Công nghệ liên kết vi sóng

 

Giới thiệu về Lò vi sóng

 

Ví dụ về cài đặt liên kết vi sóng miễn phí cáp

Lò vi sóng là công nghệ truyền thông không dây nhìn thẳng sử dụng chùm sóng vô tuyến tần số cao để cung cấp kết nối không dây tốc độ cao có thể gửi và nhận thông tin thoại, video và dữ liệu.

Liên kết vi sóng được sử dụng rộng rãi cho liên lạc điểm - điểm vì bước sóng nhỏ của chúng cho phép các ăng ten có kích thước thuận tiện hướng chúng theo chùm hẹp, có thể hướng thẳng vào ăng ten thu. Điều này cho phép các thiết bị vi sóng gần đó sử dụng các tần số giống nhau mà không gây nhiễu lẫn nhau, như các sóng vô tuyến tần số thấp hơn. Một ưu điểm nữa là tần số vi sóng cao tạo cho dải vi ba khả năng truyền tải thông tin rất lớn; dải vi ba có băng thông gấp 30 lần so với tất cả các phần còn lại của phổ vô tuyến bên dưới nó.

Truyền dẫn vô tuyến vi sóng thường được sử dụng trong các hệ thống thông tin liên lạc điểm-điểm trên bề mặt Trái đất, trong liên lạc vệ tinh và liên lạc vô tuyến không gian sâu. Các bộ phận khác của băng tần vô tuyến vi ba được sử dụng cho rađa, hệ thống định vị vô tuyến, hệ thống cảm biến và thiên văn học vô tuyến.

Phần cao hơn của phổ điện từ vô tuyến có tần số trên 30 GHz và dưới 100 GHz, được gọi là “sóng milimet” vì bước sóng của chúng được đo thuận tiện bằng milimét và bước sóng của chúng nằm trong khoảng từ 10 mm đến 3.0 mm. Sóng vô tuyến trong dải này thường bị làm suy yếu mạnh bởi bầu khí quyển Trái đất và các hạt chứa trong nó, đặc biệt là khi thời tiết ẩm ướt. Ngoài ra, ở dải tần rộng khoảng 60 GHz, sóng vô tuyến bị suy giảm mạnh bởi oxy phân tử trong khí quyển. Các công nghệ điện tử cần thiết trong dải sóng milimet cũng phức tạp hơn và khó sản xuất hơn nhiều so với các công nghệ của dải vi ba, do đó giá thành của Bộ đàm sóng milimet thường cao hơn.

Lịch sử giao tiếp bằng vi sóng
James Clerk Maxwell, sử dụng “phương trình Maxwell” nổi tiếng của mình, đã tiên đoán sự tồn tại của sóng điện từ vô hình, trong đó vi sóng là một phần, vào năm 1865. Năm 1888, Heinrich Hertz trở thành người đầu tiên chứng minh sự tồn tại của những sóng như vậy bằng cách chế tạo một thiết bị được tạo ra và phát hiện vi sóng trong vùng tần số siêu cao. Hertz nhận ra rằng kết quả thí nghiệm của ông đã xác thực dự đoán của Maxwell, nhưng ông không thấy bất kỳ ứng dụng thực tế nào cho những sóng vô hình này. Công việc sau đó của những người khác đã dẫn đến việc phát minh ra truyền thông không dây, dựa trên vi sóng. Những người đóng góp cho công việc này bao gồm Nikola Tesla, Guglielmo Marconi, Samuel Morse, Sir William Thomson (sau này là Lord Kelvin), Oliver Heaviside, Lord Rayleigh, và Oliver Lodge.

Liên kết lò vi sóng qua Kênh tiếng Anh, 1931

Năm 1931, một tập đoàn Hoa Kỳ-Pháp đã thử nghiệm một liên kết chuyển tiếp vi sóng qua eo biển Anh sử dụng các đĩa 10 foot (3m), một trong những hệ thống liên lạc vi sóng sớm nhất. Điện thoại, điện báo và dữ liệu fax được truyền qua 1.7 GHz dầm 40 dặm giữa Dover, Anh và Calais, Pháp. Tuy nhiên, nó không thể cạnh tranh với giá cáp biển rẻ, và một hệ thống thương mại theo kế hoạch đã không bao giờ được xây dựng.

Trong những năm 1950, hệ thống AT&T Long Lines gồm các liên kết chuyển tiếp vi ba đã phát triển để mang phần lớn lưu lượng điện thoại đường dài của Hoa Kỳ, cũng như các tín hiệu mạng truyền hình liên lục địa. Nguyên mẫu được gọi là TDX và được thử nghiệm với sự kết nối giữa Thành phố New York và Đồi Murray, địa điểm của Phòng thí nghiệm Bell vào năm 1946. Hệ thống TDX được thiết lập giữa New York và Boston vào năm 1947.

Liên kết vi sóng thương mại hiện đại
Tháp truyền thông vi sóng miễn phí

Tháp truyền thông vi sóng

Một liên kết lò vi sóng là một hệ thống thông tin liên lạc có sử dụng một chùm sóng radio trong dải tần số vi sóng video truyền, âm thanh, hoặc dữ liệu giữa hai địa điểm, có thể là từ chỉ một vài feet hay mét tới vài dặm hoặc km. Có thể xem ví dụ về các liên kết Lò vi sóng Thương mại từ CableFree tại đây. Liên kết Vi sóng hiện đại có thể truyền tải tới 400Mbps trong kênh 56MHz bằng cách sử dụng kỹ thuật nén tiêu đề IP và điều chế 256QAM. Khoảng cách hoạt động cho các liên kết vi ba được xác định bởi kích thước ăng ten (độ lợi), băng tần và dung lượng liên kết. Sự sẵn có của Đường tầm nhìn rõ ràng là rất quan trọng đối với các liên kết Vi sóng mà độ cong của Trái đất phải được phép

Cáp miễn phí FOR2 Liên kết vi sóng 400Mbps

Ví dụ: liên kết vi sóng thường được các đài truyền hình sử dụng để truyền các chương trình xuyên quốc gia, hoặc từ chương trình phát sóng bên ngoài trở lại trường quay. Thiết bị di động có thể được gắn máy ảnh, cho phép máy ảnh tự do di chuyển mà không cần dây cáp kéo theo. Chúng thường được nhìn thấy trên đường viền của các sân thể thao trên hệ thống Steadicam.

Lập kế hoạch liên kết vi ba
● Các liên kết vi sóng CableFree phải được lập kế hoạch xem xét các thông số sau:
● Yêu cầu khoảng cách (km / dặm) và năng lực (Mbps)
● Mục tiêu Khả dụng mong muốn (%) cho liên kết
● Tính khả dụng của Đường tầm nhìn rõ ràng (LOS) giữa các nút cuối
● Tháp hoặc cột buồm nếu cần để đạt được LOS rõ ràng
● Các dải tần được phép dành riêng cho khu vực / quốc gia
● Các hạn chế về môi trường, bao gồm cả mưa phai
● Chi phí giấy phép cho các dải tần số bắt buộc
 
 

Dải tần số vi sóng

Tín hiệu vi sóng thường được chia thành ba loại:

tần số siêu cao (UHF) (0.3-3 GHz);
tần số siêu cao (SHF) (3-30 GHz); và
tần số cực cao (EHF) (30-300 GHz).
Ngoài ra, các dải tần vi sóng được chỉ định bằng các chữ cái cụ thể. Dưới đây là các chỉ định của Hiệp hội Đài phát thanh Anh Quốc.
Dải tần số vi sóng
Dải tần số chỉ định
● Băng tần L 1 đến 2 GHz
● Băng tần S 2 đến 4 GHz
● Băng tần C 4 đến 8 GHz
● X băng tần 8 đến 12 GHz
● Băng tần Ku 12 đến 18 GHz
● Băng tần K từ 18 đến 26.5 GHz
Băng tần Ka 26.5 đến 40 GHz
● Băng tần Q từ 30 đến 50 GHz
● Băng tần U 40 đến 60 GHz
● Băng tần V 50 đến 75 GHz
● Băng tần E 60 đến 90 GHz
● Băng tần W 75 đến 110 GHz
● Băng tần F 90 đến 140 GHz
● D băng tần 110 đến 170 GHz

Thuật ngữ “dải P” đôi khi được sử dụng cho các tần số siêu cao dưới dải L. Để biết các định nghĩa khác, hãy xem Ký hiệu chữ cái của băng tần vi sóng

Tần số vi sóng thấp hơn được sử dụng cho các liên kết dài hơn và các vùng có mưa cao hơn sẽ mờ dần. Ngược lại, các tần số cao hơn được sử dụng cho các liên kết ngắn hơn và các khu vực có mưa giảm dần.

Rain Fade trên Microwave Links

Liên kết vi sóng Mưa mờ dần ám chỉ sự hấp thụ tín hiệu tần số vô tuyến vi sóng (RF) bởi mưa trong khí quyển, tuyết hoặc băng và những tổn thất đặc biệt phổ biến ở tần số trên 11 GHz. Nó cũng đề cập đến sự suy giảm tín hiệu do nhiễu điện từ của rìa hàng đầu của mặt trận bão. Mưa mờ có thể được gây ra bởi lượng mưa tại vị trí đường lên hoặc đường xuống. Tuy nhiên, nó không cần phải được mưa tại một địa điểm cho nó bị ảnh hưởng bởi mưa phai, như các tín hiệu có thể đi qua mưa nhiều dặm, đặc biệt là nếu các đĩa vệ tinh có một góc nhìn thấp. Từ 5 đến 20 phần trăm mưa mờ dần hoặc suy giảm tín hiệu vệ tinh cũng có thể do mưa, tuyết hoặc băng trên bộ phản xạ ăng ten đường lên hoặc đường xuống, radome hoặc còi nguồn. Mưa mờ không chỉ giới hạn ở các liên kết lên hoặc liên kết xuống của vệ tinh, nó cũng có thể ảnh hưởng đến các liên kết vi sóng điểm tới điểm trên mặt đất (những liên kết trên bề mặt trái đất).

Các cách có thể để khắc phục ảnh hưởng của mưa phai là phân tập trang web, kiểm soát công suất đường lên, mã hóa tốc độ thay đổi, ăng ten thu lớn hơn (tức là độ lợi cao hơn) so với kích thước cần thiết cho điều kiện thời tiết bình thường và lớp phủ kỵ nước.

Sự đa dạng trong liên kết vi sóng
 

Ví dụ về liên kết vi sóng không được bảo vệ 1 + 0

Trong các liên kết vi ba mặt đất, sơ đồ phân tập đề cập đến phương pháp nâng cao độ tin cậy của tín hiệu bản tin bằng cách sử dụng hai hoặc nhiều kênh liên lạc với các đặc tính khác nhau. Sự đa dạng đóng một vai trò quan trọng trong việc chống lại sự nhiễu sóng và đồng kênh và tránh các lỗi bùng phát. Nó dựa trên thực tế là các kênh riêng lẻ trải qua các mức độ mờ và nhiễu khác nhau. Nhiều phiên bản của cùng một tín hiệu có thể được truyền và / hoặc nhận và kết hợp trong bộ thu. Ngoài ra, có thể thêm mã sửa lỗi chuyển tiếp dự phòng và các phần khác nhau của thông báo được truyền qua các kênh khác nhau. Các kỹ thuật phân tập có thể khai thác sự lan truyền đa đường dẫn, dẫn đến độ lợi phân tập, thường là sai số đo được.

Các lớp lược đồ phân tập sau đây là điển hình trong Liên kết vi sóng trên mặt đất:
● Không được bảo vệ: Các liên kết vi sóng không có sự phân tập hoặc bảo vệ được phân loại là Không được bảo vệ và cũng là 1 + 0. Có một bộ thiết bị được lắp đặt và không có sự đa dạng hoặc dự phòng
● Chế độ chờ nóng: Hai bộ thiết bị vi sóng (ODU, hoặc bộ đàm hoạt động) được lắp đặt thường được kết nối với cùng một ăng-ten, được điều chỉnh đến cùng một kênh tần số. Một là "tắt nguồn" hoặc ở chế độ chờ, thường là khi máy thu hoạt động nhưng máy phát bị tắt tiếng. Nếu thiết bị hoạt động không thành công, thiết bị sẽ bị tắt nguồn và thiết bị chờ được kích hoạt. Hot Standby được viết tắt là HSB và thường được sử dụng trong các cấu hình 1 + 1 (một hoạt động, một chờ).
● Phân tập tần số: Tín hiệu được truyền bằng cách sử dụng một số kênh tần số hoặc trải rộng trên một phổ rộng bị ảnh hưởng bởi quá trình làm mờ chọn lọc tần số. Liên kết vô tuyến vi sóng thường sử dụng một số kênh vô tuyến hoạt động cộng với một kênh bảo vệ để sử dụng tự động bởi bất kỳ kênh nào bị mờ. Đây được gọi là bảo vệ N + 1
● Phân tập không gian: Tín hiệu được truyền qua nhiều đường truyền khác nhau. Trong trường hợp truyền có dây, điều này có thể đạt được bằng cách truyền qua nhiều dây. Trong trường hợp truyền dẫn không dây, nó có thể đạt được bằng cách phân tập anten sử dụng nhiều anten phát (phân tập phát) và / hoặc nhiều anten thu (phân tập thu).
● Phân tập phân cực: Nhiều phiên bản của một tín hiệu được truyền và nhận qua ăng-ten với độ phân cực khác nhau. Một kỹ thuật kết hợp phân tập được áp dụng ở phía máy thu.

Chuyển đổi dự phòng có khả năng phục hồi đường dẫn đa dạng

Trong các hệ thống vi ba điểm tới điểm trên mặt đất có dải tần từ 11 GHz đến 80 GHz, một liên kết dự phòng song song có thể được cài đặt cùng với kết nối băng thông cao hơn dễ bị mưa làm gió. Theo cách sắp xếp này, một liên kết chính như cầu vi ba song công 80GHz 1 Gbit / s có thể được tính toán để có tỷ lệ khả dụng 99.9% trong khoảng thời gian một năm. Tỷ lệ khả dụng 99.9% được tính toán có nghĩa là liên kết có thể ngừng hoạt động tổng cộng tích lũy từ mười giờ trở lên mỗi năm khi các đỉnh bão mưa đi qua khu vực. Một liên kết băng thông thứ cấp thấp hơn như cầu 5.8 Mbit / s dựa trên 100 GHz có thể được cài đặt song song với liên kết chính, với bộ định tuyến ở cả hai đầu điều khiển chuyển đổi dự phòng tự động sang cầu 100 Mbit / s khi liên kết 1 Gbit / s chính bị hỏng do mưa phai. Sử dụng cách sắp xếp này, các liên kết điểm tới điểm tần số cao (23GHz +) có thể được cài đặt tới các vị trí dịch vụ xa hơn nhiều km so với khả năng được phục vụ với một liên kết duy nhất yêu cầu thời gian hoạt động 99.99% trong suốt một năm.

Mã hóa và điều chế tự động (ACM)
 

Mã hóa và điều chế thích ứng vi sóng (ACM)

Thích ứng liên kết, hoặc Mã hóa và Điều chế thích ứng (ACM), là một thuật ngữ được sử dụng trong truyền thông không dây để biểu thị sự phù hợp của điều chế, mã hóa và các thông số tín hiệu và giao thức khác với các điều kiện trên liên kết vô tuyến (ví dụ như đường dẫn, nhiễu do tín hiệu đến từ các máy phát khác, độ nhạy của máy thu, biên công suất máy phát hiện có, v.v.). Ví dụ, EDGE sử dụng một thuật toán thích ứng tốc độ điều chỉnh sơ đồ điều chế và mã hóa (MCS) theo chất lượng của kênh vô tuyến, do đó tốc độ bit và độ mạnh của truyền dữ liệu. Quá trình thích ứng liên kết là một quá trình động và các thông số tín hiệu và giao thức thay đổi khi các điều kiện liên kết vô tuyến thay đổi.

Mục tiêu của Điều chế thích ứng là cải thiện hiệu quả hoạt động của các liên kết Vi sóng bằng cách tăng dung lượng mạng trên cơ sở hạ tầng hiện có - đồng thời giảm độ nhạy cảm với các tác động từ môi trường.
Điều chế thích ứng có nghĩa là thay đổi động điều chế theo cách không sai sót để tối đa hóa thông lượng trong điều kiện lan truyền tạm thời. Nói cách khác, một hệ thống có thể hoạt động với thông lượng tối đa trong điều kiện bầu trời quang đãng và giảm
dần dần dưới mưa tan dần. Ví dụ: một liên kết có thể thay đổi từ 256QAM xuống QPSK để giữ cho "liên kết tồn tại" mà không bị mất kết nối. Trước khi phát triển Mã hóa và Điều chế Tự động, các nhà thiết kế vi sóng đã phải thiết kế cho các điều kiện “trường hợp xấu nhất” để tránh ngắt liên kết Lợi ích của việc sử dụng ACM bao gồm:
● Độ dài liên kết dài hơn (khoảng cách)
● Sử dụng ăng-ten nhỏ hơn (tiết kiệm không gian cột, cũng thường được yêu cầu trong các khu dân cư)
● Tính khả dụng cao hơn (độ tin cậy của liên kết)

Điều khiển công suất truyền tự động (ATPC)

Các liên kết CableFree Microwave có tính năng ATPC tự động tăng công suất phát trong các điều kiện “Mờ dần” chẳng hạn như mưa lớn. ATPC có thể được sử dụng riêng biệt với ACM hoặc cùng nhau để tối đa hóa thời gian hoạt động, tính ổn định và tính khả dụng của liên kết. Khi các điều kiện “mờ dần” (lượng mưa) kết thúc, hệ thống ATPC lại giảm công suất phát. Điều này làm giảm căng thẳng trên bộ khuếch đại công suất vi sóng, giảm tiêu thụ điện năng, sinh nhiệt và tăng tuổi thọ dự kiến ​​(MTBF)

Công dụng của liên kết vi ba
Liên kết xương sống và Giao tiếp “Mile cuối cùng” cho các nhà khai thác mạng di động
Liên kết xương sống cho Nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) và ISP không dây (WISP)
Mạng công ty cho các trang web từ Tòa nhà đến Tòa nhà và khuôn viên trường
Viễn thông, trong việc liên kết các tổng đài điện thoại từ xa và trong khu vực với các tổng đài lớn hơn (chính) mà không cần đến đường dây đồng / cáp quang.
Truyền hình TV với các tiêu chuẩn HD-SDI và SMPTE

Doanh nghiệp

Do khả năng mở rộng và tính linh hoạt của công nghệ Vi sóng, các sản phẩm Vi sóng có thể được triển khai trong nhiều ứng dụng doanh nghiệp bao gồm kết nối tòa nhà, khôi phục thảm họa, dự phòng mạng và kết nối tạm thời cho các ứng dụng như dữ liệu, thoại và dữ liệu, dịch vụ video, hình ảnh y tế , Dịch vụ CAD và kỹ thuật, và bỏ qua nhà cung cấp dịch vụ đường dây cố định.

Vận chuyển hàng lưu động
 

Cải tiến vi sóng trong mạng di động

Liên kết vi sóng là một công cụ có giá trị trong Mạng di động Backhaul: Công nghệ vi sóng có thể được triển khai để cung cấp PDH 16xE1 / T1, STM-1 và STM-4 truyền thống, cũng như kết nối backhaul IP Gigabit Ethernet hiện đại và mạng di động Greenfield. Microwave lắp đặt nhanh hơn nhiều và giảm Tổng chi phí sở hữu cho các nhà khai thác mạng di động so với việc triển khai hoặc thuê mạng cáp quang

Mạng có độ trễ thấp
Các phiên bản CableFree Low Latency của liên kết Microwave sử dụng Công nghệ liên kết vi sóng có độ trễ thấp, với độ trễ tối thiểu tuyệt đối giữa các gói được truyền và nhận ở đầu kia, ngoại trừ độ trễ lan truyền Line of Sight. Tốc độ lan truyền của Vi sóng trong không khí cao hơn khoảng 40% so với qua sợi quang, giúp khách hàng giảm ngay 40% độ trễ so với sợi quang. Ngoài ra, việc lắp đặt cáp quang hầu như không bao giờ theo đường thẳng, với thực tế về bố trí tòa nhà, đường ống và yêu cầu sử dụng cơ sở hạ tầng viễn thông hiện có, đường truyền cáp quang có thể dài hơn 100% so với đường dẫn Line of Sight trực tiếp giữa hai điểm cuối. Do đó, các sản phẩm Lò vi sóng có độ trễ thấp miễn phí của Cable được ưa chuộng trong các ứng dụng có độ trễ thấp như Giao dịch tần số cao và các ứng dụng khác.

Để biết thêm thông tin về lò vi sóng

Để tìm hiểu thêm về Công nghệ liên kết vi sóng và cách CableFree có thể hỗ trợ mạng không dây của bạn, vui lòng Liên hệ

Để lại lời nhắn 

Danh sách tin nhắn