Mikroviļņu saišu tehnoloģija

 

Ievads mikroviļņu krāsnī

 

CableFree mikroviļņu saites instalēšanas piemērs

Mikroviļņu krāsns ir redzesloka bezvadu sakaru tehnoloģija, kas izmanto radioviļņu augstfrekvences starus, lai nodrošinātu ātrgaitas bezvadu savienojumus, kas var nosūtīt un saņemt balss, video un datu informāciju.

Mikroviļņu saites tiek plaši izmantotas sakariem starp punktu, jo to mazais viļņa garums ļauj ērti izmēra antenām tos novirzīt šauros staros, kurus var norādīt tieši uz uztverošo antenu. Tas ļauj tuvumā esošajām mikroviļņu iekārtām izmantot tās pašas frekvences, netraucējot viens otram, kā to dara zemākas frekvences radioviļņi. Vēl viena priekšrocība ir tā, ka mikroviļņu augstā frekvence nodrošina mikroviļņu joslai ļoti lielu informācijas pārneses spēju; mikroviļņu joslas joslas platums 30 reizes pārsniedz visu pārējo radiofrekvenču spektru zem tā.

Mikroviļņu radiosignālu pārraidi parasti izmanto Zemes virsmas punkta – punkta sakaru sistēmās, satelīta sakaros un dziļās kosmosa radiosakaros. Citas mikroviļņu radio joslas daļas izmanto radariem, radionavigācijas sistēmām, sensoru sistēmām un radioastronomijai.

Radio elektromagnētiskā spektra augstāko daļu ar frekvencēm ir virs 30 GHz un zemāku par 100 GHz, sauc par “milimetru viļņiem”, jo to viļņu garumus ērti mēra milimetros, un viļņu garumi svārstās no 10 mm līdz 3.0 mm. Radioviļņus šajā joslā parasti stipri vājina Zemes atmosfēra un tajā esošās daļiņas, īpaši mitrā laikā. Arī plašā frekvenču joslā ap 60 GHz radioviļņus spēcīgi vājina molekulārais skābeklis atmosfērā. Milimetru viļņu joslā nepieciešamās elektroniskās tehnoloģijas ir arī daudz sarežģītākas un grūtāk ražojamas nekā mikroviļņu joslas, tāpēc milimetru viļņu radio izmaksas parasti ir augstākas.

Mikroviļņu komunikācijas vēsture
Džeimss Klerks Maksvels, izmantojot savus slavenos “Maksvela vienādojumus”, 1865. gadā paredzēja neredzamu elektromagnētisko viļņu esamību, kuru sastāvdaļa ir mikroviļņi. 1888. gadā Heinrihs Hercs kļuva par pirmo, kas pierādīja šādu viļņu esamību, uzbūvējot aparātu, kas radīja un atklāja mikroviļņus īpaši augstfrekvences reģionā. Hercs atzina, ka viņa eksperimenta rezultāti apstiprināja Maksvela prognozi, taču viņš neredzēja praktiskus pielietojumus šiem neredzamajiem viļņiem. Vēlākais citu cilvēku darbs noveda pie bezvadu sakaru izgudrošanas, pamatojoties uz mikroviļņiem. Šī darba dalībnieku vidū bija Nikola Tesla, Guglielmo Marconi, Semjuels Morse, sers Viljams Tomsons (vēlāk lords Kelvins), Olivers Heavisīds, lords Reilijs un Olivers Lodžs.

Mikroviļņu saite pa Lamanša kanālu, 1931. gads

1931. gadā ASV un Francijas konsorcijs demonstrēja eksperimentālu mikroviļņu releja savienojumu pāri Lamanšam, izmantojot 10 pēdu (3 m) traukus, kas ir viena no agrīnākajām mikroviļņu sakaru sistēmām. Telefonijas, telegrāfa un faksimila dati tika pārraidīti pa 1.7 GHz stariem 40 jūdzes starp Doveru (Lielbritānija) un Kalē (Francija). Tomēr tas nevarēja konkurēt ar lētiem zemūdens kabeļu tarifiem, un plānota komerciāla sistēma nekad netika uzbūvēta.

Piecdesmitajos gados AT&T Long Lines mikroviļņu releju sistēma pieauga, nodrošinot lielāko daļu ASV tālsarunu, kā arī starpkontinentālā televīzijas tīkla signālu. Prototipu sauca par TDX, un tas tika pārbaudīts, izmantojot savienojumu starp Ņujorku un Mareju kalnu, Bell Laboratories atrašanās vietu 1950. gadā. TDX sistēma tika izveidota starp Ņujorku un Bostonu 1946. gadā.

Mūsdienu komerciālās mikroviļņu saites
CableFree mikroviļņu komunikāciju tornis

Mikroviļņu komunikācijas tornis

Mikroviļņu saite ir sakaru sistēma, kas izmanto radioviļņu staru mikroviļņu frekvenču diapazonā, lai pārraidītu video, audio vai datus starp divām vietām, kuras var būt tikai no dažām pēdām vai metriem līdz vairākām jūdzēm vai kilometriem viena no otras. CableFree komerciālo mikroviļņu saišu piemērus var skatīt šeit. Mūsdienu mikroviļņu saites var pārvadāt līdz 400Mbps 56MHz kanālā, izmantojot 256QAM modulācijas un IP galvenes saspiešanas paņēmienus. Mikroviļņu saišu darbības attālumus nosaka antenas izmērs (pastiprinājums), frekvenču josla un saites jauda. Skaidras redzes līnijas pieejamībai ir izšķiroša nozīme mikroviļņu savienojumos, kuriem jāatļauj Zemes izliekums

CableFree FOR2 mikroviļņu saite 400Mbps

Mikroviļņu saites parasti izmanto televīzijas raidorganizācijas, lai pārraidītu programmas, piemēram, visā valstī vai no ārpuses pārraidītas atpakaļ uz studiju. Mobilās vienības var piestiprināt pie kameras, ļaujot kamerām brīvi pārvietoties, neizmantojot kabeļus. Tie bieži tiek novēroti Steadicam sistēmu sporta laukumu pieskares līnijās.

Mikroviļņu saišu plānošana
● CableFree mikroviļņu savienojumi jāplāno, ņemot vērā šādus parametrus:
● Nepieciešamais attālums (km / jūdzes) un ietilpība (Mbps)
● vēlamais saites pieejamības mērķis (%)
● Skaidras redzes līnijas (LOS) pieejamība starp gala mezgliem
● Torņi vai masti, ja nepieciešams, lai sasniegtu skaidru LOS
● Atļautās frekvenču joslas, kas raksturīgas reģionam / valstij
● Vides ierobežojumi, tostarp lietus
● Nepieciešamo frekvenču joslu licenču izmaksas
 
 

Mikroviļņu frekvenču joslas

Mikroviļņu signāli bieži tiek iedalīti trīs kategorijās:

īpaši augsta frekvence (UHF) (0.3-3 GHz);
īpaši augsta frekvence (SHF) (3-30 GHz); un
ārkārtīgi augsta frekvence (EHF) (30-300 GHz).
Turklāt mikroviļņu frekvenču joslas tiek apzīmētas ar īpašiem burtiem. Lielbritānijas Radio biedrības apzīmējumi ir doti zemāk.
Mikroviļņu frekvenču joslas
Apzīmējums Frekvenču diapazons
● L josla no 1 līdz 2 GHz
● S josla no 2 līdz 4 GHz
● C josla no 4 līdz 8 GHz
● X josla no 8 līdz 12 GHz
● Ku josla no 12 līdz 18 GHz
● K josla no 18 līdz 26.5 GHz
Ka josla no 26.5 līdz 40 GHz
● Q josla no 30 līdz 50 GHz
● U josla no 40 līdz 60 GHz
● V josla no 50 līdz 75 GHz
● E josla no 60 līdz 90 GHz
● W josla no 75 līdz 110 GHz
● F josla no 90 līdz 140 GHz
● D josla no 110 līdz 170 GHz

Termins “P josla” dažreiz tiek izmantots ultra augstām frekvencēm zem L joslas. Citas definīcijas skatiet Mikroviļņu joslu burtu apzīmējumi

Zemākām mikroviļņu frekvencēm tiek izmantotas garākas saites, un reģioni ar lielāku lietu nokrīt. Un otrādi, augstākas frekvences tiek izmantotas īsākām saitēm un reģioniem ar mazāku lietus izbalēšanu.

Lietus izbalina mikroviļņu saites

Mikroviļņu saites lietus izbalēšana Lietus izbalēšana galvenokārt attiecas uz mikroviļņu radiofrekvenču (RF) signāla absorbciju atmosfēras lietus, sniega vai ledus ietekmē un zudumiem, kas ir īpaši izplatīti frekvencēs, kas pārsniedz 11 GHz. Tas attiecas arī uz signāla pasliktināšanos, ko izraisa vētras frontes priekšējās malas elektromagnētiskie traucējumi. Lietus izbalēšanu var izraisīt nokrišņi augšējās vai lejupējās saites vietā. Tomēr nav nepieciešams līt vietā, lai lietus to varētu izbalināt, jo signāls var iziet cauri nokrišņiem daudzu jūdžu attālumā, it īpaši, ja satelītantenai ir zems izskata leņķis. No 5 līdz 20 procentiem no lietus izbalēšanas vai satelīta signāla vājināšanos var izraisīt arī lietus, sniegs vai ledus uz augšējās vai lejupvērstās saites antenas atstarotāja, radoma vai padeves raga. Lietus izbalē ne tikai ar satelīta augšupsaitēm vai lejupsaitēm, tas var ietekmēt arī zemes virszemes mikroviļņu saites (tās, kas atrodas uz zemes virsmas).

Iespējamie veidi, kā pārvarēt lietus izbalēšanas sekas, ir vietas daudzveidība, augšupsaites jaudas kontrole, mainīga ātruma kodēšana, lielāku (ti, lielāka pieauguma) antenu saņemšana nekā normālajos laika apstākļos nepieciešamais izmērs, un hidrofobie pārklājumi.

Mikroviļņu saišu daudzveidība
 

1 + 0 neaizsargāta mikroviļņu savienojuma piemērs

Virszemes mikroviļņu saitēs daudzveidības shēma attiecas uz metodi ziņojuma signāla uzticamības uzlabošanai, izmantojot divus vai vairākus komunikācijas kanālus ar dažādām īpašībām. Dažādībai ir svarīga loma cīņā pret izbalēšanu un līdzkanālu traucējumiem un izvairīšanos no kļūdu pārrāvumiem. Tas ir balstīts uz faktu, ka atsevišķi kanāli izjūt dažādus izbalēšanas un iejaukšanās līmeņus. Uztvērējā var pārsūtīt un / vai saņemt un apvienot vairākas viena signāla versijas. Alternatīvi, var pievienot lieku pārsūtīšanas kļūdas labošanas kodu un dažādas ziņojuma daļas nosūtīt pa dažādiem kanāliem. Dažādības paņēmienos var izmantot daudzceļu izplatīšanos, kā rezultātā iegūst daudzveidību, ko bieži mēra ar indecibelu.

Šīs virszemes mikroviļņu saites ir raksturīgas šādām daudzveidības shēmu klasēm:
● Neaizsargāti: Mikroviļņu savienojumi, kur nav daudzveidības vai aizsardzības, tiek klasificēti kā Neaizsargāti un arī kā 1 + 0. Ir uzstādīts viens aprīkojuma komplekts, un nav daudzveidības vai dublējuma
● Karstā gaidstāves režīmā: tiek uzstādīti divi mikroviļņu iekārtu komplekti (ODU vai aktīvie radioaparāti), kas parasti ir savienoti ar to pašu antenu un noregulēti uz to pašu frekvenču kanālu. Viens no tiem ir izslēgts vai gaidīšanas režīmā, parasti ar aktīvu uztvērēju, bet raidītājs ir izslēgts. Ja aktīvā vienība neizdodas, tā tiek izslēgta un tiek aktivizēta gaidīšanas ierīce. Karstais gaidīšanas režīms tiek saīsināts kā HSB, un to bieži izmanto 1 + 1 konfigurācijās (viens aktīvs, viens gaidīšanas režīms).
● Frekvences daudzveidība: signāls tiek pārraidīts, izmantojot vairākus frekvenču kanālus, vai arī tas tiek izplatīts plašā spektrā, ko ietekmē frekvenču selektīvā izbalēšana. Mikroviļņu radio saites bieži izmanto vairākus aktīvos radio kanālus, kā arī vienu aizsardzības kanālu, lai automātiski izmantotu jebkuru izbalējušu kanālu. To sauc par N + 1 aizsardzību
● Kosmosa daudzveidība: signāls tiek pārraidīts pa vairākiem dažādiem izplatīšanās ceļiem. Vadu pārraides gadījumā to var panākt, pārraidot pa vairākiem vadiem. Bezvadu pārraides gadījumā to var panākt, izmantojot antenu daudzveidību, izmantojot vairākas raidītāja antenas (raidīšanas dažādība) un / vai vairākas uztverošās antenas (uztveršanas daudzveidība).
● Polarizācijas daudzveidība: caur antenām ar dažādu polarizāciju tiek pārraidītas un saņemtas vairākas signāla versijas. Uztvērēja pusē tiek izmantota daudzveidības apvienošanas tehnika.

Daudzveidīga ceļa izturīga kļūme

Virszemes punkta – punkta mikroviļņu sistēmās, kuru diapazons ir no 11 GHz līdz 80 GHz, paralēlu lietus izlieces dēļ lielāku joslas platuma savienojumu var uzstādīt paralēli. Šajā izkārtojumā var aprēķināt, ka primārajai saitei, piemēram, 80 GHz 1 Gbit / s pilna dupleksa mikroviļņu tiltam, ir 99.9% pieejamības līmenis viena gada laikā. Aprēķinātais pieejamības līmenis 99.9% nozīmē, ka saite var būt nedarbojusies kopumā desmit vai vairāk stundas gadā, kad lietus vētru virsotnes iet pāri teritorijai. Sekundāro zemākā joslas platuma saiti, piemēram, 5.8 GHz balstītu 100 Mbit / s tiltu, var uzstādīt paralēli primārajai saitei, maršrutētājiem abos galos kontrolējot automātisko atteici uz 100 Mbit / s tiltu, kad primārā saite ir 1 Gbit / s lietus dēļ izgaist. Izmantojot šo izkārtojumu, servisa vietās, kas atrodas daudzus kilometrus tālāk, var uzstādīt augstas frekvences punkta – punkta savienojumus (23 GHz +), nekā to varētu apkalpot ar vienu saiti, kas prasa 99.99% darbspēju viena gada laikā.

Automātiska kodēšana un modulācija (ACM)
 

Mikroviļņu adaptīvā kodēšana un modulācija (ACM)

Saites pielāgošana jeb adaptīvā kodēšana un modulācija (ACM) ir termins, ko bezvadu sakaros lieto, lai apzīmētu modulācijas, kodēšanas un citu signālu un protokolu parametru atbilstību radio saites apstākļiem (piemēram, ceļa zudums, traucējumi no citiem raidītājiem nākošie signāli, uztvērēja jutība, pieejamā raidītāja jaudas rezerve utt.). Piemēram, EDGE izmanto ātruma adaptācijas algoritmu, kas modulācijas un kodēšanas shēmu (MCS) pielāgo atbilstoši radiokanāla kvalitātei, līdz ar to arī datu pārraides bitu pārraides ātrumam un izturībai. Saites pielāgošanās process ir dinamisks un mainās signāla un protokola parametri, mainoties radiolīnijas apstākļiem.

Adaptīvās modulācijas mērķis ir uzlabot mikroviļņu saišu darbības efektivitāti, palielinot tīkla jaudu visā esošajā infrastruktūrā, vienlaikus samazinot jutīgumu pret vides traucējumiem.
Adaptīvā modulācija nozīmē modulāciju dinamiski mainīt bez kļūdām, lai maksimizētu caurlaidspēju īslaicīgas izplatīšanās apstākļos. Citiem vārdiem sakot, sistēma var darboties ar maksimālo caurlaidspēju skaidrās debesīs un to samazināt
pamazām lietus izgaist. Piemēram, saite var mainīties no 256QAM uz QPSK, lai saglabātu “saite dzīvs”, nezaudējot savienojumu. Pirms automātiskās kodēšanas un modulācijas izstrādes mikroviļņu dizaineriem bija jāizstrādā vissliktākajiem apstākļiem, lai izvairītos no saites pārtraukuma. ACM izmantošanas priekšrocības ir:
● Lielāki saites garumi (attālums)
● Mazāku antenu izmantošana (ietaupa mastu, bieži vien nepieciešama arī dzīvojamos rajonos)
● Augstāka pieejamība (saites uzticamība)

Automātiskā pārraides jaudas kontrole (ATPC)

CableFree mikroviļņu saitēm ir ATPC, kas automātiski palielina pārraides jaudu “Fade” apstākļos, piemēram, stipra lietusgāzes laikā. ATPC var izmantot atsevišķi ACM vai kopā, lai maksimāli palielinātu saites darbības laiku, stabilitāti un pieejamību. Kad “izbalēšanas” apstākļi (nokrišņi) ir beigušies, ATPC sistēma atkal samazina raidīšanas jaudu. Tas samazina mikroviļņu jaudas pastiprinātāju stresu, kas samazina enerģijas patēriņu, siltuma veidošanos un palielina paredzamo kalpošanas laiku (MTBF)

Mikroviļņu saišu izmantošana
Mugurkaula saites un sakari “Pēdējā jūdze” mobilo tīklu operatoriem
Interneta pakalpojumu sniedzēju (ISP) un bezvadu ISP (WISP) mugurkaula saites
Korporatīvie tīkli ēkām un pilsētiņām
Telekomunikācijas, savienojot attālās un reģionālās telefona centrāles ar lielākām (galvenajām) centrālēm bez nepieciešamības pēc vara / optiskās šķiedras līnijām.
Apraides televīzija ar HD-SDI un SMPTE standartiem

uzņēmums

Mikroviļņu tehnoloģijas mērogojamības un elastības dēļ mikroviļņu produktus var izvietot daudzās uzņēmuma lietojumprogrammās, ieskaitot savienojamību starp ēkām, avārijas seku novēršanu, tīkla atlaišanu un pagaidu savienojamību tādām lietojumprogrammām kā dati, balss un dati, video pakalpojumi, medicīniskā attēlveidošana , CAD un inženiertehniskie pakalpojumi, kā arī fiksēto līniju pārvadātāja apvedceļš.

Mobilo pārvadātāju atpakaļgaita
 

Mikroviļņu pārveidošana mobilajos tīklos

Mikroviļņu saites ir vērtīgs mobilo sakaru operatora atjaunošanas rīks: mikroviļņu tehnoloģiju var izmantot, lai nodrošinātu tradicionālos PDH 16xE1 / T1, STM-1 un STM-4, kā arī mūsdienu IP Gigabit Ethernet backhaul savienojamību un Greenfield mobilos tīklus. Mikroviļņu uzstādīšana ir daudz ātrāka un mobilo sakaru tīkla operatoru kopējās īpašumtiesību izmaksas ir zemākas nekā optisko šķiedru tīklu izvietošana vai iznomāšana

Zema latentuma tīkli
Mikroviļņu saišu CableFree zemas latentuma versijās tiek izmantota zema latentuma mikroviļņu saišu tehnoloģija, ar absolūti minimālu kavēšanos starp paketēm, kas tiek pārraidītas un saņemtas otrā galā, izņemot redzes līnijas izplatīšanās kavēšanos. Mikroviļņu izplatīšanās ātrums gaisā ir aptuveni par 40% lielāks nekā šķiedru optikā, tādējādi klientiem nekavējoties samazinās latentums par 40%, salīdzinot ar optisko šķiedru. Turklāt optisko šķiedru instalācijas gandrīz nekad nav taisnā līnijā, ņemot vērā ēkas izkārtojuma realitāti, ielu kanālus un prasību izmantot esošo telekomunikāciju infrastruktūru, šķiedru vads var būt par 100% garāks nekā tiešā redzamības ceļa starp diviem gala punktiem. Līdz ar to CableFree zema latentuma mikroviļņu produkti ir populāri zemas latentuma lietojumprogrammās, piemēram, augstas frekvences tirdzniecībā un citos lietojumos.

Lai iegūtu papildinformāciju par mikroviļņu krāsni

Lūdzu, lai uzzinātu vairāk par mikroviļņu saišu tehnoloģiju un to, kā CableFree var palīdzēt jūsu bezvadu tīklā Sazinies ar mums

Atstāj ziņu 

Message saraksts