Legătură radio

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Antenele Ponti Radio de pe Mont Aigoual , Cevennes , Franța

În telecomunicații, termenul de legătură radio este folosit pentru a indica o frecvență radio fără fir sau o conexiune cu microunde între punctele fixe în mod normal ( legătură radio ), realizată prin intermediul unei infrastructuri de telecomunicații adecvate, pentru a transmite informații despre voce , video sau date modulate corespunzător, sub forma unei comunicări radio . Ele reprezintă adesea structurile coloanei vertebrale ale rețelei de transport fără fir pentru a sprijini difuzarea și difuzarea televiziunii .

Descriere

Antene de testare a legăturilor radio pe vechiul turn Telettra din Vimercate

Legăturile radio exploatează propagarea undelor electromagnetice în spațiul liber sau ocupat de un mediu care nu este total opac la lungimile de undă utilizate ( propagare radio ), datorită utilizării antenelor (de obicei antene parabolice direcționale ) pentru radiații și recepție electromagnetice, plasate pe stâlpi sau turnuri speciale atât în ​​transmisie, cât și în recepție, în plus față de emițător și receptor , la capetele conexiunii radio sau în orice secțiuni de transport interne în care întregul bloc de emisie-recepție își asumă funcția logică tipică a unui repetor de semnal.

O legătură radio poate fi de obicei:

Fiecare dintre acestea poate transmite în mod analog sau digital cu acesta din urmă definitiv stabilit pentru avantajele sale de transmisie.

Beneficii

Avantajele acestei tehnici de conexiune radio, comune tuturor formelor de comunicații radio , sunt în mod evident abolirea cablării și, prin urmare, reducerea costurilor de investiții inițiale și a timpilor de instalare în comparație cu un sistem cablat, cu depășirea celor văzute atunci când există obstacole fizice. precum munții sau limita impusă de curbura pământului și cu posibilitatea amplificării sau regenerării semnalului atenuat dincolo de o anumită distanță fizică de emițător.

Tipuri

Turnul antenei

În plus față de emițătorul inițial și receptorul final, în general există două tipuri de repetatoare: repetoare transparente și repetatoare regenerative : primele implementează doar funcția de amplificare a semnalului, acestea din urmă implementează în schimb funcția de regenerare ( remodelare ) a semnalului sau adaugă operații de filtrare după demodulare adecvată a semnalului și remodulare ulterioară. Acestea din urmă sunt în mod natural mai complexe și mai scumpe decât primele.

Termenul de repetor pasiv, pe de altă parte, indică un anumit tip de repetor, utilizat pentru a depăși obstacolele naturale care ar obstrucționa linia de vedere dintre două terminale radio, fără a opera niciun tip de amplificare sau regenerare, funcționând astfel într-o manieră complet pasivă. . Prin urmare, este alcătuit dintr-o pereche de antene amplasate corespunzător, care recepționează și retransmit semnalul doar schimbându-și direcția. Poate fi plasat în puncte înalte, evitând instalarea de dispozitive electronice care ar necesita energie și a căror întreținere ar fi complicată și costisitoare. În cazuri particulare, în mod normal cu unghiuri de repetare mai mici de 90 ° , o oglindă metalică orientată corespunzător cu o suprafață de câțiva metri pătrați poate fi utilizată în locul a două antene cuplate. În unele cazuri deosebit de critice datorită prezenței obstacolelor dificil de depășit, se poate utiliza inserarea repetorilor pasivi dubli sau chiar tripli. Tehnica este deosebit de avantajoasă dacă punctul de repetare pasiv este aproape de unul dintre cele două terminale active, astfel încât să reducă pierderile totale ale legăturii.

Frecvențe utilizate

Intervalele de frecvențe electromagnetice care pot fi utilizate pentru legăturile radio comerciale variază de la MHz acum la zeci de GHz și sunt reglementate în fiecare țară de autoritățile competente pentru a comanda și a garanta transmisia fără interferențe și, prin urmare, cu un nivel de calitate adecvat (vezi banda radio ). În prezent nu există sisteme comerciale pentru frecvențe de mai sus 80 GHz , în timp ce frecvențele cele mai utilizate sunt cele între 4 GHz și 38 GHz.

La nivel internațional, UIT ( Uniunea Internațională a Telecomunicațiilor , în limba engleză ITU ) reglementează porțiunile spectrului radio pentru a permite omogenitatea maximă a utilizărilor în toate țările și, prin urmare, și dezvoltarea de produse comerciale cu costuri reduse care pot fi vândute.în diverse țări.

Modulare

Legăturile radio pot implementa atât transmisii de tip analog, cât și digitale . Tehnicile de transmitere a legăturilor radio digitale disponibile astăzi în comerț (2015) permit transmisia cu o complexitate a modulației numerice până la 1024, 2048 până la 4096 simboluri diferite (fiecare simbol are o fază și / sau amplitudine diferită a undei electromagnetice utilizate, după cum este necesar prin modulare QAM ), corespunzând unei eficiențe spectrale de transmisie teoretică de 10, 11 sau 12 biți / s pentru fiecare Hz din spectrul electromagnetic utilizat.

Chiar și tehnici mai sofisticate permit transmiterea simultană pe două polarizări ortogonale ale undei radio, orizontală și verticală, pentru a atinge eficiențe duble (de exemplu 24 biți / s pe Hertz , cu o modulație dublă 4096 simboluri pe polarizare ). Bineînțeles, deoarece antenele nu permit în mod normal o separare suficientă a celor două polarizări în toate condițiile mediului de transmisie, este normal să se utilizeze dispozitive pentru anularea interferenței reciproce a celor două semnale pentru a obține aceste eficiențe maxime.

Maxime Randamentele sunt apoi observate în mod normal să fie redus cu un anumit procent ( în general 10-20%) , având în vedere necesitatea de a utiliza o parte din capacitatea de a introduce redundante semnale pentru a corecta erorile de transmisie cu eroare de detecție și corecție tehnici. ( Codare canal ).

Antenele Ponti Radio din Stuttgart

Modulație adaptivă

Cele mai recente inovații tehnologice disponibile în produsele comerciale includ posibilitatea de a controla (variază) complexitatea modulației , de exemplu trecând de la 4/16/32/64/128/512/1024/2048 sau 4096 QAM , în funcție de condițiile de propagare disponibilă în orice moment al transmisiei. În acest fel, se poate garanta o calitate înaltă a serviciilor (de exemplu, o disponibilitate de 99,999% din timp) pentru servicii prioritare chiar și atunci când ploaia și alte fenomene atmosferice împiedică utilizarea unor modulații și capacități mai mari.

Pe de altă parte, având în vedere că aceste fenomene adverse apar doar într-o mică parte din timp, sistemul radio poate oferi servicii mai puțin prioritare, dar cu o cerere de lățime de bandă considerabilă, cu o disponibilitate care rămâne ridicată (de exemplu, mai mult de 99,9% din timp) , folosind cele mai eficiente modulații într-un mod adaptativ .

Atunci când modulația adaptivă este cuplată cu transportul semnalelor „ pachet ”, de exemplu informații cu protocolul IP , se obține cea mai bună optimizare și eficiența totală medie maximă, permițând cel mai bun echilibru între calitate, capacitate și investiții în infrastructuri scumpe. .

Multiplexare

La ieșirea emițătorului și pentru întreaga secțiune de transport, datele transportate pot fi multiplexate cu tehnici tipice precum PDH și SDH și apoi demultiplexate în recepție sau pot fi transmise cu modul pachet (Ethernet) într-un sistem radio mai recent. În diferite sisteme radio moderne, datele pot fi transmise, de asemenea, în modul mixt TDM / Ethernet sau în modul full-ip cu protocolul MPLS.

Limite de propagare radio

La fel ca în orice formă de propagare radio, printre factorii care limitează capacitatea de transmisie există atenuări datorate fenomenelor atmosferice precum ploaia , reflexiile și obstrucțiile de la sol, vegetație, clădiri etc., neomogenitatea caracteristicilor de transmisie ale undelor electromagnetice în diferitele straturi atmosferice, absorbții determinate de unele molecule ( oxigen , vapori de apă , ...).

Cu anumite scheme de modulare utilizate în comun în OFDM , reflexiile devin un fenomen mai puțin limitativ pentru transmisia radio în mediul NLOS ( non-line-of-sight ).

Tehnici de legătură radio

În plus față de tehnica clasică de legătură radio punct-la-punct simplă, pentru a face față problemelor de incertitudine a propagării radio datorate schimbării condițiilor fizice sau a parametrilor canalului radio, este posibil să se recurgă la așa-numitele tehnici de diversitate . Aceste tehnici constau în stabilirea a două sau mai multe conexiuni radio pentru a sprijini același serviciu în așa fel încât la recepție este posibilă alegerea constantă a conexiunii radio care rămâne peste un prag minim de calitate prestabilită din punct de vedere al puterii utile a semnalului, astfel mărind pe cât posibil timpul de disponibilitate al serviciului oferit.

În special, există diferite tehnici de diversitate spațială în care două sau mai multe antene plasate în locuri sau poziții verticale diferite pe același pilon sunt instalate în așa fel încât să exploateze posibila diversitate a propagării radio în funcție de spațiul aerian diferit parcurs, și tehnici în diversitatea frecvenței în care fiecare antenă radiază la frecvențe diferite în așa fel încât să exploateze posibila diversitate de propagare radio în funcție de frecvența undei electromagnetice care transportă semnalul transmis.

Interferențe

Deoarece legăturile radio utilizează în mod normal antene cu directivitate ridicată care permit concentrarea într-o direcție preferențială (de obicei către receptorul îndepărtat) energia electromagnetică generată de emițător și într-un mod complementar pentru a primi doar energia care vine dintr-o anumită direcție, în acest mod prin urmare, este posibil să se minimizeze efectele interferențelor cu alte sisteme de telecomunicații și astfel să se reutilizeze aceleași frecvențe pentru transmisii simultane în aceeași zonă geografică în direcții diferite, separate în mod corespunzător unghiular.

Prin urmare, problema interferenței electromagnetice este mai puțin simțită și mai puțin împovărătoare decât alte sisteme de comunicații radio, cum ar fi rețelele celulare și sistemele de radiodifuziune și televiziune . Pe de altă parte, însă, dacă legăturile radio nu sunt, în general, surse de interferență mare, ele pot fi supuse interferenței de către aceste sisteme din urmă, care transmit semnalele lor de informații respective în modul difuzare . În orice caz, utilizarea corectă a alocării și planificării benzii radio în conformitate cu reglementările tehnice evită problemele de interferență între sisteme într-o primă aproximare, cu excepția intermodulației .

Puteri emise

În virtutea direcționalității fasciculelor antenei, câștigurile antenei sunt destul de mari și, prin urmare, intensitatea energiei electromagnetice emise în fasciculul antenei principale va fi, de asemenea, destul de mare.

În special, nivelurile maxime de putere transmisibilă sunt reglementate de organismele competente pentru a evita efectele negative asupra populației (sub formă de poluare electromagnetică ) care pot fi iluminate accidental de antenele de transmisie. De fapt, câțiva wați de putere sunt folosiți în mod normal chiar și pentru transmisiile de mare capacitate, cum ar fi cele care într-un spectru de aproximativ 28 MHz transmit peste 400 Mb / s (net de redundanțe) cu utilizarea modulațiilor la 1024 simboluri și dublu polarizare. , la distanțe de câteva zeci de kilometri, cu antene parabolice de câțiva metri în diametru .

Capacitate

Capacitatea disponibilă pentru transmisie depinde deci de spectrul radio utilizat, adică de frecvența sau canalul radio utilizat și de complexitatea modulației utilizate, adică de așa-numita eficiență spectrală . De fapt, în același interval de frecvență este posibil să se transmită o cantitate mai mare de informații dacă se utilizează o complexitate mai mare de codificare a informațiilor.

Omologul este că o complexitate mai mare corespunde unei mai puține robustețe a transmisiei (erori de transmisie mai mari) ceea ce duce la necesitatea unei puteri mai mari necesare în transmisie pentru a crește raportul semnal-zgomot (care este, totuși, limitat în interiorul puterii limite), în creșterea complexității electronice utilizate și în sensibilitatea mai mare la posibile surse naturale sau artificiale de interferență.

Limitele minime de putere care pot fi primite pentru fiecare capacitate și modulație fixă, adică sensibilitatea receptorului, pot fi teoretic determinate de nivelurile inevitabile de zgomot electronic din receptor , ceea ce induce o probabilitate de eroare Pe în secvența de semnalul digital primit sau, în mod echivalent, unul din acesta. distorsiune în cazul semnalelor analogice.

În ultimele generații de sisteme radio, au fost introduse tehnologii pentru comprimarea informațiilor transmise, de exemplu a unor octeți ai pachetelor IP, care permit o capacitate „echivalentă” de transmisie crescută, care poate fi foarte semnificativă mai ales în prezența IP-urilor mici. pachete.

Proiecta

Proiectarea unei legături radio sau dimensionarea acesteia se face de obicei recurgând la:

  1. alegerea site-urilor pentru cele două terminale și dimensionarea înălțimii antenelor, care trebuie să ia în considerare orice fenomen de acoperire a semnalului datorat obstacolelor fizice (vezi zona Fresnel ).
  2. dimensionarea puterii electromagnetice în transmisie prin balanța de legătură radio sau luând în considerare toate atenuările și nivelul minim (prag) necesar pentru ca receptorul să reconstruiască corect semnalul transmis
  3. dimensionarea diametrelor antenelor și posibila nevoie de diversitate de frecvență, separarea antenelor pentru a atinge calitatea / disponibilitatea țintă

Frecvențele utilizate vor fi alese în funcție de distanța care trebuie parcursă și posibilele interferențe cu alte sisteme de telecomunicații.

Repetatoare radio amatori

Există, de asemenea, legături radio utilizate în scopuri radio amatorice , pentru studii și cunoștințe radioelectrice și pentru comunicații la distanță medie între două stații care nu pot fi conectate direct între ele. Aceste poduri sunt pentru utilizarea exclusivă a radioamatorilor și au propria lor nomenclatură. [1] [2] De exemplu, RU7 definește o legătură radio amator în UHF cu frecvență 430,175 MHz și Deplasare +1,6 MHz .

Nomenclatura podurilor VHF
Pod Frecvența de ieșire (Mhz) Frecvența de intrare (Mhz)
RV 145.575 [3] 144,975
R0 145.600 145.000
R0a 145,6125 145.0125
R1 145,625 145.025
R1a 145,6375 145.0375
R2 145.650 145.050
R2a 145,6625 145.0625
R3 145.675 145.075
R3a 145,6875 145.0875
R4 145,700 145.100
R4a 145,7125 145.1125
R5 145,725 145,125
R5a 145,7375 145.1375
R6 145,750 145.150
R6a 145,7625 145.1625
R7 145,775 145.175
R7a 145,7875 145.1875
Nomenclatura podurilor UHF
Pod Frecvența de ieșire (Mhz) Frecvența de intrare (Mhz)
RU0 430.000 431.600
RU0a 430.0125 431,6125
RU1 430.025 431,625
RU1a 430.0375 431,6375
RU2 430.050 431,650
RU2a 430.0625 431,6625
RU3 430.075 431,675
RU3a 430.0875 431,6875
RU4 430.100 431.700
RU4a 430.1125 431,7125
RU5 430.125 431,725
RU5a 430.1375 431,7375
RU6 430.150 431.750
RU6a 430.1625 431,7625
RU7 430.175 431,775
RU7a 430.1875 431,7875
RU8 430.200 431.800
RU8a 430.2125 431,8125
RU9 430.225 431,825
RU9a 430.2375 431,8375
RU10 430.250 431,850
RU10a 430.2625 431,8625
RU11 430.275 431,875
RU11a 430.2875 431,8875
RU12 430.300 431.900
RU12a 430.3125 431,9125
RU13 430.325 431,925
RU13a 430,3375 431,9375
RU14 430.350 431,950
RU14a 430,3625 431,9625
RU15 430.375 431,975
RU15a 430,3875 431.9875
RU16 431.225 432,825
RU16a 431,2375 432,8375
RU17 431.250 432,850
RU17a 431,2625 432,8625
RU18 431.275 432,875
RU18a 431,2875 432,8875
RU19 431.300 432.900
RU19a 431,3125 432.9125
RU20 431,325 432,925
RU20a 431,3375 432,9375
RU21 431,350 432,950
RU21a 431,3625 432,9625
RU22 431,375 432,975
RU22a 431,3875 432.9875
RU23 431.400 433.000
RU23a 431,4125 433.0125
RU24 431,425 433,025
RU24a 431,4375 433.0375
RU25 431,450 433.050
RU25a 431,4625 433.0625
RU26 431,475 433.075
RU26a 431,4875 433.0875
RU27 431.500 433.100
RU27a 431,5125 433.1125
RU28 431,525 433,125
RU28a 431,5375 433.1375
RU29 431,550 433.150
RU29a 431,5625 433,1625
RU30 431,575 433.175
RU30a 431,5875 433.1875
RU31 431.600 433.200

Poduri radio și fibră optică

Legăturile radio au fost mult timp unul dintre cele mai capabile mijloace de transmisie la distanță în rețeaua de transport și, prin urmare, extrem de răspândite. În anii nouăzeci, fibrele optice au depășit în mare măsură capacitatea transmisibilă maximă a sistemelor de legături radio, limitându-le efectiv utilizarea, mai ales în țările mai dezvoltate.

Cu toate acestea, legăturile radio au menținut o valabilitate de neegalat pentru toate acele cazuri în care viteza de instalare și / sau capacitatea moderată de transmisie necesară fac din fibra optică o soluție care este încă inadecvată (de exemplu, zone inaccesibile) sau inutile. Ca un caz emblematic, majoritatea conexiunilor de acces la stațiile radio de bază pentru telefonie mobilă sau pentru conectarea posturilor de radiodifuziune terestră, sunt realizate în continuare prin intermediul legăturilor radio.

Sistemele de transport prin legătură radio continuă să fie utilizate în domeniul militar, deoarece sunt considerate a fi mai sigure, deoarece nu sunt supuse unor accidente sau vandalisme, cum ar fi spargerea unui cablu și, în general, în toate acele cazuri în care traficul are nevoie în o anumită rețea de transport poate fi satisfăcută de sisteme wireless preexistente, mai degrabă decât de sisteme cablate noi, mai scumpe, devenind astfel complementare rețelei cablate în sine. În cazul în care nu sunt scoase din funcțiune, pot fi utilizate ca redundanță a transmisiei în caz de defecțiuni sau probleme critice particulare în secțiunea cu fir respectivă.

Adesea, însă, înlocuirea unei legături radio cu cabluri cu fibră optică, chiar și atunci când nu este strict necesară, reprezintă o operațiune de investiții pe termen mai lung, având în vedere posibilele creșteri ale traficului în timp.

Record

Cea mai lungă legătură radio cunoscută face parte din conexiunea dintre Port Sudan (Sudan) și Taif (Arabia Saudită) realizată în 1979 de Telettra . Saltul de 360 ​​km a traversat Marea Roșie între stațiile Jebel Erba, 2 179 m deasupra nivelului mării (20 ° 44'46,17 "N 36 ° 50'24,65" E, Sudan ) și Jebel Dakka, 2 572 m (21 ° 5'36,89 "N 40 ° 17 '29,80" E, Saudi Arabia ). A fost realizat în trupa de 2 GHz , cu emițătoare de putere de 10 W (HT2) și cu o combinație de 4 antene cu diametru de 4,6 m în fiecare terminal, montate în mod special turnuri de 112 m. A permis transmiterea a 300 de canale telefonice plus un semnal de televiziune, cu modul analogic (FDM). [4]

Notă

  1. ^ Legături radio VHF , pe aripontedera.it .
  2. ^ Legături radio UHF , pe aripontedera.it .
  3. ^ VHF MANAGERS MANUAL ( PDF ), la 9h1mrl.org .
  4. ^ Copie a documentului de certificare original al podului radio pe Marea Roșie disponibil la următorul link

Elemente conexe

Alte proiecte

Controlul autorității Thesaurus BNCF 23989 · GND (DE) 4049930-3