערוצים הכי טובים ל-CBSD.
- הצגת אזורי הגנה דינמיים כשכבת-על.
- עדכון וחתימה על כמה תצורות של CBSD באמצעות תבניות הייבוא.
- המחשה ויזואלית של ציוד בבית הלקוח (CPE) וקישוריות תחנת בסיס במפה.
- פתרון בעיות שקשורות להפרעות בין מכשירי CBSD.
- להוציא משימוש או להעביר מכשירי CBSD.
- הצגת היסטוריית המכשירים של CBSD מ-30 הימים האחרונים.
- כדי לקבל שקיפות רבה יותר, כדאי לבדוק את הגדרות החיוב בפורטל SAS.
- ארגון של מכשירי CBSD לפי פריסת הרשת ב-SAS Portal.
התכונות והיכולות הבאות מסופקות על ידי Google SAS.
איך יוצרים פריסת CBSD מותאמת ברשת
פריסה היא דרך לארגן את מכשירי ה-CBSD בפורטל ה-SAS. לכל פרופיל יש מזהה משתמש ייחודי והוא משויך לחשבון SAS שלכם. אפשר גם לעקוב אחרי סטטוס הפריסה, ליצור משתמשים לניהול הגישה לרשת ולגשת למשאבי תמיכה. מידע נוסף זמין במאמר תחילת העבודה עם SAS Portal.
זיהוי זמינות של ספקטרום באמצעות מפות צפיפות
פורטל SAS מספק אזורי הגנה דינמיים (DPA), גבולות של שכונות ומפות חום של זמינות ספקטרום CBRS בארצות הברית באמצעות ממשק מפות Google. מפות חום עוזרות לכם לקבוע כמה ערוצים זמינים באזור לפני שאתם פורסים מכשירי CBSD. מידע נוסף על מפות חום של ספקטרום זמין במאמר הסבר על זמינות ספקטרום CBRS.
בוחרים את תוכנית הערוצים על סמך ההנחיות לגבי הערוצים.
בפורטל SAS יש הנחיות לגבי ערוצים שיעזרו לכם למקסם את הספקטרום של CBRS ולנהל הפרעות. אתם יכולים לעיין בתוכנית הערוצים המתאימה ביותר לרשת CBRS שלכם וליישם אותה דרך SAS Portal. התוכנית של הערוץ מותאמת כדי למזער את ההפרעות למכשירי CBSD אחרים. מידע נוסף על ערוצים, מסכות ערוצים ותוכניות ערוצים זמין במאמר ניהול הפרעות ברשת.
ניהול תהליך העבודה מקצה לקצה של CBSD.
מערכת SAS תומכת בכל מחזור החיים של CBSD, החל מרישום, בדיקת ספקטרום, בקשות למענקים, בקשות לאותות חיים וביטול רישום. מידע נוסף זמין במאמר בנושא CBSD.
מצמצמים את ההשפעה של הפעלות DPA ואזורי לחישה.
מידע נוסף זמין במאמר בנושא שיטות מומלצות למפעילים של CBSD.
ניתוח סטטוס הרשת באמצעות לוחות בקרה לניטור בזמן אמת.
פורטל SAS מספק סטטוס בזמן אמת של מענקים נוכחיים, פעימת הלב האחרונה והיסטוריית המענקים של כל CBSD. הוא גם מספק נתונים בזמן אמת על רשימת המהלכים של ה-DPA כדי לעקוב אחרי ההרשאות שהושעו במהלך הפעילות של המשתמש הנוכחי.
הגנה על מפעילים של PAL מפני הפרעות מצד משתמשי GAA.
מידע נוסף על הקצאת ערוצים ב-PAL והגנה מפני הפרעות זמין במאמר בנושא ניהול של רישיונות גישה בעדיפות.
בחירת תוכנית חיוב בהתאם לדרישות הארגון
מידע נוסף על אפשרויות חיוב שונות שזמינות ב-SAS זמין במאמר חיוב ב-SAS.
יתרונות השימוש ב-SAS
העברה לערוץ.
מערכת ה-SAS מפצלת באופן אוטומטי בקשות לבירור ספקטרום לערוצים של 10 MHz. התנאים יכולים להשתנות באופן משמעותי בין הערוצים, ולכן פיצול הבקשות מספק את המידע המקסימלי למכשירי ה-CBSD.
חיסכון בעלויות.
מערכת ה-SAS מקצה קיבולת רשת או כיסוי לפי הצורך. כך אפשר להפחית משמעותית את עלויות התפעול.
הפרמטר
maxEirpקובע את ה-EIRP המקסימלי שאושר.הפרמטר
maxEirpבתגובה לבקשת מידע על הספקטרום הוא אומדן של הספק האפקטיבי המקסימלי של קרינה איזוטרופית (EIRP) שאפשר לאשר לשידור מיידי. אם מכשיר CBSD מבקש אישור לשימוש ביותר מ-10 MHz, ערך ה-EIRP המקסימלי שאושר הוא הנמוך ביותר מבין כל הערוצים בטווח הזה. אם מענק עם EIRP שצוין לא אושר על ידי SAS, יכול להיות שהסיבה לכך היא הפעלה של DPA.
ארכיטקטורת השירות של Google SAS
רשת הספקטרום המשותף מורכבת מרכיבי רשת שונים שפועלים באינטראקציה באמצעות ממשקים ספציפיים. SAS הוא שירות הליבה ברשת, והוא אחראי על הקצאת תדרים דינמית בטווח הספקטרום המשותף.
שירות ליבה של SAS
כפי שמוצג בתרשים שלמעלה, ה-SAS מורכב משלושה רכיבים עיקריים:
Google SAS Portal.
כולל את ממשק המשתמש של הפורטל ואת ממשק ה-API של הפורטל שמנהלים את מכשירי ה-CBSD שמחוברים ל-SAS.
SAS Backend (SAS BE).
כולל את כל השירותים ש-SAS מציעה.
SAS Database (DB).
כולל את DB שבו מאוחסנים כל מכשירי ה-CBSD שרשומים ב-SAS, יחד עם המידע שנדרש לניהול מכשירי ה-CBSD. המידע הזה כולל פרטים על המענקים שפעילים כרגע ועל הפרעות מצטברות לנקודות או לאזורים מוגנים. הוא גם מאחסן מידע שנאסף ממערכות SAS אחרות על המקומות שבהם יש להן מכשירי CBSD, ועל נקודות או אזורים מוגנים.
שלושת מודולי ה-SAS האלה פועלים באינטראקציה זה עם זה ועם שאר רכיבי הרשת, כדי לספק למפעילי רשת את כל הכלים והתהליכים הדרושים לניהול רשת CBRS.
משדר CBSD
משדר CBSD שולח בקשת רישום ל-SAS עם מידע כמו בעלים, מיקום ומאפייני שידור.
אחרי ש-SAS מאשר את בקשת הרישום, מכשיר ה-CBSD מוכן לבצע פעולות שונות, כמו:
- שליחת בקשה למענק ספקטרום
- שליחת שאילתות לגבי ספקטרום
- הוספת בדיקות תקינות
- ביטול מענק
- ביטול הרישום
מכשיר CBSD יכול להירשם בכמה מערכות SAS, אבל לא יכול לקבל הרשאה פעילה מכמה מערכות SAS בו-זמנית. כדי לוודא שאין חפיפה בין הרשאות פעילות, צריך לבצע סנכרון יומי של SAS-SAS. בסוג הזה של סנכרון, מערכת SAS מתקשרת עם מערכות SAS אחרות ברשת כדי לוודא שהקצאת רוחב הפס עקבית בין מערכות SAS. כשמתבצע סנכרון SAS-SAS, כל ה-CBSD והאזורים המוגנים שמוכרים ל-SAS משותפים עם מערכות SAS אחרות ברשת. בהמשך הדף הזה מוסבר איך מכשירי CBSD מתקשרים עם SAS.
מכשירים עם יכולת חישת הסביבה
ה-FCC סיפק הנחיות ותקנות מחמירות לשיתוף ספקטרום שמבוסס על עדיפות המשתמשים. ההנחיות האלה מבטיחות ששידורים של משתמשים עם עדיפות גבוהה לא יפריעו לשידורים של משתמשים עם עדיפות נמוכה. מכשירים עם יכולת חישה סביבתית (ESC) אוכפים את הכללים של FCC ומאפשרים ל-SAS לנהל את הקצאת הספקטרום בלי להפריע למשתמשים קיימים ולמשתמשים אחרים בעדיפות גבוהה.
ה-ESCs ממוקמים לאורך החוף בארה"ב כדי לזהות מתי ה-DPA פעיל. אזור DPA הוא אזור החרגה שבדרך כלל מופעל כשמשתמשים קיימים משדרים בספקטרום CBRS. מערכת SAS שומרת רשימה של מכשירי CBSD לכל אזור DPA. כש-ESCs מזהים הפעלה של DPA בערוץ מסוים, הם שולחים את המידע הזה ל-SAS. לאחר מכן, מערכת ה-SAS משעה את ההרשאות למכשירי ה-CBSD בשכונה שמוגדרת ב-DPA בערוץ הזה, כדי לוודא שלא תהיה הפרעה.
איך SAS עובד
התפקיד העיקרי של כל מערכת SAS הוא לאשר ולנהל תקשורת אלחוטית של מכשירי CBSD שמשדרים בפס CBRS. לכן, מכשירי CBSD צריכים להיות מסוגלים לתקשר עם SAS כדי להתחיל שידור. WInnForum הגדיר תקנים ופרוטוקולים כדי לאפשר את התקשורת הזו. מערכת SAS מטמיעה את המפרט הטכני של SAS-CBSD API לממשק CBSD-SAS. הממשק הזה מבוסס על פרוטוקול HTTP over Transport Layer Security (HTTPS).
ממשק CBSD-SAS
מערכת CBSD אחראית ליצירת קשר עם SAS באופן הבא:
- מכשיר CBSD שולח בקשת רישום ל-SAS כדי לציין את הכוונה שלו לפעול. הרשמה מוצלחת מרמזת על אימות על ידי SAS שה-CBSD קיבל אישור FCC ושהוא מורשה לקבל מענק ספקטרום לשידור.
- אחרי שהרישום יסתיים בהצלחה, מכשיר CBSD יוכל לבקש מענק ספקטרום.
- מערכת SAS מקצה לערוץ ולרמת ההספק את ה-CBSD. הערוץ הזה מזוהה באמצעות מזהה מענק ייחודי. מכשיר CBSD יכול להתחיל לשדר בהקצאת המענק רק אחרי שהוא שולח בקשת פעימת לב.
- אם מתקבלת תשובה חיובית לבקשת אות החיים, מכשיר ה-CBSD יכול להתחיל את השידור.
- מכשיר CBSD יכול לבקש כמה מענקים בערוצי ספקטרום שונים, ולבטל מענקים שהוא כבר לא צריך.
התרשים הבא מציג את תהליך העבודה מקצה לקצה של CBSD:
ב-SAS הוטמעו שש שיטות שמוגדרות ב-SAS-CBSD API עבור הממשק CBSD-SAS:
בקטעי המשנה הבאים מתוארות השיטות האלה.
הרשמה
מכשיר CBSD חייב להירשם ב-SAS. במהלך תהליך הרישום, כל מכשיר CBSD שולח ל-SAS Portal פרטי התקנה כמו מיקום קבוע, מזהים ייחודיים, חברות בקבוצה ויכולות שקשורות לרדיו.
אם הרישום מצליח, מערכת ה-SAS שולחת בחזרה מזהה ייחודי של מכשיר ה-CBSD. אם SAS דוחה את בקשת ההרשמה, הוא משיב בהודעת שגיאה. לאחר מכן, מכשיר ה-CBSD צריך לתקן את השגיאה ולשלוח בקשת רישום נוספת. מידע נוסף על רישום זמין במאמר בנושא רישום של CBSD.
בירור לגבי Spectrum
בדיקת הספקטרום היא הליך אופציונלי שמכשיר CBSD רשום יכול ליזום באמצעות SAS כדי לברר לגבי ספקטרום זמין במיקום שלו ובמאפייני ההתקנה שלו. מערכת ה-SAS מגיבה עם מידע מפורט על התדרים שזמינים לשימוש במכשיר ה-CBSD, וכל מידע נוסף שיכול לעזור למכשיר ה-CBSD לבחור טווח תדרים. מידע נוסף על בדיקת הספקטרום זמין במאמר זמינות הספקטרום של CBSD.
בקשות למתן הרשאה
מכשירי CBSD שולחים בקשה להרשאה כדי לשריין חלק מהספקטרום לשימוש שלהם. בקשת ההרשאה מורכבת מכמה פרמטרים תפעוליים שתלויים ביכולות של ה-CBSD, בפעולה הנוכחית ובהגדרה.
אם הבקשה מאושרת, SAS מגיב עם מזהה ההרשאה ופרמטרים אחרים, כמו מרווח התפוגה של ההרשאה, מרווח הפעימות וסוג הערוץ. כשמענק מאושר, SAS מבצע הזמנה עבור מכשיר ה-CBSD ששלח את הבקשה. עם זאת, עדיין אין אישור ל-CBSD לשדר באמצעות ההרשאה. מידע נוסף על שליחת בקשה למענק
בקשות פעימת לב
מכשירי CBSD שולחים מעת לעת בקשות לאות חיים לכל אחת מההרשאות שאושרו להם, כדי לקבל אישור לשידור. מידע נוסף זמין במאמר מידע נוסף על בקשות לבדיקת פעילות.
ביטול מענק
כאשר ה-CBSD אינו מעוניין עוד להשתמש בהרשאה, הוא מוותר על ההרשאה. מידע נוסף על ויתור על מענק
ביטול הרישום
אם מכשיר ה-CBSD מוצא משימוש או מועבר, הוא מבטל את הרישום שלו ב-SAS. מידע נוסף על ביטול הרישום
ממשק SAS-SAS
ממשק SAS-SAS מסנכרן את Google SAS עם מפעילים אחרים של SAS. באמצעות הממשק הזה, SAS משתף את כל השינויים הרלוונטיים בחנות הקבועה עם מנהלי SAS אחרים. הוא גם מקבל ומעבד שינויים מאדמינים אחרים ב-SAS.
ממשק SAS-SAS מאפשר להחליף את הנתונים הבאים:
- החלפת נתוני רישום
- החלפה של כל ההרשאות שהונפקו על ידי SAS
- החלפת כל השינויים בסטטוס הרישום והמענק
- החלפת נתונים רגולטוריים שמתקבלים ממסדי הנתונים של FCC ו-WInnForum
מערכת SAS משתמשת בפעילויות תקופתיות מתואמות בין מערכות SAS (CPAS) כדי להקל על התקשורת עם מערכות SAS עמיתות. תהליך ה-CPAS הוא תהליך יומי שמבוצע על ידי כל מערכות ה-SAS ברשתות כדי להחליף מידע. Google מיישמת CPAS, כפי שמוגדר ב-WINNF-SSC-0008 של WInnForum. מידע נוסף על CPAS ועל חילופי SAS בין עמיתים זמין במאמר מידע נוסף על CPAS ומה המשמעות של זה למפעילים של CBSD.
איך SAS מגן על משתמשים עם עדיפות גבוהה יותר
מערכת ה-SAS מתקשרת באופן רציף עם מכשירי ה-CBSD כדי לוודא שהמשתמשים הקיימים, כמו מכשירי מכ"ם ימיים, מוגנים מפני משתמשי PAL ו-GAA. כדי להבטיח שלא תהיה הפרעה למשתמשים האלה עם סדר עדיפות גבוה יותר, SAS מבצעת את הפעולות הבאות:
- מערכת ה-SAS משתמשת ברשת של ESC כדי לזהות מתי משתמשים קיימים משתמשים בספקטרום. בכל פעם שמזוהה פעילות, הספקטרום שבו הם משדרים לא זמין למשתמשים אחרים. מידע נוסף על הפעלת CBSD ליד החוף
- בכל לילה, כל ה-SAS מפעילים את CPAS כדי לוודא שכולם פועלים עם המידע העדכני ביותר.
המאמרים הבאים
- מידע על פורטל Spectrum Access System
- מידע נוסף על מכשיר שירות רדיו בפס רחב לאזרחים
- פתרון בעיות ב-SAS