谁影响了微波通信的传输距离.docx

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谁影响了微波通信的传输距离

谁影响了微波通信的传输距离

谁影响了微波通信的传输距离？

前言

近年来，随着业界各微波设备厂家对微波通信传输系统的重视，在产品开发上做出的多项技术提升，不断推动微波向IP技术化演进，同时满足微波通信在企业网络中的大带宽、高可靠、好运维等重点需求。

而定位于G比特大带宽、百公里长距离的IPLongHaul微波，更是在核心网络建设中起到了替代光纤资源、备份重要光链路的优势。

在微波传输技术方案的研讨过程中，很多业界技术人员都在提到同一个问题，关于微波这两个天线之间，究竟能传多远，是30km还是60km或者100km，甚至更远？

众所周知，企业对于微波传输承载，无外乎最关心两个问题：

一是传多少，二是传多远。

在传多少的问题上，近年来随着微波的不断IP化发展演进，出现了新一代的长距离大带宽无线通信产物--IPLongHaul微波系统，该系统单个天线能支持高达16Gbps的业务容量，且同时支持E1,STM-1,STM-4,FE,GE等业务的接入，想必这样的传输容量对于企业的微波传输需求是完全绰绰有余的。

然而，同一条链路的传输容量提升，必定会影响该链路的传输距离。

概述

通常我们所说的传统微波通信距离一般为0.1km-50km不等，这样的距离是单指一跳微波的传输距离，中间无任何反射板或天线等微波中继器。

而这里我们提到的IPLongHaul微波在实际部署中一跳距离可高达50km或以上，当然这些值都是建立在两端天线间的链路是视通直线的条件下。

由于微波是在大气中作视线传播实现的通信，所以电波在自由空间的辐射和传播理论、惠更斯-费涅耳原理、电波传播的费涅耳区的理论、电波的干涉和极化、电波可能会受到大气不均匀体的反射、可能会受到大气层中形成的倒布层的影响、可能会由于大气的介质梯度的不规则变化使电波出现超常态的超折射、电波在不同性质平地面上的反射、在光滑球面上绕射、在刃型单障碍物、在多障物情况下的传播、电波在大气传播受大气中的雨、雾的吸收、衰减理论等等。

这些的总合就够成了微波在空间的传播理论，当然这些也是我们在微波链路实际部署中需要考虑的外界环境情况。

除了上文提到的外界环境因素，我们还不得不重点考虑微波设备本身的几个重大因素。

影响传输距离的五大主要因素

主要影响因素：

空间损耗、天线增益、馈线损耗、发射功率和接收灵敏度。

✓空间损耗：

由自然界环境因素决定。

✓天线增益、馈线损耗、发射功率和接收灵敏度都是由微波设备决定。

如上图，一跳微波链路的传输，理论上看，至少需要保证如下公式：

（发射功率-接收灵敏度+天线增益-馈线损耗）-空间损耗>0

当然为保证微波传输的实时稳定可靠，我们

大气对微波的衰减随频段不同而不同，常用频段中23G衰减最大。

大气衰减和真空对微波的衰减都影响微波传输距离，且两个都需要考虑。

Ø子因素2：

障碍物与地形。

●这里所指的障碍物，并非是能够挡住两个天线之间直线链路的障碍物，而是指的能够挡住两个天线间反射路线的障碍物。

（因为挡住这个直线链路了就根本无法通信，而挡住反射路线则可以抗有效反射，传输效果更佳）如图：

●地形的影响，也是针对微波反射线路的一个笼统描述。

我们大致将不同的地形按照反射系数从低到高分为如下四类：

A类--山地或建筑物密集的城市（反射系数最小，最适合微波传输）

B类—丘陵，地面起伏比较平缓（反射系数较小，适合微波传输）

C类—平原（反射系数较大，微波传输较难）

D类—大面积的水面（反射系数最大，最不适合微波传输）

Ø子因素3：

天气（雨、雪和雾）

在天气中，雨、雪、雾是影响微波传输的主要因素。

小水滴或冰对微波会造成散射衰耗。

雨对微波影响最大：

10G以下雨对微波几乎无影响；

10G以上，频率越大，则雨衰越严重。

雪、雾对微波影响相对较小。

2，天线增益

天线增益，是指可衡量天线辐射能量的集中程度,表示天线在空间某点的功率与一理想（无方向性）天线在同一点的功率之比,单位为dBi。

计算公式：

其中Gain单位dB

F发射频率，单位GHz

D天线口径，单位m

η（天线效率）=天线的辐射功率/天线的输入功率

由公式可知,当频率一定时,天线口径增加一倍,天线增益增加6dB,当天线口径一定时,频率增加一倍,天线增益也增加6dB。

结论：

频率越小，天线口径越大，则天线的增益就越高，那么同等条件下，传输距离就越远。

3，馈线损耗

微波系统目前主要流行有两种安装方式：

分离式安装和直扣式安装。

当直扣式安装时，不需要馈线连接。

而这里我们考虑的馈线损耗，主要是指在实际应用中，当天线口径需要用到大于1.8米，或一个天线后面会同时连接多个发射模块时，这时就需要用到分离式安装，将微波发射模块和微波天线连接起来。

这里用来连接的就是我们通常所说的软波导，其损耗非常小，一般不到1dB，又因为发射模块安装在室外天线旁，其长度也仅1m左右。

结论：

频率越小，馈线长度越短，则馈线的损耗就越小，那么同等条件下，传输距离就越远。

4，发射功率

发射功率是指射频模块馈给天线的功率值,可通过波导-同轴转换后使用功率计测量得到。

在微波设备中对于发射功率主要规定三个指标：

最大发射功率，最小发射功率和静默功率。

一般链路规划中，更关注的是最大发射功率值。

发射功率的单位为dBm。

结论：

频率越小，调制模式越低，则发射功率就越高，那么同等条件下，传输距离就越远。

当然，不同厂家的射频模块，在同一频率同一调制模式下，发射功率不尽相同。

5，接收灵敏度

接收灵敏度是指系统在达到一定误码率时接收功率的值。

一般情况下，考察误码率为10-6，10-9时的值。

该值越小，表示系统接收能力越强。

由中频解调芯片和射频模块共同决定，单位是dBm。

结论：

频率越小，调制模式越低，波道带宽越低，则接收灵敏度就越小，那么同等条件下，传输距离就越远。

同波道带宽下，所传输业务容量越小，则接收灵敏度就越小，那么传输距离就越远。

当然，不同厂家的微波系统，在相同频率、波道带宽、调制模式下，接收灵敏度不尽相同。

总结

总的来说，微波传输距离主要由以上五大因素决定。

很容易看出，空间损耗属于自然环境因素，微波更适宜在城市山地丘陵等地形长距离传输，而在平原沙漠等地形传输时效果稍差一些，当有雨雪雾等天气影响时链路距离又会有所减少。

天线增益、馈线损耗、发射功率和接收灵敏度均属于微波设备的因素，其中，发射功率与接收灵敏度共同决定了该微波设备的系统增益。

只有当微波设备的系统增益足够高，才能保证单跳微波链路间的传输更稳定、容量更大、距离更远。