Серия узлы балочных клеток: Серия 2.440-2Выпуск 1Шарнирные узлы балочных клеток и рамные узлы

Из этих результатов можно сделать вывод, что предложенный геометрический метод оценки номинального диапазона ячеек превосходит классический подход, поскольку он дает номинальные оценки CR ближе к тем, которые предполагались на этапе планирования.

5.1. Вычислительная сложность

Два подхода к вычислению номинального CR тестируются в двух сценариях: городской сценарий, включающий 160 ячеек (обозначаемый как S1), и более крупный сценарий, состоящий из 12500 ячеек (обозначаемый как S2), охватывающий 131 000 км ² с очень разной средой (сельская, городская и плотная городская застройка). В таблице 3 показано время, необходимое для расчета в обоих сценариях. Замечено, что в небольшом сценарии оба метода имеют одинаковое время выполнения.Однако в большом сценарии предлагаемый геометрический метод занимает одну треть времени, необходимого для подхода, основанного на усреднении ISD. В частности, в большом сценарии время составляет 7,1 с, а время — 22,5 с. Это объясняется вычислительной сложностью методов. Сложность метода, основанного на средних ISD, составляет, где — общее количество сайтов, поскольку он должен вычислить расстояние между каждой парой сайтов, чтобы идентифицировать 6 ближайших сайтов. Напротив, сложность геометрического метода, основанного на алгоритме Фортуна, составляет.Эти результаты показывают, что предложенный метод — лучший вариант для больших сценариев.

6. Выводы

В этой работе был описан геометрический метод оценки номинального диапазона ячеек для каждой ячейки в сотовой сети.Входными данными метода являются общие данные планирования, такие как местоположение объекта, азимуты антенны и ширина диаграммы направленности антенны по горизонтали. Метод был протестирован с реальным набором данных, взятым из действующей сети LTE. В ходе оценки предложенный метод сравнивался с классическим подходом к оценке диапазона ячеек, основанным на усреднении расстояния между пунктами. Результаты показали, что в реальном сценарии относительная разница в номинальных оценках CR, полученных методами, может достигать 128%. Визуальная проверка результатов в конкретных случаях показала, что предложенный геометрический метод приводит к более реалистичным значениям CR.В основном это связано с его способностью учитывать местные различия между секторами одного и того же объекта. Затем оценки CR были использованы для построения индикатора выхода за пределы ячейки для каждой ячейки, как в [7]. Результаты показали, что классический подход в некоторых случаях не позволяет обнаружить выходящие за пределы ячейки. Предлагаемый метод предназначен для интеграции в комплекты сетевого планирования и оптимизации, работающие в системе управления сетью. В отличие от других подходов, основанных на прогнозировании распространения, его легко разработать, поскольку в открытом доступе есть очень эффективные коды, реализующие алгоритм Fortunes.Время выполнения достаточно низкое, чтобы получить номинальные диапазоны ячеек больших географических областей за секунды. Его также можно использовать для получения номинального диапазона ячеек вновь добавленной ячейки и обновления диапазона окружающих ячеек. Метод применим к любой технологии радиодоступа. Точно так же его можно распространить на многоуровневые гетерогенные сценарии при условии, что для каждого сетевого уровня построена отдельная диаграмма Вороного.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Эта работа финансируется Министерством экономики и конкурентоспособности Испании (TIN2012-36455), а также Optimi-Ericsson и Agencia IDEA (Consejería de Ciencia, Innovación y Empresa, Junta de Andalucía, исх. 59288), при финансовой поддержке ФЕДЕР.

Massive MIMO и формирование луча — что это значит

Massive MIMO (mMIMO) и формирование луча — модные слова, широко используемые в телекоммуникационной отрасли при упоминании 5G и последних достижений LTE.Проблема в том, что MIMO существует во многих различных вариантах, некоторые из которых уже много лет используются в устаревших сетях LTE.

SU-MIMO против MU-MIMO

В устаревшем LTE термин MIMO обычно относится к однопользовательскому MIMO (SU-MIMO). В однопользовательском MIMO и базовая станция, и UE имеют несколько антенных портов и антенн, и несколько потоков данных передаются одновременно на UE с использованием одинаковых временных / частотных ресурсов, удвоения (2 × 2 MIMO) или учетверения (4 × 4 MIMO). ) пиковая пропускная способность одного пользователя.

В MU-MIMO базовая станция отправляет несколько потоков данных, по одному на каждое UE, используя одни и те же частотно-временные ресурсы. Следовательно, MU-MIMO увеличивает общую пропускную способность соты, то есть емкость соты. Базовая станция имеет несколько антенных портов, столько, сколько есть UE, одновременно принимающих данные, и один антенный порт необходим в каждом UE.

Beamforming — принцип работы

Термины формирование луча и mMIMO иногда используются как взаимозаменяемые. Можно сказать, что формирование луча используется в mMIMO, или формирование диаграммы направленности является подмножеством mMIMO.В общем, формирование диаграммы направленности использует несколько антенн для управления направлением волнового фронта путем надлежащего взвешивания амплитуды и фазы сигналов отдельных антенн в массиве из нескольких антенн. То есть один и тот же сигнал отправляется несколькими антеннами, между которыми имеется достаточное пространство (не менее 1/2 длины волны). Таким образом, в любом заданном месте приемник получит несколько копий одного и того же сигнала. В зависимости от местоположения приемника сигналы могут находиться в противоположных фазах, деструктивно усредняя друг друга, или конструктивно суммироваться, если разные копии находятся в одной фазе, или что-то среднее.Формирование луча далее делится на подкатегории, как описано в следующих главах.

Рис. 1. Создание направленных лучей путем изменения фазы (задержки) и амплитуды каждой передачи антенны.

Цифровое формирование диаграммы направленности (также известное как формирование диаграммы направленности основной полосы частот, также известное как предварительное кодирование)

Сигнал предварительно кодируется (изменения амплитуды и фазы) при обработке основной полосы частот перед передачей RF. Несколько лучей (по одному на каждого пользователя) могут быть сформированы одновременно из одного и того же набора антенных элементов.В контексте LTE / 5G MU-MIMO означает цифровое формирование луча. На базовой станции необходимо несколько цепочек TRX, по одной на каждого одновременного пользователя MU-MIMO. Цифровое формирование луча (MU-MIMO) используется в LTE Advanced Pro (режимы передачи 7,8 и 9) и в 5G NR. Цифровое формирование диаграммы направленности увеличивает пропускную способность соты, поскольку одни и те же PRB (частотные / временные ресурсы) могут использоваться для одновременной передачи данных для нескольких пользователей.

Аналоговое формирование луча

Фазы сигналов отдельных антенных сигналов регулируются в радиочастотной области.Аналоговое формирование луча влияет на диаграмму направленности и усиление антенной решетки, таким образом улучшая зону покрытия. В отличие от цифрового формирования диаграммы направленности, можно сформировать только один луч на набор антенных элементов. Повышение усиления антенны, обеспечиваемое аналоговым формированием луча, частично преодолевает влияние высоких потерь на тракте в миллиметровом диапазоне. Поэтому аналоговое формирование луча считается обязательным для миллиметрового диапазона частот 5G NR.

Гибридное формирование луча

Гибридное формирование луча сочетает в себе аналоговое формирование луча и цифровое формирование луча.Ожидается, что реализации миллиметрового диапазона gNB (базовая станция 5G) будут использовать некоторую форму гибридного формирования луча. Один из подходов — использовать аналоговое формирование луча для грубого формирования луча, а внутри аналогового луча использовать соответствующую схему цифрового формирования луча, MU-MIMO или SU-MIMO.

Массивный MIMO

Наиболее часто встречающееся определение — mMIMO — это система, в которой количество антенн превышает количество пользователей. На практике массовое использование означает, что в базовой станции 32 или более логических антенных порта. Ожидается, что NEM будут начинаться с максимум 64 логических антенных порта в 5G.

На рисунке 2 показано, как mMIMO работает на практике. Используется антенная решетка из 50 всенаправленных элементов с шагом 1/2 длины волны между антенными элементами. 50 элементов передают 4 отдельных потока данных через 4 логических антенных порта, по одному потоку для каждого UE. Все четыре потока передаются с использованием одних и тех же блоков физических ресурсов, то есть одних и тех же временных / частотных ресурсов. Потоки данных не мешают друг другу, потому что каждый из них имеет отличную диаграмму направленности, где мощность сигнала в направлении целевого UE оптимизирована, а в направлениях других UE (пострадавших UE) мощность сигнала минимизирована. .

Рис. 2. Диаграммы направленности сигналов смоделированных передач MU-MIMO на 4 UE в свободном пространстве.

В MU-MIMO / mMIMO базовая станция применяет отдельное предварительное кодирование для потока данных каждого UE, где местоположение UE, а также местоположение всех других UE учитываются для оптимизации сигнала для целевого UE. и в то же время минимизировать помехи для других UE. Для этого базовой станции необходимо знать, как выглядит радиоканал нисходящей линии связи для каждого из UE.

Измерения покрытия на основе луча в 5G

Зона покрытия в 5G основана на лучах, а не на сотах. Нет эталонного канала на уровне соты, откуда можно было бы измерить покрытие соты. Вместо этого каждая ячейка имеет один или несколько лучей блока сигнала синхронизации (SSB), см. Рисунок 3. Лучи SSB являются статическими или полустатическими, всегда указывающими в одном направлении. Они образуют сетку из балок, покрывающую всю площадь ячейки. UE ищет и измеряет лучи, поддерживая набор возможных лучей.Подходящий набор лучей может содержать лучи из множества ячеек. Измеряемые показатели: SS-RSRP, SS-RSRQ и SS-SINR для каждого луча. Физический идентификатор соты (PCI) и идентификатор луча — это идентификаторы, отделяющие лучи друг от друга. В полевых измерениях эти показатели могут быть собраны как с помощью сканирующих приемников, так и с помощью тестовых UE. Следовательно, SSB-лучи проявляются как своего рода новый слой мини-ячеек внутри каждой ячейки при полевых измерениях.

Как видно из рисунка 3, разные SSB (лучи) соты передаются в разное время.Следовательно, между SSB-лучами нет внутрисотовых помех, и, по крайней мере, сканирующие приемники должны иметь возможность обнаруживать также чрезвычайно слабые SSB-лучи, даже при наличии доминирующего сильного луча из той же соты. В качестве примера представим себе место слабого доминирования в сети LTE, где сканер или тестовое UE обнаруживает опорные сигналы из 6 разных ячеек. Если бы это была сеть 5G, устройство могло бы видеть, например, шесть лучей каждой ячейки sox, всего 36 опорных сигналов. При условии, конечно, что сканер или тестовое UE достаточно быстр, чтобы уловить все эти сигналы.Производительность UE, а также сканеров еще предстоит увидеть как в спецификациях, так и на практике.

Рис. 3. Сетка SSB-лучей в 5G NR.

Конечно, необходимо иметь в виду, что 5G может работать без формирования луча, и в этом случае будет один луч SSB, покрывающий всю площадь соты, и вся методология тестирования покрытия по умолчанию вернется к той же, что и в LTE, поскольку луч SSB равен в ячейку в таком случае.

Как проверить прирост емкости Massive MIMO

Увеличение пропускной способности достигается только тогда, когда несколько UE одновременно генерируют трафик нисходящей линии связи.Есть много переменных, влияющих на реальный выигрыш, обеспечиваемый mMIMO.

Пространственное распределение пользователей сотовой связи имеет большое значение. В идеале UE должны быть разбросаны по области соты. Если все пользователи собраны в одном месте, например за одним столом в кафетерии, становится невозможным изолировать пользователей от разных лучей, которые не перекрываются. Минимальное горизонтальное и вертикальное пространственное разнесение между UE может отличаться в зависимости от количества физических антенных элементов в антенной панели gNB в горизонтальном и вертикальном измерениях..

Отношение сигнал / шум каждого пользователя, а также профиль многолучевого распространения влияют на достижимые характеристики. Решения о планировании, а также о том, следует ли использовать MU-MIMO или нет, принимаются gNB каждым слотом длительностью 1 мс. Алгоритмы планирования и адаптации канала gNB являются частными и не определены в 3GPP. Следовательно, это область, в которой производители сетевого оборудования могут отличаться друг от друга. Производительность mMIMO оказывает большое влияние на пропускную способность системы сети 5G.Следовательно, операторы заинтересованы в проверке полевых характеристик массовых внедрений MIMO в рамках процессов выбора поставщика и принятия сети.

Резюме

При тестировании увеличения пропускной способности mMIMO необходимо наличие нескольких тестовых UE, распределенных в области соты, каждое из которых одновременно выполняет активное тестирование массовой передачи данных с тестовым сервером. В рамках настройки тестирования важно убедиться, что основная сеть и внутренний сервер имеют достаточную полосу пропускания, чтобы радиоинтерфейс был единственным узким местом в полосе пропускания во время теста.Многопоточная загрузка данных может использоваться в тестах для устранения неоптимального воздействия управления потоком TCP. Различные сценарии, которые должны быть протестированы, могут включать в себя UE, расположенные близко друг к другу, чтобы проверить пороговое пространственное разделение, при котором mMIMO все еще может обеспечивать усиление, вертикальное распределение UE (по одному на каждом этаже многоэтажного здания), горизонтальное распределение UE, линию UE с прямой видимостью по сравнению с UE без прямой видимости с богатой средой многолучевого распространения, краем ячейки по сравнению с центром ячейки, движущимися UE или любой комбинацией вышеперечисленного.

В компании Keysight Nemo Wireless Solutions у нас есть практический опыт в области массовой проверки LTE MIMO в полевых условиях. Принципы работы mMIMO одинаковы в LTE и 5G. Таким образом, тестовая система и методология, разработанные и протестированные для проверки LTE mMIMO, могут быть повторно использованы для 5G. Измерительные решения Nemo от Keysight состоят из полевых испытательных устройств с различными форм-факторами, от одного смартфона со специальным тестовым ПО / ПО до шасси с ПК, в котором размещены несколько тестовых пользовательских устройств, и Nemo Cloud, центрального облачного управляющего ПО для полевых устройств.

Об авторе . Матти Пассоя, директор по маркетингу решений в компании Keysight Wireless Network Solutions. Матти отвечает за маркетинг решений для сетей 5G и Интернета вещей в компании Keysight Wireless Network Solutions. Это включает в себя поддержку продаж / каналов, исходящий маркетинг, планирование выхода на рынок. Далее Матти имеет более чем 10-летний опыт работы в области D и управления продуктами для сбора и анализа данных RAN.

(PDF) Формирование луча на мобильных устройствах: первое исследование

9.ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В этой работе мы сообщили о первом исследовании формирования луча на желчных устройствах mo-

. С помощью экспериментов и промышленных данных мы

показали, что формирование диаграммы направленности не только возможно, но и эффективно для мобильных устройств. Затем мы обратились к

, определив оптимальное использование формирования луча на мобильном устройстве, а

сформулировал задачу оптимизации и предоставил решение BeamA-

dapt. С помощью экспериментов и моделирования мы

показали, что BeamAdapt может реагировать на мобильность клиента с помощью

, быстро определяя правильный размер формирования луча и мощность передачи

.В совокупности это позволяет снизить энергопотребление более чем на 50%

клиентов в крупномасштабной сети.

Направленность клиента посредством формирования луча — это радикальный отход

от всенаправленности, принятой в современных парадигмах мобильной сети

. Несмотря на то, что мы можем продемонстрировать его преимущества в энергоэффективности клиента

, дополнительные исследования на различных уровнях сетевой системы

направлены на то, чтобы полностью оценить ее потенциал, который

мы оставляем для дальнейшей работы.

ПОДТВЕРЖДЕНИЕ

Эта работа была частично поддержана наградами NSF ECCS / IHCS

0925942, CNS / NeTS-WN 0721894, CNS / CRI 0751173, CNS-

0551692 и поддержкой программы TI Leadership University.

Авторы хотели бы поблагодарить анонимных рецензентов

за их полезные предложения.

СПРАВОЧНИК

[1] А. Амири Сани, Л. Чжонг и А. Сабхарвал, «Направленное разнесение антенн

для мобильных устройств: характеристики и решения

», в Proc.ACM Int. Конф. Mobile Computing and

Networking (MobiCom), 2010.

[2] A. Amiri Sani, H. Dumanli, L. Zhong, and A. Sabharwal,

«Энергосберегающая направленная беспроводная связь на

small form- фактор мобильных устройств »в Proc. ACM / IEEE Int.

Сим. Маломощная электроника и дизайн (ISLPED), 2010.

[3] LC Godara, Smart Antennas: CRC Press, 2004.

[4] E. Aryafar, N. Anand, T. Salonidis, and EW Knightly,

«Разработка и экспериментальная оценка формирования многопользовательского луча-

в беспроводных локальных сетях», в Proc.ACM Int. Конф. Mobile

Computing and Networking (MobiCom), 2010.

[5] Д. Цзе и П. Висванат, Основы беспроводной связи

: Cambridge University Press, 2005.

[6] Z. Li, W . Ni, J. Ma, M. Li, D. Ma, D. Zhao, J. Mehta, D.

Hartman, X. Wang, KK O, and K. Chen, «Двухдиапазонный приемопередатчик

CMOS. для 3G TD-SCDMA »в IEEE Int. Sol-

id-State Circuits Conference (ISSCC), 2007.

[7] T.H.Ли, «Дизайн КМОП радиочастотных интегральных схем

», Cambridge University Press, 2004.

[8] С. Куи, А. Дж. Голдсмит и А. Бахаи, «Энергоэффективность

MIMO и совместные методы MIMO в сенсорной сети —

работ, «Журнал IEEE по избранным областям связи —

тионов, 2004.

[9] Fidelity Comtech, Data Sheet: Phocus Array 3110X 2008.

[10] DG Rahn, М. С. Кэвин, Ф. Ф. Дай, NHW Фонг, Р. Гриф —

фит, Дж.Маседо, А. Д. Мур, JWM Rogers и M.

Toner, «Полностью интегрированный многополосный MIMO WLAN tran-

sceiver RFIC», IEEE Journal of Solid-State Circuits (JSSC),

2005.

[11] V. Navda, AP Subramanian, K. Dhanasekaran, A. Timm-

Giel и S. Das, «MobiSteer: использование направленной антенны с управляемым лучом для доступа к автомобильной сети» в Proc. ACM

Внутр. Конф. Мобильные системы, приложения и услуги (Mo-

biSys), 2007.

[12] К. Рамачандран, Р. Кокку, К. Сундаресан, М. Грутесер,

и С. Рангараджан, «R2D2: регулирование формы и скорости луча

по мере того, как направленность встречается с разнообразием», в Proc. ACM Int. Конф.

Мобильные системы, приложения и услуги (MobiSys),

2009.

[13] WARP, http://warp.rice.edu/, 2011.

[14] Международная конференция IEEE по твердотельным схемам.

[15] Журнал IEEE по твердотельным схемам.

[16] Г.L. Nemhauser и LA Wolsey, Integer and combina-

torial optimisation: Wiley-Interscience, 1988.

[17] RD Yates, «Структура для управления мощностью восходящего канала в сотовых радиосистемах

», IEEE Journal on Selected Areas в

Communications, 1995.

[18] Масштабируемые сетевые технологии, разработчик QualNet: High-

Программное обеспечение для оценки точности сети.

[19] Э. Далман, С. Парквалл, Дж. Скольд и П. Беминг, 3G Evo-

lution: HSPA и LTE для мобильного широкополосного доступа: Academic

Press, 2008.

[20] М. Бланко, Р. Кокку, К. Рамачандран, С. Рангараджан,

и К. Сундаресан, «Об эффективности коммутируемых лучевых антенн

в помещениях», в Proc. Passive

и Active Network Measurement (PAM), 2008.

[21] Х. Ю, Л. Чжун и А. Сабхарвал, Beamsteering on mo-

желчных устройств: пропускная способность сети и эффективность клиента: Tech-

nical Report 0623-2010, Rice University, 2010.

[22] S. Yi, Y.Пей и С. Калянараман, «Об увеличении пропускной способности

специальных беспроводных сетей с использованием направленных антенн», в Proc. ACM Int. Сим. Mobile Ad Hoc Networking

and Computing (MobiHoc), 2003.

[23] Л. Бао и Дж. Дж. Гарсия-Луна-Асевес, «Схема передачи —

в специальных сетях с направленными антеннами», в

Proc. . ACM Int. Конф. Мобильные вычисления и сети

(MobiCom), 2002.

[24] Y.Ко, В. Шанкаркумар и Н. Х. Вайдья, «Протоколы управления доступом Medium

с использованием направленных антенн в одноранговых сетях ad

», Proc. IEEE INFOCOM, 2000.

[25] Т. Коракис, Г. Джакллари и Л. Тассиулас, «Протокол MAC

для полного использования направленных антенн в специальных проводных сетях —

», в Proc. ACM Int. Сим. Mobile Ad Hoc

Networking & Computing (MobiHoc), 2003.

[26] R. R. Choudhury, X. Yang, R.Раманатан и Н. Х.

Вайдья, «Использование направленных антенн для управления доступом к среде

в специальных сетях», в Proc. ACM Int. Конф. Mo-

bile Computing and Networking (MobiCom), 2002.

[27] М. Такай, Дж. Мартин, А. Рен и Р. Багродиа, «Направленное

виртуальное определение несущей для направленных антенн в мобильной рекламе

hoc-сети »в сб. ACM Int. Сим. Mobile Ad Hoc

Сети и вычисления (MobiHoc), 2002.

[28] X.Лю, А. Шет, М. Камински, К. Папагианнаки, С. Се-

шан и П. Стинкисте, «DIRC: увеличение емкости беспроводной сети

в помещении с использованием направленных антенн» в Proc. ACM SIG-

COMM, 2009.

Технология 5G | Насколько быстро работает 5G? Каков его диапазон?

Аббревиатура 5G означает сотовую связь «пятого поколения». Буква «G» используется для описания поколений технологий связи сотовых устройств, которые были или будут представлены. 5G может работать в миллиметровом диапазоне (сверхвысокочастотный спектр в диапазоне от 24 до 100 ГГц), где объем спектра, доступный для 5G, означает, что данные могут передаваться намного быстрее, чем это возможно в настоящее время.

Дополнительные ключевые элементы технологии 5G включают расширенное использование антенных решеток MIMO (несколько входов, несколько выходов), сложную реализацию технологии формирования диаграммы направленности для более прямой передачи сигналов конечным пользователям и «нарезку» сети, которая представляет собой интеллектуальное разделение ресурсов. в зависимости от предоставляемой услуги или приложения. Широкий спектр технологических и инфраструктурных изменений, присущих развертыванию 5G, создает огромные преимущества, а также создает потенциальные проблемы для отдельных пользователей, предприятий и поставщиков услуг.

Насколько быстро работает 5G?

Переход на технологию 5G и связанный с ним прорыв в скорости могут показаться чем-то вроде перехода от крытого вагона к трансконтинентальному авиалайнеру одним быстрым шагом.

Операторы, проводящие испытания скорости 5G, сообщили о скорости до 70 Гбит / с. Спонсируемое отраслью моделирование также дало впечатляющие результаты: скорость передачи данных увеличилась с 71 Мбит / с для пользователей 4G до 1,4 Гбит / с для пользователей 5G в миллиметровом диапазоне.

Значительный рост скорости сопровождается резким уменьшением задержки.Это важный фактор для новых технологий, таких как беспилотные автомобили и «виртуальная» роботизированная хирургия, которые полагаются на мгновенную связь. При использовании 5G можно ожидать задержки в диапазоне 1 миллисекунды (мс), тогда как для 4G типичная задержка составляет около 20 мс.

Диапазон 5G

Компромисс за скорость на частотах миллиметрового диапазона — ограниченный диапазон. Тестирование диапазона обслуживания 5G в mmWave дало результаты примерно в 500 метрах от вышки, а это означает, что для чисто автономного развертывания 5G потребуется огромное распространение антенных решеток с поддержкой MIMO.Кроме того, неспособность сигналов миллиметрового диапазона преодолевать препятствия еще больше ограничивает потенциальную дальность действия, поскольку эти препятствия необходимо будет учитывать при проектировании сетей для мобильных пользователей.

Ограничения диапазона технологии 5G стимулировали тенденцию к более гибким архитектурам в 5G с разложением базовой станции на новые логические элементы. Это облегчает гибкое развертывание сети с использованием доступной недвижимости с локальным объединением некоторых функций с минимальным занимаемым пространством и другими требованиями, необходимыми для радиосайтов, где это ограничено.

Учитывая эти проблемы дальности видимости, привязка к LTE или низкополосному 5G может оставаться компонентом сетей 5G в обозримом будущем, и только пользователи, близкие к антеннам, получат все преимущества. Технология малых сот и другие творческие альтернативы традиционной вышке сотовой связи могут быть эффективно использованы, чтобы сделать автономные сети 5G жизнеспособными.

Влияние на потребителей и бизнес

Хотя потребность в технологии 5G обусловлена ​​постоянным спросом потребителей и предприятий на повышенную скорость, безопасность и дополнительные приложения, многие пользователи не осознают, какое влияние 5G окажет на их повседневная жизнь в ближайшие годы.

Наиболее заметным и немедленным воздействием на потребителей является экспоненциально более быстрая потоковая передача. Традиционные домашние системы Wi-Fi, подключенные к Интернету по проводам или кабелю, в некоторых случаях могут быть подключены к прямым соединениям 5G, поскольку скорости будут на уровне большинства оптоволоконных сетей.

Долгосрочное влияние на деловой мир будет огромным. Производители чипов, модемов и телефонов уже готовятся к неизбежной конверсии. На другие отрасли, такие как банковское дело, автомобилестроение и сельское хозяйство, существенное влияние окажет развитие Интернета вещей (IoT).Все, от банкоматов до ирригационного оборудования, может со временем стать частью обширной сети «умных» продуктов.

Отрасль здравоохранения может ощутить наибольшее влияние, когда миллиарды носимых устройств будут передавать данные врачам и клиницистам, а также улучшить передачу больших файлов данных от одного поставщика к другому.

Влияние на поставщиков услуг

В то время как поставщики услуг стремятся создать инфраструктуру, необходимую для поддержки 5G, вполне может быть случай «поторопитесь и подождите», когда производители телефонов отстают в ожидаемом развертывании 5G.

Некоторые провайдеры используют массовое развертывание MIMO на существующих вышках в качестве моста между LTE и 5G. Более короткий диапазон 5G в миллиметровом диапазоне и увеличенное количество антенн стимулируют конкуренцию и инновации среди поставщиков услуг по сокращению затрат во время развертывания.

Интернет вещей меняет способ взаимодействия поставщиков услуг с клиентами. Например, некоторым приложениям может потребоваться более низкая пропускная способность на нескольких устройствах, что означает, что акцент может сместиться с количественной оценки использования данных на общее качество взаимодействия (QoE).Для промышленных приложений, таких как заводская робототехника, надежность обслуживания может быть определяющим фактором ценности для клиентов. Различные приложения 5G могут привести к более разнообразному предложению меню услуг.

Каковы преимущества 5G?

Как и почти в любом крупном технологическом прогрессе, очевидные преимущества иногда, по крайней мере, частично нивелируются некоторыми негативными последствиями. Несмотря на то, что тщательное тестирование 5G продолжается уже несколько лет, истинные преимущества и недостатки могут не поддаваться количественной оценке до тех пор, пока переход не начнется полным ходом.

Преимущества 5G

Улучшения скорости и задержки, которые приносит 5G, являются очевидным и значительным преимуществом по сравнению с 4G, а также всеми предыдущими стандартами, которые ему предшествовали. Другим преимуществом является присущее устройство поддержки качания вверх, чему способствует меньший размер и более точная направленная доставка сигнала антенных решеток MIMO, которые сопровождают 5G.

Улучшенная сетевая архитектура 5G делает передачу обслуживания более плавной, когда пользователи переходят от соты к соте.Это улучшает общее впечатление пользователя за счет ограничения прерывания передачи данных и потери сигналов.

Недостатки и опасности 5G

Подобно неотъемлемым преимуществам 5G, многие очевидные недостатки также связаны с переходом на более высокие частоты и поведением радиосигналов в миллиметровом диапазоне. Меньший радиус действия и повышенная восприимчивость к препятствиям — наиболее очевидные недостатки в этой категории.

Помимо препятствий, таких как здания и деревья, высокие частоты также более восприимчивы к влажности и дождю, поэтому и без того ограниченный диапазон дополнительно усложняется неоптимальными погодными условиями.Если большее количество антенн является очевидным решением для ограниченного диапазона, эстетические и экологические проблемы, связанные с этим распространением, становятся еще одной потенциальной проблемой.

Другие недостатки технологии 5G связаны с ее стоимостью. Антенные решетки — лишь один из аспектов затрат на развертывание. Эти массивы требуют обслуживания, ремонта и поиска и устранения неисправностей пропорционально большему объему оборудования. Хотя антенны миллиметрового диапазона для устройств уже разработаны, их сложность может сделать экономию на масштабе неэффективной для снижения цен, что, в свою очередь, перекладывается на потребителей в увеличении стоимости телефона.

Концепция лучей и меньшего размера соты в 5G разбивает основную единицу покрытия на гораздо меньшие участки, чем в старых технологиях. Они взаимодействуют друг с другом и должны быть настроены и оптимизированы для поддержки покрытия при сохранении пропускной способности, а также поддержки мобильности в соответствующих сценариях.

Планирование, развертывание, управление, эксплуатация и оптимизация более гибкой сетевой архитектуры в виртуализированной инфраструктуре ставят перед операторами новые задачи и требуют новых знаний.

Технология 5G от VIAVI

Технология 5G является поистине революционной, как и ее влияние на поставщиков услуг и пользователей. Решения для тестирования, которые идут в ногу с этими достижениями, но при этом остаются гибкими к изменениям в стандартах и ​​стратегиях развертывания, имеют важное значение для успешного развертывания этой технологии. Инновационные инструменты тестирования 5G могут стать мостом между существующими технологиями и новой парадигмой 5G.

Анализаторы базовых станций

Испытательные решения для установки, ввода в эксплуатацию и обслуживания сотовых станций 5G были вынуждены адаптироваться к сложности, которую влечет за собой эта новая технология.VIAVI CellAdvisor 5G включил функции анализа, такие как массивная проверка луча MIMO и анализ спектра миллиметрового диапазона в реальном времени, в комплексный и универсальный набор функций с превосходными возможностями тестирования оптоволоконных, коаксиальных и радиоинтерфейсов, включенными для 5G и унаследованных приложений. Функция анализа луча 5G характеризует индивидуальный идентификатор луча, уровень мощности и отношение сигнал / шум. Функции картирования маршрутов 5G упрощают отображение силы луча в реальном времени и проверку покрытия.

Разработка и оптимизация сети

Тщательное тестирование на этапе проектирования и разработки этой новой среды жизненно важно для успеха коммерческого развертывания 5G.Чем раньше вы проверите, тем раньше вы обнаружите проблемы. Тестирование может быть сложным, но не обязательно.

VIAVI предоставляет инструменты для разработки и подтверждения производительности сети в соответствии с текущими и меняющимися требованиями. Эти инструменты позволяют анализировать, разрабатывать и проверять производительность и возможности широкого спектра сетевых функций и устройств, обеспечивая повышенную операционную эффективность и безопасность.

VIAVI TM500 считается отраслевым стандартом, когда речь идет о разработке и тестировании базовых станций через RF.Это масштабируемая тестовая система для проверки производительности сети 5G по опыту конечных пользователей в нескольких сотах и ​​различных технологиях радиодоступа. Он может измерять полную производительность сети, от RF до ядра пакета. TM500 ускоряет развитие сети 5G и остается жизненно важным для отрасли, поскольку плотность сигнала, распространение антенны MIMO и более высокие скорости передачи данных продолжают расширять диапазон тестирования сети. TM500 готов удовлетворить следующий набор задач тестирования сети 5G с настраиваемым трафиком и условиями канала, которые поддерживают высокий уровень пользовательского оборудования для тестирования емкости, а также исключительную мобильность и масштабируемость.

Эмуляторы ядра 5G

TeraVM — это решение для эмуляции виртуальных приложений и тестирования производительности безопасности, обеспечивающее предоставление высокооптимизированных сетей и услуг с минимальным риском. TeraVM была создана в отрасли с первым на рынке решением для тестирования NFV, обеспечивающим комплексное тестирование приложений для сервисов, проводных и беспроводных сетей.

TeraVM имеет все возможности эмуляции RAN и ядра, что делает его универсальным решением для разработки сетей 5G.А при использовании вместе с TM500 TeraVM может выполнять полное циклическое тестирование 5G как в автономном, так и в автономном режимах.

Эмулятор ядра TeraVM соответствует последним стандартам 3GPP, что упрощает разработку сетей 5G RAN.

Продолжите образование в области 5G с VIAVI уже сегодня!

Готовы ли вы связаться с экспертом по 5G? Чтобы продолжить, заполните одну из следующих форм:

ИС для формирования луча с фазированной решеткой Упрощение конструкции антенны

Аннотация

Системы беспроводной связи и радары сталкиваются с растущими требованиями к архитектуре антенн, например к фазированной решетке, для повышения производительности.Многие новые приложения будут возможны только с антеннами, которые потребляют меньше энергии в более низком профиле, чем традиционные параболические антенны с механическим управлением. Эти требования дополняют желание быстро переместиться на новую угрозу или пользователя, передать несколько потоков данных и работать в течение более длительного срока службы при агрессивных целевых затратах. В некоторых приложениях необходимо обнулить входящий сигнал блокировки и иметь низкую вероятность перехвата. Эти проблемы решаются с помощью конструкций антенн на основе фазированных решеток, которые стремительно набирают обороты в отрасли.Прежние недостатки фазированной антенной решетки устраняются с помощью передовой полупроводниковой технологии, чтобы в конечном итоге уменьшить размер, вес и мощность этих решений. В этой статье кратко описываются существующие антенные решения и преимущества антенн с электрическим управлением. Затем будет рассмотрено, как достижения в области полупроводников помогают достичь целей по улучшению SWaP-C для антенн с электрическим управлением, а затем приведены примеры технологии ADI, которая делает это возможным.

Введение

Беспроводные электронные системы, использующие антенны для передачи и приема сигналов, работают более 100 лет.Они продолжают совершенствоваться, поскольку потребность в точности, эффективности и более сложных показателях становится все более важной. В последние годы тарелочная антенна широко использовалась для передачи (Tx) и приема (Rx) сигналов, где важна направленность, и многие из этих систем работают хорошо при относительно низких затратах после многих лет оптимизации. Эти тарелочные антенны, имеющие механический рычаг для поворота направления излучения, действительно имеют некоторые недостатки, которые включают медленное управление, физически большие размеры, более низкую долгосрочную надежность и наличие только одной желаемой диаграммы направленности или потока данных.В результате инженеры продвинулись к усовершенствованной технологии фазированных антенных решеток, чтобы улучшить эти функции и добавить новые функции. Антенны с фазированной решеткой имеют электрическое управление и предлагают многочисленные преимущества по сравнению с традиционной антенной с механическим управлением, такие как низкий профиль / меньший объем, улучшенная долговременная надежность, быстрое управление и несколько лучей. Благодаря этим преимуществам отрасль получает распространение в военных приложениях, спутниковой связи (спутниковой связи) и телекоммуникациях 5G, включая подключенные автомобили.

Технология фазированных решеток

Фазированная антенная решетка — это совокупность антенных элементов, собранных вместе таким образом, что диаграмма направленности каждого отдельного элемента конструктивно сочетается с соседними антеннами, чтобы сформировать эффективную диаграмму направленности, называемую главным лепестком. Главный лепесток передает излучаемую энергию в желаемом месте, в то время как антенна спроектирована так, чтобы деструктивно мешать сигналам в нежелательных направлениях, образуя нули и боковые лепестки. Антенная решетка предназначена для максимального увеличения энергии, излучаемой в главном лепестке, при одновременном снижении энергии, излучаемой в боковых лепестках, до приемлемого уровня.Направлением излучения можно управлять, изменяя фазу сигнала, подаваемого в каждый антенный элемент. На рисунке 1 показано, как регулировка фазы сигнала в каждой антенне может направить эффективный луч в желаемом направлении для линейной решетки. В результате каждая антенна в решетке имеет независимую настройку фазы и амплитуды для формирования желаемой диаграммы направленности. Признак быстрого наведения луча в фазированной решетке легко понять без механически движущихся частей.Регулировка фазы на основе полупроводниковых ИС может выполняться за наносекунды, так что мы можем изменить направление диаграммы направленности для быстрого реагирования на новые угрозы или пользователей. Точно так же можно перейти от излучаемого луча к эффективному нулю, чтобы поглотить источник помех, в результате чего объект будет казаться невидимым, например, в самолетах-невидимках. Эти изменения в изменении положения диаграмм направленности или переходе на эффективные нули могут быть выполнены почти мгновенно, потому что мы можем изменять настройки фазы электрически с помощью устройств на основе ИС, а не механических частей.Дополнительным преимуществом фазированной антенной решетки по сравнению с механической антенной является возможность излучать несколько лучей одновременно, что позволяет отслеживать несколько целей или управлять несколькими потоками данных пользователя. Это достигается за счет цифровой обработки сигналов множества потоков данных на частотах основной полосы частот.

Типичная реализация этой решетки использует элементы патч-антенны, сконфигурированные в виде равномерно расположенных строк и столбцов с конструкцией 4 × 4, что подразумевает всего 16 элементов.На рисунке 2 ниже показана небольшая решетка 4 × 4 с патч-антеннами в качестве излучателей. Эта антенная решетка может вырасти довольно большой в наземных радиолокационных системах, с возможным количеством элементов более 100 000.

При проектировании необходимо учитывать компромиссы между размером решетки и мощностью каждого излучающего элемента, которые влияют на направленность луча и эффективную излучаемую мощность. Характеристики антенны можно предсказать, посмотрев на некоторые общие показатели качества.Часто разработчики антенн обращают внимание на усиление антенны и эффективную изотропную излучаемую мощность (EIRP), а также на Gt / Tn. Есть несколько основных уравнений, которые можно использовать для описания этих параметров, представленных в следующих уравнениях. Мы видим, что усиление антенны и EIRP прямо пропорциональны количеству элементов в решетке. Это может привести к появлению больших массивов радиолокационных станций наземного базирования.

где

N = количество элементов
Ge = усиление элемента
Gt = усиление антенны
Pt = общая мощность передатчика
Pe = мощность на элемент
Tn = шумовая температура

Еще одним ключевым аспектом конструкции фазированной антенной решетки является расстояние между антенными элементами.После того, как мы определили цели системы, установив количество элементов, физический диаметр массива в значительной степени определяется ограничениями каждой элементарной ячейки, составляющими менее примерно половины длины волны, что предотвращает появление лепестков решетки. Лепестки решетки составляют энергию, излучаемую в нежелательных направлениях. Это предъявляет строгие требования к электронике, входящей в массив, — компактность, низкое энергопотребление и небольшой вес. Расстояние между полуволнами создает особенно сложные конструкции на более высоких частотах, где длина каждой элементарной ячейки становится меньше.Это приводит к тому, что ИС на более высоких частотах все больше интегрируются, упаковочные решения становятся более продвинутыми, а методы управления температурным режимом упрощаются, несмотря на то, что они становятся все более сложными.

По мере того, как мы создаем антенну целиком, возникает множество проблем, связанных с конструкцией массива, включая прокладку линий управления, управление электропитанием, импульсные схемы, управление температурой, экологические аспекты и т. Д. В отрасли наблюдается значительный толчок к низкому профилю. массивы, которые потребляют меньше объема и веса.В традиционной архитектуре планок используются небольшие планки для печатных плат с электроникой на них, перпендикулярно входящие в заднюю часть печатной платы антенны. Этот подход был улучшен за последние 20 лет, чтобы постоянно уменьшать размер планки, тем самым уменьшая глубину антенны. Конструкции следующего поколения переходят от этой планочной архитектуры к подходу с плоскими панелями, где в каждой ИС достаточно интеграции, чтобы разместить их просто на задней стороне антенной платы, значительно уменьшая глубину антенны и облегчая их установку в портативную или портативную. бортовые приложения.На рисунке 3 изображение слева показывает элементы антенны с золотыми вставками на верхней стороне печатной платы, а изображение справа показывает аналоговый передний конец антенны на нижней стороне печатной платы. Это только подмножество антенны, где может быть этап преобразования частоты, происходящий, например, на одном конце антенны, и распределительная сеть для маршрутизации от одного РЧ-входа ко всей решетке. Легко заметить, что большее количество интегрированных ИС значительно снижает проблемы, возникающие при проектировании антенны, и, поскольку антенны становятся меньше, а электроника становится все меньше и меньше занимает площадь, конструкция антенны требует новой полупроводниковой технологии, чтобы сделать решения жизнеспособными.

Сравнение цифрового формирования луча и аналогового формирования луча

В большинстве фазированных антенных решеток, которые были разработаны в прошлые годы, использовалось аналоговое формирование луча, при котором регулировка фазы выполняется на частотах RF или IF, и для всей антенны используется один набор преобразователей данных. Возрастает интерес к цифровому формированию диаграммы направленности, когда на антенный элемент используется один набор преобразователей данных, а регулировка фазы выполняется в цифровом виде в FPGA или некоторых преобразователях данных.Цифровое формирование луча дает много преимуществ, начиная с возможности легко передавать множество лучей или даже почти мгновенно изменять количество лучей. Эта замечательная гибкость привлекательна для многих приложений и способствует их распространению. Постоянные улучшения в преобразователях данных снижают рассеиваемую мощность и расширяют диапазон до более высоких частот, где РЧ-дискретизация в L-диапазоне и S-диапазоне делает эту технологию реальностью в радиолокационных системах. При рассмотрении аналогового и аналогового решения необходимо учитывать несколько факторов.цифровое формирование луча, но анализ обычно зависит от количества требуемых лучей, рассеиваемой мощности и целевых затрат. Подход с цифровым формированием луча обычно имеет более высокое рассеивание мощности с преобразователем данных на элемент, но предлагает большую гибкость в простоте создания нескольких лучей. Преобразователи данных также требуют более высокого динамического диапазона, поскольку формирование луча, которое отклоняет блокираторы, выполняется только после оцифровки. Аналоговое формирование луча может поддерживать несколько лучей, но требует дополнительного канала регулировки фазы для каждого луча.Например, для создания 100-лучевой системы необходимо умножить количество РЧ-фазовращателей для 1-лучевой системы на 100, поэтому рассмотрение стоимости преобразователей данных по сравнению с ИС регулировки фазы может измениться в зависимости от количества лучей. Точно так же рассеиваемая мощность обычно ниже для аналогового подхода к формированию диаграммы направленности, который может использовать пассивные фазовращатели, но по мере увеличения количества лучей рассеиваемая мощность также будет увеличиваться, если для управления распределительной сетью потребуются дополнительные каскады усиления.Распространенным компромиссом является гибридный подход к формированию луча, при котором есть подмассивы аналогового формирования луча, за которыми следует некоторая цифровая комбинация сигналов подмассива. Эта область вызывает растущий интерес в отрасли и будет развиваться в ближайшие годы.

Полупроводниковые технологии

Стандартная импульсная радиолокационная система передает сигнал, который может отражаться от объекта, в то время как радар ожидает отраженного импульса, чтобы отобразить поле обзора антенны. В прошлые годы это входное решение для антенны должно было иметь дискретные компоненты, вероятно, на основе технологии арсенида галлия.Компоненты ИС, используемые в качестве строительных блоков для этих фазированных антенных решеток, показаны на рисунке 4. Они состоят из фазовращателя для регулировки фазы каждого антенного элемента (который в конечном итоге управляет антенной), аттенюатора, который может сужать луч, усилитель мощности, используемый для передачи сигнала, и малошумящий усилитель, используемый для приема сигнала, а также переключатель для переключения между передачей и приемом. В прошлых реализациях каждая из этих ИС могла быть размещена в корпусе 5 мм × 5 мм, или более продвинутые решения могли иметь интегрированную монолитную одноканальную ИС на основе GaAs для достижения этой функциональности.

Недавнему распространению фазированных антенных решеток способствовала полупроводниковая технология. Усовершенствованные узлы в SiGe BiCMOS, SOI (кремний-на-изоляторе) и массивном CMOS объединяют цифровые схемы для управления управлением в массиве, а также тракт ВЧ-сигнала для достижения регулировки фазы и амплитуды в одной ИС. . Сегодня возможно создание многоканальных ИС формирования диаграммы направленности, которые регулируют усиление и фазу в 4-канальной конфигурации с 32 каналами, предназначенными для конструкций миллиметрового диапазона.В некоторых примерах с более низким энергопотреблением микросхема на основе кремния может быть монолитным решением для всех вышеперечисленных функций. В приложениях с высокой мощностью усилители мощности на основе нитрида галлия значительно увеличили плотность мощности, чтобы соответствовать элементарной ячейке фазированных антенных решеток, которые традиционно обслуживались бы усилителями мощности на основе ламп бегущей волны (ЛБВ) или относительно маломощными усилителями мощности на основе GaAs. ПА. В бортовых приложениях мы наблюдаем тенденцию к использованию архитектур с плоскими панелями с преимуществами дополнительной эффективности (PAE) технологии GaN.GaN также позволил крупным наземным РЛС перейти на фазированную антенную решетку с параболической антенны, управляемой ЛБВ. Теперь у нас есть монолитные ИС на основе GaN, способные обеспечивать мощность более 100 Вт с более чем 50% PAE. Сочетание этого уровня PAE с низким рабочим циклом радарных приложений позволяет создавать решения для поверхностного монтажа, значительно уменьшая размер, вес и стоимость антенной решетки. Дополнительным преимуществом, выходящим за рамки чисто энергетической способности GaN, является уменьшение размеров по сравнению с существующими решениями на основе GaAs IC.Сравнение GaAs-усилителя мощности от 6 до 8 Вт в X-диапазоне с решением на основе GaN снижает занимаемую площадь на 50% или более. Это уменьшение занимаемой площади является значительным при попытке разместить эту электронику в элементарной ячейке фазированной антенной решетки.

Аналоговые ИС с фазированной решеткой Analog Devices

Analog Devices разработала интегрированные аналоговые ИС формирования луча, предназначенные для поддержки ряда приложений, включая радары, спутниковую связь и телекоммуникацию 5G. ИС формирования диаграммы направленности X- / Ku-диапазона ADAR1000 — это 4-канальное устройство с диапазоном частот от 8 до 16 ГГц, работающее в дуплексном режиме с временным разделением (TDD), при этом передатчик и приемник интегрированы в одну ИС.Это идеально подходит для радаров X-диапазона, а также спутниковой связи Ku-диапазона, где ИС можно настроить для работы в режиме только приемопередатчика или только приемника. 4-канальная ИС размещена в корпусе QFN размером 7 мм × 7 мм для поверхностного монтажа для легкой интеграции в массивы плоских панелей, рассеивающих всего 240 мВт / канал в режиме передачи и 160 мВт / канал в режиме приема. Каналы приемопередатчика и приемника подключаются напрямую, внешне спроектированные для сопряжения с интерфейсным модулем (FEM), который предлагает Analog Devices.На рисунке 5 показаны регуляторы усиления и фазы с полным охватом фазы на 360 градусов, где возможны шаги по фазе менее 2,8 °, а также регулировка усиления лучше 31 дБ. ADAR1000 содержит встроенную память для хранения до 121 состояния луча, из которых одно состояние содержит все настройки фазы и усиления для всей ИС. Передатчик обеспечивает усиление приблизительно 19 дБ при мощности насыщения 15 дБмВт, при этом усиление приема составляет приблизительно 14 дБ. Другой ключевой показатель — изменение фазы при регулировке усиления, которое составляет примерно 3 ° в диапазоне 20 дБ.Точно так же изменение усиления с регулировкой фазы составляет около 0,25 дБ по всему охвату фазы на 360 °, что упрощает калибровку.

Эта ИС формирования диаграммы направленности разработана для аналоговых приложений с фазированной антенной решеткой или архитектур с гибридной решеткой, которые сочетают в себе некоторое цифровое формирование диаграммы направленности с аналоговым формированием диаграммы направленности. Analog Devices предлагает комплексное решение от антенны до битов, включая преобразователи данных, преобразование частоты и аналоговую интегральную схему формирования луча, а также интерфейсный модуль.Комбинированный набор микросхем позволяет Analog Devices сочетать функциональные возможности и оптимизировать ИС, чтобы упростить реализацию конструкции антенны для наших клиентов.

Рак головы и шеи — Диагностика, оценка и лечение

Рак головы и шеи — это группа раковых заболеваний, которые обычно возникают в плоскоклеточных клетках, выстилающих рот, нос и горло.Типичные симптомы включают постоянную боль в горле, затрудненное глотание, неизлечимые язвы во рту, хриплый голос и стойкий отек шеи из-за увеличения лимфатических узлов.

Ваш врач, скорее всего, проведет медицинский осмотр, чтобы оценить ваше состояние. Чтобы подтвердить диагноз рака и определить, распространился ли он, вы можете пройти эндоскопию, МРТ головы, компьютерную томографию носовых пазух, компьютерную томографию головы, панорамный рентгеновский снимок зубов, компьютерную томографию с коническим лучом, ПЭТ / КТ или визуализацию грудной клетки. Если ни один из этих тестов не указывает на рак, дальнейшие действия могут не потребоваться.Однако ваш врач может захотеть контролировать ваше состояние, если симптомы не исчезнут. Если обнаружена аномалия, а тесты не подтверждают ее доброкачественность, врач может назначить биопсию.

Что такое рак головы и шеи?

Рак головы и шеи — это группа раковых заболеваний, которые обычно возникают в плоскоклеточных клетках, выстилающих ротовую полость, голосовой ящик (гортань), горло (глотку), слюнные железы, носовую полость и придаточные пазухи носа. Эти виды рака сгруппированы вместе из-за их местоположения и потому, что хирурги головы и шеи, также известные как отоларингологи или врачи уха, носа и горла (ЛОР), почти всегда являются членами онкологической бригады, ведущей лечение пациентов с раком головы и шеи.

Рак головы и шеи чаще встречается у взрослых старше 50 лет и в два раза чаще встречается у мужчин. Факторы риска включают:

• Возраст
• Пол
• Употребление алкоголя и табака
• Облучение или воздействие асбеста
• Плохая гигиена полости рта
• Этническая принадлежность, особенно азиатского происхождения (рак носоглотки)
• Инфекция, вызванная вирусом папилломы человека (ВПЧ)

Типичные симптомы часто включают постоянную боль в горле, затрудненное глотание, неизлечимую боль во рту и хриплый голос.Другие симптомы зависят от локализации рака, но часто могут включать:

• Необъяснимое кровотечение во рту
• Красные или белые пятна во рту
• Отек челюсти
• Затруднение при открывании рта
• Боль в ухе
• Боль при глотании
• Затрудненное дыхание и / или речь
• Частые головные боли
• Хронические инфекции носовых пазух
• Зубная боль, болезненность десен, шатающиеся зубы
• Необъяснимое носовое кровотечение
• Онемение или паралич лица
• Потеря слуха
• Безболезненное образование в области шеи

вверх страницы

Как диагностируется и оценивается рак головы и шеи?

Ваш врач спросит вас о вашей истории болезни, факторах риска и симптомах и проведет медицинский осмотр.

Ваш врач может назначить один или несколько из следующих тестов визуализации, чтобы определить, есть ли у вас рак и распространился ли он:

• Назофаринголарингоскопия: при этом эндоскопическом обследовании используется гибкий оптический инструмент с подсветкой, называемый эндоскопом, для исследования полости носа, голосового аппарата и горла. С помощью местной анестезии трубку вводят в рот или нос, чтобы сделать снимки и оценить аномальные клетки.
• МРТ головы : Во время МРТ головы используются мощное магнитное поле, радиочастотные импульсы и компьютер для получения подробных изображений внутренней части головы и шеи.В настоящее время МРТ является наиболее чувствительным методом визуализации головы в повседневной клинической практике.
• КТ пазух : Этот диагностический медицинский тест позволяет получить несколько изображений или изображений полостей придаточных пазух носа пациента. Изображения поперечного сечения, созданные во время компьютерной томографии, можно переформатировать в нескольких плоскостях и даже создать трехмерные (3-D) изображения. Он в основном используется для выявления рака носовых пазух и носовых пазух и планирования операций.
• ТТ Головки : Как и КТ носовых пазух, КТ головы может помочь обнаружить аномалии придаточных пазух носа и носовой полости.
• Панорамный стоматологический рентген : Это двухмерное (2-D) стоматологическое рентгеновское обследование, также называемое панорамной рентгенографией, позволяет получить единое изображение всего рта, включая зубы, верхнюю и нижнюю челюсти, окружающие структуры. и ткани. Это может помочь выявить рак полости рта.
• Стоматологический конический луч CT : В этом типе компьютерной томографии используется специальная технология для создания трехмерных (3-D) изображений зубных структур, мягких тканей, нервных путей и костей в черепно-лицевой области за одно сканирование.КТ с коническим лучом обычно используется для подтверждения правильности нацеливания лучевой терапии.
• ПЭТ / КТ : Это исследование ядерной медицины сочетает позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ) и компьютерную томографию для создания изображений, которые точно определяют анатомическое расположение аномальной метаболической активности. Он может обнаружить рак головы и шеи, определить, распространился ли он, оценить эффективность плана лечения и определить, вернулся ли рак после лечения.
• Визуализация грудной клетки: Наиболее частым местом распространения рака головы и шеи являются легкие.Кроме того, пациенты с раком головы и шеи (особенно если они курили / курили) могут иметь отдельный рак легких, не связанный с раком головы и шеи. Ваш врач может назначить простой рентген грудной клетки или компьютерную томографию грудной клетки для исследования.

Если эти тесты не указывают на рак, дальнейшие действия могут не потребоваться. Однако ваш врач может захотеть осмотреть область во время будущих посещений.

Если эти тесты четко не показывают, что отклонение является доброкачественным, может потребоваться биопсия .Биопсия — это удаление ткани для исследования на наличие болезни. Биопсия выполняется несколькими способами. Некоторые биопсии включают удаление небольшого количества ткани с помощью иглы, в то время как другие включают хирургическое удаление всего подозрительного образования (узелка).

Часто ткань удаляют, вводя иглу через кожу в область аномалии. Это называется тонкоигольной аспирацией (FNA). Биопсию можно безопасно выполнять с визуальным контролем, таким как УЗИ, рентген, компьютерная томография (КТ) или магнитно-резонансная томография (МРТ).

вверх страницы

Как лечится рак головы и шеи?

Рекомендуемый тип лечения зависит от локализации, размера и типа рака, скорости его роста и общего состояния здоровья пациента.

Рак головы и шеи можно лечить с помощью лучевой терапии, хирургического вмешательства и / или химиотерапии. Какая комбинация методов лечения будет использоваться, зависит от того, где находится рак и насколько он запущен.

Рак головы и шеи часто распространяется на лимфатические узлы шеи.Поэтому для лечения этих узлов также часто используются хирургическое вмешательство и / или лучевая терапия. Эта операция называется расслоением шеи и обычно (но не всегда) проводится одновременно с операцией на первичном участке.

Если план лечения предусматривает лучевую терапию, можно также лечить шею лучевой терапией. Рассечение шеи может быть выполнено позже, в зависимости от реакции вашего организма на лучевую терапию.

Недавние исследования показывают, что химиотерапия, проводимая одновременно с лучевой терапией, более эффективна.Поэтому схемы лучевой терапии иногда включают химиотерапию, если стадия рака находится на поздней стадии (продвинутая стадия III или стадия IV). В сочетании с лучевой терапией чаще всего назначают цисплатин (платинол) и цетуксимаб (эрбитукс).

Иногда другие препараты могут включать фторурацил (5-FU, Адруцил), карбоплатин (Параплатин), паклитаксел (Таксол) и доцетаксол (Таксотер). Это лишь неполный список химиотерапевтических средств; ваши врачи могут использовать других.Химиотерапия может проводиться различными способами, включая низкую суточную дозу, умеренно низкую еженедельную дозу или относительно более высокую дозу каждые три-четыре недели.

Обычно для лечения рака головы и шеи может использоваться одна из следующих процедур лучевой терапии:

• Внешняя лучевая терапия (EBT): метод доставки пучка высокоэнергетических рентгеновских лучей или протонных лучей к месту расположения опухоли. Луч излучения генерируется вне пациента (обычно с помощью линейного ускорителя для фотонов / рентгеновских лучей и циклотрона или синхротрона для пучка протонов) и направляется на место опухоли.Эти радиационные лучи могут разрушить раковые клетки, а планы конформного лечения позволяют щадить окружающие нормальные ткани. Дополнительную информацию см. На странице «Внешняя лучевая терапия».
• Лучевая терапия с модуляцией интенсивности (IMRT): усовершенствованный режим высокоточной лучевой терапии, в котором используются управляемые компьютером ускорители рентгеновского излучения для доставки точных доз облучения к злокачественной опухоли или определенным участкам внутри опухоли. Доза облучения рассчитана на соответствие трехмерной (3-D) форме опухоли путем модуляции или управления интенсивностью луча радиации, чтобы сфокусировать более высокую дозу радиации на опухоли при минимальном воздействии радиации на здоровые клетки. См. Страницу IMRT для получения дополнительной информации.