Микроволновая печь - это технология беспроводной связи в пределах прямой видимости, которая использует высокочастотные лучи радиоволн для обеспечения высокоскоростных беспроводных соединений, которые могут отправлять и получать голос, видео и информацию данных.

СВЧ-каналы широко используются для связи точка-точка, поскольку их малая длина волны позволяет антеннам удобного размера направлять их узкими лучами, которые можно направлять прямо на приемную антенну. Это позволяет находящемуся поблизости микроволновому оборудованию использовать одни и те же частоты, не мешая друг другу, как это делают более низкочастотные радиоволны. Еще одно преимущество состоит в том, что высокая частота микроволн дает микроволновому диапазону очень большую информационную емкость; ширина полосы микроволнового диапазона в 30 раз больше, чем у всего остального радиоспектра ниже него.

Микроволновая радиопередача обычно используется в системах связи точка-точка на поверхности Земли, в спутниковой связи и в радиосвязи в дальнем космосе. Другие части микроволнового радиодиапазона используются для радаров, радионавигационных систем, сенсорных систем и радиоастрономии.

Верхняя часть радиоэлектромагнитного спектра с частотами выше 30 ГГц и ниже 100 ГГц называется «миллиметровыми волнами», потому что их длины волн удобно измерять в миллиметрах, а их длины волн находятся в диапазоне от 10 мм до 3.0 мм. Радиоволны в этом диапазоне обычно сильно ослабляются земной атмосферой и содержащимися в ней частицами, особенно в сырую погоду. Кроме того, в широком диапазоне частот около 60 ГГц радиоволны сильно ослабляются молекулярным кислородом в атмосфере. Электронные технологии, необходимые для работы в миллиметровом диапазоне, также намного сложнее и труднее в производстве, чем в микроволновом диапазоне, поэтому стоимость радиоприемников миллиметрового диапазона обычно выше.

История микроволновой связи
Джеймс Клерк Максвелл, используя свои знаменитые «уравнения Максвелла», предсказал существование невидимых электромагнитных волн, частью которых являются микроволны, в 1865 году. В 1888 году Генрих Герц стал первым, кто продемонстрировал существование таких волн, построив прибор, который производил и обнаруживал микроволны в области сверхвысоких частот. Герц признал, что результаты его эксперимента подтвердили предсказание Максвелла, но он не видел практического применения этих невидимых волн. Более поздние работы других привели к изобретению беспроводной связи на основе микроволн. В состав этой работы вошли Никола Тесла, Гульельмо Маркони, Сэмюэл Морс, сэр Уильям Томсон (позже лорд Кельвин), Оливер Хевисайд, лорд Рэйли и Оливер Лодж.

Микроволновая печь через Ла-Манш, 1931 г.

В 1931 году американо-французский консорциум продемонстрировал экспериментальную микроволновую ретрансляционную линию через Ла-Манш с использованием 10-футовых (3-метровых) тарелок, одной из первых систем микроволновой связи. Телефонные, телеграфные и факсимильные данные передавались в луче 1.7 ГГц в 40 милях между Дувром, Великобритания, и Кале, Франция. Однако она не могла конкурировать с дешевыми тарифами на подводный кабель, а запланированная коммерческая система так и не была построена.

В течение 1950-х годов система радиорелейных линий связи компании AT&T Long Lines выросла и стала передавать большую часть трафика междугородной телефонной связи США, а также сигналов межконтинентальных телевизионных сетей. Прототип назывался TDX и был протестирован на соединении между Нью-Йорком и Мюррей-Хилл, местом расположения Bell Laboratories в 1946 году. Система TDX была установлена между Нью-Йорком и Бостоном в 1947 году.

Современные коммерческие СВЧ связи
Башня беспроводной связи CableFree

Башня СВЧ связи

Микроволновая связь - это система связи, которая использует луч радиоволн в микроволновом диапазоне частот для передачи видео, звука или данных между двумя точками, которые могут находиться на расстоянии от нескольких футов или метров до нескольких миль или километров друг от друга. Примеры коммерческих микроволновых каналов от CableFree можно увидеть здесь. Современные СВЧ-каналы могут передавать до 400 Мбит / с в канале 56 МГц с использованием модуляции 256QAM и методов сжатия заголовков IP. Рабочие расстояния для микроволновых каналов определяются размером антенны (усилением), полосой частот и пропускной способностью канала. Наличие прямой видимости имеет решающее значение для микроволновых линий связи, для которых необходимо учитывать кривизну Земли.

CableFree FOR2 Microwave Link, 400 Мбит / с

СВЧ-каналы обычно используются телевещательными компаниями для передачи программ по стране, например, или из внешнего вещания обратно в студию. Мобильные устройства могут быть установлены на камеру, что позволяет камерам свободно перемещаться без кабелей. Их часто можно увидеть на боковых линиях спортивных площадок в системах Steadicam.

Планирование микроволновых каналов
● Бескабельные микроволновые каналы необходимо планировать с учетом следующих параметров:
● Требуемое расстояние (км / мили) и пропускная способность (Мбит / с).
● Желаемый целевой показатель доступности (%) для ссылки.
● Наличие прямой видимости (LOS) между конечными узлами
● Башни или мачты, если требуются для достижения прямой видимости.
● Допустимые диапазоны частот в зависимости от региона / страны.
● Экологические ограничения, в том числе исчезновение дождя.
● Стоимость лицензий на требуемые полосы частот.

Диапазоны частот СВЧ

Микроволновые сигналы часто делятся на три категории:

сверхвысокая частота (UHF) (0.3-3 ГГц);
сверхвысокая частота (СВЧ) (3-30 ГГц); а также
сверхвысокая частота (КВЧ) (30-300 ГГц).
Кроме того, полосы микроволнового диапазона обозначаются специальными буквами. Обозначения Радио Общества Великобритании приведены ниже.
Полосы частот СВЧ
Обозначение Диапазон частот
● Диапазон L от 1 до 2 ГГц
● Диапазон S от 2 до 4 ГГц
● Диапазон C от 4 до 8 ГГц
● Диапазон X от 8 до 12 ГГц
● Диапазон Ku от 12 до 18 ГГц
● Диапазон K от 18 до 26.5 ГГц
Диапазон Ka от 26.5 до 40 ГГц
● Диапазон Q от 30 до 50 ГГц
● Диапазон U от 40 до 60 ГГц
● Диапазон V от 50 до 75 ГГц
● Диапазон E от 60 до 90 ГГц
● Диапазон W от 75 до 110 ГГц
● Диапазон F от 90 до 140 ГГц
● Диапазон D от 110 до 170 ГГц

Термин «P-диапазон» иногда используется для сверхвысоких частот ниже L-диапазона. Для других определений см. Буквенные обозначения диапазонов СВЧ.

Более низкие частоты СВЧ используются для более длинных линий связи, а регионы с более высоким уровнем замирания в дожде. И наоборот, более высокие частоты используются для более коротких линий и регионов с меньшим замиранием в дожде.

Затухание дождя на микроволновых каналах

Замирание под дождем в линии СВЧ-диапазона Замирание под дождем относится, прежде всего, к поглощению микроволнового радиочастотного (РЧ) сигнала атмосферным дождем, снегом или льдом и потерям, которые особенно распространены на частотах выше 11 ГГц. Это также относится к ухудшению сигнала, вызванному электромагнитными помехами переднего фронта штормового фронта. Затухание из-за дождя может быть вызвано осадками в точках восходящей или нисходящей линии связи. Однако не обязательно, чтобы в этом месте шел дождь, чтобы на него повлияло затухание из-за дождя, поскольку сигнал может проходить через осадки на много миль, особенно если спутниковая антенна имеет небольшой угол обзора. От 5 до 20 процентов замирания в дожде или ослабления спутникового сигнала также может быть вызвано дождем, снегом или льдом на отражателе антенны восходящей или нисходящей линии связи, обтекателе или рупоре. Замирание в дожде не ограничивается спутниковыми линиями вверх или вниз, оно также может повлиять на наземные линии микроволновой связи точка-точка (те, которые находятся на поверхности земли).

Возможными способами преодоления эффектов замирания в дожде являются разнесение участков, управление мощностью восходящей линии связи, кодирование с переменной скоростью, приемные антенны большего размера (т. Е. Более высокое усиление), чем требуемый размер для нормальных погодных условий, и гидрофобные покрытия.

Разнообразие микроволновых каналов

Пример незащищенного СВЧ-канала 1 + 0

В наземных микроволновых линиях связи схема разнесения относится к способу повышения надежности сигнала сообщения путем использования двух или более каналов связи с разными характеристиками. Разнесение играет важную роль в борьбе с замираниями и межканальными помехами, а также во избежание пакетов ошибок. Он основан на том факте, что отдельные каналы испытывают разные уровни замирания и помех. Несколько версий одного и того же сигнала могут быть переданы и / или приняты и объединены в приемнике. В качестве альтернативы может быть добавлен избыточный код прямого исправления ошибок и разные части сообщения переданы по разным каналам. Методы разнесения могут использовать многолучевое распространение, что приводит к выигрышу от разнесения, часто измеряемому недецибелами.

Следующие классы схем разнесения типичны для наземных микроволновых линий связи:
● Незащищенный: микроволновые линии связи, в которых нет разнесения или защиты, классифицируются как Незащищенные, а также как 1 + 0. Установлен один комплект оборудования, нет разнесения или резервного копирования.
● Горячий резерв: два набора микроволнового оборудования (ODU или активные радиомодули) обычно подключены к одной антенне, настроенной на один и тот же частотный канал. Один из них «выключен» или находится в режиме ожидания, обычно с активным приемником, но приглушенным передатчиком. Если активный модуль выходит из строя, он отключается и активируется резервный модуль. Горячий резерв сокращенно HSB и часто используется в конфигурациях 1 + 1 (один активный, один резервный).
● Частотное разнесение: сигнал передается с использованием нескольких частотных каналов или распространяется по широкому спектру, на который влияет частотно-избирательное замирание. Радиолинии СВЧ часто используют несколько активных радиоканалов плюс один защитный канал для автоматического использования любым каналом с замиранием. Это известно как защита N + 1.
● Пространственное разнесение: сигнал передается по нескольким различным путям распространения. В случае проводной передачи это может быть достигнуто путем передачи по нескольким проводам. В случае беспроводной передачи это может быть достигнуто за счет разнесения антенн с использованием множества передающих антенн (разнесение передачи) и / или множества приемных антенн (разнесение приема).
● Разнесение поляризации: несколько версий сигнала передаются и принимаются через антенны с разной поляризацией. На приемной стороне применяется метод объединения разнесенных сигналов.

Устойчивое переключение на разные пути

В наземных микроволновых системах точка-точка в диапазоне от 11 ГГц до 80 ГГц параллельный резервный канал может быть установлен вместе с подключением с более высокой пропускной способностью, подверженным замиранию в дожде. При таком расположении первичный канал, такой как полнодуплексный микроволновый мост 80 ГГц со скоростью 1 Гбит / с, может быть рассчитан на коэффициент готовности 99.9% в течение одного года. Расчетная степень доступности 99.9% означает, что линия связи может быть отключена в общей сложности десять или более часов в год, так как пики ливневых дождей проходят по территории. Вторичный канал с меньшей пропускной способностью, такой как мост 5.8 Мбит / с на базе 100 ГГц, может быть установлен параллельно первичному каналу, с маршрутизаторами на обоих концах, контролирующими автоматическое переключение на мост 100 Мбит / с, когда основной канал 1 Гбит / с не работает из-за выцветания дождя. При таком расположении высокочастотные линии связи "точка-точка" (23 ГГц +) могут быть установлены для обслуживания точек на много километров дальше, чем можно было бы обслуживать с помощью одного канала, требующего 99.99% времени безотказной работы в течение одного года.

Автоматическое кодирование и модуляция (ACM)

Микроволновое адаптивное кодирование и модуляция (ACM)

Адаптация канала связи или адаптивное кодирование и модуляция (ACM) - это термин, используемый в беспроводной связи для обозначения соответствия модуляции, кодирования и других параметров сигнала и протокола условиям на радиоканале (например, потери в тракте, помехи из-за сигналы, поступающие от других передатчиков, чувствительность приемника, доступный запас мощности передатчика и т. д.). Например, EDGE использует алгоритм адаптации скорости, который адаптирует схему модуляции и кодирования (MCS) в соответствии с качеством радиоканала и, следовательно, скоростью передачи битов и надежностью передачи данных. Процесс адаптации канала связи является динамическим, и параметры сигнала и протокола изменяются при изменении условий радиосвязи.

Целью адаптивной модуляции является повышение эффективности работы микроволновых каналов за счет увеличения пропускной способности существующей инфраструктуры при одновременном снижении чувствительности к помехам окружающей среды.
Адаптивная модуляция означает динамическое изменение модуляции безошибочным образом, чтобы максимизировать пропускную способность в условиях мгновенного распространения. Другими словами, система может работать с максимальной пропускной способностью в условиях ясного неба и уменьшать ее.
постепенно под дождем тускнеют. Например, ссылка может измениться с 256QAM на QPSK, чтобы поддерживать «связь в рабочем состоянии» без потери соединения. До разработки автоматического кодирования и модуляции разработчикам СВЧ-диапазона приходилось проектировать для «наихудших» условий, чтобы избежать сбоев связи. Преимущества использования ACM включают:
● Увеличенная длина звена (расстояние)
● Использование антенн меньшего размера (экономия места на мачте, что также часто требуется в жилых районах)
● Более высокая доступность (надежность связи)

Автоматический контроль мощности передачи (ATPC)

В беспроводных микроволновых каналах используется функция ATPC, которая автоматически увеличивает мощность передачи в условиях «замирания», таких как сильный дождь. ATPC можно использовать отдельно от ACM или вместе, чтобы максимизировать время безотказной работы, стабильность и доступность. Когда условия «замирания» (дожди) заканчиваются, система ATPC снова снижает мощность передачи. Это снижает нагрузку на усилители мощности СВЧ, что снижает энергопотребление, тепловыделение и увеличивает ожидаемый срок службы (MTBF).

Использование микроволновых каналов
Магистральные каналы и связь «последней мили» для операторов сотовой связи
Магистральные ссылки для интернет-провайдеров (ISP) и беспроводных интернет-провайдеров (WISP)
Корпоративные сети для строительства зданий и кампусов
Телекоммуникации, в соединении удаленных и региональных телефонных станций с более крупными (основными) коммутаторами без необходимости использования медных / оптоволоконных линий.
Вещательное телевидение со стандартами HD-SDI и SMPTE

Предприятие

Благодаря масштабируемости и гибкости СВЧ-технологии, СВЧ-продукты могут быть развернуты во многих корпоративных приложениях, включая связь между зданиями, аварийное восстановление, резервирование сети и временное подключение для таких приложений, как данные, голос и данные, видеоуслуги, медицинская визуализация. , САПР и инженерные услуги, а также обход оператора фиксированной связи.

Транспортировка мобильного оператора

Транспортировка в сетях СВЧ в сотовых сетях

Микроволновые каналы являются ценным инструментом в транспортной сети мобильной связи: микроволновая технология может быть развернута для обеспечения традиционных PDH 16xE1 / T1, STM-1 и STM-4, а также современных транспортных соединений IP Gigabit Ethernet и мобильных сетей Greenfield. Микроволновая печь намного быстрее устанавливается и снижает совокупную стоимость владения для операторов сотовой связи по сравнению с развертыванием или арендой оптоволоконных сетей.

Сети с низкой задержкой
В версиях СВЧ-каналов без кабеля с низкой задержкой используется технология СВЧ-каналов с малой задержкой, с абсолютно минимальной задержкой между передачей и получением пакетов на другом конце, за исключением задержки распространения в прямой видимости. Скорость распространения микроволн по воздуху примерно на 40% выше, чем по оптоволоконному кабелю, что дает клиентам немедленное сокращение задержки на 40% по сравнению с оптоволоконным кабелем. Кроме того, волоконно-оптические установки почти никогда не проходят по прямой линии, с учетом реалий планировки здания, уличных каналов и требований использования существующей телекоммуникационной инфраструктуры, длина волоконно-оптического кабеля может быть на 100% длиннее, чем прямой путь прямой видимости между двумя конечными точками. Следовательно, СВЧ-продукты с низкой задержкой CableFree популярны в приложениях с низкой задержкой, таких как высокочастотная торговля и другие применения.

Для получения дополнительной информации о микроволновой печи

Чтобы узнать больше о технологии Microwave Link и о том, как CableFree может помочь с вашей беспроводной сетью, пожалуйста, Свяжитесь с нами

Предыдущая:Технология MIMO для микроволновых каналов

Далее:XPIC - Подавление помех от перекрестной поляризации

Оставить сообщение

Список сообщений

Комментарии Загрузка ...