Az optikai kábelen keresztüli rádiófrekvenciás átvitel (RFoF, RFoF) fontos építőelem a modern műholdas és telekommunikációs architektúra kereskedelmi és védelmi megvalósításában. Jelentős ugrást jelent a teljesen digitalizált hálózatokhoz képest azáltal, hogy megtartja az analóg rádiófrekvenciás jelet , de a átviteli közeget ultraalacsony veszteségű optikai szálra cseréli. [1, 2, 3] A kifejezetten a 6 GHz-es tápvonal-sávszélességig tervezett RFoF olyan jeltartalom-sávszélességet biztosít, amelyet a DIFI nem tud biztosítani.
Mi az a 3GPP [0]?
A 3. Generációs Partnerségi Projekt (3GPP) egy globális szervezet, amely a mobil távközlés, beleértve a 3G, 4G (LTE), 5G és a feltörekvő 6G hálózatok műszaki specifikációit fejleszti és tartja karban. Hét regionális távközlési szabványfejlesztő szervezetet egyesít a hálózatok és eszközök közötti világméretű kompatibilitás és interoperabilitás biztosítása érdekében.
Mi az RFoF?
Ahelyett, hogy az RF jeleket (vagy bármilyen távközlési elektromágneses csatornát) koax kábelen vagy hullámvezetőkön keresztül továbbítanák, amelyek a műhold hullámformáját csomagokká alakítják, a 6 GHz-es RFoF analóg optikai modulációt [4] alkalmaz, akár közvetlen, akár külső modulációval, a szükséges frekvenciától és sávszélességtől függően.
- A mechanizmus: Egy analóg rádiófrekvenciás jel (akár 6 GHz-es középfrekvenciás (IF) jeltovábbítás után közvetlenül az antennánál lévő optikai adóba kerül. Egy speciális, nagy linearitású lézerdióda a feszültségváltozásokat közvetlenül a megfelelő fényintenzitás-változásokká alakítja (intenzitásmoduláció). [5]
- A médium: Az elektromágneses jelet analóg optikai hullámmá alakítják, amely több ezer méternyi egymódusú optikai kábelen keresztül juthat el a beltéri átjáró berendezéséhez. [6]
- A helyreállítás: A vevő oldalon egy fotodióda alakítja vissza a fényt azonos elektromos analóg rádiófrekvenciás jellé. A folyamat teljesen transzparens a kommunikációs protokoll számára, lehetővé téve a szórt spektrumú és más fejlett modulációs technikák alkalmazását a jövőállóság érdekében. [6]
Miért pont 6 GHz?
A 6 GHz-es korlátozás szándékos, két különböző architektúra-ok miatt is kritikus kereskedelmi optimális pontként szolgál:
- A hagyományos L-sávú IF-en túl: A földi antennák történelmileg egy alacsony közbenső frekvenciát (IF), az úgynevezett L-sávot (950 MHz – 2150 MHz) használtak, hogy megakadályozzák a koaxiális kábeleken fellépő hatalmas jelcsillapítást. Az RFoF-re való áttéréssel a szolgáltatók elhagyhatják az L-sáv korlátait. Egy 6 GHz-es szélessávú optikai kapcsolat lehetővé teszi az antenna számára, hogy hatalmas spektrumrészeket dolgozzon fel sokkal magasabb IF-en (átfogva az S-sávot, a C-sávot vagy az elosztott Ku/Ka sávok széles részét) anélkül, hogy le kellene konvertálni a zsúfolt L-sávú térbe, és a K és Ka jeleket 6 GHz-es IF jellé kellene konvertálni. [5, 8]
- Közvetlen C-sávú feltöltés: A kereskedelmi C-sávú kommunikáció nagyjából 3.4 GHz és 6.7 GHz között működik. Mivel az RFoF berendezések könnyen elérik a maximumot 7 GHz-en, az üzemeltetők a natív jeleket irányíthatják át. C-sávú rádiófrekvenciás jelek közvetlenül a beltéri vezérlőből a parabolaantennába optikai kábelen keresztül, anélkül, hogy bármilyen frekvenciaátalakítást végeznének az antennánál. [1]
RFoF vs. digitalizált (digitális IF)
A modern műholdas teleportációs tervekben (pl. 3GP) a 6 GHz-es RFoF közvetlenül versenyez a digitalizált architektúrával (mint például a DIFI szabvány):
- A teljesítmény előnye: Az analóg RFoF nem igényel drága, energiaigényes, nagy sebességű analóg-digitális átalakítókat (ADC) az antenna parabolaantennájánál. Nulla kvantálási zaj, nulla feldolgozási késleltetés van, és könnyedén kezeli a hatalmas pillanatnyi sávszélességet. [10, 11]
- A sebezhetőség előnye: Az optikai kábel nem veszi fel a helyi mobil- vagy elektromos interferenciát (EMI), így megvédi a nagy pontosságú műholdas jeleket a szerverállványokba vezető úton. [2] Lehetővé teszi a redundáns útvonal és a rendszerek automatikus helyreállítását bármely meghibásodási pont után (N+1 redundancia architektúra használatával).
- A kompromisszum: Az RFoF továbbra is egy analóg jel egy optikai kábelen belül, és ki van téve a fizikai szálak okozta károsodásoknak, mint például a diszperzió, a lézerzaj és az optikai visszaverődések. Hatékony használatához speciális tervezésre van szükség, amelyet jelenleg nem gyártanak tömegpiacra. Ezzel szemben a szálon keresztül digitalizált adatok globálisan továbbíthatók szabványos IP hálózati kapcsolókon keresztül, jelminőség romlása nélkül. [8, 10, 11, 12]
A hardvergyártók, mint például a terepen edzett, kereskedelmi forgalomban sikeres 6 GHz-es optikai kapcsolatokat gyártanak kifejezetten a műholdas átjárók nagyméretű koax rézvezetékeinek helyettesítésére. [4, 9, 12]
[1] https://ja.sanlandtech.com
[2] https://www.microwavejournal.com
[5] https://dev-systemtechnik.com
8] https://www.microwavejournal.com
[10] https://www.kratosspace.com
[11] https://www.octanewireless.com
[12] https://www.opticalzonu.com