客观日本

日本利用长距离公共宽带移动通信系统成功实现单区段超100km的影像传输

2019年04月25日 信息通信
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日本京都大学的研究小组与日立国际电气公司在为公共宽带移动通信系统开发的广域Wi-RAN(Wireless Regional Area Network)系统中新追加了长距离传输功能,并在筑波山(茨城县筑波市)与城山湖 (神奈川县相模原市)之间成功实现了102km的宽带无线数据的传输(图1)。该试验使用输出功率分别为5W(中心频率:195MHz,公共宽带频带)和40W(中心频率:214MHz,VHF-High频带)的两种无线通信设备,经验证,两种设备均能稳定实施上下行链路合计为9Mbps的数据传输,另外,还利用网络摄像头验证了双向影像传输。这是全球首次实现可进行100km以上双向影像传输的IoT(物联网)用无线通信系统。

日本利用长距离公共宽带移动通信系统成功实现单区段超100km的影像传输

图1:长距离传输试验的地图

目前世界各地正逐渐导入的公共宽带移动通信系统主要用作IoT用无线骨干网,平时用来从各地广泛收集来自各种传感器、仪表和监视器的大数据,发生灾害时则通过高品质的影像向中央和地方政府等传送大范围现场的信息。该系统在电波产业会(ARIB)已经作为ARIBSTD-T103和STD-T119实现标准化。通信方式采用OFDMA(正交频分多址)和TDD(时分双工),可以进行长距离传输,但由于受上下行链路的间隙时间规格方面的限制,此前最大传输距离只有30km左右。

此次,研发小组针对长距离传输用途优化了上述间隙时间,并改良了物理层。由此,原理上最大可实现120km的传输。硬件方面,也面向长距离传输用途开发了输出功率为40W的无线通信设备。

筑波山与城山湖之间的视距环境为直线距离102km。天线采用5单元八木天线(增益为10dBi),在195MHz和214MHz的中心频率下进行了实验。天线的设置环境见图2。

日本利用长距离公共宽带移动通信系统成功实现单区段超100km的影像传输

图2:在筑波山和城山湖设置的天线。两条天线之间的视距环境为直线距离102km。

试验结果显示,输出功率为5W和40W的无线通信设备均获得非常优异的CINR(载波干扰噪声比),可以在调制编码方式支持该系统最高码率的64QAM-编码率3/4下进行通信。研发小组实施了数据传输试验,证实可以进行上下行链路合计约为9Mbps的稳定通信,另外还实施了双向影像传输试验,成功进行了稳定的实时双向视频传输(图3)。

日本利用长距离公共宽带移动通信系统成功实现单区段超100km的影像传输

图3:双向影像传输试验的屏幕截图
左图:城山湖←筑波山影像,右图:城山湖→筑波山影像

此次试验在理想的传输环境中进行,可以忽略树木等造成的遮蔽损失以及进行长距离传输时担心的长延迟波的影响,使用输出功率为5W的无线通信设备也能以64QAM-编码率3/4进行通信。不过在通常的长距离传输环境中,还需要考虑10~20dB的余量,因此,从确保可靠性的角度来看,使用输出功率为10W~40W级的无线通信设备更为保险。(日文发布全文

文:JST客观日本编辑部

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