Mikroaaltolinkki

Mikroaaltolinkki on mikroaaltoja hyödyntävä tiedonsiirtomenetelmä, jota käytetään siirtämään tietoa langattomasti kahden tai useamman paikan välillä. Viestin lähettäminen ja vastaanottaminen suoritetaan radiolinkkilaitteilla. Radiolinkkilaitteet ovat lähetinvastaanottimia, joihin on liitetty modulaattori ja demodulaattori. Niiden antennit ovat useimmiten parabolisia voimakkaasti suuntavia antenneja, joiden keilanleveys on 1–3 astetta. Lähetettävä signaali moduloidaan aluksi välitaajuudelle, siirretään kaapelissa mastoon ja muunnetaan mastossa olevassa lähettimessä sopivalle mikroaaltotaajuudelle. Vastaanottimessa suoritetaan käänteinen operaatio. Mikroaaltolinkkijärjestelmän yhteys toteutetaan yleensä kaksisuuntaisena, jolloin molemmat päätteet sekä lähettävät että vastaanottavat signaalia.
Radiolinkit voidaan jakaa näköyhteys-, satelliitti-, sironta- ja ionosfäärilinkkeihin. Pidempien yhteyksien muodostamisessa käytetään peräkkäin kytkettyjä näköyhteyslinkkiketjuja, joskus myös ionosfääri- tai sirontalinkkejä. Mannerten välisillä ja lyhyemmilläkin on käytössä satelliittilinkkejä, joissa kahden linkkijänteen yhteinen asema on satelliitissa.
Näköyhteyslinkit.
Näköyhteyslinkeissä käytetään yleisimmin taajuuksia välillä 2–40 GHz. Suomessa yleisimpiä ovat lisensoidut taajuusalueet 7, 13, 15, 18 ja 23 GHz ja tyypillisen radiolinkin yhteyspituus on noin 10 km. Pääsääntöisesti antennien välillä tulee olla radiotaajuuden kannalta näköyhteys eli suunnilleen ensimmäisen Fresnelin vyöhykkeen laajuinen vapaa tila, ainakin jos tavoitteena on jatkuva ja luotettava yhteys, mutta kaikissa tapauksissa tämä ei ole aina välttämätöntä. Mikroaaltolinkkijärjestelmässä käytettävien radiotaajuuksien valintaan vaikuttavat antennien etäisyys toisistaan, etenemisvaimennus, antennien koko (vahvistus), sateen tai monitiehäipymisen aiheuttama tilastollinen vaimennusjakauma sekä tarvittava kaistanleveys (eli radiolinkin kapasiteetti). Radiolinkki mitoitetaan yleensä siten että haluttu luotettavuus saavutetaan (esimerkiksi 99,99% ajasta). Tämä edellyttää yleensä noin 20–40 dB häipymisvaraa: suuren osan ajasta vastaanotettu signaali on 20–40 dB vastaanottimen pienimmän virheettömän tason yläpuolella. Joskus harvoin esim. rankkasateen sattuessa signaali vaimenee niin paljon että yhteys katkeaa. Sateen aiheuttama vaimennus on tilastollisesti ennustettavissa.
Radiolinkkien edut ovat yhteyksien nopea pystyttäminen, soveltuvuus vaikeisiinkin maasto-olosuhteisiin ja useimmiten kaapelin rakentamiseen verrattuna huomattavasti alhaisempi hinta. Haittoja on signaalin vaimentuminen ajoittain sääolosuhteiden takia ja alttius häiriöille (erityisesti lisenssivapailla taajuuksilla), sekä valokaapeliverkkoja pienemmät siirtokapasiteetit. Tyypilliset radiolinkit pystyvät siirtämään noin 400 Mbit/s yhdessä 56 MHz levyisessä kanavassa, mutta käyttämällä kahta ristikkäistä polarisaatiota tämä voidaan kaksinkertaistaa. Samalla yhteysvälillä voidaan tietenkin käyttää useita rinnakkaisia radiolinkkejä, jolloin voidaan päästä yli 1 Gbit/s nopeuksiin kohtuullisilla kustannuksilla.
Näköyhteyslinkkejä hyödynnetään mm. yleisradiojakeluverkossa, matkapuhelinverkkojen tukiasemissa sekä yritysten toimipisteiden liittämiseen teleoperaattorin runkoverkkoon.
Lisenssivapailla taajuuksilla (esimerkiksi 2,4 ja 5 GHz) voidaan rakentaa edullisia lyhyen matkan radiolinkkiyhteyksiä esimerkiksi kahden rakennuksen välille. Vapaassa yhteyskäytössä olevan taajuusalueen ja alhaisen sallitun lähetystehon takia häiriöttömyyttä ei voida taata, joten ne soveltuvat lähinnä ns. best effort -liikenteen siirtämiseen ilman mitään laatu- tai luotettavuustavoitetta.
Sirontalinkit.
Sironta on seurausta ilmakehän epätasaisuuksista, jotka mahdollistavat signaalin siirtämisen horisontin taakse, jopa 2 000 kilometrin päähän. Sirontaa tapahtuu 300 MHz – 10 GHz taajuusalueilla. Sirontalinkkien käyttö on nykyään harvinaista, lukuun ottamatta radioamatööritoimintaa.
Satelliittilinkit.
Satelliittilinkit toimivat suurilta osin vain digitaalisen signaalin toistimina ja analogisen signaalin vahvistimina kahden maassa sijaitsevan radiolinkin välissä. Satelliitti vastaanottaa lähetetyn datan toisella taajuuskaistalla (uplink), ja toistaa tai vahvistaa signaalin käyttäen eri taajuuskaistaa (downlink). Kahta eri taajuuskaistaa käytetään, jotta vastaanotettava ja lähetettävä signaali eivät häiritsisi toisiaan. Uplink-taajuus on suurempi ja vaatii enemmän tehoa lähettimiltä, joiden toteuttaminen satelliitteihin olisi ongelmallisempaa, kuin maa-asemille. Satelliittien lähetys ja vastaanottokanavia kutsutaan transponder-kanaviksi.
Mikroaaltolinkkien hyödyntämät satelliitit on sijoitettu avaruuteen maahan nähden kahdella tavalla.
Kun satelliitti pysyy maahan nähden paikoillaan, se on sijoitettu geostationääriselle radalle. Satelliitteja ei voida sijoittaa maasta nähden päällekkäin. Lisäksi toimittaessa samalla taajuudella viereisen satelliitin kanssa, tulee häiriöiden välttämiseksi käyttää eri kulmia satelliittien sijoittelemisessa maahan nähden. 4/6 GHz taajuuskaistalla tämä tarkoittaa 4 asteen kulmaa ja 3 asteen kulmaa käytettäessä 12/14 GHz taajuuskaistaa. 35784 kilometrin korkeudella sijaitseva satelliitti kiertää maan 24 tunnissa ja niitä hyödynnettäessä voidaan käyttää suuntaavia antenneja, joiden suuntaus täytyy toteuttaa vain kerran. Tyypillinen käyttökohde geostationääriselle satelliitille on mm. säähavaitsemistehtävät.
Satelliiteista, jotka kiertävät maata matalilla ja nopeammilla kiertoradoilla käytetään lyhennettä LEO (Low Earth Orbit). LEO satelliitteja on kiertoradalla useita ja vähintään yksi satelliitti on näkyvissä aina maanpinnan kohdasta riippumatta. Antenneina hyödynnetään yleensä ympärisäteileviä antenneja, jotka mahdollistavat pienempien antennitehojen käyttämisen. LEO-satelliittien keskeisimmät käyttökohteet ovat televisiokuvan levitys, paikanmääritys (GPS) ja pitkänmatkan puhelinyhteydet.