Ce document fournit une présentation détaillée du Spectrum Access System (SAS), y compris ses fonctionnalités et son architecture, ainsi que son fonctionnement avec d'autres composants réseau.
La technologie sans fil a connu une croissance considérable au cours des dernières décennies. Avec des milliards d'appareils connectés à des réseaux mobiles dans le monde entier, la demande d'un accès Internet plus rapide et amélioré ne cesse d'augmenter. Pour répondre à cette demande croissante, les fournisseurs de services investissent considérablement pour améliorer leur infrastructure sans fil et exigent un accès à davantage de spectre sans fil.
Étant donné que la plupart du spectre sans fil sous licence est déjà alloué, la NTIA (National Telecommunications and Information Administration) et la FCC (Federal Communications Commission) ont identifié ensemble la bande de spectre CBRS (Citizens Broadband Radio Service) de 3 550 MHz à 3 700 MHz pouvant être réutilisée pour un service Internet haut débit sans fil commercial.
Pour l'utilisation commerciale du CBRS, la FCC a défini des règlements de la section 96 qui ont été développés en normes par le Wireless Innovation Forum (WInnForum). Ces normes, processus et procédures garantissent que le spectre CBRS peut être partagé entre les utilisateurs fédéraux et non fédéraux sans perturber les services de l'autre. Par exemple, lorsqu'un système radar gouvernemental n'utilise pas de canaux à des heures spécifiques, ce spectre peut être libéré pour un usage commercial.
Les opérateurs de réseaux mobiles et les entreprises de réseaux sans fil fixes utilisent le spectre CBRS pour créer leurs propres réseaux privés. Pour créer ce réseau, ils ont besoin de services qui peuvent les aider à effectuer les opérations suivantes:
- Planifier, déployer et gérer des réseaux économiques
- Déployer des réseaux à bas coût pour vendre l'accès à des prix de gros
- Gérer les coûts en transférant le trafic de données des réseaux hôtes vers le spectre CBRS
- trouver des solutions algorithmiques à des problèmes tels que la coexistence de réseaux ;
- Partager des réseaux à l'aide de règles de priorité utilisateur
- Augmenter la capacité d'un réseau de mobilité existant
Google est un administrateur SAS certifié par la FCC et l'un des principaux contributeurs aux spécifications du WInnForum CBRS et de l'Alliance OnGo. Google a développé une suite de produits et services cloud qui aident ces opérateurs de réseau à créer un écosystème CBRS offrant un meilleur accès à Internet sans fil. Pour en savoir plus sur les différents produits et services Google dans l'espace de spectre partagé, consultez la section Partage de spectre.
La bande CBRS est un spectre sans fil partagé avec une bande de fréquences allant de 3 550 MHz à 3 700 MHz. La FCC a défini trois niveaux d'utilisateurs CBRS en fonction de la priorité:
Utilisateurs existants de niveau 1
Utilisateurs à priorité élevée, tels que les porte-avions et les stations satellites fixes
Utilisateurs de niveau 2 avec une licence d'accès prioritaire
Utilisateurs autorisés qui n'interfèrent pas avec les utilisateurs existants et tolèrent toute interférence possible de leur part.
Utilisateurs de niveau 3 avec accès autorisé général
Utilisateurs généraux autorisés à utiliser la bande CBRS tant qu'ils n'interfèrent pas avec les utilisateurs de niveau 1 et de niveau 2.
Un appareil CBSD (Citizens Broadband Radio Service) est un dispositif d'émetteur qui fonctionne dans le spectre du CBRS (Citizens Broadband Radio Service), comme un eNodeB (Evolved NodeB).
La fonction principale du système d'accès au spectre (SAS) est de contrôler l'accès au spectre pour un CBSD. Un CBSD ne transmet des données qu'après avoir reçu l'autorisation de la SAS. Ce contrôle assure la protection des utilisateurs CBRS prioritaires en contrôlant les paramètres de fonctionnement tels que les canaux ou la puissance de transmission des appareils CBRS de priorité inférieure.
Un CBSD lance toutes les communications requises avec le SAS à l'aide de protocoles standards définis par le WInnForum. Le SAS délivre ensuite des baux de spectre à court terme à ces CBSD, ce qui permet de simplifier la coexistence entre de nombreux systèmes disparates qui se disputent des ressources de spectre partagées.
Fonctionnalités Google SAS
Google SAS est un service cloud qui aide les opérateurs de réseau à gérer la communication sans fil dans la bande CBRS. En tant qu'opérateur réseau, vous pouvez utiliser Google SAS pour effectuer les opérations suivantes:
- Enregistrez les appareils CBRS.
- Surveillez l'état des appareils grâce aux vues cartographiques intégrées.
- Délégation de l'administration et contrôle de l'accès à votre réseau par les utilisateurs
- Choisissez les meilleurs canaux pour un CBSD.
- Afficher les zones de protection dynamique en superposition.
- Mettez à jour et signez plusieurs configurations de CBSD à l'aide des modèles d'importation.
- Visualisez la connectivité de l'équipement sur site (CPE) et des stations de base sur la carte.
- Résoudre les interférences entre les CBSD
- Désaffecter ou déplacer des CBSD
- Afficher l'historique des appareils CBSD au cours des 30 derniers jours
- Pour plus de transparence, vérifiez vos paramètres de facturation dans le portail SAS.
- Organisez les CBSD par déploiement réseau dans le portail SAS.
Google SAS propose les fonctionnalités suivantes :
Créez un déploiement CBSD optimisé dans votre réseau.
Un déploiement permet d'organiser les CBSD dans le portail SAS. Il dispose d'un ID utilisateur unique et est associé à votre compte SAS. Vous pouvez également surveiller l'état du déploiement, créer des utilisateurs pour gérer l'accès à votre réseau et accéder aux ressources d'assistance. Pour en savoir plus, consultez Premiers pas avec le portail SAS.
Identifiez la disponibilité du spectre à l'aide de cartes de densité.
Le portail SAS fournit les limites de quartier des zones de protection dynamique (DPA) et des cartes thermiques de disponibilité du spectre CBRS à travers les États-Unis à l'aide de l'interface Google Maps. Les cartes thermiques vous aident à déterminer le nombre de canaux disponibles dans une zone avant de déployer des CBSD. Pour en savoir plus sur les cartes de densité du spectre, consultez la section Comprendre la disponibilité du spectre CBRS.
Sélectionnez le plan de canaux en fonction des conseils fournis.
Le portail SAS propose des conseils sur les canaux pour vous aider à maximiser le spectre CBRS et à gérer les interférences. Vous pouvez consulter et implémenter le plan de canaux le plus adapté à votre réseau CBRS depuis le portail SAS. Le plan de canaux est optimisé pour minimiser les interférences avec les autres CBSD. Pour en savoir plus sur les canaux, les masques de canaux et les plans de canaux, consultez la section Gérer les interférences réseau.
Gérez le workflow de bout en bout de la certification de conformité de la sécurité des données.
SAS prend en charge l'ensemble du cycle de vie de la CBSD, à partir de l'enregistrement, de la demande d'informations sur le spectre, des demandes d'autorisation, des requêtes de battement de cœur et de la désinscription. Pour en savoir plus, consultez la section À propos de CBSD.
Minimisez l'impact des activations de DPA et des zones de chuchotement.
Pour en savoir plus, consultez les bonnes pratiques pour les opérateurs de la plate-forme de certification de la sécurité des données.
Analysez l'état du réseau à l'aide de tableaux de bord de surveillance en temps réel.
Le portail SAS fournit l'état en temps réel des autorisations en cours, du dernier battement de cœur et de l'historique des autorisations pour chaque fichier CBSD. Il fournit également des données en temps réel sur la liste de transfert de la DPA pour suivre les subventions suspendues pendant l'activité de l'opérateur historique.
Protéger les opérateurs PAL contre les interférences des utilisateurs GAA
Pour en savoir plus sur l'allocation de canaux PAL et la protection contre les interférences, consultez la section Gérer les licences d'accès prioritaire.
Choisissez un forfait de facturation en fonction des exigences de votre organisation.
Pour en savoir plus sur les différentes options de facturation disponibles dans SAS, consultez la section Facturation SAS.
Avantages de l'utilisation d'un SAS
Canalisation
SAS divise automatiquement les demandes d'enquête sur le spectre en canaux de 10 MHz. Étant donné que les conditions peuvent varier considérablement d'un canal à l'autre, le fractionnement des requêtes fournit un maximum d'informations aux CBSD.
Économies
SAS alloue la capacité ou la couverture du réseau en fonction des besoins. Cela permet de réduire considérablement les coûts d'exploitation.
Le paramètre
maxEirpdétermine l'EIRP approuvée maximale.Le paramètre
maxEirpdans la réponse à la demande d'attribution de spectre est la meilleure estimation de la puissance de rayonnement isotrope effective (PIRE) pouvant être autorisée pour la transmission immédiate. Si un CBSD demande une autorisation pour plus de 10 MHz, la puissance isotrope rayonnée équivalente maximale approuvée est la plus faible de tous les canaux de cette plage. Si une licence avec l'EIRP spécifié n'est pas autorisée par SAS, cela peut être dû à l'activation de la DPA.
Architecture du service Google SAS
Le réseau de spectre partagé se compose de divers éléments réseau qui interagissent à l'aide d'interfaces spécifiques. Le SAS est le service de base du réseau et est responsable de l'allocation dynamique des fréquences dans la plage de spectre partagée.
Service principal SAS
Comme le montre le schéma précédent, le SAS se compose de trois composants principaux:
Portail Google SAS
Inclut l'interface utilisateur du portail et l'API du portail qui gèrent les CBSD connectés à SAS.
SAS Backend (SAS BE)
Inclut tous les services proposés par SAS.
Base de données SAS
Inclut la base de données qui stocke tous les CBSD enregistrés auprès de SAS, ainsi que les informations requises pour les gérer. Ces informations incluent des détails sur les autorisations actuellement actives et les interférences agrégées pour tous les points ou zones protégés. Il stocke également les informations collectées auprès d'autres SAS sur les zones à basse densité de signaux et les points ou zones protégés qu'ils contiennent.
Ces trois modules SAS interagissent entre eux et avec les autres éléments du réseau pour fournir aux opérateurs de réseau tous les outils et processus nécessaires à la gestion de leur réseau CBRS.
Transmetteur CBSD
Un émetteur CBSD envoie une demande d'enregistrement au SAS avec des informations telles que le propriétaire, l'emplacement et les caractéristiques de transmission.
Une fois que SAS a approuvé la demande d'enregistrement, CBSD est prêt à effectuer plusieurs opérations, par exemple:
- Demander une attribution de spectre
- Envoyer des demandes d'attribution de spectre
- Fournir des vérifications de l'état
- Cesser d'utiliser une autorisation
- Annuler l'enregistrement
Le CBSD peut s'enregistrer auprès de plusieurs SAS, mais ne peut pas bénéficier d'une autorisation active de plusieurs SAS simultanément. Pour vous assurer qu'il n'y a pas de chevauchement entre les autorisations actives, une synchronisation quotidienne SAS-SAS est requise. Dans ce type de synchronisation, le SAS communique avec les autres SAS du réseau pour assurer la cohérence de l'allocation de bande passante entre les SAS. Lorsqu'une synchronisation SAS-SAS se produit, toutes les zones CBSD et les zones de points protégées connues par le SAS sont partagées avec les autres SAS du réseau. Découvrez comment les CBSD communiquent avec les SAS dans la suite de cette page.
Appareils avec capacité de détection de l'environnement
La FCC a établi des consignes et des règles strictes pour le partage du spectre en fonction de la priorité des utilisateurs. Ces consignes garantissent que les transmissions des utilisateurs de priorité supérieure ne sont pas perturbées par les utilisateurs de priorité inférieure. Les appareils Environmental Sensing Capability (ESC) appliquent les règles de la FCC et permettent à SAS de gérer l'allocation du spectre sans interférence avec les utilisateurs existants et les autres utilisateurs prioritaires.
Les ESC sont positionnés le long de la côte américaine pour détecter quand une DPA est active. Une DPA est une zone d'exclusion qui devient généralement active lorsque les utilisateurs existants transmettent dans le spectre CBRS. SAS gère une liste de CBSD pour chaque quartier de la DPA. Lorsque les ESC détectent l'activation des DPA sur un canal donné, ils envoient ces informations à SAS. SAS suspend ensuite les autorisations accordées aux CBSD du voisinage de la DPA sur cette fréquence pour s'assurer qu'il n'y a pas d'interférence.
Fonctionnement du SAS
La fonction principale de tout SAS est d'autoriser et de gérer la communication sans fil des CBSD qui transmettent dans la bande CBRS. Par conséquent, les CBSD doivent pouvoir communiquer avec le SAS pour lancer la transmission. WInnForum a défini des normes et des protocoles pour permettre cette communication. SAS implémente la spécification technique de l'API SAS-CBSD pour l'interface CBSD-SAS. Cette interface est basée sur le protocole HTTP sur le protocole Transport Layer Security (HTTPS).
Interface CBSD-SAS
CBSD est chargé d'initier la communication avec SAS de la manière suivante:
- Le CBSD envoie une demande d'enregistrement à SAS pour indiquer son intention d'opérer. Une inscription réussie implique une validation par SAS que le CBSD a été certifié par la FCC et qu'il est autorisé à recevoir une allocation de spectre pour la transmission.
- Une fois l'enregistrement effectué, CBSD peut demander une allocation de spectre.
- SAS alloue un canal et un niveau d'alimentation au CBSD. Ce canal est identifié par un identifiant d'autorisation unique. Le CBSD ne peut commencer la transmission dans l'allocation allouée qu'après avoir envoyé une requête de battement de cœur.
- À la réception d'une réponse positive pour la requête de battement de cœur, le CBSD peut démarrer la transmission.
- Le CBSD peut demander plusieurs licences dans différents canaux de spectre et renoncer aux licences dont il n'a plus besoin.
Le diagramme suivant illustre le workflow de bout en bout de la CBSD:
SAS a implémenté six méthodes définies dans l'API SAS-CBSD pour l'interface CBSD-SAS:
- Inscription
- Demande concernant Spectrum
- Octroyer des demandes
- Requêtes de pulsation
- Renoncer à une autorisation
- Radiation
Les sous-sections suivantes décrivent ces méthodes.
Inscription
Un CBSD doit s'enregistrer auprès de SAS. Au cours du processus d'enregistrement, chaque CBSD envoie au portail SAS des informations d'installation telles que l'emplacement fixe, les identifiants uniques, l'appartenance au groupe et les fonctionnalités liées aux ondes radio.
Si l'enregistrement aboutit, SAS renvoie un identifiant unique pour ce CBSD. Si SAS rejette la requête d'enregistrement, il répond par un message d'erreur. Le CBSD doit ensuite corriger l'erreur et envoyer une autre requête d'enregistrement. Pour en savoir plus sur l'enregistrement, consultez Enregistrement auprès du CBSD.
Demande concernant Spectrum
La demande d'informations sur le spectre est une procédure facultative qu'un CBSD enregistré peut lancer auprès du SAS pour en savoir plus sur le spectre disponible à son emplacement et sur les caractéristiques de son installation. Le SAS répond avec des informations détaillées sur les fréquences disponibles pour l'utilisation du CBSD et toute information supplémentaire pouvant aider le CBSD à choisir une plage de fréquences. Pour en savoir plus sur les demandes de spectre, consultez la page Disponibilité du spectre CBSD.
Demandes d'attribution
Les CSBD demandent une subvention pour réserver une partie du spectre à leur usage. La requête d'autorisation se compose de plusieurs paramètres opérationnels qui dépendent des fonctionnalités du CBSD, de l'opération en cours et de la configuration.
Si l'autorisation est approuvée, SAS répond avec l'ID d'autorisation et d'autres paramètres tels que l'intervalle d'expiration de l'autorisation, l'intervalle de battement de cœur et le type de canal. Lorsqu'une subvention est approuvée, SAS effectue une réservation pour le CBSD à l'origine de la demande. Toutefois, CBSD n'est pas encore autorisé à transmettre en utilisant l'autorisation. Pour en savoir plus, consultez Demander une subvention.
Requêtes de battement de cœur
Les CBSD envoient périodiquement des requêtes de battement de cœur pour chacune de leurs autorisations approuvées afin de recevoir l'autorisation de transmission. Pour en savoir plus, consultez la section En savoir plus sur les requêtes de battement de cœur.
Cesser d'utiliser une autorisation
Lorsque le CBSD ne souhaite plus utiliser une subvention, il la cède. Pour en savoir plus, consultez Renoncer à une subvention.
Annulation de l'enregistrement
Si le CBSD est mis hors service ou déplacé, il se désinscrit du SAS. Pour en savoir plus, consultez En savoir plus sur la désinscription.
Interface SAS-SAS
L'interface SAS-SAS synchronise Google SAS avec d'autres opérateurs SAS. À l'aide de cette interface, SAS partage toutes les modifications de magasin persistantes pertinentes avec les autres administrateurs SAS. Il reçoit et traite également les modifications apportées par d'autres administrateurs SAS.
L'interface SAS-SAS permet d'échanger les données suivantes:
- Échange de données d'immatriculation
- Échange de toutes les autorisations émises par la SAS
- Échange de toutes les modifications apportées à l'état de l'enregistrement et de l'octroi
- Échange des informations réglementaires reçues par les bases de données de la FCC et du WInnForum
SAS utilise des activités périodiques coordonnées entre les SAS (CPAS) pour faciliter la communication avec les SAS homologues. Le CPAS est un processus quotidien exécuté par tous les SAS des réseaux pour échanger des informations. Google implémente le CPAS, tel que défini par le WinnForum dans WINNF-SSC-0008. Pour en savoir plus sur le CPAS et l'échange de pairs SAS, consultez En savoir plus sur le CPAS et son impact sur les opérateurs CBSD.
Comment SAS protège les utilisateurs prioritaires
Le SAS communique en permanence avec les CBSD pour s'assurer que les utilisateurs existants, tels que les radars navals, sont protégés contre les utilisateurs PAL et GAA. Pour s'assurer qu'il n'y a pas d'interférences avec ces utilisateurs de priorité plus élevée, SAS procède comme suit:
- Le SAS utilise un réseau de systèmes de contrôle des emprises pour détecter quand les utilisateurs existants utilisent le spectre. Chaque fois qu'une activité est détectée, le spectre sur lequel elle transmet n'est pas disponible pour les autres utilisateurs. Pour en savoir plus, consultez Utiliser des CBSD près de la côte.
- Chaque nuit, tous les SAS exécutent des CPAS pour s'assurer qu'ils fonctionnent tous avec les informations les plus récentes.
Étape suivante
- Découvrez le portail du système d'accès Spectrum.
- En savoir plus sur le Citizens Broadband Radio Service Device
- Résoudre les problèmes liés à SAS