فناوری پیوند مایکروویو

 

معرفی مایکروویو

 

نمونه ای از نصب لینک مایکروویو CableFree

مایکروویو یک فناوری ارتباط بی سیم دید بصری است که از پرتوهای فرکانس بالا امواج رادیویی برای ایجاد ارتباطات بی سیم با سرعت بالا استفاده می کند که می تواند اطلاعات صوتی ، تصویری و داده ای را ارسال و دریافت کند.

از پیوندهای مایکروویو به طور گسترده ای برای ارتباطات نقطه به نقطه استفاده می شود زیرا طول موج کوچک آنها باعث می شود تا آنتن هایی با اندازه مناسب بتوانند آنها را در پرتوهای باریک هدایت کنند که می توانند مستقیماً به آنتن گیرنده اشاره شوند. این امکان را به تجهیزات مایکروویو نزدیک می دهد تا همانند امواج رادیویی با فرکانس پایین تر ، از همان فرکانس ها بدون تداخل با یکدیگر استفاده کنند. مزیت دیگر این است که فرکانس بالای مایکروویو به باند مایکروویو ظرفیت انتقال اطلاعات بسیار زیادی می دهد. باند مایکروویو دارای پهنای باند 30 برابر بقیه طیف های رادیویی زیر آن است.

انتقال رادیویی مایکروویو معمولاً در سیستم های ارتباطی نقطه به نقطه در سطح زمین ، در ارتباطات ماهواره ای و در ارتباطات رادیویی فضای عمیق استفاده می شود. سایر قسمتهای باند رادیویی مایکروویو برای رادارها ، سیستم های ناوبری رادیویی ، سیستم های حسگر و نجوم رادیویی استفاده می شود.

قسمت بالاتر طیف الکترومغناطیسی رادیویی با فرکانس های بالاتر از 30 گیگاهرتز و زیر 100 گیگاهرتز ، "امواج میلی متر" نامیده می شوند زیرا طول موج آنها به راحتی در میلی متر اندازه گیری می شود و طول موج آنها از 10 میلی متر تا 3.0 میلی متر است. امواج رادیویی در این باند معمولاً توسط جو زمینی و ذرات موجود در آن بخصوص در هوای مرطوب به شدت ضعیف می شوند. همچنین ، در باند گسترده ای از فرکانس های حدود 60 گیگاهرتز ، امواج رادیویی توسط اکسیژن مولکولی موجود در جو به شدت ضعیف می شوند. فناوری های الکترونیکی مورد نیاز در باند موج میلی متر نیز بسیار پیچیده تر و دشوارتر از باند مایکروویو هستند ، بنابراین هزینه رادیوهای موج میلی متر به طور کلی بیشتر است.

تاریخچه ارتباطات مایکروویو
جیمز کلرک مکسول ، با استفاده از معادلات معروف خود "معادلات ماکسول" ، وجود امواج الکترومغناطیسی نامرئی را که مایکروویو نیز بخشی از آن است ، در سال 1865 پیش بینی کرد. مایکروویو را در منطقه با فرکانس فوق العاده بالا تولید و شناسایی کرد. هرتز تشخیص داد که نتایج آزمایش وی پیش بینی ماکسول را تأیید می کند ، اما وی هیچ کاربرد عملی برای این امواج نامرئی نمی دید. کارهای بعدی توسط دیگران منجر به اختراع ارتباطات بی سیم ، مبتنی بر مایکروویو شد. همکاران این کار شامل نیکولا تسلا ، گوگلیمو مارکونی ، ساموئل مورس ، سر ویلیام تامسون (بعداً لرد کلوین) ، الیور هیویساید ، لرد ریلی و الیور لوژ بودند.

لینک مایکروویو از طریق کانال انگلیسی ، 1931

در سال 1931 یک کنسرسیوم ایالات متحده و فرانسه پیوند آزمایشی رله مایکروویو را در سراسر کانال انگلیس با استفاده از ظرف های 10 پا (3 متر) ، یکی از قدیمی ترین سیستم های ارتباطی مایکروویو ، نشان داد. داده های تلفن ، تلگراف و فاکس از طریق پرتوهای 1.7 گیگاهرتزی در فاصله 40 مایلی دوور ، انگلستان و کاله فرانسه منتقل می شد. با این حال نمی تواند با نرخ ارزان کابل زیر دریا رقابت کند و یک سیستم تجاری برنامه ریزی شده هرگز ساخته نشد.

در طول دهه 1950 سیستم AT&T Long Lines از اتصالات رله مایکروویو برای حمل اکثر ترافیک تلفنی از راه دور ایالات متحده و همچنین سیگنال های شبکه تلویزیونی بین قاره ای رشد کرد. نمونه اولیه TDX نام داشت و با اتصال بین شهر نیویورک و موری هیل ، محل آزمایشگاه های بل در سال 1946 ، آزمایش شد. سیستم TDX در سال 1947 بین نیویورک و بوستون راه اندازی شد.

پیوندهای مدرن مایکروویو تجاری
CableFree برج ارتباط مایکروویو

برج ارتباطی مایکروویو

پیوند مایکروویو نوعی سیستم ارتباطی است که با استفاده از پرتوی از امواج رادیویی در محدوده فرکانس مایکروویو ، ویدئو ، صدا یا داده ها را بین دو مکان انتقال می دهد که فاصله آنها از چند فوت یا متر تا چند مایل یا کیلومتر است. نمونه هایی از پیوندهای مایکروویو تجاری از CableFree را می توانید در اینجا ببینید. پیوندهای مایکروویو مدرن با استفاده از تکنیک های مدولاسیون 400QAM و فشرده سازی هدر IP می توانند تا 56 مگابیت بر ثانیه را در یک کانال 256 مگاهرتز حمل کنند. فاصله های عملیاتی برای پیوندهای مایکروویو با توجه به اندازه آنتن (بهره) ، باند فرکانس و ظرفیت پیوند تعیین می شود. وجود خط دید واضح برای پیوندهای مایکروویو که باید انحنای زمین را برای آن مجاز باشد ، بسیار مهم است

CableFree FOR2 اتصال مایکروویو 400 مگابیت در ثانیه

از ارتباطات مایکروویو معمولاً توسط پخش کنندگان تلویزیونی برای انتقال برنامه در سراسر کشور ، به عنوان مثال ، یا از یک پخش خارج به استودیو استفاده می شود. واحدهای سیار می توانند بر روی دوربین نصب شوند و به دوربین ها امکان حرکت بدون کابل های عقب را می دهند. این موارد اغلب در خطوط ارتباطی زمین های ورزشی در سیستم های Steadicam مشاهده می شوند.

برنامه ریزی پیوندهای مایکروویو
links پیوندهای مایکروویو CableFree باید با توجه به پارامترهای زیر برنامه ریزی شوند:
distance مسافت مورد نیاز (کیلومتر / مایل) و ظرفیت (مگابیت در ثانیه)
target هدف در دسترس بودن مورد نظر (٪) برای پیوند
ilability دسترس بودن خط دید واضح (LOS) بین گره های انتهایی
● برج یا دکل در صورت لزوم برای دستیابی به LOS روشن
band باندهای فرکانسی مجاز مخصوص منطقه / کشور
const محدودیت های محیطی ، از جمله محو شدن باران
● هزینه مجوزها برای باندهای فرکانسی مورد نیاز
 
 

باندهای فرکانس مایکروویو

سیگنال های مایکروویو اغلب به سه دسته تقسیم می شوند:

فرکانس فوق العاده بالا (UHF) (0.3-3 گیگاهرتز) ؛
فرکانس فوق العاده بالا (SHF) (3-30 گیگاهرتز) ؛ و
فرکانس بسیار بالا (EHF) (30-300 گیگاهرتز).
علاوه بر این ، باندهای فرکانس مایکروویو با حروف خاصی تعیین می شوند. نامگذاری شده توسط انجمن رادیویی بریتانیا در زیر آورده شده است.
باندهای فرکانس مایکروویو
محدوده فرکانس تعیین
band باند L 1 تا 2 گیگاهرتز
band باند S 2 تا 4 گیگاهرتز
band باند C 4 تا 8 گیگاهرتز
band باند X 8 تا 12 گیگاهرتز
band باند Ku 12 تا 18 گیگاهرتز
band باند K 18 تا 26.5 گیگاهرتز
باند Ka 26.5 تا 40 گیگاهرتز
band باند Q 30 تا 50 گیگاهرتز
band باند U 40 تا 60 گیگاهرتز
band باند V 50 تا 75 گیگاهرتز
band باند E 60 تا 90 گیگاهرتز
band باند W 75 تا 110 گیگاهرتز
band باند F 90 تا 140 گیگاهرتز
band باند D 110 تا 170 گیگاهرتز

اصطلاح "باند P" گاهی اوقات برای فرکانس های بسیار بالا زیر باند L استفاده می شود. برای سایر تعاریف ، به Letter Designations of Microwave Bands مراجعه کنید

از فرکانس های مایکروویو پایین برای پیوندهای طولانی تر استفاده می شود و مناطق با باران بیشتر کم رنگ می شوند. برعکس ، فرکانس های بالاتر برای پیوندهای کوتاهتر و مناطقی که باران کمتری دارند محو می شوند.

محو شدن باران در پیوندهای مایکروویو

محو شدن باران مایکروویو در درجه اول به جذب سیگنال فرکانس رادیویی مایکروویو (RF) توسط باران جوی ، برف یا یخ و تلفاتی گفته می شود که به ویژه در فرکانس های بالاتر از 11 گیگاهرتز شایع هستند. همچنین به تخریب سیگنال ناشی از تداخل الکترومغناطیسی لبه جلوی طوفان اشاره دارد. محو شدن باران می تواند در اثر بارش در محل اتصال یا پایین آمدن ایجاد شود. با این وجود ، نیازی به باریدن در مکانی نیست که تحت تأثیر محو شدن باران قرار بگیرد ، زیرا سیگنال ممکن است از فاصله زیادی از مایل ها عبور کند ، به خصوص اگر صفحه ماهواره زاویه دید کمی داشته باشد. از 5 تا 20 درصد محو شدن باران یا میرایی سیگنال ماهواره ای نیز ممکن است در اثر باران ، برف یا یخ روی بازتابنده آنتن پیوند یا پایین کش ، رادیوم یا شاخ خوراک ایجاد شود. محو شدن باران محدود به بالابرها یا پیمایش های ماهواره ای نیست ، همچنین می تواند روی پیوندهای مایکروویو از نقطه به نقطه (آنهایی که در سطح زمین هستند) تأثیر بگذارد.

روش های احتمالی برای غلبه بر اثرات محو شدن باران ، تنوع سایت ، کنترل قدرت اتصال به بالا ، رمزگذاری متغیر نرخ ، دریافت آنتن های بزرگتر (یعنی افزایش بیشتر) از اندازه مورد نیاز برای شرایط آب و هوایی طبیعی و پوشش های آبگریز است.

تنوع در پیوندهای مایکروویو
 

مثالی از پیوند مایکروویو محافظت نشده 1 + 0

در پیوندهای مایکروویو زمینی ، طرح تنوع به روشی برای بهبود قابلیت اطمینان سیگنال پیام با استفاده از دو یا چند کانال ارتباطی با ویژگی های متفاوت اشاره دارد. تنوع نقش مهمی در مبارزه با محو شدن و تداخل کانال و جلوگیری از انفجار خطا دارد. این واقعیت مبتنی بر این است که کانالهای منفرد سطوح مختلف کمرنگ شدن و تداخل را تجربه می کنند. چندین نسخه از یک سیگنال ممکن است منتقل شده و یا دریافت و در گیرنده ترکیب شود. متناوباً ، ممکن است یک کد تصحیح خطای اضافی به جلو اضافه شود و قسمتهای مختلف پیام از طریق کانالهای مختلف منتقل شود. تکنیک های تنوع ممکن است از انتشار چند مسیری بهره ببرند ، و در نتیجه به یک تنوع دست یابند ، غالباً indecibels اندازه گیری می شود.

کلاسهای زیر از طرحهای تنوع در پیوندهای مایکروویو زمینی معمول است:
● محافظت نشده: پیوندهای مایکروویو که تنوع یا محافظتی در آنها وجود نداشته باشد ، به عنوان محافظت نشده و همچنین به عنوان 1 + 0 طبقه بندی می شوند. یک مجموعه تجهیزات نصب شده است و از تنوع و پشتیبان گیری برخوردار نیست
Stand داغ آماده به کار: دو مجموعه از تجهیزات مایکروویو (ODU یا رادیوهای فعال) نصب می شوند که معمولاً به همان آنتن متصل هستند ، در کانال فرکانس یکسان تنظیم می شوند. یکی از آنها "خاموش" یا در حالت آماده به کار است ، به طور کلی گیرنده فعال است اما فرستنده خاموش است. اگر واحد فعال خراب شود ، آن را خاموش می کند و واحد آماده به کار فعال می شود. Hot Standby مخفف HSB است و اغلب در پیکربندی های 1 + 1 استفاده می شود (یکی فعال ، یک آماده به کار).
diversity تنوع فرکانس: سیگنال با استفاده از چندین کانال فرکانسی منتقل می شود و یا در یک طیف گسترده پخش می شود که تحت تأثیر محو شدن انتخابی فرکانس قرار می گیرد. در پیوندهای رادیویی مایکروویو اغلب از چندین کانال رادیویی فعال به علاوه یک کانال محافظ برای استفاده خودکار توسط هر کانال کمرنگ استفاده می شود. این به عنوان محافظت N + 1 شناخته می شود
diversity تنوع فضایی: سیگنال از طریق چندین مسیر انتشار مختلف منتقل می شود. در مورد انتقال سیمی ، این امر می تواند با انتقال از طریق چندین سیم حاصل شود. در مورد انتقال بی سیم ، با تنوع آنتن با استفاده از آنتن های فرستنده چندگانه (تنوع انتقال) و / یا آنتن های دریافت چندگانه (تنوع دریافت) می توان به آن دست یافت.
diversity تنوع قطبش: نسخه های مختلف سیگنال از طریق آنتن هایی با قطبش مختلف منتقل و دریافت می شود. از تکنیک ترکیب تنوع در قسمت گیرنده استفاده می شود.

تغییر مسیر انعطاف پذیر متنوع

در سیستم های مایکروویو زمین به نقطه از 11 گیگاهرتز تا 80 گیگاهرتز ، یک لینک پشتیبان موازی می تواند در کنار اتصال پهنای باند بالاتر مستعد بارندگی نصب شود. در این ترتیب ، ممکن است یک پیوند اصلی مانند یک پل مایکروویو دوبلکس کامل 80 گیگاهرتزی با سرعت 1 گیگابایت بر ثانیه محاسبه شود که در دسترس بودن 99.9٪ در طی یک سال باشد. میزان در دسترس بودن 99.9٪ محاسبه شده به این معنی است که با عبور قله های طوفان های باران از منطقه ، پیوند ممکن است در مجموع ده ساعت یا بیشتر در سال باشد. یک لینک پهنای باند پایین ثانویه مانند یک پل 5.8 مگابیت بر ثانیه مبتنی بر 100 گیگاهرتز ممکن است به موازات پیوند اصلی نصب شود ، با روترها در هر دو انتها که هنگام قطع پیوند اصلی 100 گیگابیت بر ثانیه ، خرابی خودکار به پل 1 مگابیت بر ثانیه را کنترل می کنند به دلیل محو شدن باران با استفاده از این ترتیب ، پیوندهای نقطه به نقطه با فرکانس بالا (23GHz +) ممکن است در مکانهای سرویس دهی کیلومترهای دورتر از یک لینک واحد که به 99.99٪ بهینه سازی در طول یک سال نیاز دارد ، نصب شود.

کدگذاری و تعدیل خودکار (ACM)
 

کدگذاری و تعدیل انطباقی مایکروویو (ACM)

انطباق پیوند یا کدنویسی و مدولاسیون تطبیقی ​​(ACM) اصطلاحی است که در ارتباطات بی سیم برای نشان دادن تطبیق مدولاسیون ، کدگذاری و سایر پارامترهای سیگنال و پروتکل با شرایط موجود در پیوند رادیویی به کار می رود (به عنوان مثال مسیر عبور ، تداخل ناشی از سیگنالهایی که از فرستنده های دیگر می آیند ، حساسیت گیرنده ، حاشیه قدرت فرستنده موجود و غیره). به عنوان مثال ، EDGE از الگوریتم سازگاری نرخ استفاده می کند که متناسب با کیفیت کانال رادیویی ، و در نتیجه سرعت بیت و قدرت انتقال داده ، طرح مدولاسیون و کدگذاری (MCS) را متناسب می کند. روند سازگاری پیوند یک روند پویا است و با تغییر شرایط پیوند رادیویی ، پارامترهای سیگنال و پروتکل تغییر می کنند.

هدف از تعدیل انطباقی ، بهبود کارایی عملیاتی پیوندهای مایکروویو از طریق افزایش ظرفیت شبکه در زیرساخت های موجود است - ضمن کاهش حساسیت به تداخل های محیطی.
مدولاسیون تطبیقی ​​به معنای تغییر پویا مدولاسیون به روشی بدون خطا به منظور حداکثر رساندن توان عملیاتی در شرایط انتشار لحظه ای است. به عبارت دیگر ، یک سیستم می تواند در حداکثر توان عملیاتی خود در شرایط آسمان صاف کار کند و آن را کاهش دهد
به تدریج زیر باران محو می شود به عنوان مثال یک پیوند می تواند از 256QAM به QPSK تغییر کند تا "پیوند را زنده نگه دارد" بدون قطع اتصال. قبل از توسعه کدگذاری و مدولاسیون خودکار ، طراحان مایکروویو مجبور بودند برای جلوگیری از قطع اتصال ، شرایط "بدترین حالت" را طراحی کنند. مزایای استفاده از ACM شامل موارد زیر است:
link طول پیوند طولانی تر (فاصله)
● استفاده از آنتن های کوچکتر (باعث صرفه جویی در فضای دکل می شود ، که اغلب در مناطق مسکونی نیز مورد نیاز است)
Ava دسترسی بالاتر (قابلیت اطمینان لینک)

کنترل قدرت انتقال خودکار (ATPC)

پیوندهای مایکروویو CableFree دارای ATPC هستند که به طور خودکار در شرایط "Fade" مانند بارندگی شدید ، قدرت انتقال را افزایش می دهند. از ATPC می توان به طور جداگانه برای ACM یا با هم استفاده کرد تا حداکثر زمان اتصال ، پایداری و در دسترس بودن آن را به حداکثر برسانید. وقتی شرایط "محو" (بارندگی) تمام شد ، سیستم ATPC دوباره قدرت انتقال را کاهش می دهد. این باعث کاهش فشار در تقویت کننده های توان مایکروویو می شود ، که باعث کاهش مصرف برق ، تولید گرما و افزایش طول عمر مورد انتظار (MTBF) می شود

موارد استفاده از پیوندهای مایکروویو
پیوندهای ستون فقرات و ارتباط "آخرین مایل" برای اپراتورهای شبکه تلفن همراه
پیوندهای ستون فقرات برای ارائه دهندگان خدمات اینترنت (ISP) و ISP های بی سیم (WISP)
شبکه های شرکتی برای ساختمان به ساختمان و سایت های دانشگاه
ارتباطات از راه دور ، در اتصال مبادلات تلفن از راه دور و منطقه ای به مبادلات بزرگتر (اصلی) بدون نیاز به خطوط فیبر نوری مس /.
تلویزیون پخش شده با استانداردهای HD-SDI و SMPTE

سرمایه گذاری

به دلیل مقیاس پذیری و انعطاف پذیری فناوری مایکروویو ، محصولات مایکروویو می توانند در بسیاری از برنامه های سازمانی از جمله اتصال ساختمان به ساختمان ، بازیابی بلایا ، افزونگی شبکه و اتصال موقت برای برنامه هایی مانند داده ، صدا و داده ، خدمات ویدئو ، تصویربرداری پزشکی استفاده شوند. ، خدمات CAD و مهندسی و بای پس خط ثابت.

حمل و نقل همراه حامل موبایل
 

مایکروویو Backhaul در شبکه های تلفن همراه

پیوندهای مایکروویو ابزاری ارزشمند در Mobile Carrier Backhaul است: می توان از فناوری مایکروویو برای تهیه PDH 16xE1 / T1 ، STM-1 و STM-4 سنتی و اتصال به اینترنت با استفاده از Gigabit Ethernet و شبکه های تلفن همراه Greenfield استفاده کرد. مایکروویو در مقایسه با استقرار یا اجاره شبکه های فیبر نوری بسیار سریعتر نصب شده و هزینه کل مالکیت اپراتورهای شبکه تلفن همراه را کاهش می دهد.

شبکه های کم تأخیر
نسخه های CableFree Low Latency پیوندهای مایکروویو از فناوری پیوند مایکروویو Low Latency استفاده می کنند ، با کمترین تاخیر بین بسته های انتقال یافته و دریافت شده در انتهای دیگر ، به جز تأخیر انتشار Line of Sight. سرعت انتشار مایکروویو از طریق هوا تقریباً 40٪ بیشتر از فیبر نوری است و باعث کاهش فوری تأخیر 40٪ نسبت به فیبر نوری به مشتریان می شود. علاوه بر این ، تأسیسات فیبر نوری تقریباً هرگز در یک خط مستقیم قرار ندارند ، با واقعیت هایی در زمینه چیدمان ساختمان ، مجاری خیابان و نیاز به استفاده از زیرساخت های مخابراتی موجود ، اجرای فیبر می تواند 100٪ بیشتر از مسیر مستقیم دید بین دو نقطه انتهایی باشد. از این رو محصولات مایکروویو CableFree Low Latency در برنامه های با تأخیر کم مانند تجارت با فرکانس بالا و سایر مصارف محبوب هستند.

برای اطلاعات بیشتر در مورد مایکروویو

لطفاً برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد فناوری لینک مایکروویو و اینکه چگونه CableFree می تواند به شبکه بی سیم شما کمک کند ، اطلاعات کسب کنید تماس با ما

ترک یک پیام 

فهرست پیام