संचार टावरों के लिए सही RRU कैसे चुनें?

आधुनिक रेडियो एक्सेस नेटवर्क में RRU की भूमिका को समझना

आधुनिक RAN में रिमोट रेडियो यूनिट (RRU) का कार्य

रिमोट रेडियो यूनिट्स, या RRUs, रेडियो एक्सेस नेटवर्क में डिजिटल बेसबैंड प्रोसेसिंग और वास्तविक रेडियो आवृत्ति संचरण के बीच आवश्यक कड़ी के रूप में कार्य करती हैं। ये उपकरण बेसबैंड इकाई से डिजिटल संकेत लेते हैं और उन्हें ऐसी RF तरंगों में बदलते हैं जो हवा के माध्यम से यात्रा कर सकती हैं। वे उपयोगकर्ताओं के फोन से वापस आने वाले संकेतों के लिए इसके उल्टा भी काम करते हैं। एंटीना के निकट स्थापित होने पर, RRUs 2.6 गीगाहर्ट्ज़ की आवृत्ति के आसपास प्रत्येक 100 मीटर पर लगभग 4 डीबी तक फीडर नुकसान कम कर देते हैं। पोनेमन के 2023 के कुछ शोध के अनुसार, इस स्थिति के कारण केंद्रीकृत सेटअप की तुलना में संकेत की गुणवत्ता लगभग 22% तक बढ़ जाती है। प्रमुख निर्माता अब अपने RRUs में उन्नत DAC/ADC कनवर्टर्स के साथ-साथ अच्छी फ़िल्ट्रेशन प्रणाली को भी एकीकृत कर रहे हैं। इससे उन्हें एक साथ कई आवृत्ति बैंड्स को संभालने में सक्षम बनाता है, जबकि विलंबता को 70 नैनोसेकंड से कम बनाए रखता है, जो हम सभी के लिए चाहे जाने वाले तेज़ 5G अनुप्रयोगों के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।

एक आधार स्टेशन के मुख्य घटक: जहाँ RRU का स्थान है

आधुनिक बेस स्टेशन तीन मुख्य तत्वों से मिलकर बने होते हैं:

• एंटीना एरे : विद्युत चुम्बकीय तरंग विकिरण/अवशोषण को संभालता है
• RRU : एंटीना स्थल पर आरएफ सिग्नल को प्रोसेस करता है (ऊपर/नीचे रूपांतरण, प्रवर्धन)
• BBU : प्रोटोकॉल स्टैक्स, त्रुटि सुधार और नेटवर्क सुरक्षा का प्रबंधन करता है

यह वितरित वास्तुकला पारंपरिक मैक्रो स्टेशनों की तुलना में 18–35% तक बिजली की खपत कम करती है, जैसा कि 2024 RAN ऊर्जा दक्षता परीक्षणों में दस्तावेजीकृत है। आरआरयू का बाहरी उपयोग के लिए उपयुक्त आवरण एंटीना के 1–5 मीटर के भीतर तैनाती को सक्षम करता है, जो मिलीमीटर-तरंग आवृत्तियों के लिए आवश्यक है जहां वातावरणीय अवमंदन 15 डीबी/किमी से अधिक होता है।

बेसबैंड इकाई (BBU) और RRU अलगाव: वास्तुकला में विकास

BBU-RRU का विघटन एकीकृत बेस स्टेशनों से मौलिक परिवर्तन का प्रतिनिधित्व करता है, जो निम्नलिखित को सक्षम करता है:

सुरक्षित सुविधाओं में BBU को केंद्रित करते हुए और टावर साइट्स पर RRU को वितरित करते हुए, ऑपरेटर सॉफ़्टवेयर-परिभाषित रेडियो पुन:कॉन्फ़िगरेशन के माध्यम से क्षेत्र अपग्रेड में 92% तक की तेज़ी प्राप्त करते हैं। हाल के C-RAN कार्यान्वयन दिखाते हैं कि प्रति BBU पूल में 64–256 RRU तक पर गतिशील लोड संतुलन का समर्थन करने के लिए यह अलगाव उच्च-घनत्व शहरी तैनाती के लिए वर्णक्रम दक्षता को अनुकूलित करता है।

RRU की मुख्य कार्यक्षमता और सिग्नल प्रोसेसिंग क्षमता

RRU में डाउनलिंक और अपलिंक सिग्नल प्रोसेसिंग

रिमोट रेडियो यूनिट्स या RRUs दोनों तरह के सिग्नल प्रोसेसिंग को संभालती हैं जो आजकल आधुनिक RAN प्रणालियों के काम करने के तरीके के लिए काफी महत्वपूर्ण है। जब नेटवर्क से डेटा नीचे भेजा जाता है, तो ये यूनिट BBU से आने वाले डिजिटल सिग्नल को कुछ परिष्कृत मॉड्यूलेशन विधियों के माध्यम से वास्तविक रेडियो तरंगों में बदल देती हैं। और जब डेटा ऊपर वापस भेजा जाता है, तो वे इस प्रक्रिया को उल्टा कर देते हैं, रेडियो आवृत्ति सिग्नल को लेकर उन्हें डिजिटल रूप में बदल देते हैं ताकि BBU इसे समझ सके। यह तथ्य कि RRUs एक साथ दोनों दिशाओं में काम कर सकते हैं, इससे हमें लगभग शून्य देरी के साथ अत्यंत तेज़ संचार गति प्राप्त होती है। त्रुटि दर भी वास्तव में कम रहती है, अधिकांश 5G सेटअप में लगभग 0.001% या उससे भी कम। इससे तब भी सब कुछ सिंक में बना रहता है जब हजारों डिवाइस एक साथ जुड़े हों और सेवा की गुणवत्ता में कोई प्रमुख व्यवधान नहीं आता।

RF फ्रंट-एंड फंक्शन: DAC, ADC, अप/डाउन कनवर्सन, फ़िल्टरिंग

RRU का आरएफ फ्रंट-एंड चार मुख्य घटकों पर निर्भर करता है:

1. डिजिटल-टू-एनालॉग कनवर्टर (DACs) : डिजिटल I/Q सिग्नल को एनालॉग तरंग रूपों में बदलते हैं
2. एनालॉग-टू-डिजिटल कन्वर्टर्स (ADCS) : डिजिटल प्रसंस्करण के लिए आने वाले एनालॉग सिग्नल को पकड़ते हैं
3. आवृत्ति परिवर्तक : बेसबैंड और कैरियर आवृत्तियों के बीच सिग्नल को स्थानांतरित करते हैं
4. बैंडपास फिल्टर : सिग्नल अखंडता को बरकरार रखते हुए बैंड से बाहर के हस्तक्षेप को हटा देते हैं

ये घटक वर्तमान बहु-तकनीक RAN तैनाती में 8.2 बिट प्रति सेकंड प्रति हर्ट्ज तक की वर्णक्रम दक्षता प्राप्त करने के लिए साथ काम करते हैं, जो वास्तविक दुनिया के माध्यम से परीक्षण में पुरानी प्रणालियों से 37% बेहतर प्रदर्शन करते हैं।

पावर एम्पलीफायर (PA) और लो-नॉइज़ एम्पलीफायर (LNA) का प्रदर्शन

आधुनिक RRU 5G के मांगपूर्ण लिंक बजट को पूरा करने के लिए उच्च दक्षता वाले PA (90–94% DC-RF रूपांतरण दक्षता) और अत्यंत संवेदनशील LNA (शोर आंकड़े <1.2 dB) को एकीकृत करते हैं। यह संयोजन समर्थन करता है:

• 200W कुल आउटपुट पर 64T64R मैसिव MIMO कॉन्फ़िगरेशन
• fR1 स्पेक्ट्रम में 160MHz चैनल बैंडविड्थ हैंडलिंग
• विश्वसनीय कमजोर संकेत का पता लगाने के लिए -110dBm रिसीवर संवेदनशीलता

तरल शीतलन और चरण परिवर्तन सामग्री जैसे थर्मल प्रबंधन नवाचार -40°C से +55°C के आसपास के तापमान में स्थिर संचालन सुनिश्चित करते हैं।

डी-आरएएन और सी-आरएएन तैनाती में आरआरयू के वास्तुशिल्प लाभ

वितरित आरएएन (डी-आरएएन) बनाम केंद्रीकृत आरएएन (सी-आरएएन): आरआरयू की भूमिका

रिमोट रेडियो यूनिट जिसे हम आरआरयू कहते हैं, मूल रूप से आरएएन आर्किटेक्चर को अधिक लचीला बनाते हैं क्योंकि वे रेडियो कार्यों को अलग करते हैं जहां बेसबैंड प्रोसेसिंग होती है। जब वितरित RAN प्रणालियों को देखते हैं, तो ये इकाइयां सेल साइटों पर एंटीना के ठीक बगल में बैठती हैं जो उन एनालॉग सिग्नल को मजबूत रखने में मदद करती है बजाय कमज़ोर होने के क्योंकि वे सहअक्षीय केबलों के माध्यम से यात्रा करते हैं। केंद्रीकृत आरएएन सेटअप के लिए, आरआरयू अभी भी एंटीना के करीब रहते हैं लेकिन अब फाइबर ऑप्टिक लाइनों के माध्यम से केंद्रीय प्रोसेसिंग इकाइयों से जुड़ते हैं। यह व्यवस्था पिछले वर्ष की कुछ उद्योग रिपोर्टों के अनुसार साइटों पर भौतिक स्थान की आवश्यकताओं को लगभग 40 प्रतिशत तक कम कर सकती है। चाहे यह D-RAN या C-RAN कॉन्फ़िगरेशन हो, ये रिमोट यूनिट अच्छी सिग्नल गुणवत्ता बनाए रखने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं जबकि भविष्य में आने वाले किसी भी बदलाव को संभालने के लिए नेटवर्क को पर्याप्त रूप से अनुकूलनशील बनाती हैं।

आरयूआर के साथ फीडर हानि को कम करना और ऊर्जा दक्षता में सुधार करना

जब रिमोट रेडियो यूनिट्स को एंटीना के निकट स्थापित किया जाता है, तो पुराने ढांचों की तुलना में फीडर लाइन नुकसान लगभग 90% तक कम हो जाता है, जो कुल ऊर्जा दक्षता के लिए वास्तविक अंतर उत्पन्न करता है। छोटी केबल्स का अर्थ है कि आरएफ शक्ति का कम अपव्यय होता है। उन लंबी केबल्स के माध्यम से कुल ऊर्जा का 15 से 20% खोने के बजाय, अब हम 5% से कम नुकसान की ओर देख रहे हैं, विशेष रूप से उच्च आवृत्ति संकेतों के साथ काम करते समय। एक अन्य लाभ ठंडा करने की आवश्यकता में कमी से आता है क्योंकि इन आरआरयू को वास्तव में बाहर रखे जाने पर भी बिना महंगे तापमान नियंत्रित आवरण की आवश्यकता के ठीक काम करते हैं। गर्मियों के महीनों के दौरान एयर कंडीशनिंग प्रणालियों के पीछे रहने की स्थिति में इस सेटअप ने रखरखाव संबंधी समस्याओं में कमी दिखाई है, ऐसी रिपोर्ट क्षेत्र इंजीनियरों ने दी है।

आभासी RAN वातावरण में स्केलेबिलिटी और तैनाती लचीलापन

आज के रिमोट रेडियो यूनिट्स (RRUs) ई-सीपीआरआई जैसे मानकों के धन्यवाद क्लाउड नेटिव सेटअप के साथ अच्छी तरह से काम करते हैं। इससे विभिन्न विक्रेता नेटवर्क के पूल संसाधनों को गतिशील रूप से बढ़ावा देना संभव हो जाता है। इन यूनिट्स की मॉड्यूलर प्रकृति का अर्थ है कि ऑपरेटर टावर संरचनाओं में बदलाव किए बिना चरणबद्ध तरीके से क्षमता बढ़ा सकते हैं, जो 5G mMIMO क्षमताओं के विस्तार और कैरियर एग्रीगेशन के कार्यान्वयन के दौरान वास्तव में महत्वपूर्ण है। आरआरयूएस को शामिल करने वाले वर्चुअलाइज्ड आरएएन या वीआरएएन समाधानों पर नजर डालते हुए, उद्योग परीक्षणों में दिखाया गया है कि वे पुराने स्कूल के सिस्टम की तुलना में लगभग 30 प्रतिशत तेजी से सेवाएं तैनात करते हैं।

बहु-पीढ़ी नेटवर्क के लिए आवृत्ति और प्रौद्योगिकी समर्थन

आवृत्ति बैंड सुसंगतता और स्पेक्ट्रम दक्षता पर विचार

नवीनतम रिमोट रेडियो यूनिट्स पुराने सिस्टम की तुलना में लगभग 30 प्रतिशत बेहतर स्पेक्ट्रम दक्षता प्रदान करती हैं क्योंकि वे 600 MHz से लेकर 6 GHz तक की आवृत्तियों में काम करती हैं। यह विस्तृत सीमा इस बात को सुनिश्चित करती है कि नेटवर्क ऑपरेटर 5G न्यू रेडियो तकनीक की ओर बढ़ते समय अपने पास मौजूद स्पेक्ट्रम संसाधनों का उपयोग जारी रख सकें। वाइडबैंड आरआरयू के साथ, कई अलग-अलग आवृत्ति बैंड एक ही हार्डवेयर पर संयोजित हो जाते हैं। इससे सेल साइट्स पर उपकरणों के प्रसार में कमी आती है और प्रति सेक्टर लगभग 19% तक ऊर्जा की बचत होती है, जैसा कि पिछले वर्ष वायरलेस इंफ्रास्ट्रक्चर जर्नल में प्रकाशित कुछ हालिया शोध में बताया गया है।

आरआरयू में बहु-बैंड और बहु-तकनीक समर्थन (2G/3G/4G/5G)

अब प्रमुख आरआरयू सॉफ्टवेयर-डिफाइंड रेडियो (एसडीआर) आर्किटेक्चर के माध्यम से जीएसएम (2G), यूएमटीएस (3G), एलटीई (4G), और 5G एनआर सिग्नल को एक साथ संसाधित करते हैं। इस पिछड़ी संगतता के कारण समानांतर रेडियो श्रृंखलाओं की आवश्यकता समाप्त हो जाती है, जैसा कि नीचे दी गई तालिका में दर्शाया गया है:

भविष्य के लिए तैयार नेटवर्क: बैंड और ऑपरेटरों में स्केलेबिलिटी

मॉड्यूलर आरआरयू डिज़ाइन ऑपरेटरों को दूरस्थ सॉफ़्टवेयर अपडेट के माध्यम से नए आवृत्ति बैंड सक्रिय करने की अनुमति देते हैं, जिससे टावर पर जाने की आवश्यकता 62% तक कम हो जाती है ( मोबाइल नेटवर्क ऑपरेटर सर्वेक्षण 2024 )। हाल के मॉडल में क्रॉस-ऑपरेटर स्पेक्ट्रम शेयरिंग क्षमता अधर्जित बैंड के गतिशील आवंटन को सक्षम करती है, बहु-ऑपरेटर वातावरण में 5जी रोलआउट को 89% तक तेज कर देती है।

उन्नत एंटीना के साथ एकीकरण: एमआईएमओ और बीमफॉर्मिंग तैयारी

उन्नत आरआरयू डिज़ाइन के माध्यम से एमआईएमओ और बीमफॉर्मिंग को सक्षम करना

नवीनतम रेडियो रिमोट यूनिट्स (RRUs) अपने अंतर्निर्मित अनुकूली बीमफॉर्मिंग तकनीक और कई एंटीना व्यवस्थाओं के माध्यम से मैसिव MIMO को संभव बनाती हैं। ये यूनिट्स 64 ट्रांसमिट, 64 रिसीव ऐर्रेज़ के साथ काम करते हुए वास्तव में सिग्नल को उस स्थान पर लक्षित करती हैं जहाँ उनकी आवश्यकता होती है, जिससे पुराने उपकरणों की तुलना में एक ही आवृत्ति स्थान में अधिक डेटा फिट होने की क्षमता बढ़ जाती है। पिछले साल किए गए कुछ परीक्षणों ने भी कुछ काफी प्रभावशाली दिखाया। उन नेटवर्क्स ने जिन्होंने आठ सिग्नल अलगाव परतों के साथ इन उन्नत RRU का उपयोग किया, वास्तव में भीड़-भाड़ वाले शहरी वातावरण में लगभग 3.8 गीगाबिट प्रति सेकंड की गति प्राप्त की। चरम उपयोग के समय धीमा हुए बिना सभी को जुड़े रखने की कोशिश करते समय इस तरह का प्रदर्शन बहुत बड़ा अंतर लाता है।

बीमफॉर्मिंग यूनिट्स (BFUs) और एंटीना मॉड्यूल का एकीकरण

बीमफॉर्मिंग यूनिट या BFU रेडियो रिमोट यूनिट (RRU) के अंदर फ़ेज़ शिफ्टर और पावर एम्पलीफायर के साथ मिलकर 5G मिलीमीटर वेव आवृत्तियों पर लगभग प्लस या माइनस 2 डिग्री की सटीकता के साथ सिग्नल को निर्देशित करते हैं। इस स्तर का नियंत्रण प्राप्त करने से वास्तविक अंतर आता है - ऑपरेटरों की रिपोर्ट के अनुसार जब कई सेवा प्रदाता एक ही क्षेत्र साझा करते हैं, तो हस्तक्षेप लगभग 65 प्रतिशत कम हो जाता है, जबकि सेल कवरेज पहले की तुलना में लगभग 18 प्रतिशत अधिक दूर तक फैल जाता है। आगे देखें तो, नए RRU को बिल्ट-इन एंटीना मॉड्यूल के साथ डिज़ाइन किया जा रहा है जो उन सभी घटकों को एक संकुचित बाहरी यूनिट में एकीकृत कर देता है। इस एकीकरण से स्थापना लागत में काफी कमी आती है, जिससे कंपनियों को पारंपरिक प्रणालियों की तुलना में लगभग 40 प्रतिशत की बचत होती है जहाँ सभी चीजों को अलग-अलग स्थापित करना पड़ता था। उद्योग स्पष्ट रूप से इन एकीकृत समाधानों की ओर बढ़ रहा है क्योंकि ये दोनों प्रदर्शन लाभ और महत्वपूर्ण लागत बचत प्रदान करते हैं।

बाहरी RRU स्थापना में तापीय और बिजली प्रबंधन

सक्रिय MIMO संचालन के दौरान आउटडोर RRUs तक 300W की ऊष्मा उत्सर्जित करते हैं, जिसके लिए 45°C से नीचे तापमान बनाए रखने के लिए तरल-शीतलित चेसिस और AI-संचालित वायु प्रवाह प्रणालियों की आवश्यकता होती है। उन्नत मॉडल गैलियम नाइट्राइड (GaN) पावर एम्पलीफायर और लोड-अनुकूलित वोल्टेज नियमन का उपयोग करके 94% ऊर्जा दक्षता प्राप्त करते हैं, जिससे 2023 दूरसंचार स्थिरता मानकों के अनुसार प्रति इकाई वार्षिक OPEX में 7,200 डॉलर की कमी आती है।