Микровълновата печка е безжична комуникационна технология, която използва високочестотни лъчи радиовълни, за да осигури високоскоростни безжични връзки, които могат да изпращат и получават информация за глас, видео и данни.

Микровълновите връзки са широко използвани за комуникация от точка до точка, тъй като тяхната малка дължина на вълната позволява на антени с удобен размер да ги насочват в тесни лъчи, които могат да бъдат насочени директно към приемащата антена. Това позволява на близкото микровълново оборудване да използва същите честоти, без да си пречи помежду си, както правят радиовълните с по-ниска честота. Друго предимство е, че високата честота на микровълните дава на микровълновата лента много голям капацитет за пренос на информация; микровълновата лента има честотна лента 30 пъти по-голяма от тази на останалата част от радиочестотния спектър под нея.

Микровълновото радиопредаване се използва често в комуникационни системи от точка до точка на повърхността на Земята, в сателитни комуникации и в радиокомуникации в дълбокия космос. Други части на радиочестотната лента се използват за радари, радионавигационни системи, сензорни системи и радиоастрономия.

По-горната част на радиоелектромагнитния спектър с честоти са над 30 GHz и под 100 GHz, се наричат „милиметрови вълни“, тъй като техните дължини на вълните се измерват удобно в милиметри, а дължините на вълните им варират от 10 mm до 3.0 mm. Радиовълните в тази лента обикновено са силно атенюирани от земната атмосфера и съдържащите се в нея частици, особено по време на влажно време. Също така, в широка честотна лента около 60 GHz, радиовълните са силно атенюирани от молекулярния кислород в атмосферата. Електронните технологии, необходими в диапазона на милиметровите вълни, също са много по-сложни и по-трудни за производство от тези на микровълновата лента, поради което разходите за радиостанции с милиметрови вълни обикновено са по-високи.

История на микровълновата комуникация
Джеймс Клерк Максуел, използвайки своите известни „уравнения на Максуел“, предсказа съществуването на невидими електромагнитни вълни, от които са включени микровълните, през 1865 г. През 1888 г. Хайнрих Херц стана първият, който демонстрира съществуването на такива вълни, като изгради апарат, който произвежда и открива микровълни в ултрависокочестотния регион. Херц осъзна, че резултатите от експеримента му потвърждават предсказанието на Максуел, но не вижда никакви практически приложения за тези невидими вълни. По-късната работа на други доведе до изобретяването на безжични комуникации, базирани на микровълни. Сътрудници в тази работа са Никола Тесла, Гулиелмо Маркони, Самюел Морс, сър Уилям Томсън (по-късно лорд Келвин), Оливър Хевисайд, лорд Рейли и Оливър Лодж.

Микровълнова връзка през Ламанша, 1931 г.

През 1931 г. американско-френски консорциум демонстрира експериментална микровълнова релейна връзка през Ламанша, използвайки 10 фута (3 метра) съдове, една от най-ранните системи за микровълнова комуникация. Данните за телефония, телеграф и факсимиле бяха предадени по лъчи от 1.7 GHz на 40 мили между Дувър, Великобритания и Кале, Франция. Въпреки това той не може да се конкурира с евтини подводни тарифи и никога не е изградена планирана търговска система.

През 1950-те години системата на AT&T Long Lines за микровълнови релейни връзки нараства, за да пренася по-голямата част от телефонния трафик в САЩ, както и междуконтиненталните телевизионни мрежови сигнали. Прототипът се нарича TDX и е тестван с връзка между Ню Йорк и Мъри Хил, местоположението на Bell Laboratories през 1946 г. Системата TDX е създадена между Ню Йорк и Бостън през 1947 г.

Съвременни търговски микровълнови връзки
Безжична микровълнова комуникационна кула

Микровълнова комуникационна кула

Микровълновата връзка е комуникационна система, която използва лъч радиовълни в честотния диапазон на микровълновата печка за предаване на видео, аудио или данни между две места, които могат да бъдат на разстояние само няколко фута или метра до няколко мили или километри. Примери за търговски връзки за микровълни от CableFree можете да видите тук. Съвременните микровълнови връзки могат да носят до 400Mbps в 56MHz канал, използвайки 256QAM модулация и техники за компресиране на IP заглавието. Работните разстояния за микровълновите връзки се определят от размера на антената (усилването), честотната лента и капацитета на връзката. Наличието на ясна линия на видимост е от решаващо значение за микровълновите връзки, за които трябва да се позволи изкривяването на Земята

Безжична FOR2 микровълнова връзка 400Mbps

Микровълновите връзки често се използват от телевизионните оператори за предаване на програми в дадена страна, например, или от външно излъчване обратно в студио. Мобилните устройства могат да бъдат монтирани на камерата, което позволява на камерите свободата да се движат, без да остават кабели. Те често се виждат на допирните линии на спортните игрища на системите Steadicam.

Планиране на микровълнови връзки
● Микровълновите връзки без кабел трябва да бъдат планирани, като се вземат предвид следните параметри:
● Необходимо разстояние (км / мили) и капацитет (Mbps)
● Желана цел за наличност (%) за връзката
● Наличие на ясна линия на видимост (LOS) между крайните възли
● Кули или мачти, ако е необходимо, за да се постигне ясна LOS
● Разрешени честотни ленти, специфични за региона / държавата
● Ограниченията на околната среда, включително дъждът избледнява
● Разходи за лицензи за необходимите честотни ленти

Микровълнови честотни ленти

Микровълновите сигнали често се разделят на три категории:

ултра висока честота (UHF) (0.3-3 GHz);
супер висока честота (SHF) (3-30 GHz); и
изключително висока честота (EHF) (30-300 GHz).
В допълнение, честотните ленти на микровълновите печки са обозначени с конкретни букви. Обозначенията на Радио Обществото на Великобритания са дадени по-долу.
Микровълнови честотни ленти
Обозначение Честотен диапазон
● L лента 1 до 2 GHz
● S лента 2 до 4 GHz
● C обхват 4 до 8 GHz
● X лента от 8 до 12 GHz
● Ku лента 12 до 18 GHz
● K лента от 18 до 26.5 GHz
Ka лента 26.5 до 40 GHz
● Q обхват 30 до 50 GHz
● U лента от 40 до 60 GHz
● V лента 50 до 75 GHz
● E лента от 60 до 90 GHz
● W лента от 75 до 110 GHz
● F лента от 90 до 140 GHz
● D лента 110 до 170 GHz

Терминът „P band“ понякога се използва за ултрависоки честоти под L-лентата. За други определения вж. Обозначения на букви на микровълнови ленти

По-ниските честоти на микровълните се използват за по-дълги връзки, а регионите с по-висок дъжд избледняват. И обратно, по-високите честоти се използват за по-къси връзки и региони с по-ниско избледняване на дъжда.

Rain Fade на микровълновите връзки

Микровълнова връзка Rain Fade Rain fade се отнася главно до абсорбирането на микровълнов радиочестотен (RF) сигнал от атмосферен дъжд, сняг или лед и загуби, които са особено разпространени при честоти над 11 GHz. Той също така се отнася до влошаване на сигнала, причинено от електромагнитните смущения на предния ръб на бурен фронт. Избледняването на дъжда може да бъде причинено от валежи в местоположението нагоре или надолу. Не е необходимо обаче да вали на място, за да бъде повлияно от избледняване на дъжда, тъй като сигналът може да премине през валежите на много километри, особено ако сателитната антена има нисък ъгъл на гледане. От 5 до 20 процента от затихването на дъжда или отслабването на сателитния сигнал може също да бъде причинено от дъжд, сняг или лед върху отражателя на антената нагоре или надолу, антената или захранващия клаксон. Избледняването на дъжда не се ограничава до сателитни връзки нагоре или надолу, а също така може да повлияе на наземни връзки от точка до точка за микровълнови връзки (тези на земната повърхност).

Възможните начини за преодоляване на ефектите от избледняването са разнообразието на площадката, управлението на мощността на връзката нагоре, кодирането с променлива скорост, приемащите антени по-големи (т.е. по-голям коефициент на усилване) от необходимия размер за нормални метеорологични условия и хидрофобни покрития.

Разнообразие в микровълновите връзки

Пример за незащитена микровълнова връзка 1 + 0

В наземните микровълнови връзки схема за разнообразие се отнася до метод за подобряване на надеждността на сигнала на съобщението чрез използване на два или повече комуникационни канала с различни характеристики. Разнообразието играе важна роля в борбата с избледняването и намесата на съвместни канали и избягването на грешки. Тя се основава на факта, че отделните канали изпитват различни нива на избледняване и смущения. В приемника могат да се предават и / или приемат и комбинират множество версии на един и същ сигнал. Като алтернатива може да се добави излишен код за корекция на грешки напред и различни части от съобщението да се предадат по различни канали. Техниките за разнообразие могат да използват разпространението на многопътни пътища, което води до увеличаване на разнообразието, често измерено индецибел.

Следните класове схеми за разнообразие са типични за наземните микровълнови връзки:
● Незащитени: Микровълновите връзки, при които няма разнообразие или защита, се класифицират като незащитени, а също и като 1 + 0. Има инсталиран един комплект оборудване, без разнообразие или архивиране
● Горещ режим на готовност: Инсталирани са два комплекта микровълново оборудване (ODU или активни радиостанции), свързани обикновено към една и съща антена, настроени към същия честотен канал. Единият е „изключен“ или в режим на готовност, обикновено с активен приемник, но предавателят е изключен. Ако активният модул се повреди, той се изключва и се активира режимът на готовност. Горещият режим на готовност е съкратен като HSB и често се използва в конфигурации 1 + 1 (един активен, един готовност).
● Честотно разнообразие: Сигналът се предава чрез няколко честотни канала или се разпространява в широк спектър, който е повлиян от честотно-селективното избледняване. Микровълновите радиовръзки често използват няколко активни радиоканала плюс един защитен канал за автоматично използване от всеки избледнял канал. Това е известно като N + 1 защита
● Космическо разнообразие: Сигналът се предава по няколко различни пътя на разпространение. В случай на кабелно предаване това може да се постигне чрез предаване чрез множество проводници. В случай на безжично предаване, то може да бъде постигнато чрез антенно разнообразие, използващо множество антени на предавателя (предаване на разнообразие) и / или множество приемни антени (приемане на разнообразие).
● Разнообразие на поляризация: Множество версии на сигнал се предават и приемат чрез антени с различна поляризация. От страна на приемника се прилага техника за комбиниране на разнообразие.

Устойчив на отказ при различни пътеки

В наземни микровълнови системи от точка до точка, вариращи от 11 GHz до 80 GHz, може да се инсталира паралелна резервна връзка заедно с дъждовната изчезваща връзка с по-висока честотна лента. При тази подредба може да се изчисли първична връзка, като например 80GHz 1 Gbit / s пълен дуплекс микровълнов мост, за да има 99.9% степен на наличност за периода от една година. Изчисленият процент на наличност от 99.9% означава, че връзката може да не работи за кумулативно общо десет или повече часа годишно, когато пиковете на дъждовните бури преминават над района. Вторична връзка с по-ниска честотна лента, като базирана на 5.8 GHz мост от 100 Mbit / s, може да бъде инсталирана успоредно на основната връзка, като рутерите от двата края контролират автоматично прехвърляне към моста от 100 Mbit / s, когато основната връзка от 1 Gbit / s е намалена поради дъжд избледняват. Използвайки тази подредба, високочестотни връзки от точка до точка (23 GHz +) могат да бъдат инсталирани за обслужване на места на много километри по-далеч, отколкото биха могли да бъдат обслужвани с една връзка, изискваща 99.99% ъптайм в течение на една година.

Автоматично кодиране и модулация (ACM)

Микровълново адаптивно кодиране и модулация (ACM)

Адаптирането на връзката или адаптивното кодиране и модулация (ACM) е термин, използван в безжичните комуникации, за да обозначи съответствието на модулацията, кодирането и другите параметри на сигнала и протокола към условията на радиовръзката (напр. Загуба на траекторията, смущения поради сигнали, идващи от други предаватели, чувствителността на приемника, наличния запас на мощността на предавателя и др.). Например EDGE използва алгоритъм за адаптация на скоростта, който адаптира схемата за модулация и кодиране (MCS) според качеството на радиоканала и по този начин скоростта на предаване и стабилността на предаването на данни. Процесът на адаптация на връзката е динамичен и параметрите на сигнала и протокола се променят при промяна на условията на радиовръзката.

Целта на адаптивната модулация е да подобри оперативната ефективност на микровълновите връзки чрез увеличаване на мрежовия капацитет над съществуващата инфраструктура - като същевременно намалява чувствителността към смущения от околната среда.
Адаптивна модулация означава динамично променяне на модулацията по безгрешен начин, за да се увеличи максималната производителност при моментни условия на разпространение. С други думи, системата може да работи с максималната си производителност при условия на ясно небе и да я намалява
постепенно под дъжд избледнява. Например връзка може да се промени от 256QAM надолу до QPSK, за да поддържа „връзка жива“, без да губи връзка. Преди разработването на Автоматично кодиране и модулация, дизайнерите на микровълнови фурни трябваше да проектират за „най-лошия случай“, за да се избегне прекъсване на връзката.
● По-дълги дължини на връзката (разстояние)
● Използване на по-малки антени (спестява място на мачтата, често се изисква и в жилищни райони)
● По-висока наличност (надеждност на връзката)

Автоматично управление на мощността на предаването (ATPC)

Микровълновите връзки CableFree разполагат с ATPC, който автоматично увеличава мощността на предаване по време на „Fade“ условия, като обилни валежи. ATPC може да се използва отделно за ACM или заедно, за да се максимизира времето за работа, стабилността и наличността на връзката. Когато условията на „избледняване“ (валежи) свършат, системата ATPC отново намалява мощността на предаване. Това намалява напрежението върху микровълновите усилватели, което намалява консумацията на енергия, генерирането на топлина и увеличава очаквания живот (MTBF)

Използване на микровълнови връзки
Основни връзки и комуникация „Last Mile“ за оператори на клетъчни мрежи
Основни връзки за доставчици на интернет услуги (ISP) и безжични ISP (WISP)
Корпоративни мрежи за изграждане на сгради и сайтове в кампуса
Телекомуникации, при свързване на отдалечени и регионални телефонни централи с по-големи (основни) централи, без да са необходими медни / оптични влакна.
Излъчена телевизия със стандарти HD-SDI и SMPTE

Enterprise

Поради мащабируемостта и гъвкавостта на технологията Microwave, продуктите на Microwave могат да бъдат внедрени в много корпоративни приложения, включително свързване между сгради, възстановяване при бедствия, излишък на мрежа и временна свързаност за приложения като данни, глас и данни, видео услуги, медицински изображения , CAD и инженерни услуги и байпас на фиксирана линия.

Backhaul за мобилен оператор

Микровълнова обратна връзка в клетъчни мрежи

Микровълновите връзки са ценен инструмент в мобилния мобилен оператор Backhaul: Микровълновата технология може да бъде внедрена, за да осигури традиционните PDH 16xE1 / T1, STM-1 и STM-4, както и модерна IP Gigabit Ethernet връзка за обратно пренасяне и мобилни мрежи Greenfield. Микровълновата печка е много по-бърза за инсталиране и намалява общите разходи за собственост на операторите на клетъчни мрежи в сравнение с внедряването или отдаването под наем на оптични мрежи

Мрежи с ниска латентност
Версиите на CableFree с ниска латентност на връзките за микровълни използват технологията за микровълнова връзка с ниска латентност, с абсолютно минимално забавяне между пакетите, които се предават и получават в другия край, с изключение на забавянето на разпространението на Line of Sight. Скоростта на разпространение на микровълновата печка във въздуха е приблизително 40% по-висока, отколкото чрез влакнестата оптика, което дава на клиентите незабавно 40% намаляване на латентността в сравнение с оптичните влакна. В допълнение, оптичните инсталации почти никога не са в права линия, с реалността на оформлението на сградата, уличните канали и изискването за използване на съществуваща телекомуникационна инфраструктура, пробегът на влакната може да бъде 100% по-дълъг от директната линия на видимост между две крайни точки. Следователно безжичните безжични микровълнови продукти са популярни в приложения с ниска латентност, като високочестотна търговия и други цели.

За допълнителна информация относно микровълновата печка

За да научите повече за технологията за микровълнова връзка и как CableFree може да помогне с вашата безжична мрежа, моля Свържи се с нас

Предишна:MIMO технология за микровълнови връзки

Следващия:XPIC - Отмяна на интерференция на кръстосана поляризация

Остави съобщение

Списък на ЛС

Коментари Loading ...