Ku-juosta duomenims: kaip ji veikia, dažniai ir taikymas

Palydovinio ryšio ekosistemoje Ku diapazonas vaidina pagrindinį vaidmenį dėl pusiausvyros tarp aprėpties, pajėgumo ir antenos dydžio. Nors daugelis jį sieja tik su televizija, Ši mikrobangų juosta tarp 12 ir 18 GHz yra labai svarbi duomenims.Balso ir verslo ryšys nuotolinėje aplinkoje.

Prieš pradedant nagrinėti technines detales, verta patikslinti, kad jo naudojimas skiriasi priklausomai nuo pasaulio regiono, atsižvelgiant į skirtingus duomenų perdavimo dažnius, atsakiklio galią ir parabolinių lėkščių dydžius. Taip pat yra apribojimų dėl stipraus lietaus ir sniego.Tačiau ji siūlo inžinerinius ir jungčių planavimo sprendimus, kurie užtikrina aukštą prieinamumą, o tai labai naudinga VSAT ir įmonių paslaugose.

Kas yra Ku-band duomenų perdavime?

Ku diapazonas yra mikrobangų spektro dalis, paprastai nuo 12 iki 18 GHz, naudojama palydovinės televizijos ryšiams, interneto prieigai, skaitmeniniam duomenų perdavimui ir garso / balso paslaugoms. Duomenų srityje buvo varomoji jėga, paskatinusi diegti VSAT tinklai (Labai maža diafragma terminalas), dėl gebėjimo pasiūlyti gerą pralaidumą naudojant kompaktišką įrangą, lankstų išteklių valdymą ir prieinamumą, kuris paprastai viršija 99,5 %, jei tinklas tinkamai suprojektuotas.

Palyginti su žemesnio dažnio parinktimis, tokiomis kaip C juosta, Ku juosta pranašesnė už didesnį parabolinių antenų fokusavimo efektyvumą ir mažesnius skersmenis, kad būtų pasiektas panašus stiprinimo lygis. Tai reiškia diskretiškesnius ir ekonomiškesnius terminalus lengva montuoti, ypač vertinga vietose, kuriose yra erdvės ar estetinių apribojimų.

Be tiesioginės televizijos į namus (DBS) ir fiksuoto palydovinio ryšio paslaugų (FSS), Ku diapazonas plačiai naudojamas įmonių ryšiams, magistraliniam ryšiui ir palydovinio interneto prieigai.Praktiškai jo naudojimas neapsiriboja vieno tipo srautu: vaizdo, IP duomenų ir balso perdavimas egzistuoja kartu, o prieigos ir moduliacijos schemos yra pritaikytos kiekvienam atvejui.

Dažnių diapazonai ir paskirstymas pagal ITU regionus

Ku diapazono paskirstymas nėra vienodas visame pasaulyje; jis priklauso nuo Tarptautinės telekomunikacijų sąjungos (ITU) ir jos regionų. Tai turi įtakos žemyn nukreipto ryšio dažniams, aukštyn nukreipto ryšio dažniams ir programoms (FSS/DBS)., turint omenyje įrangos, licencijų ir paslaugų prieinamumą.

2 regionas (Amerika)Daugumoje Amerikos žemynų FSS žemyn nukreiptos linijos paprastai veikia 11,7–12,2 GHz dažniu, o aukštyn nukreiptos – 14–14,5 GHz dažniu. Šiaurės Amerikoje orbituoja daugiau nei 22 tokie palydovai, kurių kiekvienas turi 12–24 atsakiklius, veikiančius maždaug 20–120 W galia, ir jiems paprastai reikalingos 0,8–1,4 m skersmens antenos, kad būtų užtikrintas aiškus priėmimas. 12,2–12,7 GHz segmentas naudojamas transliavimo paslaugoms (DBS)., su 27 MHz atsakikliais ir maždaug 100–240 W išėjimo galia, leidžiančia naudoti 45–90 cm įstrižainės buitines antenas.

Tame pačiame 2 regione įprasta vartoti tipinius vietinių osciliatorių dažnius (LOF) priimamajame: apie 10,75 GHz 11,7–12,2 GHz diapazone ir apie 11,25 GHz 12,2–12,7 GHz diapazone. Šios LOF vertės palengvina konvertavimą į L juostą vartotojo įrangoje., labai praktiška detalė renkantis arba konfigūruojant LNB ir imtuvus.

1 regionas (Europa ir Afrika)Fiksuotojo palydovinio ryšio paslaugoms išsiskiria 11,45–11,7 GHz ir 12,5–12,75 GHz dažnių juostos, skirtos duomenų priėmimui, o duomenų priėmimui – 14–14,5 GHz dažnių juosta. Europoje Ku diapazono transliavimas tęsiasi iki 10,7–12,75 GHz dažnių juostos, o pirmaujantys operatoriai, tokie kaip „SES Astra“, teikia šias paslaugas. Šis platus transliavimo spektras sustiprino DTH tinklus ir prisideda prie įrangos prieinamumo. ir didelio masto paslaugas.

3 regionas (Australija ir aplinkinės teritorijos)Australijoje reguliavimo sistema numato specialias licencijas duomenų priėmimui nuo 12,25 iki 12,75 GHz dažnių juostoje ir duomenų priėmimui nuo 14 iki 14,5 GHz dažnių juostoje. Praktinis suderinimas su likusiu pasauliu palengvina įrangos sąveikumąTačiau prieš diegimą visada patartina patvirtinti vietinį dažnių planą.

Antenos, indo dydis ir ryšys su dažniu

Vienas iš pasikartojančių Ku juostos privalumų yra tas, kad veikdami aukštesniais dažniais nei C juosta, paraboliniai reflektoriai pasiekia siauresnius tokio paties skersmens spindulius. Tai padidina kryptingumą ir pagerina neašinio signalo slopinimą nereikės griebtis didžiulių lėkščių.

Pavyzdžiui, 12 GHz dažniu 1 metro skersmens antena gali būti nukreipta į palydovą ir pakankamai slopinti šalia esantį vos už 2 laipsnių, o tai yra labai svarbu naudojant FSS Jungtinėse Valstijose, kur šis 2° atstumas yra įprastas. C juostoje (~4 GHz) panašiam selektyvumo tikslui pasiekti reikėtų apie 3 metrų.Iš čia kyla atvirkštinė koreliacija tarp lėkštės dydžio ir dažnio: kuo didesnis dažnis, tuo mažesnis skersmuo esant tokiam pačiam spindulio pločiui.

Ši savybė kartu su padidinta šiuolaikinių Ku palydovų galia leidžia naudoti kompaktiškus vartotojų terminalus. Antenos dydžio sumažinimas sumažina įrengimo, logistikos ir priežiūros išlaidas.Tai supaprastina vietų, kur yra aiškus matomumas, paiešką. Tai paaiškina didelę VSAT ir DTH sėkmės Ku diapazone priežastį.

Palyginti su C diapazonu, Ku diapazonas paprastai yra mažiau veikiamas antžeminių mikrobangų sistemų trukdžių, todėl pasiekiamas didesnis duomenų perdavimo ir priėmimo galios lygis. Tiesioginė pasekmė yra ta, kad norint pasiekti tą patį sukibimo tarpą, reikia mažesnių plokščių.neaukojant paslaugos kokybės, kai dizainas yra tinkamo dydžio.

Galia, atsakikliai ir pralaidumas

Amerikoje naudojami „Ku FSS“ palydovai paprastai turi nuo 12 iki 24 atsakiklių, kurių galia yra 20–120 W, o DBS palydovai veikia su didesne galia, paprastai 100–240 W, ir 27 MHz dažnių juostos pločiu vienam atsakikliui. Transponderių skaičius DBS sistemoje gali svyruoti nuo 16 iki 48, priklausomai nuo platformos ir palydovo.leidžiantis naudoti kelis vaizdo multipleksus arba didelės spartos duomenų nešėjus.

Padidinus integruotą EIRP galią, pagerėjo moduliacija ir kodavimas, o tai padidino spektrinį efektyvumą. Duomenų požiūriu tai reiškia ilgalaikį srautą su mažais gnybtų angų atidarymais.ir galimybę padidinti pajėgumus naudojant papildomus nešėjus arba SCPC/TDMA konfigūracijas, pritaikytas prie srauto profilio.

Apribojimai: lietus, sniegas ir slopinimas

Lietaus efekto slopinimas, dar žinomas kaip lietaus absorbcija, yra klasikinė problema dažnių juostose, aukštesnėse nei ~10 GHz. Televizijos priėmime Vartotojas paprastai pastebi tik labai stiprų lietų (virš ~100 mm/h).Tačiau sudėtingiems duomenų tinklams patartina apsvarstyti per dideles ribas ir mažinimo metodus.

Palyginti, Ku juosta yra mažiau jautri lietui nei Ka juosta, nors labiau nei C juosta. Todėl juostos pasirinkimas priklauso nuo kompromiso tarp prieinamumo, pajėgumo ir kainos.Jei veikimo zonoje dažnai lyja liūtys, Ku gali būti tinkamesnis variantas nei Ka arba Ka turėtų būti projektuojamas su didelėmis atsargomis.

Kitas svarbus reiškinys yra sniego blukimas: sniego ar ledo kaupimasis ant lėkštės pakeičia židinio tašką ir padidina silpninimą. Siekiant sumažinti sukibimą ir nuostolius, buvo pasiūlytos superhidrofobinės „lotoso efekto“ dangos.su nedideliais, bet naudingais patobulinimais šalto klimato sąlygomis. Sniegas radijo dažnių kelyje taip pat prisideda prie slopinimo, ne tik tas, kuris nusėda ant antenos.

Siekiant sušvelninti šiuos pablogėjimus, naudojami konservatyvūs jungčių biudžetai, vietų įvairovė, laikinas galios padidinimas, adaptyvus kodavimas ir dinaminis greičio valdymas. Griežtas tinklo planavimas palaiko aukštą prieinamumo lygįnet ir lietingaisiais sezonais.

Antenos nukreipimo tikslumas ir valdymas

Kadangi spinduliai siaurėja didėjant dažniui, Ku diapazono Žemės stočių antenoms reikalingas tikslesnis padėties valdymas nei to paties skersmens C diapazono antenoms. Vėjo apkrovos metu plokščių konstrukcija sukuria nedidelius nuokrypius kuris turėtų būti kompensuojamas, o kritinėse aplinkose gali tekti įdiegti uždaros grandinės valdymą.

Šis didesnis taikymo tikslumas užtikrina, kad efektyvus stiprinimas ir izoliacija nuo kaimyninių nešėjų išliktų tokie, kokie buvo planuoti. Profesionaliems įrenginiams grįžtamojo ryšio jutikliai ir servo valdymas yra logiška investicija. kai prioritetas teikiamas ryšio stabilumui.

Ku juostos LNB ir priėmimo grandinė

Ku diapazono LNB (mažo triukšmo bloko dažnių keitiklis) yra komponentas, kuris gauna signalą iš antenos ir paverčia jį lengviau valdomais dažniais. Jis sumontuotas ant galios rago, o jo pagrindinė paskirtis – sustiprinti garsą kuo mažiau trikdant.atsižvelgiant į iš palydovo gaunamo signalo ir triukšmo santykį.

Po stiprinimo LNB konverteris atlieka dažnių mažinimą: nuo ~10,7–12,75 GHz iki L juostos, paprastai 950–2150 MHz. Šis IF signalas keliauja standartiniu koaksialiniu kabeliu į imtuvą arba modemą.palengvina ekonomiškus įrengimus su minimaliais nuostoliais vidutiniais atstumais.

Viduje yra stabilus vietinis osciliatorius, kurio tipiniai Ku dažniai yra ~9,75 GHz arba ~10,6 GHz, priklausomai nuo konstrukcijos. LO pasirinkimas lemia IF dažnių atvaizdavimą ir suderinamumą su tam tikrais imtuvais.Todėl pirkimo metu patartina suderinti LNB-STB/modemo porą.

Daugelis Ku LNB konverterių leidžia perjungti horizontalią / vertikalią (H/V) poliarizaciją įtampos arba tono valdymu, taip išplečiant pajėgumus pakartotinai panaudojant tą patį spektrą statmenose ašyse. LNB triukšmo rodiklis yra labai svarbus: kuo mažesnis triukšmo rodiklis, tuo geresnis veikimas esant silpnam signalui.Taip pat egzistuoja bangolaidžio išėjimai ir profesionalūs variantai, nors pagal suvartojimą dominuoja koaksialinis kabelis.

Prieigos modeliai: TDMA, SCPC ir LEO tinklai

Prieigos ir multipleksavimo lygmenyje Ku diapazonas palaiko kelias architektūras. Kelių vartotojų scenarijuose su paklausos elastingumu, TDMA yra įprasta dėl savo efektyvumo platinant El Tiempo tarp terminalųDedikuotose jungtyse su pastoviu delsos laiku ir garantuotu pralaidumu SCPC (vienas nešlys kanale) yra labai plačiai paplitęs pasirinkimas.

Pagal dažnių juostą yra tipinių scenarijų: Ku dažnių juostoje naudojami ir TDMA, ir SCPC; Ka dažnių juostoje taip pat įprasta derinti abu; o C dažnių juostoje... SCPC tradiciškai dominavo kritiškai svarbiose programose.Tai nėra griežtos taisyklės, tačiau jos padeda formuoti architektūrą pagal reikalavimus.

ŽEMųjų objektų žvaigždynuose, tokiuose kaip naujos kartos, laiko ir išteklių paskirstymo metodai naudojami mainams su vartotojų stotimis optimizuoti. StarlinkPavyzdžiui, prieigai užsisakyti ji naudoja TDMA strategijas. su mažesnėmis vėlavimo trukmėmis dėl mažesnio orbitinio aukščio. Galutinis pasirinkimas priklauso nuo vėlavimo tolerancijos, pageidaujamo spektrinio efektyvumo ir QoS reikalavimų.

Rekomenduojami naudojimo atvejai ir sektoriai

Ku diapazonas labai tinka įmonėms, kurioms reikalingas didelis pralaidumas su kompaktiškais terminalais. Praktiškai tai paprastai rekomenduojama tokiose srityse kaip naftos ir dujų, finansų, kasybos ir energetikos., kur nuotolinėms vietoms reikalingas patikimas ryšys su lanksčiais diegimais.

Įmonių aplinkoje ~74 cm skersmens Ku antenos arba kiti maži parabolinių lėkščių formatai palengvina logistiką, leidimų gavimą ir priežiūrą. Efektyvumo ir prieinamumo pagerėjimas, pasiektas taikant gerus jungčių biudžetus Jie leidžia vienu metu perduoti verslo duomenis, balsą ir vaizdo įrašus.

Kai prioritetas yra maksimali apsauga nuo stipraus lietaus, C diapazonas išlieka saugiu prieglobsčiu. Jei tikslas yra gerokai viršyti pajėgumus naudojant labai koncentruotus spindulius ir HTS palydovus, Ka diapazonas gali pasiūlyti didesnį efektyvumą. nors ir su didesniais planavimo ir naudojimo politikos reikalavimais (pvz., FAP)Ku yra subalansuotas aukso vidurys įvairiems pritaikymams.

Palydovinis internetas ir spektro planas Jungtinėse Valstijose

Jungtinėse Amerikos Valstijose Ku kalba egzistuoja du pagrindiniai panaudojimo būdai: FSS ir DBS. FSS naudoja 11,7–12,2 GHz dažnį pasroviui ir 14–14,5 GHz dažnį prieš srovęDBS apima 12,2–12,7 GHz dažnių juostą, naudodamas didesnę galią, todėl namuose naudojamos mažesnės antenos. Šis diferencijavimas leidžia atskirti profesionalias duomenų perdavimo paslaugas nuo masinio transliavimo.

Orbitų atstumas taip pat vaidina svarbų vaidmenį: FSS sistemoje palydovams, atskirtiems 2 laipsnių atstumu, reikalingos antenos su siaurais spinduliais (pvz., ~1 mA 12 GHz), kad būtų išvengta trukdžių; DBS atveju ~9 laipsnių atstumai sušvelnina reikalavimą, leisdami naudoti mažesnius skersmenis.Tai, kartu su EIRP galia, formuoja galutinio vartotojo patirtį kiekvienoje kategorijoje.

Ku diapazono palydovinio interneto tiekėjai naudoja šias juostas, kad pasiūlytų verslo ir gyvenamųjų namų IP prieigą, o planai subalansuoja pajėgumus ir prieinamumą pagal vietos oro sąlygas. Kanalų projektavimas, adaptyvioji moduliacija ir srauto valdymas Jie yra pagrindiniai komponentai, užtikrinantys stabilią paslaugų kokybę smarkių liūčių atveju.

Praktiniai Ku juostos pranašumai, palyginti su kitomis juostomis

Palyginti su C diapazonu, Ku dažniui paprastai nereikia didelių antenų, be to, jis nėra taip paveiktas sambūvio su antžeminėmis mikrobangomis. Tai leidžia sukurti galingesnius ryšius ir supaprastinti logistiką., lemiami veiksniai, lemiantys paskirstytą ir laikiną diegimą.

Palyginti su Ka, Ku pasižymi didesniu vidutiniu prieinamumu stiprių kritulių zonose, tačiau tuo pačiu metu maksimaliu efektyvumu. Tai pagrįstas kompromisas tarp pajėgumų ir atsparumo klimato kaitai, ypač kai dėl oro sąlygų kintamumo galima teigti, kad yra papildomų skirtumų.

Veiklos lygmeniu įrangos standartizavimas, didelė įrengta bazė ir FSS/DBS palydovų prieinamumas Ku paverčia brandžia ekosistema. Visa tai reiškia ribotas išlaidas ir daugybę tiekėjų alternatyvų., tiek kosmose, tiek sausumoje.

Naudingos techninės detalės inžinerijai

Tipiniai LO dažniai Ku LNB konverteryje: apie 9,75 ir 10,6 GHz, plius etaloniniai LOF dažniai, pvz., ~10,75 ir ~11,25 GHz, priklausomai nuo segmento. Tipinis 950–2150 MHz tarpinis dažnis per koaksialinį kabelįSuderinamas su įvairiais modemais ir imtuvais. Perjungiama H/V poliarizacija naudojant įtampos arba tono valdymą.

Planuojant jungtis: apsvarstykite papildomas paraštes vietovėse, kuriose kritulių kiekis >100 mm/h, ACM/VCM metodus, jei sistema juos palaiko, ir galimas hidrofobines dangas ant plokščių snieguotoje aplinkoje. Tikslus stiebo nukreipimas ir mechaninis standumas Jie žymi MER/Es/N0 stabilumo skirtumus.

Profesionaliuose diegimuose patartina įvertinti antenos servo valdymą, kad būtų kompensuoti vėjo gūsiai ir vibracijos, ir užtikrinti teisingą kampinį atstumą nuo gretimų orbitų pozicijų. Spektro koordinavimas ir atitikimas vietos reglamentams Tai taip pat svarbu, ypač ryšio kanaluose.

Nesigilinant į patentuotus sprendimus, realybė yra tokia, kad Ku palaiko platų technologijų spektrą: nuo mažo delsos simetrinio SCPC kritiniams ryšiams iki TDMA su paslaugų kokybe tinklams su dideliu srautu ir daugybe svetainių.

Atsižvelgiant į visa tai, kas išdėstyta pirmiau, Ku diapazonas tampa aukščiausio lygio duomenų perdavimo pasirinkimu, kai svarbu suderinti prieinamumą, mažas antenas ir brandų palydovų bei terminalų pasiūlymą. Įvairiose aplinkose – nuo ​​džiunglių iki jūrinės platformos – Jo tvirtumo ir efektyvumo pusiausvyra ir toliau daro skirtumą.

Susijęs straipsnis:

VSAT palydovinė technologija: kas tai yra, kaip ji veikia ir naudojama

Izaokas

Aistringas rašytojas apie baitų pasaulį ir technologijas apskritai. Man patinka dalytis savo žiniomis rašydamas, būtent tai ir darysiu šiame tinklaraštyje, parodysiu jums įdomiausius dalykus apie programėles, programinę įrangą, techninę įrangą, technologijų tendencijas ir kt. Mano tikslas – padėti jums paprastai ir smagiai naršyti skaitmeniniame pasaulyje.