Questo documento fornisce una panoramica dettagliata del Spectrum Access System (SAS), incluse le sue funzionalità e la sua architettura, nonché il suo funzionamento con altri componenti della rete.
La tecnologia wireless è cresciuta notevolmente negli ultimi decenni. Con miliardi di dispositivi connessi alle reti mobili in tutto il mondo, la domanda di accesso a internet più veloce e migliorato è in costante aumento. Per stare al passo con questa crescente domanda, i fornitori di servizi stanno investendo notevolmente per migliorare la loro infrastruttura wireless e stanno spingendo per ottenere l'accesso a più spettro wireless.
Poiché la maggior parte dello spettro wireless concesso in licenza è già allocata, la National Telecommunications and Information Administration (NTIA) e la Federal Communications Commission (FCC) hanno identificato insieme la banda dello spettro Citizens Broadband Radio Service (CBRS) da 3550 MHz a 3700 MHz che può essere riutilizzata per il servizio internet wireless a banda larga commerciale.
Per l'uso commerciale di CBRS, la FCC ha definito le norme della parte 96 che sono state sviluppate in standard dal Wireless Innovation Forum (WInnForum). Questi standard, processi e procedure assicurano che lo spettro CBRS possa essere condiviso tra utenti federali e non federali senza interrompere i servizi dell'altro. Ad esempio, quando un sistema di radar governativo non utilizza i canali in orari specifici, lo spettro può essere liberato per l'uso commerciale.
Gli operatori di reti mobili e le società di reti wireless fisse utilizzano lo spettro CBRS per creare le proprie reti private. Per creare questa rete, hanno bisogno di servizi che li aiutino a:
- Pianifica, esegui il deployment e gestisci reti convenienti
- Implementa reti a basso costo per vendere l'accesso a livello all'ingrosso
- Gestisci i costi spostando il traffico di dati dalle reti host allo spettro CBRS
- Trovare soluzioni algoritmiche a problemi come la coesistenza di reti
- Condividere le emittenti utilizzando le regole di priorità utente
- Aumentare la capacità di una rete di mobilità esistente
Google è un amministratore SAS certificato dalla FCC ed è anche uno dei principali collaboratori alle specifiche del forum WInn di CBRS e all'alleanza OnGo. Google ha sviluppato una suite di prodotti e servizi basati su cloud che aiutano questi operatori di rete a creare un ecosistema CBRS che offre una migliore connessione a internet wireless. Per ulteriori informazioni su vari prodotti e servizi Google nello spazio dello spettro condiviso, consulta Condivisione dello spettro.
La banda CBRS è uno spettro wireless condiviso con una banda di frequenza da 3550 a 3700 MHz. La FCC ha definito tre livelli di utenti CBRS in base alla priorità:
Utenti attuali di livello 1.
Utenti ad alta priorità, come portaerei e stazioni satellitari fisse.
Utenti con licenza di accesso prioritario (PAL) di livello 2.
Utenti autorizzati che non interferiscono con gli utenti attuali e tollerano eventuali interferenze da parte loro.
Utenti con accesso autorizzato generale (GAA) di Livello 3.
Utenti generici autorizzati a utilizzare la banda CBRS purché non interferiscano con gli utenti di livello 1 e 2.
Un dispositivo Citizens Broadband Radio Service (CBSD) è un dispositivo trasmettitore che opera nello spettro del Citizens Broadband Radio Service (CBRS), ad esempio un Evolved NodeB (eNodeB).
La funzione principale di Spectrum Access System (SAS) è controllare l'accesso allo spettro per un CBSD. Un CBSD trasmette solo dopo aver ricevuto l'autorizzazione da SAS. Questo controllo garantisce la protezione degli utenti CBRS con priorità più elevata controllando i parametri di funzionamento come i canali o l'intensità di trasmissione dei dispositivi CBRS con priorità inferiore.
Un CBSD avvia tutte le comunicazioni necessarie con la SAS utilizzando protocolli standard definiti da WInnForum. Le SAS emettono quindi contratti di locazione dello spettro a breve termine per questi CBSD, rimuovendo la complessità di facilitare la coesistenza tra molti sistemi diversi che competono per le risorse dello spettro condiviso.
Funzionalità di Google SAS
Google SAS è un servizio cloud che aiuta gli operatori di rete a gestire le comunicazioni wireless nella banda CBRS. In qualità di operatore di rete, puoi utilizzare Google SAS per:
- Registra i dispositivi CBRS.
- Monitora lo stato del dispositivo con le visualizzazioni mappa integrate.
- Delega l'amministrazione e controlla l'accesso alla tua rete tra gli utenti.
- Scegli i canali migliori per un sistema CBSD.
- Visualizza le aree di protezione dinamica come overlay.
- Aggiorna e firma più configurazioni CBSD con i modelli di importazione.
- Visualizza la connettività dell'apparecchiatura installata presso la sede del cliente (CPE) e della stazione di base nella mappa.
- Risolvi le interferenze tra i CBSD.
- Smantellare o spostare i CBSD.
- Visualizza gli ultimi 30 giorni della cronologia del dispositivo CBSD.
- Per una maggiore trasparenza, controlla le impostazioni di fatturazione nel portale SAS.
- Organizza i CBSD in base al deployment di rete nel portale SAS.
Google SAS fornisce le seguenti funzionalità e caratteristiche.
Crea un deployment CBSD ottimizzato nella tua rete.
Un deployment è un modo per organizzare i CBSD nel Portale SAS. Ha un ID utente univoco ed è associato al tuo account SAS. Puoi anche monitorare lo stato di implementazione, creare utenti per gestire l'accesso alla tua rete e accedere alle risorse di assistenza. Per scoprire di più, consulta la sezione Guida introduttiva all'utilizzo del portale SAS.
Identifica la disponibilità dello spettro utilizzando le mappe termiche.
Il portale SAS fornisce i confini dei quartieri delle aree di protezione dinamica (DPA) e le mappe di calore della disponibilità dello spettro CBRS negli Stati Uniti utilizzando l'interfaccia di Google Maps. Le mappe di calore ti aiutano a determinare quanti canali sono disponibili in un'area prima di implementare i CBSD. Per ulteriori informazioni sulle mappe termiche dello spettro, consulta Informazioni sulla disponibilità dello spettro CBRS.
Seleziona il piano del canale in base alle indicazioni.
Il portale SAS offre indicazioni sui canali per aiutarti a massimizzare lo spettro CBRS e gestire le interferenze. Puoi esaminare e implementare il piano di canali più adatto alla tua rete CBRS dal portale SAS. Il piano di canale è ottimizzato per ridurre al minimo l'interferenza con altri CBSD. Per saperne di più su canali, maschere di canali e piani di canali, consulta Gestire le interferenze di rete.
Gestisci il flusso di lavoro end-to-end CBSD.
SAS supporta l'intero ciclo di vita dei CBSD, a partire dalla registrazione, dalla richiesta di informazioni sullo spettro, dalle richieste di concessione, dalle richieste di heartbeat e dalla deregistrazione. Per saperne di più, consulta Informazioni su CBSD.
Riduci al minimo l'impatto delle attivazioni DPA e delle zone di basso volume.
Per ulteriori informazioni, consulta le best practice per gli operatori CBSD.
Analizza lo stato della rete utilizzando le dashboard di monitoraggio in tempo reale.
Il portale SAS fornisce lo stato in tempo reale delle concessioni attuali, l'ultimo heartbeat e la cronologia delle concessioni per ogni CBSD. Fornisce inoltre dati in tempo reale sul movelist del DPA per monitorare le sovvenzioni sospese durante l'attività dell'operatore in carica.
Proteggere gli operatori PAL dall'interferenza degli utenti GAA.
Per ulteriori informazioni sull'allocazione dei canali PAL e sulla protezione dalle interferenze, consulta Gestire le licenze di accesso prioritario.
Scegli un piano di fatturazione in base ai requisiti della tua organizzazione.
Per ulteriori informazioni sulle varie opzioni di fatturazione disponibili in SAS, consulta Fatturazione SAS.
Vantaggi dell'utilizzo di un SAS
Canalizzazione.
SAS suddivide automaticamente le richieste di informazioni sullo spettro in canali di 10 MHz. Poiché le condizioni possono variare notevolmente tra i canali, la suddivisione delle richieste fornisce il massimo delle informazioni ai CBSD.
Risparmi sui costi.
SAS alloca la capacità o la copertura di rete in base alle esigenze. Ciò contribuisce a ridurre notevolmente i costi operativi.
Il parametro
maxEirpdetermina l'EIRP massimo approvato.Il parametro
maxEirpnella risposta alla richiesta di informazioni sullo spettro è una stima migliore della potenza irradiata isotropa effettiva (EIRP) che potrebbe essere autorizzata per la trasmissione immediata. Se una stazione radio base a bassa potenza richiede una concessione per più di 10 MHz, l'EIRP massimo approvato è il più basso di tutti i canali all'interno di quell'intervallo. Se una concessione con l'EIRP specificato non è autorizzata da SAS, potrebbe essere dovuta all'attivazione del DPA.
Architettura del servizio Google SAS
La rete dello spettro condiviso è composta da vari elementi di rete che interagiscono utilizzando interfacce specifiche. SAS è il servizio di base della rete ed è responsabile dell'allocazione dinamica delle frequenze nell'intervallo di spettro condiviso.
Servizio principale SAS
Come mostrato nel diagramma precedente, la SAS è costituita da tre componenti principali:
Portale SAS di Google.
Include l'interfaccia utente del portale e l'API del portale che gestisce i CBSD collegati a SAS.
Backend SAS (SAS BE).
Include tutti i servizi offerti da SAS.
Database SAS.
Include il DB che memorizza tutti i CBSD registrati con la SAS, nonché le informazioni necessarie per gestirli. Queste informazioni includono dettagli sulle concessioni attualmente attive e sulle interferenze aggregate per eventuali punti o aree protette. Memorizza inoltre le informazioni raccolte da altri SAS su dove si trovano i CBSD e quali punti o aree protette esistono.
Questi tre moduli SAS interagiscono tra loro e con gli altri elementi della rete per fornire agli operatori di rete tutti gli strumenti e le procedure necessari per gestire la propria rete CBRS.
Trasmettitore CBSD
Un trasmettitore CBSD invia una richiesta di registrazione al SAS con informazioni quali proprietario, posizione e caratteristiche di trasmissione.
Una volta che il SAS ha approvato la richiesta di registrazione, il CBSD è pronto per eseguire più operazioni, ad esempio:
- Richiedi concessione di spettro
- Inviare richieste relative allo spettro
- Fornire controlli di integrità
- Rinunciare a una concessione
- Annulla registrazione
Il CBSD può registrarsi a più SAS, ma non può avere contemporaneamente una concessione attiva da più SAS. Per assicurarti che non ci siano sovvenzioni attive sovrapposte, è necessaria una sincronizzazione giornaliera SAS- SAS. In questo tipo di sincronizzazione, il SAS comunicate con altri SAS nella rete per garantire la coerenza dell'allocazione della larghezza di banda tra i SAS. Quando si verifica una sincronizzazione SAS- SAS, tutti i CBSD e le aree di punti protetti noti a SAS vengono condivisi con altri SAS nella rete. Scopri di più su come i CBSD comunicano con i SAS di seguito in questa pagina.
Dispositivi con funzionalità di rilevamento ambientale
La FCC ha fornito linee guida e normative rigorose per la condivisione dello spettro in base alla priorità dell'utente. Queste linee guida garantiscono che le trasmissioni degli utenti con priorità più elevata non subiscano interferenze da parte di utenti con priorità inferiore. I dispositivi con funzionalità di rilevamento ambientale (ESC) applicano le regole della FCC e consentono ai sistemi SAS di gestire l'allocazione dello spettro senza interferenze con gli utenti esistenti e altri utenti con priorità.
I sistemi ESC sono posizionati lungo la costa degli Stati Uniti per rilevare quando è attiva una DPA. Un DPA è una zona di esclusione che in genere diventa attiva quando gli utenti incumbent trasmettono nello spettro CBRS. SAS gestisce un elenco di CBSD per ogni quartiere DPA. Quando gli ESC rilevano l'attivazione di DPA su un determinato canale, inviano queste informazioni al SAS. La SAS sospende quindi le concessioni ai CBSD nel raggio d'azione del DPA su quel canale per garantire che non ci siano interferenze.
Come funziona SAS
La funzione principale di qualsiasi SAS è autorizzare e gestire la comunicazione wireless dei CBSD che trasmettono nella banda CBRS. Pertanto, i CBSD devono essere in grado di comunicare con le SAS per avviare la trasmissione. WInnForum ha definito standard e protocolli per abilitare questa comunicazione. SAS implementa la specifica tecnica dell'API SAS-CBSD per l'interfaccia CBSD-SAS. Questa interface si basa sul protocollo HTTP over Transport Layer Security (HTTPS).
Interfaccia CBSD-SAS
CBSD è responsabile dell'avvio della comunicazione con la SAS nel seguente modo:
- Il CBSD invia una richiesta di registrazione al SAS per indicare la propria intenzione di operare. La registrazione riuscita implica una convalida da parte di SAS che il CBSD è stato certificato dalla FCC ed è autorizzato a ricevere una concessione di spettro per la trasmissione.
- Una volta completata la registrazione, CBSD può richiedere una concessione di spettro.
- SAS assegna un canale e un livello di potenza al CBSD. Questo canale è identificato da un identificatore della concessione univoco. Il CBSD può avviare la trasmissione nella concessione assegnata solo dopo aver inviato una richiesta di heartbeat.
- Una volta ricevuta una risposta positiva alla richiesta di heartbeat, il CBSD può avviare la trasmissione.
- CBSD può richiedere più concessioni in diversi canali dello spettro e cedere quelle di cui non ha più bisogno.
Il seguente diagramma mostra il flusso di lavoro end-to-end CBSD:
SAS ha implementato sei metodi definiti nell'API SAS-CBSD per l'interfaccia CBSD-SAS:
- Registrazione
- Richiesta di informazioni sullo spettro
- Richieste di concessione
- Richieste di heartbeat
- Rinunciare a una concessione
- Disregistrazione
Le sottosezioni seguenti descrivono questi metodi.
Registrazione
Un CBSD deve essere registrato presso SAS. Durante la procedura di registrazione, ogni CBSD invia al SAS Portal informazioni di installazione come posizione fissa, identificatori univoci, appartenenza al gruppo e funzionalità relative alla radio.
Se la registrazione va a buon fine, il SAS restituisce un identificatore unico per il CBSD. Se SAS rifiuta la richiesta di registrazione, risponde con un messaggio di errore. Il CBSD deve quindi correggere l'errore e inviare un'altra richiesta di registrazione. Per ulteriori informazioni sulla registrazione, consulta Registrazione CBSD.
Richiesta su Spectrum
La richiesta di spettro è una procedura facoltativa che un CBSD registrato può avviare con SAS per chiedere informazioni sullo spettro disponibile nella sua posizione e sulle caratteristiche di installazione. L'operatore SAS risponde fornendo informazioni dettagliate sulle frequenze disponibili per l'uso del CBSD e eventuali informazioni aggiuntive che possono aiutare il CBSD a scegliere un'intervallo di frequenze. Per ulteriori informazioni sulla richiesta di spettro, consulta Disponibilità dello spettro CBSD.
Richieste di concessione
I CBSD richiedono una concessione per riservare una parte dello spettro per il loro utilizzo. La richiesta di concessione è composta da diversi parametri operativi che dipendono dalle funzionalità, dal funzionamento e dalla configurazione attuali del CBSD.
Se l'approvazione viene concessa, SAS risponde con l'ID concessione e altri parametri come l'intervallo di scadenza della concessione, l'intervallo di heartbeat e il tipo di canale. Quando un contributo viene approvato, SAS effettua una prenotazione per il CBSD richiedente. Tuttavia, CBSD non è ancora autorizzata a trasmettere utilizzando la concessione. Per ulteriori informazioni, consulta la sezione Scopri di più su come richiedere una sovvenzione.
Richieste di heartbeat
I CBSD inviano periodicamente richieste di heartbeat per ciascuna delle loro concessioni approvate per ricevere l'autorizzazione a trasmettere. Per ulteriori informazioni, consulta la sezione Scopri di più sulle richieste heartbeat.
Rinunciare a una concessione
Quando il CBSD non vuole più utilizzare una sovvenzione, la rinuncia. Per ulteriori informazioni, consulta la sezione Scopri di più su come rinunciare a una sovvenzione.
Annullamento della registrazione
Se il CBSD viene dismesso o spostato, viene annullata la registrazione al sistema SAS. Per ulteriori informazioni, consulta Scopri di più sulla disattivazione.
Interfaccia SAS-SAS
L'interfaccia SAS-SAS sincronizza Google SAS con altri operatori SAS. Utilizzando questa interfaccia, SAS condivide tutte le modifiche pertinenti al magazzino persistente con altri amministratori SAS. Inoltre, riceve e elabora le modifiche apportate da altri amministratori SAS.
L'interfaccia SAS-SAS consente lo scambio dei seguenti dati:
- Scambio di dati di registrazione
- Scambio di tutte le sovvenzioni emesse dalla SAS
- Scambio di tutte le modifiche allo stato di registrazione e concessione
- Scambio di input normativi ricevuti dai database FCC e WInnForum
SAS utilizza le attività periodiche coordinate tra SAS (CPAS) per facilitare la comunicazione con le SAS peer. Il CPAS è un processo giornaliero eseguito da tutte le SAS nelle reti per lo scambio di informazioni. Google implementa CPAS, come definito da WInnForum in WINNF-SSC-0008. Per ulteriori informazioni sullo scambio tra pari CPAS e SAS, consulta Scopri di più su CPAS e cosa significa per gli operatori CBSD.
In che modo SAS protegge gli utenti con priorità più alta
SAS comunica continuamente con i CBSD per garantire che gli utenti esistenti, come i radar navali, siano protetti dagli utenti PAL e GAA. Per garantire che non vi siano interferenze con questi utenti di priorità superiore, SAS esegue le seguenti operazioni:
- SAS utilizza una rete di ESC per rilevare quando gli utenti esistenti utilizzano lo spettro. Ogni volta che viene rilevata un'attività, lo spettro su cui avviene la trasmissione non è disponibile per altri utenti. Per ulteriori informazioni, consulta Scopri come utilizzare i CBSD vicino alla costa.
- Ogni notte, tutti i SAS eseguono CPAS per assicurarsi che funzionino tutti con le informazioni più recenti.
Passaggi successivi
- Scopri di più sul Spectrum Access System Portal.
- Scopri di più sul dispositivo Citizens Broadband Radio Service.
- Risolvi i problemi relativi a SAS.