Miten suunnitella tehokas viestintätornin laitteistoasettelu?

Mitä etäradion yksiköt (RRU) ovat ja miksi niillä on merkitystä kantaverkkopistetasojärjestelmissä

Etäradionyksiköt eli RRUt ovat tärkeässä roolissa lähetinvastaanotinosina nykyaikaisten kantaverkkopohjaisten järjestelmien yhteydessä. Nämä laitteet hoitavat käytännössä digitaalisten signaalien ja todellisten radiofrekvenssien muuntamisen molempiin suuntiin. Kun ne asennetaan lähelle antennia viestintätornin paikoilla, ne vähentävät merkittävästi signaalihäviöitä, jotka syntyvät pitkien koaksiaalikaaplien käytöstä. Vuonna 2023 tehty kenttätutkimus osoitti, että sijoittelulla on todellista vaikutusta. Näiden laitteiden sijoittaminen lähemmäs siellä, mihin signaalit on lähetettävä, vähentää tehohäviötä noin 25–30 prosenttia verrattuna vanhempiin ratkaisuihin. Parempi signaalivoimakkuus tarkoittaa tehokkaampaa verkkojen toimintaa kokonaisuudessaan. Tämä myös nopeuttaa uuden teknologian, kuten 5G-verkon, käyttöönottoa, koska infrastruktuuria on vähemmän muutettavana.

RRUjen integrointi antenneihin ja pohjakaistayksiköihin: Signaalivirran periaatteet

RRU:t liitetään antenneihin niillä tutuilla lyhyillä hyppylaitteilla, kun taas yhteys tukiasemayksiköihin (BBU) muodostetaan optisilla kuitujohtoilla, joissa käytetään mm. CPRI-protokollaa. Tässä ratkaisussa analoginen-digitaalinen muunnos sijoitetaan suoraan RRU-yksikköön, mikä vähentää signaaliviivettä ja helpottaa huoltotyötä solukkomastoissa. Mielenkiintoista on, että yksi BBU hoitaa useita RRUsia samanaikaisesti. Tämä tarkoittaa, että suurin osa prosessoinnista tapahtuu keskitetysti, mutta varsinaiset RF-signaalit lähetetään näistä eri paikoissa sijaitsevista etäyksiköistä.

Trendianalyysi: Siirtyminen hajautettuihin RRU-arkkitehtuureihin 5G-verkoissa

Operaattorit siirtyvät yhä enemmän hajautettuihin RRU-rakenteisiin vastatakseen 5G:n korkeataajuusalueiden vaatimuksiin. Sijoittamalla RRU:t maston eri osiin sen sijaan, että ne ryhmiteltäisiin pohjalle, verkot saavuttavat laajemman peiton millimetriaaltotaajuuksille, vähentävät eri sektoreiden välistä häiriötä ja mahdollistavat skaalautumisen Massiivinen MIMO -konfiguraatioihin.

Strategia kaapellipituuden ja tehohäviön minimoimiseksi RRU:n strategisella sijoittelulla

RRU:n sijoittelun optimointi sisältää kolme keskeistä vaihetta:

1. Pystysuuntainen sijoittelu : Asenna RRU:t 3–5 metrin päähän antenneista rajoittaaksesi syöttökaapelin häviöt.
2. Kuitupriorisointi : Käytä kuituoptisia kaapeleita koaksiaalijohdojen sijaan BBU-RRU-yhteyksissä, jolloin signaalin vaimeneminen vähenee 90 %.
3. Modulaarinen suunnittelu : Ryhmittele RRU:t standardoituihin koteihin helpottaaksesi tulevia laitteenvaihtoja.

Tämä lähestymistapa vähentää käyttökustannuksia 18 %:lla samalla kun tukee nousevien energiatehokkuusstandardeja.

Virta- ja kuituliitännän optimointi viestintätornien RRU-asennuksissa

Signaalin vaimenemisen minimoiminen kuituyhteyksissä BBU:sta RRU:hun

Kuituoptiset kaapelit, jotka yhdistävät kantataajusyksiköt (BBU:t) etäisiiin radiolaitteisiin (RRU:ihin), aiheuttavat tyypillisesti noin 0,25 dB häviön kilometriä kohti nykyaikaista yksimuotokuitua käytettäessä. Kuitenkin huonot asennustavat voivat itse asiassa kolminkertaistaa odotettua häviötä. Hyvä suunnittelu tarkoittaa, että RRU:t sijaitsevat enintään noin 300 metrin päässä vastaavista BBU:ista, jotta signaalit säilyvät vahvoina koko verkon alueella. Kaapelissa tulisi välttää teräviä taipumia täysin, koska ongelmat alkavat jo yli 30 asteen kulmissa. Etäisyyksien kasvaessa merkitykseen tulevat torniin asennettavat vahvistimet. Nämä laitteet auttavat parantamaan signaalia pidemmillä matkoilla, ja monet mallit sisältävät modulaarisia komponentteja, joiden avulla teknikot voivat säätää tehoa noin 10 prosenttia jokaista 50 metriä kohden.

Tehokkaat virtansiirtojärjestelmät korkeille rakenteille asennettuihin etäradion laitteisiin

Yleensä DC-järjestelmät tarjoavat noin 48 V tai 60 V jännitettä kaukokantoimisiin radiolaitteisiin (RRU) hyvin vähäisellä jännitehäviöllä, usein alle 5 %, älykkäiden kuorman tasausmenetelmien ansiosta. Tämä on erityisen tärkeää korkeilla tornipilareilla, jotka ylittävät 60 metrin korkeuden. Kaapeloinnin painon vähentämiseksi kuparista vaihtamalla alumiinijohdiniin säästetään noin 35 % painosta ilman suorituskyvyn heikkenemistä, koska näissä kaapeleissa on erityiset hapettumista estävät pinnoitteet, jotka pitävät niiden sähkönjohtavuuden tehokkaana. Asennustarkoituksiin keskitetyt tehotahdit, joissa on 2N-takuuratkaisu, voivat huolehtia jopa kahdestoista RRU:sta kussakin sektorissa. Kustannussäästöt ovat myös merkittävät, vähentäen asennuskustannuksia noin 18 dollaria per metri, mikä tekee tästä ratkaisusta sekä teknisesti että taloudellisesti houkuttelevan verkkotoimijoille, jotka pyrkivät optimoimaan infrastruktuuri-investointejaan.

Luotettavuuden ja kustannustehokkuuden tasapainottaminen virta- ja valokuituverkon asennuksessa

Kun yhdistetään ilmajohtoa noin 60 %:n osuudella verkosta ja maanalaisia kaapelointikanavia niillä todella tärkeillä osuuksilla, yritykset saavat tyypillisesti noin 98,5 %:n järjestelmän luotettavuuden ja säästävät noin 22 % verran verrattuna tilanteeseen, jossa kaikki olisi haudattu maahan. Useimmat operaattorit huomaavat, että automaattinen kuorman seuranta havaitsee lähes 9 kymmenestä mahdollisesta sähköongelmasta ennen kuin ne aiheuttavat palveluhäiriöitä, mikä selvästi auttaa pitämään vuosittaiset kunnossapitokustannukset alhaisina. Älkäämme unohtako esivalmisteltuja kuitupaketteja, joissa on APC-liittimiä. Nämä säästävät teknikoilta merkittävästi aikaa asennuksen aikana, vähentäen työtunteja noin 40 % verrattuna perinteisiin kenttäpäätteisiin menetelmiin, jotka vaativat paljon enemmän käsin tehtävää työtä.

Lämpö- ja rakennemuotojen hallinta luotettavaan RRU-suorituskykyyn

Lämmön hajottamisen haasteet viestintätorniin asennetuille RRU-laitteille

Etäyksiköt lämmenevät usein melko palaviksi käytön aikana, erityisesti ulkona, jolloin sisäiset lämpötilat voivat nousta yli 60 asteen Celsius-asteikolla. Jos tätä lämpöä ei hoideta asianmukaisesti, asiat alkavat mennä pieleen nopeasti. Laitteisto voi vähentää tehotuottoaan jopa 30 prosenttia, tai vielä pahempaa, komponentit voivat pikkuhiljaa rikkoutua. Useimmat nykyaikaiset järjestelmät yhdistävät passiivisia jäähdytysmenetelmiä, kuten alumiinista valmistettuja lämmönpoistolohkoja, aktiiviseen jäähdytykseen älykkäiden tuulettimien avulla, jotka käynnistyvät tarvittaessa. Erityisen kuumaan ilmastoon sijoitettaessa on otettava huomioon vuosittaiset lämpötilan vaihtelut, jotka voivat olla jopa yli 40 astetta. Viime vuonna julkaistu tutkimus toi myös esiin mielenkiintoisia tuloksia: radiomastot, joissa oli erityisesti äärimmäisiin sääolosuhteisiin suunniteltuja liittimiä, kohtasivat noin 18 prosenttia vähemmän ylikuumenemiseen liittyviä ongelmia kuin tavalliset mastot.

Painon ja tuulikuorman tasapainottaminen mastojen osioiden välillä

Tyypillinen 3-osuinen 5G RRU-klusteri painaa 45–65 kg, mikä edellyttää huolellista kuorman jakautumista. Tuulikuormat lisäävät monimutkaisuutta:

• Rakenteelliset rajat : Teräshilamastot kestävät jopa 200 kg/m² 150 km/h tuulissa
• Materiaalikorvaus : Alumiinikuoret vähentävät painoa 25 % verrattuna teräkseen, mutta lisäävät alkuperäisiä kustannuksia
  Parhaat käytännöt suosittelevat RRU-laitteiden sijoittamista tornin keskimmäiseen kolmannekseen, välttäen yläosassa olevia asennuksia, jotka voimistavat heilahdusta 12–15 %.

Tietoanalyysi: Viankorkeudet liittyvät huonoon lämpö- ja rakennesuunnitteluun

Huonosti suunnitelluilla RRU-järjestelyillä varustetut tornit kohtaavat:

Vuoden 2024 analyysi 1 200 viestintätornista paljasti, että 63 % RRU-osien vaihdoista johtui ennalta ehkäistävissä olevista lämpö- tai mekaanisista rasituksista, mikä korostaa tarvetta ennakoivalle suunnittelun validoinnille.

RRU-asennusten huoltokelpoisuuden, turvallisuuden ja säädösten noudattamisen varmistaminen

Tehokkaiden viestintätornien RRU-asennusten suunnittelu edellyttää huolellista huomiointia huoltotoimintojen, turvallisuusmääräysten ja sääntelyvaatimusten osalta. Alla on keskeisiä strategioita näiden tekijöiden optimoimiseksi.

Laitteistojärjestelyn perusperiaatteet toiminnallisen tehokkuuden ja huollon mahdollistamiseksi

Kun RRU-järjestelyt keskittyvät helppoon pääsyyn, korjaukset vievät noin 25 % vähemmän aikaa verrattuna perinteisiin asetteluihin. Tietojen mukaan Knowpipingin kenttätiedoista vuodelta 2024, osien järjestäminen standardiryhmiin, joilla on vähintään 60 cm tilaa niiden ympärillä, mahdollistaa teknikoiden vaihtaa rikkoutuneet komponentit noin 40 % nopeammin. Pystysuuntaisissa asennuksissa ei tulisi jättää alueita, joita ei voi nähdä tai saavuttaa. Vaakasuuntaisissa järjestelyissä on oltava riittävästi tilaa, jotta työntekijät voivat päästä paneleihin käsiksi ilman että naapurilaitteita täytyy ensin purkaa. Nämä käytännön seikat tekevät huoltotöistä paljon sujuvampia todellisissa olosuhteissa.

Sähköturvallisuus ja maadoituskäytännöt viestintätornien RRU-konfiguraatioissa

Hyvät maadoitusmenetelmät ovat ratkaisevan tärkeitä vaarallisten kaarien estämiseksi kantajärjestelmän tukiasemilla, erityisesti kun myrskyt kulkevat alueen yli. Viime vuoden tutkimus osoitti, että monipolkuista maadoitusta käyttävillä sivustoilla oli noin kaksi kolmasosaa vähemmän sähköongelmia verrattuna tavallisiin järjestelmiin. Myös jännite-erojen pitäminen alle viiden voltin RRU-laitekehikon ja tornirungon välillä on erittäin tärkeää. Tämän saavuttamiseksi teknikoiden tulisi sijoittaa erottransformaattorit ja yliaaltosuojalaitteet korkeintaan kolmen metrin päähän laitteista. Tämä auttaa vähentämään niitä ikäviä induktiosilmukoita, jotka voivat aiheuttaa runsaasti ongelmia huoltotiimeille myöhemmin.

Kansallisten turvallisuusstandardien ja säädösten noudattaminen

IEC 62368-1 -standardin (vaarapohjainen suunnittelu) ja ETSI EN 301 908-13 -standardin (5G:n radioaaltoaltistus) noudattaminen vähentää vastuuvahinkoriskejä. Ei-standardien mukaisilla asennuksilla on 3,8-kertainen korkeampi vioittumistiheys äärijärissä vuoden 2023 tarkastusten mukaan (IRPros). Rajat ylittävissä projekteissa on suunniteltava sekä FCC:n (Yhdysvallat) että CE-merkinnän (EU) raja-arvojen mukaisesti sähkömagneettisen yhteensopivuuden osalta.

Käytännön esimerkki: Huoltokatkojen vähentäminen standardoituja ja standardien mukaisia asetteluita käyttämällä

Eurooppalainen teleoperaattori vähensi vuosittaista huoltokatkoa 30 % uudelleensuunniteltuaan 1 200 tornipaikkaa modulaarisia RRU-asioita käyttäen. Kiinnityskorkeuden, kaapelointireittien ja turvaratkaisujen sijoittelun standardoiminen lyhensi keskimääräistä korjausaikaa 90 minuutista 63 minuuttiin. Hanke vähensi toimintakustannuksia 18 euroa kohden kuukaudessa samalla kun se ylitti ETSI:n turvallisuusvaatimukset.

Tulevaisuudenvarmistus: Tietoliikennetornien RRU-asetteluiden skaalautuvuus ja teknologian kehittyminen

Joustavien RRU-asetteluiden suunnittelu 5G:tä ja sen jälkeistä aikaa varten

Modernit viestintätornit edellyttävät RRU-konfiguraatioita, jotka tukevat nykyisiä 5G-tarpeita ja samalla mahdollistavat tulevien 6G-standardien hyödyntämisen. Antennien sijoituksen ja kuituverkon reitityksen optimointi vähentää jälkikäteen tehtävien muutostöiden kustannuksia teknologiasiirtymien yhteydessä. Modulaariset kiinnitysjärjestelmät mahdollistavat laitteiston vaihdon rakenteellisia muutoksia tekemättä, mikä taataan edistyneiden beamforming- ja massiivisten MIMO-tekniikoiden saumatonta integrointia.

Tapaus: Parantunut signaalin viive optimoimalla RRU-laitteiden sijoitus

Viime vuoden 2023 IoT:n skaalautuvuuteen liittyvän tutkimuksen mukaan yksi suuri valmistaja onnistui vähentämään signaaliviiveitä noin 30 prosentilla siirtämällä etäyksiköitään (RRU) lähemmäs itse antennirakenteita. Yritys huomasi, että komponenttien strategisella sijoittelulla pystyttiin merkittävästi vähentämään tarvittavan kuituoptisen kaapelin pituutta. Tämä tarkoitti, että signaalien kulkemiseen verkossa kului vähemmän aikaa, mikä puolestaan auttoi vähentämään ärsyttäviä etenemisviiveitä. Samalla yritys pysyi edelleen kaikkien ETSIn lämpövaatimusten sisällä laitteiden turvallisuuden osalta. Mitä tämä käytännössä tarkoittaa? Nopeampia reaktioaikoja kaikilla toimialoilla! Käytännön hyötyjä ovat muun muassa parempi suorituskyky ajoneuvoissa, jotka tarvitsevat välitöntä datankäsittelyä, sekä AR-kokemuksissa, joissa jopa millisekunnit ratkaisevat.

Skaalautuvien päivitysten strategiat ilman olemassa olevan infrastruktuurin perusteellista uudistamista

Tulevaisuuteen varautuvat suunnittelut keskittyvät standardoituihin liitäntöihin ja ylimääräiseen tehonkapasiteettiin (vähintään 20 %:n varakapasiteetti) seuraavan sukupolven RRUt:n tukemiseksi. Hybridikaapelointi, jossa käytetään sekä kuitua että kuparia, mahdollistaa asteittaisen siirtymisen täyteen kuituliitännän käyttöön kaistanleveyden kasvaessa. Hajautetut virtajärjestelmät älykkäällä kuormantasaamisella vähentävät keskitettyjen varavoimajärjestelmien riippuvuutta ja mahdollistavat vaiheittaiset päivitykset eri torniosastojen kesken.

Usein kysytyt kysymykset

Mikä on RRU:n ensisijainen toiminto?

RRU:t muuntavat digitaaliset signaalit radioaaltoiksi ja päinvastoin, mikä vähentää signaalin häviötä ja parantaa verkon tehokkuutta.

Miksi RRU:t sijoitetaan lähekkäin antenneja?

RRU:iden sijoittaminen lähelle antenneja vähentää tehohäviötä ja parantaa signaalin voimakkuutta minimoimalla koaksiaalikaapelin pituuden.

Kuinka RRU:t yhdistyvät BBUs:iin?

RRU:t yhdistyvät Baseband Units -BBUs:iin (kantataajuusyksiköihin) käyttämällä kuituoptisia yhteyksiä tehokkaan tiedonsiirron ja käsittelyn mahdollistamiseksi.

Millaisiin haasteisiin RRU:t kohtaavat lämmönhallinnassa?

RRUt tuottavat merkittävää lämpöä, erityisesti korkeissa lämpötiloissa. Tehokkaat lämmönhajotusmenetelmät ovat ratkaisevan tärkeitä laitteiston kunnossapidon kannalta.

Kuinka RRU-järjestelyjä voidaan tulevaisuudensuuntaa?

Joustavat RRU-järjestelyt ja modulaariset suunnittelut helpottavat uusien teknologioiden ottamista käyttöön ja mahdollistavat saumattomat päivitykset ilman laajoja jälkiasennuksia.