Hogyan tervezzünk hatékony kommunikációs toronynak berendezéselrendezést?

Mik azok a távoli rádióegységek (RRU-k) és miért fontosak az alapállomás-átviteli rendszerekben

A távoli rádióegységek (RRU-k) fontos szerepet töltenek be a mai bázisállomás-rendszerek adó-vevő elemeiként. Ezek az egységek alapvetően a digitális jelek és a tényleges rádiófrekvenciák közötti kétirányú átalakítást végzik. Amikor a kommunikációs toronyhelyeken az antennák közelébe telepítik őket, csökkentik a hosszú koaxiális kábelek használata során fellépő jelveszteséget. A 2023 körül végzett terepi kutatások kimutatták, hogy ez a telepítési mód valódi különbséget jelent. Az egységek közelebb helyezése ahhoz a ponthoz, ahová a jeleknek el kell jutniuk, körülbelül 25–30 százalékkal csökkenti az energia veszteséget a régebbi elrendezésekhez képest. A jobb jelminőség hatékonyabb hálózati működést eredményez összességében. Emellett gyorsabbá teszi az új technológiák, például az 5G bevezetését is, mivel kevesebb infrastruktúrát kell módosítani.

RRU-k integrálása az antennákkal és alapsávi egységekkel: Jelfolyam elvek

Az RRUs egységek az általunk ismert rövid ugrókábelekkel csatlakoznak az antennákhoz, miközben szálkábelen keresztül kapcsolódnak a bázisállomás egységekhez (BBU), ahol többek között a CPRI protokoll fut. A beállítás során az analóg-digitális átalakítás közvetlenül az RRU-ban történik meg, ami csökkenti a jelkésleltetést, és lényegesen megkönnyíti a technikusok munkáját a toronynál. Érdekes, hogy egyetlen BBU egység hogyan képes egyszerre több RRU-t is kezelni. Ez azt jelenti, hogy a feldolgozás nagy része egy központi helyen történik, de a tényleges RF jeleket ezek az elosztott, különböző helyeken elhelyezett egységek bocsátják ki.

Trendanalízis: Az elosztott RRU architektúrák felé való áttérés az 5G hálózatokban

A szolgáltatók egyre inkább elosztott RRU elrendezéseket alkalmaznak, hogy megfeleljenek az 5G magas frekvenciájú spektrumigényeinek. Az RRUs egységek toronyszakaszok mentén történő elhelyezésével, nem pedig a torony alján történő csoportosításával a hálózatok szélesebb lefedettséget érnek el a milliméterhullámú sávokban, csökkentve ezzel a szektorok közötti interferenciát, valamint lehetővé teszik a Massive MIMO konfigurációk skálázhatóságát.

A kábelhossz és teljesítményveszteség minimalizálásának stratégiája a célirányos RRU-elhelyezéssel

Az RRU-k elhelyezésének optimalizálása három fő lépést foglal magában:

1. Függőleges elhelyezés : Az RRUs-egységeket az antenna közelében, 3–5 méteres távolságon belül kell rögzíteni, hogy csökkentsék a tápvonal-vezetékek veszteségeit.
2. Fénykábel-használat előtérbe helyezése : Fénykábeleket kell használni koaxiális kábelek helyett a BBU-RRU kapcsolatoknál, ezzel csökkentve a jelcsillapodást 90%-kal.
3. Moduláris kialakítás : Az RRUs-egységeket szabványosított tokokba kell csoportosítani, hogy leegyszerűsítsék a jövőbeli hardvercseréket.

Ez a megközelítés 18%-kal csökkenti az üzemeltetési költségeket, miközben támogatja az egyre szigorodó energiahatékonysági előírásoknak való megfelelést.

Teljesítmény- és fénykábel-kapcsolatok optimalizálása hírközlési torony RRU-felszereléseknél

Jelcsillapodás minimalizálása a BBU-tól az RRU-ig vezető fénykábel-szakaszokon

A bázisállomás-egységek (BBU-k) és a távoli rádióegységek (RRU-k) közötti optikai kábelek általában körülbelül 0,25 dB veszteséget mutatnak kilométerenként modern egymódusú szál használata esetén. Azonban a rossz telepítési gyakorlatok akár háromszorosára is növelhetik ezt a veszteséget. A megfelelő tervezés azt jelenti, hogy az RRU-kat kb. 300 méteren belül kell tartani a hozzájuk tartozó BBUs-egységektől, így a jelek erősek maradnak az egész hálózaton. A kábelek éles hajlításait teljesen el kell kerülni, mivel bármely 30 foknál nagyobb szög problémákat okozhat. Olyan telepítéseknél, ahol a távolság problémát jelent, toronyszintű erősítőket használnak. Ezek az eszközök segítenek a jelek megerősítésében hosszabb távolságokon, és sok modell rendelkezik moduláris komponensekkel, amelyek lehetővé teszik a technikusok számára a teljesítménykimenet kb. 10 százalékos finomhangolását minden 50 méter után.

Hatékony energiaellátási rendszerek magas építményeken lévő távoli rádióegységekhez

A DC-erőforrás-rendszerek általában körülbelül 48 V vagy 60 V feszültséget szolgáltatnak a távoli rádióegységek (RRU-k) számára minimális, gyakran 5%-nál alacsonyabb feszültségeséssel, köszönhetően az intelligens terheléselosztási technikáknak. Ez különösen fontossá válik nagy magasságú, 60 méternél magasabb tornyok esetén. Az alumínium vezetők használata a réz helyett körülbelül 35%-kal csökkenti a kábelek súlyát teljesítményveszteség nélkül, mivel ezek a kábelek speciális antioxidáns bevonattal rendelkeznek, amely hatékonyan fenntartja az áramvezetést. Telepítési szempontból a 2N redundancia konfigurációval ellátott központosított energiaellátó központok akár tizenkét RRU-t is kiszolgálhatnak minden szektorban. A költségmegtakarítás jelentős, a telepítés során körülbelül 18 amerikai dollárt takarít meg futóméterenként, így ez a megközelítés mind technikailag megalapozott, mind gazdaságilag vonzó lehet a hálózati szolgáltatók számára, akik infrastruktúra-befektetéseik optimalizálására törekednek.

A megbízhatóság és a költségek kiegyensúlyozása az áram- és üvegszálas hálózatok telepítésénél

Ha a hálózat körülbelül 60%-ában légkábeleket kombinálnak az igazán fontos szakaszokon futó aluljárócsövekkel, a vállalatok általában körülbelül 98,5% rendelkezésre állást érnek el, miközben kb. 22%-kal kevesebbet költenek, mintha mindenhol föld alá fektetnék a kábeleket. A legtöbb üzemeltető azt tapasztalja, hogy az automatizált terhelésfigyelés majdnem tízből kilenc potenciális áramellátási problémát észlel, mielőtt azok bármilyen szolgáltatási zavart okoznának, ami biztosan segít csökkenteni az éves karbantartási költségeket. És ne feledjük el az előre lefejezett kábelkötegeket APC-kapcsolókkal! Ezek jelentős időt takarítanak meg a technikusoknak a telepítés során, körülbelül 40%-kal csökkentve a munkaórákat a hagyományos, mezőben történő bekötési módszerekhez képest, amelyek sokkal több kézi munkát igényelnek.

Hő- és szerkezeti menedzsment megbízható RRU-teljesítményért

A kommunikációs toronyra szerelt RRU-k hőelvezetésének kihívásai

A távoli rádióegységek általában elég melegen működnek, különösen akkor, ha kültéren használják őket, ahol a belső hőmérséklet akár 60 fok Celsiust is elérhet. Ha ezt a hőt nem kezeljük megfelelően, hamarosan problémák lépnek fel. Az eszközök csökkenthetik a kimenő teljesítményüket, akár 30 százalékkal is, vagy ami még rosszabb, az alkatrészek idővel egyszerűen tönkremennek. A legtöbb modern rendszer passzív hűtési módszereket, például alumínium hűtőbordákat kombinál aktív hűtéssel, okos ventilátorok segítségével, amelyek szükség esetén automatikusan bekapcsolnak. Különösen forró éghajlatú területeken történő telepítések során a mérnököknek figyelembe kell venniük az éves hőmérsékletváltozásokat, amelyek akár 40 fokot vagy többet is ingadozhatnak. Egy tavalyi kutatás érdekes eredményeket is felmutatott: az extrém időjárási viszonyoknak ellenálló speciális csatlakozókkal felszerelt toronyállomásoknál körülbelül 18 százalékkal kevesebb túlmelegedéssel kapcsolatos hiba fordult elő, mint a hagyományos modelleknél.

Súly és szélterhelés kiegyensúlyozása a toronyszakaszok között

Egy tipikus 3-szektoros 5G RRU klaszter súlya 45–65 kg, ami gondos terheléselosztást igényel. A szélterhelés további bonyolultságot jelent:

• Szerkezeti korlátok : Acéltornyok akár 200 kg/m² terhelést is elbírnak 150 km/h sebességű szélben
• Anyagválasztás kompromisszumai : Az alumínium házak 25%-kal csökkentik a súlyt az acélhoz képest, de növelik a kezdeti költségeket
  A legjobb gyakorlat szerint az RRUs egységeket a torony középső harmadában célszerű elhelyezni, elkerülve a tetejére szerelt konfigurációkat, amelyek 12–15%-kal fokozzák a lengést.

Adatfelismerés: Hibaráták összefüggése a rossz hő- és szerkezettervezéssel

Alacsony minőségű RRU elrendezéssel rendelkező tornyok esetén előforduló problémák:

Egy 2024-es, 1200 kommunikációs toronyra kiterjedő elemzés szerint az RRU-k cseréjének 63%-a megelőzhető hőmérsékleti vagy mechanikai terhelésből ered, ami aláhúzza a proaktív tervezési érvényesítés szükségességét.

Az RRU elrendezések karbantartási hozzáférésének, biztonságosságának és előírásoknak való megfelelésének biztosítása

A hatékony kommunikációs tornyok RRU elrendezése rendkívül pontos figyelmet igényel a karbantartási folyamatokhoz, biztonsági protokollokhoz és szabályozási követelményekhez. Az alábbiakban bemutatunk néhány kulcsfontosságú stratégiát ezek optimalizálására.

A berendezések elrendezésének alapelvei a működési hatékonyság és a karbantartási hozzáférés érdekében

Amikor az RRU beállítások a könnyű hozzáférésre fókuszálnak, a javítások átlagosan körülbelül 25%-kal rövidebb időt vesznek igénybe, mint a hagyományos elrendezések esetében. A Knowpiping 2024-es terepi adatai szerint, ha az alkatrészeket standard modulcsoportokba rendezik, és legalább 60 cm szabad tér áll rendelkezésre körülöttük, a technikusok a meghibásodott komponenseket körülbelül 40%-kal gyorsabban tudják cserélni. Függőleges telepítéseknél fontos, hogy ne maradjanak olyan területek, amelyeket sem látni, sem elérni nem lehet. A vízszintes elrendezések esetében elegendő helyre van szükség ahhoz, hogy a dolgozók a panelekhez hozzáférhessenek anélkül, hogy először szétszerelnék a szomszédos berendezéseket. Ezek a gyakorlati megfontolások valós körülmények között lényegesen egyszerűbbé teszik a karbantartási munkákat.

Kommunikációs torony RRU konfigurációk elektromos biztonsága és földelési gyakorlatai

A megfelelő földelési gyakorlatok kritikus fontosságúak a veszélyes ívkisülések megelőzésében az alapállomásoknál, különösen akkor, amikor viharok érkeznek. Egy tavalyi kutatás kimutatta, hogy azok a telephelyek, amelyek több irányú földelést alkalmaztak, mintegy kétharmad részével kevesebb elektromos problémát tapasztaltak a szabványos rendszerekhez képest. Nagy jelentőségű az is, hogy az RRU ház és a toronykeret közötti feszültségkülönbség 5 volt alatt maradjon. Ennek eléréséhez a technikusoknak az elválasztó transzformátorokat és túlfeszültség-védelmi eszközöket legfeljebb három méterre kell elhelyezniük a berendezések helyétől. Ez segít csökkenteni az olyan zavaró indukciós hurokhatásokat, amelyek később rengeteg fejfájást okozhatnak a karbantartó személyzetnek.

Nemzetközi biztonsági szabványok és előírások betartása

Az IEC 62368-1 (veszélyalapú mérnöki eljárás) és az ETSI EN 301 908-13 (5G rádiófrekvenciás kitérítés) előírásainak való megfelelés csökkenti a felelősségi kockázatokat. A 2023-as IRPros ellenőrzések szerint a nem megfelelő telepítések extrém időjárási viszonyok között 3,8-szor magasabb hibaszázalékot mutatnak. Határon átnyúló projektek esetén a terveket mind az amerikai FCC, mind az európai CE határértékekkel összhangban kell létrehozni az elektromágneses kompatibilitás tekintetében.

Gyakorlati példa: Kiesési idő csökkentése szabványos, előírásoknak megfelelő elrendezésekkel

Egy európai távközlési szolgáltató évi 30%-kal csökkentette a kiesési időt, miután 1200 toronypontot újratervezett moduláris RRU-elrendezést alkalmazva. A rögzítési magasságok, kábelvezetések és biztonsági korlátok elhelyezésének szabványosításával az átlagos javítási idő 90 percről 63 percbe csökkent. A projekt havi 18 eurós üzemeltetési költségmegtakarítást eredményezett toronypontonként, miközben túllépte az ETSI biztonsági irányelveit.

Jövőbiztos kommunikációs torony RRU-elrendezések kialakítása bővíthetőségre és technológiai fejlődésre

Rugalmas RRU-elrendezések tervezése az 5G és az azt követő generációk számára

A modern kommunikációs tornyok olyan RRU-konfigurációkat igényelnek, amelyek támogatják a jelenlegi 5G követelményeket, miközben alkalmasak az újonnan megjelenő 6G szabványokra is. Az antennapozícionálás és a fénykéntes útvonaltervezés optimalizálása csökkenti a későbbi átalakítások költségeit a technológiai átállások során. A moduláris rögzítőrendszerek lehetővé teszik a szolgáltatók számára a hardver cseréjét szerkezeti módosítások nélkül, biztosítva ezzel a fejlett beamforming és masszív MIMO technológiák zökkenőmentes integrációját.

Esettanulmány: Jelek késleltetésének javítása az RRU-k optimális elhelyezésével

Egy 2023-as, az IoT skálázhatósági problémáit vizsgáló tanulmány szerint egy jelentős gyártó körülbelül 30 százalékkal csökkentette a jelkésleltetést egyszerűen azáltal, hogy a távoli rádióegységeket (RRU) közelebb helyezte az antennaegységekhez. A vállalat azt tapasztalta, hogy amikor ezeket az alkatrészeket stratégiai pozícióba helyezték, a szükséges üvegoptikás kábelek hossza jelentősen csökkent. Ez kevesebb időt jelentett a jelek hálózaton való áthaladásához, így csökkentve a bosszantó terjedési késéseket. Emellett továbbra is betartották az ETSI összes hőmérsékleti előírását a berendezések biztonságával kapcsolatban. Mit jelent ez a gyakorlatban? Gyorsabb válaszidő minden területen! A valódi előnyök közé tartozik a jobb teljesítmény olyan alkalmazásoknál, mint az önvezető autók, amelyeknek azonnali adatfeldolgozásra van szükségük, vagy az AR-élmények, ahol már a miliszekundumok is nagyot számítanak.

Skálázható frissítések stratégiái a meglévő infrastruktúra átalakítása nélkül

A jövőbiztos tervezési megközelítések a szabványosított interfészeket és a többlet teljesítményt (legalább 20% tartalék) részesítik előnyben, hogy támogassák a következő generációs RRK-kat. A hibrid üveg- és réz-kábelezés lehetővé teszi a fokozatos átállást a teljes üvegszálas csatlakozásra, ahogy nő a sávszélesség-igény. A decentralizált energiaellátó rendszerek okos terheléselosztással csökkentik a központosított biztonsági rendszerekhez való függőséget, és lehetővé teszik a toronyszektorok fokozatos fejlesztését.

Gyakori kérdések

Mi az RRK elsődleges funkciója?

Az RRK-k digitális jeleket alakítanak rádiófrekvenciákká és vissza, csökkentve a jelveszteséget és javítva a hálózati hatékonyságot.

Miért kerülnek az RRK-k az antennák közelébe?

Az RRK-k antennák közelébe helyezése csökkenti a teljesítményveszteséget és növeli a jel erősségét, mivel rövidebb koaxkábeleket igényel.

Hogyan kapcsolódnak az RRK-k a BBU-khoz?

Az RRK-k optikai szálakkal csatlakoznak az alapsávi egységekhez (BBU), hogy hatékony adatátvitelt és feldolgozást biztosítsanak.

Milyen kihívásokkal néznek szembe az RRK-k a hőkezelés tekintetében?

Az RRU-k jelentős hőt termelnek, különösen magas hőmérsékletű környezetben. A hatékony hőelvezetés elengedhetetlen az eszközök hosszú távú megbízhatóságának fenntartásához.

Hogyan tehető jövőbiztossá az RRU-elrendezés?

A rugalmas RRU-elrendezések és moduláris tervezés segítenek az új technológiák beépítésében, és lehetővé teszik a zavartalan frissítéseket nagyobb átalakítások nélkül.