Mikrohullámú összekötő technológia

 

Bevezetés a mikrohullámú sütőbe

 

Példa egy CableFree mikrohullámú összeköttetés telepítésére

A mikrohullámú vezeték nélküli távközlési technológia, amely rádióhullámok nagyfrekvenciás sugarait használja nagy sebességű vezeték nélküli kapcsolatok biztosítására, amelyek képesek hang-, video- és adatinformációk küldésére és fogadására.

A mikrohullámú összeköttetéseket széles körben használják a pont-pont kommunikációra, mivel kis hullámhosszuk lehetővé teszi, hogy a megfelelő méretű antennák keskeny sugarakba irányítsák őket, amelyek közvetlenül a vevőantennára irányíthatók. Ez lehetővé teszi a közeli mikrohullámú berendezések számára, hogy ugyanazokat a frekvenciákat használják anélkül, hogy egymásba ütköznének, mint az alacsonyabb frekvenciájú rádióhullámok. További előny, hogy a mikrohullámok nagy frekvenciája a mikrohullámú sávnak nagyon nagy információt hordoz; a mikrohullámú sáv sávszélessége az alatta lévő rádióspektrum többi részének 30-szorosa.

A mikrohullámú rádióátvitelt gyakran használják a Föld felszínén lévő pont-pont kommunikációs rendszerekben, a műholdas kommunikációban és a mélyűrbeli rádiókommunikációban. A mikrohullámú rádiósáv egyéb részeit radarok, rádiónavigációs rendszerek, érzékelő rendszerek és rádiócsillagászatok számára használják.

A rádióelektromágneses spektrum felső részét, amelynek frekvenciája meghaladja a 30 GHz-et és 100 GHz alatt van, „milliméteres hullámoknak” nevezzük, mivel hullámhosszukat kényelmesen milliméterben mérik, hullámhosszuk pedig 10 mm és 3.0 mm között mozog. Ebben a sávban a rádióhullámokat általában erősen csillapítja a földi légkör és a benne lévő részecskék, különösen nedves időben. Ezenkívül a 60 GHz körüli széles frekvenciasávban a rádióhullámokat erősen csillapítja a légkör molekuláris oxigénje. A milliméteres hullámsávban szükséges elektronikus technológiák szintén sokkal összetettebbek és nehezebben előállíthatók, mint a mikrohullámú sávéi, ezért a milliméteres hullámú rádiók költségei általában magasabbak.

A mikrohullámú kommunikáció története
James Clerk Maxwell, híres „Maxwell-egyenleteivel”, 1865-ben megjósolta a láthatatlan elektromágneses hullámok létezését, amelyeknek a mikrohullámok is részét képezik. 1888-ban Heinrich Hertz elsőként bizonyította ilyen hullámok létezését egy olyan berendezés felépítésével, amely előállított és detektált mikrohullámokat az ultra nagy frekvenciájú régióban. Hertz felismerte, hogy kísérletének eredményei igazolták Maxwell jóslatát, de nem látott gyakorlati alkalmazást ezekre a láthatatlan hullámokra. Későbbi mások munkája vezetett a mikrohullámokon alapuló vezeték nélküli kommunikáció feltalálásához. A munkához közreműködtek Nikola Tesla, Guglielmo Marconi, Samuel Morse, Sir William Thomson (később Lord Kelvin), Oliver Heaviside, Lord Rayleigh és Oliver Lodge.

Mikrohullámú összeköttetés a La Manche csatornán, 1931

1931-ben egy amerikai-francia konzorcium kísérleti mikrohullámú relét mutatott be a La Manche-csatornán, 10 láb (3 méter) edényekkel, az egyik legkorábbi mikrohullámú kommunikációs rendszerrel. Telefonos, távirati és telefax adatokat továbbítottak az 1.7 GHz-es sugárzásokon, 40 mérföldnyire az Egyesült Királyság Dover és a francia Calais között. Azonban nem tudta felvenni a versenyt az olcsó tengeralatti kábel-tarifákkal, és tervezett kereskedelmi rendszert soha nem építettek.

Az 1950-es évek során az AT&T Long Lines mikrohullámú továbbító rendszer tovább nőtt, hogy továbbítsa az Egyesült Államok nagy távolságú telefonforgalmának, valamint az interkontinentális televíziós hálózati jelek nagy részét. A prototípust TDX-nek hívták, és New York City és a Bell Laboratories 1946-ban található Murray Hill közötti kapcsolattal tesztelték. A TDX-rendszert New York és Boston között 1947-ben hozták létre.

Modern kereskedelmi mikrohullámú linkek
CableFree mikrohullámú kommunikációs torony

Mikrohullámú kommunikációs torony

A mikrohullámú összeköttetés egy olyan kommunikációs rendszer, amely a mikrohullámú frekvenciatartományban lévő rádióhullám-sugár segítségével video, hang vagy adatokat továbbít két helyszín között, amelyek egymástól csupán néhány lábtól vagy métertől több mérföldig vagy kilométerig terjedhetnek. A CableFree kereskedelmi mikrohullámú linkjeire itt talál példákat. A modern mikrohullámú linkek akár 400Mbps-t is képesek átvinni egy 56MHz-es csatornán, 256QAM modulációval és IP-fejléc tömörítési technikákkal. A mikrohullámú kapcsolatok működési távolságait az antenna mérete (erősítése), frekvenciasávja és a kapcsolat kapacitása határozza meg. A tiszta látóvonal elérhetősége döntő jelentőségű azoknál a mikrohullámú kapcsolatoknál, amelyeknél meg kell engedni a Föld görbületét

CableFree FOR2 mikrohullámú összeköttetés 400Mbps

A mikrohullámú linkeket a televíziós műsorszolgáltatók gyakran használják műsorok továbbítására országszerte, vagy külső adásokból egy stúdióba. A mobil egységek kamerára szerelhetők, így a kamerák szabadon mozoghatnak a kábelek nélkül. Ezeket gyakran a Steadicam rendszerek sportpályáinak érintési vonalain láthatjuk.

Mikrohullámú kapcsolatok tervezése
● A CableFree mikrohullámú kapcsolatokat az alábbi paraméterek figyelembevételével kell megtervezni:
● Szükséges távolság (km / mérföld) és kapacitás (Mbps)
● Kívánt elérhetőségi cél (%) a linkhez
● A tiszta látóvonal (LOS) elérhetősége a végpontok között
● Tornyok vagy árbocok, ha szükséges a tiszta LOS eléréséhez
● A régióra / országra jellemző megengedett frekvenciasávok
● Környezeti korlátok, beleértve az esőt is
● A szükséges frekvenciasávok engedélyeinek költsége
 
 

Mikrohullámú frekvenciasávok

A mikrohullámú jeleket gyakran három kategóriába sorolják:

ultramagas frekvencia (UHF) (0.3-3 GHz);
szuper nagy frekvencia (SHF) (3-30 GHz); és
rendkívül magas frekvencia (EHF) (30-300 GHz).
Ezenkívül a mikrohullámú frekvenciasávokat meghatározott betűk jelölik. A Nagy-Britannia Rádió Társaság megnevezéseit az alábbiakban adjuk meg.
Mikrohullámú frekvenciasávok
Megnevezés Frekvenciatartomány
● L sáv 1–2 GHz
● S sáv 2–4 GHz
● 4 és 8 GHz közötti C sáv
● X sáv 8–12 GHz
● Ku sáv 12-18 GHz
● 18 és 26.5 GHz közötti K sáv
Ka sáv 26.5–40 GHz
● Q sáv 30-50 GHz
● U sáv 40–60 GHz
● V sáv 50–75 GHz
● E sáv 60–90 GHz
● W sáv 75–110 GHz
● F sáv 90–140 GHz
● D sáv 110–170 GHz

A „P sáv” kifejezést néha az L-sáv alatti ultra magas frekvenciákra használják. További meghatározásokért lásd: Mikrohullámú sávok betűjelzései

Alacsonyabb mikrohullámú frekvenciákat használnak a hosszabb összeköttetésekhez, és a nagyobb esővel rendelkező régiók elhalványulnak. Ezzel szemben a magasabb frekvenciákat a rövidebb összeköttetésekhez és az alacsonyabb esőzésű régiókhoz használják.

Az eső elhalványul a mikrohullámú linkeken

A mikrohullámú összeköttetés esőjének elhalványulása Az esés elhalványulása elsősorban a mikrohullámú rádiófrekvenciás (RF) jel elnyelését jelenti légköri esőben, hóban vagy jégben, valamint veszteségeket, amelyek különösen elterjedtek a 11 GHz feletti frekvenciákon. Utal arra is, hogy a viharfront elülső peremének elektromágneses interferenciája okozza a jel romlását. Az eső elhalványulását a felfelé vagy lefelé vezető helyen lévő csapadék okozhatja. Azonban nem szükséges esni olyan helyen, hogy az eső elhalványuljon, mivel a jel sok mérföldnyire található csapadékon haladhat át, különösen, ha a parabolaantennának alacsony a látószöge. Az eső 5-20 százaléka elhalványul, vagy a műholdas jelcsökkenés oka lehet eső, hó vagy jég is a felfelé vagy lefelé irányuló antenna reflektorán, a radomán vagy az adagoló kürtön. Az eső elhalványulása nem korlátozódik a műholdas felfelé vagy lefelé irányuló linkekre, hanem hatással lehet a földi pont-pont mikrohullámú kapcsolatokra is (amelyek a föld felszínén találhatók).

Az eső elhalványulásának leküzdésének lehetséges módjai a helyszín sokfélesége, a felfelé irányuló áramszabályozás, a változó sebességű kódolás, a normál időjárási viszonyokhoz szükséges méretnél nagyobb (azaz nagyobb erősítésű) antennák vétele és a hidrofób bevonatok.

Sokféleség a mikrohullámú linkekben
 

Példa 1 + 0 védelem nélküli mikrohullámú kapcsolatra

A földi mikrohullámú kapcsolatokban a diverzitási séma egy üzenetjel megbízhatóságának javítására szolgáló eljárásra utal, két vagy több, különböző jellemzőkkel rendelkező kommunikációs csatorna használatával. A sokféleség fontos szerepet játszik a fakulás és a csatornacsatorna-interferencia elleni küzdelemben, valamint a hibatörések elkerülésében. Ez azon a tényen alapul, hogy az egyes csatornák különböző szintű elhalványulást és interferenciát tapasztalnak. Ugyanazon jelnek több változata továbbítható és / vagy fogadható és kombinálható a vevőben. Alternatív megoldásként hozzá lehet adni egy redundáns előre hibakorrekciós kódot, és az üzenet különböző részeit különböző csatornákon továbbíthatjuk. A diverzitási technikák kihasználhatják a többutas terjedést, ami sokféleség-növekedést eredményez, gyakran indecibellel mérve.

A következő sokféleségi sémák jellemzők a földi mikrohullámú linkekre:
● Nem védett: A mikrohullámú kapcsolatok, ahol nincs sokféleség vagy védelem, nem védettként és 1 + 0-ként vannak besorolva. Egy berendezés van telepítve, és nincs sokféleség vagy biztonsági másolat
● Forró készenlét: Két mikrohullámú berendezést (ODU-t vagy aktív rádiót) telepítenek általában ugyanahhoz az antennához, ugyanazon frekvencia-csatornára hangolva. Az egyik „kikapcsolt” vagy készenléti üzemmódban van, általában aktív vevőegységgel, de az adó némítva. Ha az aktív egység meghibásodik, akkor kikapcsol és a készenléti egység aktiválódik. A meleg készenlét rövidítése HSB, és gyakran használják 1 + 1 konfigurációban (egy aktív, egy készenléti).
● Frekvencia-diverzitás: A jelet több frekvenciacsatorna segítségével továbbítják, vagy széles spektrumban szétterítik, amelyet a frekvencia-szelektív fakulás befolyásol. A mikrohullámú rádió linkek gyakran több aktív rádiócsatornát, valamint egy védelmi csatornát használnak bármely elhalványult csatorna automatikus használatához. Ez N + 1 védelem néven ismert
● Térdiverzitás: A jelet több különböző terjedési úton továbbítják. Vezetékes átvitel esetén ez több vezetéken keresztül történő továbbítással érhető el. Vezeték nélküli adatátvitel esetén antennadiverzitás érhető el több adóantennával (továbbítási diverzitás) és / vagy több vevőantennával (vételi változatosság).
● Polarizációs változatosság: A jel több változatát továbbítják és fogadják különböző polarizációjú antennákon keresztül. A vevő oldalon sokféleséget ötvöző technikát alkalmaznak.

Változatos útvonal -átállási hiba

11 GHz-től 80 GHz-ig terjedő földi pont-pont mikrohullámú rendszerekben párhuzamos biztonsági összeköttetés telepíthető az esőre hajlamos, nagyobb sávszélességű kapcsolat mellett. Ebben az elrendezésben egy elsődleges kapcsolat, például egy 80GHz 1 Gbit / s teljes duplex mikrohullámú híd kiszámítható, hogy 99.9% -os rendelkezésre állási sebességgel rendelkezzen egy év alatt. A számított 99.9% -os rendelkezésre állási arány azt jelenti, hogy a kapcsolat évente összesen tíz vagy annál is több órán át nem működhet, amint az eső viharcsúcsai áthaladnak a területen. Másodlagos alacsonyabb sávszélességű kapcsolat, például 5.8 GHz-es alapú 100 Mbit / s-os híd telepíthető az elsődleges kapcsolattal párhuzamosan, és mindkét végén található útválasztók vezérlik az automatikus átállást a 100 Mbit / s-os hídhoz, amikor az elsődleges 1 Gbit / s kapcsolat nincs az eső elhalványul. Ennek az elrendezésnek az alkalmazásával nagyfrekvenciás pont-pont összeköttetések (23 GHz +) telepíthetők a szolgáltatási helyekre sok kilométerrel távolabb, mint egyetlen összeköttetés esetén, amely egy év alatt 99.99% -os üzemidőt igényel.

Automatikus kódolás és moduláció (ACM)
 

Mikrohullámú adaptív kódolás és moduláció (ACM)

A linkadaptáció vagy az adaptív kódolás és moduláció (ACM) a vezeték nélküli kommunikációban használt kifejezés, amely a moduláció, kódolás és egyéb jel- és protokollparaméterek illesztését jelöli a rádiós kapcsolat körülményeihez (pl. Útvesztés, a a többi adóból érkező jelek, a vevő érzékenysége, a rendelkezésre álló adóteljesítmény-tartalék stb.). Például az EDGE olyan sebesség-adaptációs algoritmust használ, amely a modulációs és kódolási sémát (MCS) a rádiócsatorna minősége, és ezáltal az adatátvitel bitsebessége és robusztussága alapján adaptálja. A link adaptáció folyamata dinamikus, és a jel és a protokoll paraméterei változnak, ahogy a rádiós kapcsolat feltételei változnak.

Az adaptív moduláció célja a mikrohullámú kapcsolatok működési hatékonyságának javítása a meglévő infrastruktúra hálózati kapacitásának növelésével - miközben csökkenti a környezeti interferenciákra való érzékenységet.
Az adaptív moduláció azt jelenti, hogy a modulációt dinamikusan, hibátlanul változtatjuk annak érdekében, hogy maximalizáljuk az áteresztőképességet pillanatnyi terjedési körülmények között. Más szavakkal, egy rendszer tiszta égbolt esetén maximális teljesítményen képes működni, és csökkentheti azt
az eső fokozatosan elhalványul. Például egy kapcsolat 256QAM-ról lefelé QPSK-ra változik, hogy a kapcsolat életben maradjon a kapcsolat elvesztése nélkül. Az automatikus kódolás és moduláció fejlesztése előtt a mikrohullámú sütő tervezőinek a legrosszabb esetekre kellett tervezniük, hogy elkerüljék az összekapcsolást. Az ACM használatának előnyei:
● Hosszabb linkhossz (távolság)
● Kisebb antennák használata (az árbocterület megtakarítása, gyakran lakóövezetekben is szükséges)
● Magasabb elérhetőség (a link megbízhatósága)

Automatikus adóteljesítmény-vezérlés (ATPC)

A CableFree mikrohullámú linkek ATPC-vel rendelkeznek, amely automatikusan megnöveli az adási teljesítményt az „elhalványult” körülmények között, például heves esőzés esetén. Az ATPC külön használható az ACM-hez, vagy együttesen, hogy maximalizálja a kapcsolatok rendelkezésre állását, stabilitását és elérhetőségét. Amikor a „fakulási” körülmények (csapadék) elmúltak, az ATPC rendszer ismét csökkenti az adási teljesítményt. Ez csökkenti a mikrohullámú erősítők feszültségét, ami csökkenti az energiafogyasztást, a hőtermelést és növeli a várható élettartamot (MTBF)

Mikrohullámú kapcsolatok használata
Gerinchivatkozások és „Last Mile” kommunikáció a mobilhálózat-üzemeltetők számára
Gerinchivatkozások az internetszolgáltatókhoz és a vezeték nélküli internetszolgáltatókhoz (WISP-k)
Vállalati hálózatok az épület és az egyetem telephelyei számára
Távközlés, távoli és regionális telefonközpontok összekapcsolása nagyobb (fő) központokkal, réz / optikai szálak használata nélkül.
Broadcast Televízió HD-SDI és SMPTE szabványokkal

Vállalkozás

A mikrohullámú technológia skálázhatósága és rugalmassága miatt a mikrohullámú termékek számos vállalati alkalmazásban telepíthetők, ideértve az épületről épületre történő kapcsolódást, a katasztrófa utáni helyreállítást, a hálózati redundanciát és az olyan alkalmazások ideiglenes csatlakoztathatóságát, mint az adatok, a hang és az adatok, a video szolgáltatások, az orvosi képalkotás , CAD és mérnöki szolgáltatások, valamint vezetékes vezeték-bypass.

Mobilszállító visszafordítás
 

Mikrohullámú visszatöltés a mobilhálózatokban

A mikrohullámú linkek értékes eszköznek számítanak a mobilszolgáltató-visszafordításban: A mikrohullámú technológia telepíthető a hagyományos PDH 16xE1 / T1, STM-1 és STM-4, valamint a Modern IP Gigabit Ethernet backhaul és Greenfield mobilhálózatok biztosítására. A mikrohullámú sütő telepítése sokkal gyorsabb, és alacsonyabb az összes tulajdonosi költség a mobilhálózat-üzemeltetők számára, mint az optikai hálózatok kiépítéséhez vagy bérbeadásához

Alacsony késleltetésű hálózatok
A Mikrohullámú kapcsolatok CableFree alacsony késleltetésű verziói alacsony késleltetésű mikrohullámú kapcsolatok technológiát használnak, a minimális késéssel a csomagok közötti átvitel és fogadás között, a Line of Sight terjedési késleltetés kivételével. A mikrohullámú levegőben történő terjedés sebessége körülbelül 40% -kal nagyobb, mint a száloptikán keresztül, így az ügyfelek azonnal 40% -kal csökkentik a késést a száloptikához képest. Ezenkívül a száloptikai berendezések szinte soha nem egyenes vonalban vannak, az épület elrendezésének, az utcai vezetékek és a meglévő telekommunikációs infrastruktúra használatának követelményeivel összhangban az üvegszálas futás 100% -kal hosszabb lehet, mint a két végpont közötti közvetlen Sight Line of Sight útvonal. Ezért a CableFree alacsony késleltetésű mikrohullámú termékek népszerűek az alacsony késésű alkalmazásokban, például a magas frekvenciájú kereskedelemben és más felhasználásokban.

További információk a mikrohullámú sütőről

Ha többet szeretne megtudni a mikrohullámú link technológiáról és arról, hogy a CableFree hogyan segíthet a vezeték nélküli hálózatban, kérjük, olvassa el Kapcsolatba lép velünk

Hagyjon üzenetet 

Üzenetlista