Mikrogolf skakel tegnologie

 

Inleiding tot die mikrogolfoond

 

Voorbeeld van 'n kabelvrye mikrogolfskakelinstallasie

Mikrogolfoond is 'n draadlose kommunikasietegnologie met 'n siglyn wat hoë frekwensie-strale van radiogolwe gebruik om draadlose verbindings met hoë spoed te verskaf wat stem-, video- en data-inligting kan stuur en ontvang.

Mikrogolfskakels word wyd gebruik vir punt-tot-punt-kommunikasie, omdat hul klein golflengte dit moontlik maak om antennas met gemaklike grootte in smal balke te rig, wat direk na die ontvangantenne kan wys. Hierdeur kan mikrogolf toerusting in die omgewing dieselfde frekwensies gebruik sonder om mekaar in te meng, soos radiogolwe met laer frekwensie. Nog 'n voordeel is dat die hoë frekwensie van mikrogolwe die mikrogolfbaan 'n baie groot inligtingsdravermoë gee; die mikrogolfband het 30 keer 'n bandwydte van al die res van die radiospektrum daaronder.

Mikrogolf-radio-oordrag word algemeen gebruik in punt-tot-punt-kommunikasiestelsels op die oppervlak van die aarde, in satellietkommunikasie en in die diepte radio-kommunikasie. Ander dele van die mikrogolfradioband word gebruik vir radars, radionavigasiestelsels, sensorsisteme en radiosterrekunde.

Die hoër deel van die radio-elektromagnetiese spektrum met frekwensies is hoër as 30 GHz en onder 100 GHz, word 'millimetergolwe' genoem, omdat hul golflengtes maklik in millimeter gemeet kan word, en hul golflengtes wissel van 10 mm tot 3.0 mm. Radiogolwe in hierdie band word gewoonlik sterk verswak deur die aardse atmosfeer en deeltjies daarin, veral tydens nat weer. In wye frekwensies rondom 60 GHz word die radiogolwe ook sterk gedemp deur molekulêre suurstof in die atmosfeer. Die elektroniese tegnologieë wat benodig word in die millimeter golfband is ook baie ingewikkelder en moeiliker om te vervaardig as dié van die mikrogolfband, en daarom is die koste van Millimeter Wave Radios gewoonlik hoër.

Geskiedenis van mikrogolfkommunikasie
James Clerk Maxwell voorspel die bestaan ​​van onsigbare elektromagnetiese golwe, waarvan mikrogolwe 'n deel is, in 1865 met behulp van sy beroemde 'Maxwell-vergelykings'. In 1888 het Heinrich Hertz die eerste geword om die bestaan ​​van sulke golwe te demonstreer deur 'n apparaat te bou wat mikrogolwe geproduseer en opgespoor word in die ultra-hoë frekwensie streek. Hertz besef dat die resultate van sy eksperiment die voorspelling van Maxwell bevestig, maar hy sien geen praktiese toepassings vir hierdie onsigbare golwe nie. Later werk deur ander het gelei tot die uitvind van draadlose kommunikasie, gebaseer op mikrogolwe. Medewerkers aan hierdie werk was onder andere Nikola Tesla, Guglielmo Marconi, Samuel Morse, Sir William Thomson (later Lord Kelvin), Oliver Heaviside, Lord Rayleigh en Oliver Lodge.

Mikrogolfskakel oor die Engelse Kanaal, 1931

In 1931 het 'n Amerikaanse-Franse konsortium 'n eksperimentele mikrogolf-aflosskakel oor die Engelse kanaal getoon met behulp van 10 voet (3 m) skottelgoed, een van die vroegste mikrogolf-kommunikasiestelsels. Telefonie-, telegraaf- en faksimile-data is oor die 1.7 GHz-strale 40 myl tussen Dover, UK en Calais, Frankryk, oorgedra. Dit kon egter nie met goedkoop ondersese kabeltariewe meeding nie, en 'n beplande kommersiële stelsel is nooit gebou nie.

Gedurende die vyftigerjare het die AT & T Long Lines-stelsel van mikrogolf-aflosskakels gegroei tot die meerderheid van die Amerikaanse langafstand-telefoonverkeer, sowel as interkontinentale televisienetwerkseine. Die prototipe is TDX genoem en is getoets met 'n verbinding tussen New York City en Murray Hill, die plek waar Bell Laboratories in 1950 was. Die TDX-stelsel is in 1946 tussen New York en Boston opgerig.

Moderne kommersiële mikrogolfskakels
Kabelvrye mikrogolfkommunikasietoring

Mikrogolf-kommunikasietoring

'N Mikrogolfskakel is 'n kommunikasiestelsel wat 'n straal radiogolwe in die mikrogolffrekwensie gebruik om video, klank of data tussen twee plekke uit te stuur, wat van 'n paar voet of meter tot 'n paar kilometer of kilometers van mekaar kan wees. Voorbeelde van kommersiële mikrogolfskakels vanaf CableFree kan hier gesien word. Moderne mikrogolfskakels kan tot 400 Mbps in 'n 56 MHz-kanaal gebruik met 256QAM-modulasie en IP-koptekstkompressietegnieke. Bedryfsafstande vir mikrogolfskakels word bepaal deur antennagrootte (versterking), frekwensieband en skakelkapasiteit. Die beskikbaarheid van duidelike Line of Sight is van kardinale belang vir mikrogolfskakels waarvoor die kromming van die aarde toegelaat moet word

CableFree FOR2 mikrogolf skakel 400 Mbps

Mikrogolfskakels word gewoonlik deur televisie-uitsaaiers gebruik om byvoorbeeld programme oor 'n land uit te stuur, of van 'n buite-uitsending na 'n ateljee. Mobiele eenhede kan op 'n kamera gemonteer word, wat kameras die vryheid bied om rond te beweeg sonder kabels. Dit word gereeld aan die raaklyne van sportvelde op Steadicam-stelsels gesien.

Beplanning van mikrogolfskakels
● Kabelvrye mikrogolfskakels moet beplan word met inagneming van die volgende parameters:
● Vereiste afstand (km / myl) en kapasiteit (Mbps)
● Gewenste beskikbaarheidsteiken (%) vir die skakel
● Beskikbaarheid van Clear Line of Sight (LOS) tussen eindknope
● Torings of maste indien nodig om 'n duidelike LOS te bewerkstellig
● Toelaatbare frekwensiebande spesifiek vir streek / land
● Omgewingsbeperkings, insluitend reën, vervaag
● Koste van lisensies vir vereiste frekwensiebande
 
 

Mikrogolf frekwensie bande

Mikrogolfseine word dikwels in drie kategorieë verdeel:

ultra hoë frekwensie (UHF) (0.3-3 GHz);
super hoë frekwensie (SHF) (3-30 GHz); en
buitengewone hoë frekwensie (EHF) (30-300 GHz).
Daarbenewens word mikrogolf frekwensiebande met spesifieke letters aangedui. Die benamings deur die Radio Society of Great Britain word hieronder gegee.
Mikrogolf frekwensie bande
Aanduiding Frekwensiebereik
● L-band 1 tot 2 GHz
● S-band 2 tot 4 GHz
● C-band 4 tot 8 GHz
● X-band 8 tot 12 GHz
● Ku-band 12 tot 18 GHz
● K-band 18 tot 26.5 GHz
Ka-band 26.5 tot 40 GHz
● Q-band 30 tot 50 GHz
● U-band 40 tot 60 GHz
● V-band 50 tot 75 GHz
● E-band 60 tot 90 GHz
● W-band 75 tot 110 GHz
● F-band 90 tot 140 GHz
● D-band 110 tot 170 GHz

Die term "P-band" word soms gebruik vir ultra hoë frekwensies onder die L-band. Vir ander definisies, sien letteraanwysings van mikrogolfbande

Laer mikrogolf frekwensies word gebruik vir langer skakels, en streke met 'n hoër reën vervaag. Omgekeerd word hoër frekwensies gebruik vir korter skakels en streke met laer reën vervaag.

Reën vervaag op mikrogolfskakels

Regenvervaag deur mikrogolfoond Reënvervaag verwys hoofsaaklik na die absorpsie van 'n mikrogolfradiofrekwensie (RF) sein deur atmosferiese reën, sneeu of ys, en verliese wat veral voorkom by frekwensies bo 11 GHz. Dit verwys ook na die agteruitgang van 'n sein wat veroorsaak word deur die elektromagnetiese steuring van die voorrand van 'n stormfront. Reënvervaag kan veroorsaak word deur neerslae op die uplink- of downlink-plek. Dit hoef egter nie op 'n plek te reën nie, want dit kan deur reënvervaag beïnvloed word, aangesien die sein baie kilometers ver deur neerslae kan beweeg, veral as die satellietskottel 'n lae kykhoek het. Van 5 tot 20 persent van die reënvervaag of die verswakking van die satellietsein kan ook veroorsaak word deur reën, sneeu of ys op die uplink- of downlink-antenna-reflektor, radome of voerhoring. Die vervaag van reën is nie net beperk tot satellietoplaaie of afskakels nie, maar dit kan ook die mikpunt-mikrogolfskakels (op die aardoppervlak) beïnvloed.

Moontlike maniere om die gevolge van reënvervaag te oorkom, is die diversiteit van die terrein, die beheer van die uplink-krag, die kodering van die veranderlike tempo, die ontvangs van antennas wat groter is (dws hoër versterking) as die vereiste grootte vir normale weersomstandighede, en hidrofobiese bedekkings.

Diversiteit in mikrogolfskakels
 

Voorbeeld van 'n 1 + 0 onbeskermde mikrogolfskakel

In aardse mikrogolfskakels verwys 'n diversiteitskema na 'n metode om die betroubaarheid van 'n boodskapsein te verbeter deur twee of meer kommunikasiekanale met verskillende eienskappe te gebruik. Diversiteit speel 'n belangrike rol in die bekamping van vervaag- en mede-kanaal-inmenging en die voorkoming van foute. Dit is gebaseer op die feit dat individuele kanale verskillende vlakke van vervaag en interferensie ervaar. Verskeie weergawes van dieselfde sein kan in die ontvanger versend en / of ontvang en gekombineer word. Alternatiewelik kan 'n oortollige foutkorreksie-kode vorentoe bygevoeg word en verskillende dele van die boodskap oor verskillende kanale versend word. Verskeidenheidstegnieke kan die vermeerdering van meervoudige vlakke benut, wat lei tot 'n diversiteitstoename, dikwels gemeet onveranderlike.

Die volgende klasse diversiteitskemas is tipies in terrestriële mikrogolfskakels:
● Onbeskermd: mikrogolfskakels waar geen diversiteit of beskerming bestaan ​​nie, word as Onbeskermd geklassifiseer en ook as 1 + 0. Daar is een stel toerusting geïnstalleer en geen diversiteit of rugsteun nie
● Warm standby: twee stelle mikrogolf-toerusting (ODU's, of aktiewe radio's) word gewoonlik geïnstalleer wat op dieselfde antenne gekoppel is en op dieselfde frekwensie-kanaal ingestel is. Die een is "afgeskakel" of in die standby-modus, meestal met die ontvanger aktief, maar die sender is gedemp. As die aktiewe eenheid misluk, word dit afgeskakel en die bystandseenheid geaktiveer. Hot Standby word afgekort as HSB, en word dikwels in 1 + 1-konfigurasies gebruik (een aktief, een bystand).
● Frekwensie-diversiteit: Die sein word deur verskeie frekwensie-kanale versend of versprei oor 'n wye spektrum wat beïnvloed word deur frekwensie-selektiewe vervaag. Mikrogolf-radioskakels gebruik dikwels verskeie aktiewe radiokanale plus een beskermingskanaal vir outomatiese gebruik deur enige vervaagde kanaal. Dit staan ​​bekend as N + 1-beskerming
● Ruimteverskeidenheid: Die sein word oor verskillende voortplantingspaaie oorgedra. In die geval van bedrade versending, kan dit bereik word deur middel van versending via verskeie drade. In die geval van draadlose uitsending, kan dit bereik word deur antennediversiteit met behulp van veelvuldige senderantennes (transmissiediversiteit) en / of meervoudige ontvangsantennes (ontvangsdiversiteit).
● Polarisasieverskeidenheid: Verskeie weergawes van 'n sein word gestuur en ontvang via antennas met verskillende polarisasies. 'N Verskeidenheidskombineringstegniek word aan die ontvanger se kant toegepas.

Veilige mislukking van verskillende paaie

In aardse mikpunt-tot-mikrogolfstelsels wat wissel van 11 GHz tot 80 GHz, kan 'n parallelle rugsteunkoppeling geïnstalleer word saam met 'n hoër bandbreedteverbinding met reënvervaag. In hierdie reëling kan 'n primêre skakel soos 'n 80 GHz 1 Gbit / s volle dupleks-mikrogolfbrug bereken word dat dit 99.9% beskikbaar sal wees oor die tydperk van een jaar. Die berekende beskikbaarheidskoers van 99.9% beteken dat die skakel vir 'n kumulatiewe totaal van tien of meer uur per jaar af kan wees as die pieke van reënstorms oor die gebied gaan. 'N Sekondêre skakelband met 'n onderste bandbreedte, soos 'n 5.8 GHz-gebaseerde 100 Mbit / s-brug, kan parallel met die primêre skakel geïnstalleer word, met routers aan albei kante wat outomatiese failover na die 100 Mbit / s-brug beheer wanneer die primêre 1 Gbit / s-skakel af is weens reën vervaag. Met behulp van hierdie opstelling kan 'n hoë-frekwensie-punt-na-skakel-skakels (23 GHz +) geïnstalleer word op dienslokale baie kilometers verder as wat bedien kan word met 'n enkele skakel wat 99.99% tyd in die loop van een jaar benodig.

Outomatiese kodering en modulasie (ACM)
 

Mikrogolf-aanpasbare kodering en modulasie (ACM)

Skakelaanpassing, of Adaptive Coding and Modulation (ACM), is 'n term wat gebruik word in draadlose kommunikasie om die aanpassing van die modulasie, kodering en ander sein- en protokolparameters aan te dui by die toestande op die radioskakel (bv. Die padverlies, die steuring as gevolg van seine wat van ander senders afkomstig is, die sensitiwiteit van die ontvanger, die beskikbare sender-kragmarge, ens.). EDGE gebruik byvoorbeeld 'n snelheidsaanpassingsalgoritme wat die modulasie- en koderingskema (MCS) aanpas volgens die kwaliteit van die radiokanaal, en dus die bitsnelheid en robuustheid van data-oordrag. Die proses van skakelaanpassing is dinamies en die sein- en protokolparameters verander namate die radioskakeltoestande verander.

Die doel van Adaptive Modulation is om die bedryfsdoeltreffendheid van mikrogolfskakels te verbeter deur die netwerkkapasiteit oor die bestaande infrastruktuur te verhoog, terwyl die sensitiwiteit vir omgewingsinmengings verminder word.
Adaptive Modulation beteken dat die modulasie op 'n foutlose manier dynamies verander word om die deurvoer te maksimeer onder kortstondige voortplantingsomstandighede. Met ander woorde, 'n stelsel kan met sy maksimum deurvoer onder helder lugtoestande werk en dit verminder
geleidelik onder reën vervaag. 'N Skakel kan byvoorbeeld van 256QAM af na QPSK verander om die skakel lewendig te hou sonder om die verbinding te verloor. Voordat die ontwikkeling van outomatiese kodering en modulasie ontwikkel is, moes mikrogolfontwerpers ontwerp vir die "slegste geval" -omstandighede om skakelverbrekings te vermy. Die voordele van die gebruik van ACM sluit in:
● Langer skakellengtes (afstand)
● Gebruik kleiner antennas (bespaar mastruimte, word ook dikwels in woongebiede benodig)
● Hoër beskikbaarheid (skakelbetroubaarheid)

Outomatiese stuurkragbeheer (ATPC)

Kabelvrye mikrogolfskakels bevat ATPC wat die versendingsvermoë outomaties verhoog tydens "vervaag" -toestande soos swaar reënval. ATPC kan afsonderlik gebruik word vir ACM of saam om skakelstyd, stabiliteit en beskikbaarheid te maksimeer. Wanneer die "vervaag" -toestande (reënval) verby is, verminder die ATPC-stelsel die sendkrag weer. Dit verminder die spanning op die mikrogolfversterkers, wat die kragverbruik, die opwekking van hitte verminder en die verwagte leeftyd (MTBF) verhoog.

Gebruike van mikrogolfskakels
Ruggraatskakels en “Last Mile” -kommunikasie vir sellulêre netwerkoperateurs
Ruggraatskakels vir internetdiensverskaffers (ISP's) en draadlose ISP's (WISP's)
Korporatiewe netwerke vir die bou van geboue en kampuspersele
Telekommunikasie, deur afgeleë en plaaslike telefoonsentrales aan groter (hoof) sentrales te koppel sonder dat koper- / optiese vesellyne nodig is.
Uitsaai televisie met HD-SDI en SMPTE standaarde

Enterprise

Vanweë die skaalbaarheid en buigsaamheid van mikrogolftegnologie, kan mikrogolfprodukte in baie ondernemingstoepassings gebruik word, insluitend gebou-tot-gebou-konneksie, rampherstel, netwerkredundansie en tydelike konneksie vir toepassings soos data, stem en data, videodienste, mediese beelding , CAD- en ingenieursdienste, en omseil met vaste lyn.

Mobile Carrier Backhaul
 

Mikrogolf-opknapping in sellulêre netwerke

Mikrogolfskakels is 'n waardevolle hulpmiddel in Mobile Carrier Backhaul: mikrogolftegnologie kan gebruik word om tradisionele PDH 16xE1 / T1, STM-1 en STM-4, en moderne IP Gigabit Ethernet-backhaul-verbinding en Greenfield-mobiele netwerke te bied. Mikrogolfoond is baie vinniger om die totale koste van eienaarskap vir sellulêre netwerkoperateurs te installeer en te verlaag in vergelyking met die gebruik of verhuring van optiese veselinetwerke

Netwerke met lae latensie
CableFree-weergawes van lae mikrogolfskakels met lae latensie gebruik mikrogolfskakeltegnologie met lae latensie, met absoluut minimale vertraging tussen pakkies wat aan die ander kant versend en ontvang word, behalwe die voortplantingsvertraging van Line of Sight. Die spoed van mikrogolf voortplanting deur die lug is ongeveer 40% hoër as deur optiese vesel, wat klante 'n onmiddellike vermindering van 40% in latensie vergeleke met veseloptika gee. Daarbenewens is optiese veselinstallasies byna nooit in 'n reguit lyn nie, met die realiteit van gebou-uitleg, straatleidings en die vereiste om bestaande telekommunikasie-infrastruktuur te gebruik, kan die veselloop 100% langer wees as die direkte Line of Sight-pad tussen twee eindpunte. Daarom is kabelvrye mikrogolfprodukte met lae latensie gewild in toepassings met lae latensie, soos hoë frekwensieverhandeling en ander gebruike.

Vir verdere inligting oor die mikrogolfoond

Vir meer inligting oor Microwave Link Technology en hoe CableFree u draadlose netwerk kan help, kan u dit asseblief doen Kontak Ons

Los 'n boodskap 

boodskap Lys