Enllaç de ràdio

De la Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure.
Saltar a la navegació Saltar a la cerca
Antenes de Ponti Radio al Mont Aigoual , Cevennes , França

En telecomunicacions, el terme enllaç de ràdio s’utilitza per indicar una connexió de radiofreqüència sense fils o connexió de microones entre punts normalment fixos ( enllaç de ràdio ), realitzada mitjançant una infraestructura de telecomunicacions adequada, per tal de transmetre informació sobre veu , vídeo o dades adequadament modulades , en forma de comunicació per ràdio . Sovint representen les estructures vertebradores de la xarxa de transport sense fils per donar suport a la radiodifusió i la televisió .

Descripció

Antenes de prova d'enllaç de ràdio a l'antiga torre Telettra de Vimercate

Els enllaços de ràdio exploten la propagació d’ ones electromagnètiques a l’espai lliure o ocupades per un medi que no és totalment opac a les longituds d’ona utilitzades ( propagació de ràdio ), gràcies a l’ús d’ antenes (típicament antenes parabòliques direccionals ) per a la radiació i recepció electromagnètiques, col·locades a pilons o torres especials tant en transmissió com en recepció, a més del transmissor i elreceptor , als extrems de la connexió de ràdio o en qualsevol secció de transport intern on tot el bloc transceptor assumeixi la funció lògica típica d’un repetidor de senyal.

Un enllaç de ràdio sol ser:

Cadascun d’ells pot transmetre de manera analògica o digital amb aquest últim establert definitivament pels seus avantatges de transmissió.

Beneficis

Els avantatges d’aquesta tècnica de connexió per ràdio, comuna a totes les formes de comunicació per ràdio , són òbviament l’abolició del cablejat i, per tant, la reducció dels costos inicials d’inversió i dels temps d’instal·lació en comparació amb un sistema per cable, amb la superació del vist quan hi ha obstacles físics. com les muntanyes o el límit imposat per la curvatura terrestre i amb la possibilitat d'amplificar o regenerar el senyal atenuat més enllà d'una certa distància física de l'emissor.

Tipus

Torre de l'antena

A més del transmissor inicial i del receptor final, en general hi ha dos tipus de repetidors: repetidors transparents i repetidors regeneratius : els primers només implementen la funció d'amplificació del senyal, els segons implementen la funció de regeneració ( remodelació ) del senyal o afegeixen operacions de filtratge després de la demodulació del senyal adequada i posterior remodulació. Aquests últims són naturalment més complexos i cars que els primers.

El terme repetidor passiu, en canvi, indica un tipus particular de repetidor, que s’utilitza per superar obstacles naturals que obstruirien la línia de visió entre dos terminals de ràdio, sense operar cap tipus d’amplificació o regeneració, funcionant així d’una manera completament passiva. . Per tant, consisteix en un parell d’antenes adequadament col·locades que reben i retransmeten el senyal només canviant-ne la direcció. Es pot col·locar en punts elevats, evitant la instal·lació de dispositius electrònics que requeririen energia i el manteniment dels quals seria complicat i costós. En casos particulars, normalment amb angles de repetició inferiors a 90 ° , es pot utilitzar un mirall metàl·lic orientat adequadament amb una superfície de diversos metres quadrats en lloc de dues antenes acoblades. En alguns casos especialment crítics a causa de la presència d’obstacles difícils de superar, es pot utilitzar la inserció de repetidors passius dobles o fins i tot triples. La tècnica és particularment avantatjosa si el punt de repetició passiva és proper a un dels dos terminals actius, de manera que es redueixin les pèrdues totals de l’enllaç.

Freqüències utilitzades

Els rangs de freqüències electromagnètiques que es poden utilitzar per a enllaços de ràdio comercials van des de MHz fins a desenes de GHz i estan regulats a cada país per les autoritats competents per ordenar i garantir la transmissió sense interferències i, per tant, amb un nivell de qualitat adequat (vegeu la banda de ràdio) ). Actualment no hi ha sistemes comercials per a freqüències superiors 80 GHz , mentre que les freqüències més utilitzades són les compreses entre els 4 GHz i els 38 GHz.

A nivell internacional, la UIT ( Unió Internacional de Telecomunicacions , en anglès ITU ) regula les porcions de l’espectre radiofònic per tal de permetre la màxima homogeneïtat dels usos a tots els països i, per tant, també el desenvolupament de productes comercials de baix cost que puguin ser venut a diversos països.

Modulació

Els enllaços de ràdio poden implementar transmissions de tipus analògic i digital . Les tècniques de transmissió d’enllaços de ràdio digitals disponibles comercialment avui (2015) permeten la transmissió amb una complexitat de modulació numèrica fins a 1024, 2048 fins a 4096 símbols diferents (cada símbol té una fase i / o amplitud diferents de l’ona electromagnètica utilitzada, segons es requereixi per modulació QAM ), corresponent a una eficiència espectral de transmissió teòrica de 10, 11 o 12 bit / s per cada Hz de l’espectre electromagnètic utilitzat.

Fins i tot tècniques més sofisticades permeten la transmissió simultània de dues polaritzacions ortogonals de l’ona de ràdio, horitzontal i vertical, per tal d’assolir eficiències dobles (per exemple, 24 bit / s per Hz , amb una doble modulació de 4096 símbols per polarització ). Naturalment, atès que les antenes normalment no permeten una separació suficient de les dues polaritzacions en totes les condicions del medi de transmissió, normalment és necessari utilitzar dispositius per cancel·lar la interferència mútua dels dos senyals per obtenir aquestes màximes eficiències.

Les eficiències màximes són llavors normalment vists a reduir-se en un percentatge determinat (generalment 10-20%) donada la necessitat d'ús part de la capacitat d'introduir redundants senyals per tal de corregir errors de transmissió amb error de detecció i correcció tècniques. ( Codificació de canal ).

Antenes Ponti Radio a Stuttgart

Modulació adaptativa

Les darreres innovacions tecnològiques disponibles en productes comercials inclouen la possibilitat de controlar (variar) la complexitat de la modulació , per exemple passant del 16/04/32/64/128/512/1024/2048 o 4096 QAM , en funció de les condicions de propagació disponible en qualsevol moment de la transmissió. D'aquesta manera, es pot garantir una alta qualitat del servei (per exemple, una disponibilitat del 99,999% del temps) per a serveis prioritaris fins i tot quan la pluja i altres fenòmens atmosfèrics impedeixen l'ús de modulacions i capacitats més altes.

D'altra banda, atès que aquests fenòmens adversos només es produeixen durant una petita fracció del temps, el sistema de ràdio pot oferir serveis amb menys prioritat però amb una demanda d'ample de banda considerable amb una disponibilitat que continua sent elevada (per exemple, més del 99,9% del temps) , utilitzant les modulacions més eficients de manera adaptativa .

Quan la modulació adaptativa s’acompanya al transport de senyals de “ paquets ”, per exemple, informació amb protocol IP , s’aconsegueix la millor optimització i la màxima eficiència mitjana total, permetent el millor equilibri entre qualitat, capacitat i inversions en infraestructures costoses. .

Multiplexació

A la sortida del transmissor i per a tota la secció de transport, les dades transportades es poden multiplexar amb tècniques típiques com PDH i SDH i després desmultiplexar-les en recepció, o bé transmetre-les amb mode paquet (Ethernet) en un sistema de ràdio més recent. En diversos sistemes de ràdio moderns, les dades també es poden transmetre en mode TDM / Ethernet mixt o en mode full-ip amb el protocol MPLS.

Límits de propagació per ràdio

Com en qualsevol forma de propagació per ràdio, entre els factors que limiten la capacitat de transmissió hi ha atenuacions degudes a fenòmens atmosfèrics com la pluja , els reflexos i les obstruccions del terra, la vegetació, els edificis, etc., la inhomogeneïtat de les característiques de transmissió de les ones electromagnètiques a les diferents capes atmosfèriques, absorcions determinades per algunes molècules ( oxigen , vapor d’aigua , ...).

Amb esquemes de modulació particulars utilitzats conjuntament a OFDM , les reflexions es converteixen en un fenomen menys limitant per a la transmissió de ràdio en entorns NLOS ( No-line-of-sight ).

Tècniques d’enllaç per ràdio

A més de la tècnica clàssica d’enllaç de ràdio simple punt a punt , per fer front als problemes de la incertesa de la propagació de la ràdio a causa de les condicions físiques o paràmetres canviants del canal de ràdio, és possible recórrer a les anomenades tècniques de diversitat . Aquestes tècniques consisteixen a establir dues o més connexions de ràdio per donar suport al mateix servei de manera que en la recepció sigui possible triar constantment la connexió de ràdio que es mantingui per sobre d’un llindar mínim de qualitat preestablert en termes de potència de senyal útil, augmentant al màxim el temps de disponibilitat del servei ofert.

En particular, hi ha diferents tècniques de diversitat espacial en què s’instal·len dues o més antenes situades en diferents llocs o posicions verticals sobre un mateix piló de manera que s’exploti la possible diversitat de propagació de la ràdio en funció del diferent espai aeri recorregut, i tècniques en la diversitat de freqüència en què cada antena radia a diferents freqüències de manera que s’exploti la possible diversitat de propagació de ràdio en funció de la freqüència de l’ona electromagnètica que transporta el senyal transmès.

Interferències

Atès que els enllaços de ràdio normalment utilitzen antenes d’ alta directivitat que permeten concentrar en una direcció preferent (normalment cap al receptor distant) l’energia electromagnètica generada per l’emissor i, de manera complementària, rebre només l’energia provinent d’una determinada direcció, d’aquesta manera per tant, és possible minimitzar els efectes de la interferència amb altres sistemes de telecomunicacions i, per tant, reutilitzar les mateixes freqüències per a transmissions simultànies a la mateixa àrea geogràfica en diferents direccions, separades adequadament angularment.

Per tant, el problema de la interferència electromagnètica és menys palpable i menys pesat que altres sistemes de comunicació per ràdio, com ara xarxes cel·lulars i sistemes de radiodifusió i televisió . D’altra banda, però, si els enllaços de ràdio no són generalment fonts de gran interferència, poden ser objecte d’interferències per part dels darrers sistemes que emeten els seus respectius senyals d’informació en mode de difusió . En qualsevol cas, l’ús correcte de l’assignació i planificació de la banda de ràdio d’ acord amb la normativa tècnica evita els problemes d’interferències entre sistemes en una primera aproximació, excepte la intermodulació .

Poders emesos

Gràcies a la direccionalitat dels feixos de l’antena, els guanys de l’antena són força elevats i, per tant, la intensitat de l’energia electromagnètica emesa al feix de l’antena principal també serà força elevada.

En particular, els nivells màxims de potència transmissible són regulats pels organismes competents per evitar efectes negatius sobre la població (en forma de contaminació electromagnètica ) que poden ser il·luminats accidentalment per les antenes transmissores. De fet, uns quants watts de potència s’utilitzen normalment fins i tot per a transmissions de gran capacitat, com ara aquelles que en un espectre d’uns 28 MHz transmeten més de 400 Mb / s (net de redundàncies) amb l’ús de modulacions a 1024 símbols i doble polarització. , a distàncies de diverses desenes de quilòmetres, amb antenes parabòliques de pocs metres de diàmetre .

Capacitat

Per tant, la capacitat disponible per a la transmissió depèn de l’espectre de ràdio utilitzat, és a dir, del rang de freqüència o canal de ràdio utilitzat, i de la complexitat de la modulació utilitzada, és a dir, de l’anomenada eficiència espectral . De fet, en el mateix rang de freqüències és possible transmetre una major quantitat d' informació si s'utilitza una major complexitat de codificació de la informació.

La contrapartida és que una major complexitat correspon a una menor robustesa de la transmissió (majors errors de transmissió) que resulta en la necessitat d’una major potència necessària en la transmissió per augmentar la relació senyal-soroll (que, però, està limitada a la potència) límits), en l’augment de la complexitat de l’ electrònica utilitzada i en la major sensibilitat a possibles fonts d’interferència naturals o artificials.

Els límits mínims de potència que es poden rebre per a cada capacitat i modulació fixes, és a dir, la sensibilitat del receptor, es poden determinar teòricament pels nivells inevitables de soroll electrònic delreceptor , que indueix una probabilitat d’error Pe en la seqüència de el senyal digital rebut o, de manera equivalent, una distorsió en el cas de senyals analògics.

En les darreres generacions de sistemes de ràdio, s’han introduït tecnologies per comprimir la informació transmesa, per exemple, alguns bytes dels paquets IP, que permeten una capacitat “equivalent” d’augment de la transmissió que pot ser molt significativa sobretot en presència d’IP reduïts paquets.

Disseny

El disseny d’un enllaç de ràdio o el seu dimensionament es fa generalment recorrent a:

  1. l'elecció dels llocs per als dos terminals i el dimensionament de l'alçada de les antenes, que ha de tenir en compte qualsevol fenomen de cobertura del senyal a causa d'obstacles físics (vegeu l' àrea de Fresnel ).
  2. dimensionament de la potència electromagnètica en transmissió a través de la balança de la ràdio o tenint en compte totes les atenuacions i el nivell mínim (llindar) necessari perquè el receptor reconstrueixi correctament el senyal transmès
  3. dimensionament dels diàmetres de les antenes i la possible necessitat de diversitat de freqüències, separació de les antenes per aconseguir la qualitat / disponibilitat objectiu

Les freqüències utilitzades s’escolliran en funció de la distància a recórrer i de les possibles interferències amb altres sistemes de telecomunicacions.

Repetidors de ràdio amateur

També hi ha enllaços de ràdio que s’utilitzen amb finalitats de ràdio amateur , per a estudis i coneixements radioelèctrics i per a comunicacions a mitja distància entre dues estacions que no es poden connectar directament entre si. Aquests ponts són per a ús exclusiu de radioaficionats i tenen la seva pròpia nomenclatura. [1] [2] Per exemple, RU7 defineix un enllaç de ràdio amateur en UHF amb freqüència 430,175 MHz i 1,6 MHz torn .

Nomenclatura de ponts VHF
Pont Freqüència de sortida (Mhz) Freqüència d'entrada (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 de ponts UHF
Pont Freqüència de sortida (Mhz) Freqüència d'entrada (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

Ponts de ràdio i fibra òptica

Els enllaços de ràdio han estat durant molt de temps un dels mitjans de transmissió a distància més capaços de la xarxa de transport i, per tant, extremadament estès. Durant la dècada dels noranta, les fibres òptiques han superat en gran mesura la capacitat transmissible màxima dels sistemes d’enllaços de ràdio, limitant eficaçment el seu ús, especialment als països més desenvolupats.

No obstant això, els enllaços de ràdio han mantingut una validesa inigualable per a tots aquells casos en què la velocitat d’instal·lació i / o la capacitat de transmissió moderada requerida fan de la fibra òptica una solució encara inadequada (per exemple, zones inaccessibles) o innecessària. Com un cas emblemàtic, la majoria de les d'accés a les connexions a les estacions de ràdio de base de telefonia mòbil , o per a la connexió de la ràdio-televisió terrestres de radiodifusió estacions, encara es fan per mitjà d'enllaços de ràdio.

Els sistemes de transport per ràdio enllaç continuen utilitzant-se en el camp militar, ja que es considera que tenen una major seguretat ja que no estan sotmesos a accidents ni vandalismes com trencar un cable i, en general, en tots aquells casos en què el trànsit necessita certament, la xarxa de transport pot satisfer-se mitjançant sistemes sense fils preexistents en lloc de nous sistemes per cable més costosos, convertint-se així en complementaris de la pròpia xarxa amb cable. Quan no es donin de baixa, es poden utilitzar com a redundància de transmissió en cas d’avaries o problemes crítics particulars a la secció de cable respectiva.

Sovint, però, la substitució d'un enllaç de ràdio per cablejat de fibra òptica, fins i tot quan no és estrictament necessari, representa una operació d'inversió a llarg termini tenint en compte els possibles augments de trànsit al llarg del temps.

Registre

L'enllaç de ràdio més llarg conegut forma part de la connexió entre Port Sudan (Sudan) i Taif (Aràbia Saudita) realitzada el 1979 per Telettra . El salt de 360 ​​km va creuar el Mar Roig entre les estacions de Jebel Erba, 2 179 m sobre el nivell del mar (20 ° 44'46,17 "N 36 ° 50'24,65" E, Sudan ) i Jebel Dakka, 2 572 m (21 ° 5'36,89 "N 40 ° 17 '29,80" E, saudita Aràbia ). Es va fer a la banda de 2 GHz , amb transmissors de la potència de 10 W (HT2), i amb una combinació de 4 antenes de 4,6 m de diàmetre a cada terminal, muntades específicament construïdes torres de 112 m. Permetia la transmissió de 300 canals telefònics més un senyal de televisió, amb mode analògic (FDM). [4]

Nota

  1. ^ Enllaços de ràdio VHF , a aripontedera.it .
  2. ^ Enllaços de ràdio UHF , a aripontedera.it .
  3. ^ VHF MANAGERS MANUAL ( PDF ), a 9h1mrl.org .
  4. ^ Còpia del document de certificació original del Radio Bridge al Mar Roig disponible al següent enllaç

Articles relacionats

Altres projectes

Control de l'autoritat Thesaurus BNCF 23989 · GND (DE) 4049930-3