ยูนิตวิทยุระยะไกล หรือที่เรียกสั้นๆ ว่า RRU มีบทบาทสำคัญในเครือข่ายเซลลูลาร์สมัยใหม่ โดยทำหน้าที่รับสัญญาณดิจิทัลจากยูนิตเบสแบนด์ (BBU) และแปลงสัญญาณเหล่านั้นให้กลายเป็นคลื่นวิทยุจริงที่สามารถส่งผ่านระบบไร้สายได้ เมื่อผู้ให้บริการย้ายชิ้นส่วนความถี่วิทยุ (RF) เหล่านี้ออกจากตำแหน่งกลาง มาติดตั้งไว้ใกล้กับเสาอากาศโดยตรง จะช่วยลดการเสื่อมของสัญญาณที่เกิดจากสายสัญญาณยาวที่เชื่อมระหว่างห้องอุปกรณ์ นอกจากนี้ยังช่วยให้บริษัทโทรคมนาคมมีความยืดหยุ่นมากขึ้นในการออกแบบพื้นที่ให้ครอบคลุมสัญญาณ แล้ว RRU ทำหน้าที่อะไรบ้าง? โดยทั่วไปแล้ว มันจะขยายสัญญาณที่อ่อนให้สามารถส่งไปได้ไกลขึ้น กรองสัญญาณรบกวนที่ไม่ต้องการออกไป ซึ่งอาจรบกวนการสนทนาหรือการถ่ายโอนข้อมูล และรักษาคุณภาพของสัญญาณให้มีความสะอาดและเสถียรตลอดเวลา แม้จะมีการสลับใช้งานระหว่างช่วงความถี่ต่างๆ เช่น แถบความถี่ 700 MHz ที่นิยมใช้ในพื้นที่ชนบท หรือสเปกตรัม 3.5 GHz ที่มีความเร็วสูงกว่าและพบได้ทั่วไปในเขตเมือง
RRU ทำงานร่วมกับ BBU ซึ่งทำหน้าที่ดูแลการประมวลผลแบบดิจิทัลทั้งหมด และจัดการโปรโตคอล การจัดวางระบบนี้ช่วยแบ่งงานโดยให้การประมวลผลที่ต้องใช้พลังงานสูงส่วนใหญ่เกิดขึ้นใน BBU ในขณะที่ RRU ทำหน้าที่จัดการงานที่เกี่ยวข้องกับความถี่วิทยุ การจัดระบบเช่นนี้ช่วยลดความหน่วงของระบบได้อย่างมาก จริงๆ แล้วลดลงได้ประมาณครึ่งหนึ่ง เมื่อเทียบกับระบบเก่าที่ทุกอย่างรวมอยู่ในหน่วยเดียว อีกข้อดีคือ ทำให้การขยายระบบทำได้ง่ายขึ้น และการซ่อมบำรุงก็ง่ายขึ้นเมื่อมีปัญหาเกิดขึ้น อย่างไรก็ตาม ข้อเสียคือ RRU เหล่านี้ใช้พลังงานประมาณสองในสามของพลังงานรวมทั้งหมดที่สถานีฐานใช้ นั่นหมายความว่า นักออกแบบจำเป็นต้องพิจารณาอย่างรอบคอบเกี่ยวกับการจัดการความร้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากอุปกรณ์เหล่านี้มักติดตั้งภายนอกอาคารและต้องเผชิญกับสภาพอากาศต่างๆ
สถานีฐานสมัยใหม่ประกอบด้วยสามชั้นหลัก:
ด้วยการติดตั้ง RRU ร่วมกับเสาอากาศ การสูญเสียในสายเคเบิลโคแอ็กเชียล—ซึ่งอาจสูงถึง 4 dB ต่อ 100 เมตร ที่ความถี่ 2.6 กิกะเฮิรตซ์—จะลดลงอย่างมาก ส่งผลให้การครอบคลุมและการใช้พลังงานมีประสิทธิภาพดีขึ้น
เมื่อจัดการกับทราฟฟิกทั้งขาขึ้นและขาลง ยูนิตวิทยุระยะไกล (RRU) จะทำงานโดยรับสัญญาณแสงจากเส้นใยแก้วนำแสง และแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า จากนั้นจะมีการขยายสัญญาณให้มีระดับกำลังส่งอยู่ระหว่าง 20 ถึง 80 วัตต์ ก่อนจะส่งผ่านชุดเสาอากาศเพื่อวัตถุประสงค์ในการสร้างลำแสง (beamforming) ผลลัพธ์ที่ได้คือ การติดตั้งระบบ MIMO ขั้นสูงสามารถทำได้ ซึ่งหมายความว่าประสิทธิภาพการใช้สเปกตรัมในพื้นที่เมืองที่มีพื้นที่จำกัดดีขึ้นประมาณสามเท่า เมื่อเทียบกับเดิม ตามข้อมูลจากการวัดจริง สถานีที่ติดตั้ง RRU สามารถรักษาระดับการเข้าถึงสัญญาณได้ประมาณ 98.4% สูงกว่าระบบรวมศูนย์แบบดั้งเดิมที่อยู่ที่ประมาณ 89.1% เหตุใดจึงมีความแตกต่างนี้? คุณภาพของสัญญาณที่ดีขึ้น ร่วมกับการสูญเสียสัญญาณที่ลดลงตลอดเส้นทางการส่ง คือสาเหตุหลักที่ทำให้เกิดความแตกต่างดังกล่าว
เมื่อเลือก RRU สิ่งสำคัญคือต้องตรวจสอบให้ตรงกับช่วงความถี่ที่เครือข่ายใช้งานจริงในปัจจุบัน ไม่ว่าจะเป็นความถี่ย่าน sub-6 GHz หรือความถี่ mmWave ที่ทันสมัยสำหรับการให้บริการ 5G การรองรับ Carrier Aggregation ถือเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งในปัจจุบัน เนื่องจากผู้ให้บริการหลายรายต้องจัดการกับการจัดสรรคลื่นความถี่ที่กระจายตัวหลากหลาย วัสดุของแผ่นซับสเตรต PCB ก็มีความสำคัญเช่นกัน วัสดุคุณภาพดีจะช่วยรักษาเสถียรภาพของประสิทธิภาพการทำงานในช่วงความถี่ต่างๆ ผู้ผลิตบางรายระบุว่าวัสดุซับสเตรตที่ได้รับการปรับแต่งสามารถลดความจำเป็นในการปรับแต่งใหม่ของวิศวกรเมื่อมีการใช้งานหลายช่วงความถี่ร่วมกัน บางครั้งลดได้ถึง 20 ถึง 40 เปอร์เซ็นต์ สำหรับผู้ที่ดำเนินการเครือข่ายในสภาพแวดล้อมที่ท้าทาย การพิจารณาอุปกรณ์ที่มีคุณสมบัติด้านไดอิเล็กตริกที่แข็งแรงจึงเป็นเรื่องที่สมเหตุสมผล ชิ้นส่วนเหล่านี้มักทนต่อการเสื่อมของสัญญาณได้ดีกว่า เมื่อเผชิญกับความต้องการโหลดที่เปลี่ยนแปลงและสภาพอากาศสุดขั้ว ซึ่งเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในการติดตั้งจริง
เพื่อรักษาระดับสัญญาณให้ชัดเจนเมื่อมีการจราจรของข้อมูลสูง ยูนิตวิทยุระยะไกลที่มีประสิทธิภาพสูงจำเป็นต้องมีค่าจุดอัดตัว 1 เดซิเบล (1 dB compression point) อย่างน้อย 43 dBm หากเกณฑ์นี้ลดลงต่ำเกินไป จะเกิดปัญหาการบิดเบือนสัญญาณอย่างมากในช่วงเวลาที่มีการใช้งานหนัก สำหรับค่าความคลาดเคลื่อนเวกเตอร์ของสัญญาณ (error vector magnitude) การรักษาระดับต่ำกว่า 3% มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความแม่นยำของการมอดูเลตสัญญาณในช่องต่างๆ ระบบใดก็ตามที่ใช้กำลังงานเกิน 60 วัตต์จะพึ่งพาโซลูชันการระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพ เพราะการสะสมความร้อนจะทำให้คุณภาพสัญญาณลดลงระหว่าง 15% ถึง 30% การเสื่อมสภาพในระดับนี้จะสะสมและส่งผลกระทบอย่างรวดเร็วภายใต้สภาวะการใช้งานจริง อุปกรณ์ที่มาพร้อมแอมพลิฟายเออร์แบบสัญญาณรบกวนต่ำพิเศษ (ultra low noise amplifiers) จะช่วยเพิ่มอัตราสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน (signal to noise ratios) ให้ผู้ปฏิบัติงานได้ประมาณ 4 ถึง 6 เดซิเบล ทำให้อุปกรณ์ LNA เหล่านี้มีคุณค่าอย่างมากในพื้นที่ที่มีสัญญาณรบกวนจำนวนมาก เช่น ในศูนย์กลางเมืองหรือพื้นที่ที่มีประชากรหนาแน่น
สายโคแอ็กซ์มาตรฐานสูญเสียประมาณครึ่งเดซิเบลต่อเมตรที่ความถี่ประมาณ 3.5 กิกะเฮิรตซ์ ซึ่งทำให้การเดินสายในระยะทางไกลไม่มีประสิทธิภาพในหลายกรณี เมื่อเราติดตั้งยูนิทรีโมทเรดิโอ (RRU) ให้อยู่ใกล้กับเสาอากาศจริงมากขึ้น จะช่วยลดปริมาณสายเคเบิลที่ต้องใช้ และสามารถลดปัญหาพาสซีฟอินเตอร์โมดูเลชันได้ประมาณ 70 เปอร์เซ็นต์ สำหรับอาคารที่มีอุปกรณ์ติดตั้งบนหลังคา การใช้ชุดระบบอัดแรงดันจึงมีความจำเป็นอย่างยิ่ง เพราะช่วยป้องกันไม่ให้น้ำเข้าไปภายในสายเคเบิล ซึ่งน้ำไม่ควรมีอยู่ในบริเวณดังกล่าว อีกหนึ่งแนวทางที่ชาญฉลาดคือการรวมเทคโนโลยีไฟเบอร์ออพติกเข้ากับเทคโนโลยี RRU ระบบที่ผสมผสานนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพได้อย่างแท้จริง โดยรักษาระดับสัญญาณให้แข็งแกร่งไว้ที่ประมาณ 98% แม้ในระยะทางไกลถึง 500 เมตร เนื่องจากการเชื่อมต่อแบบออพติกที่สูญเสียต่ำเป็นพิเศษ
การติดตั้ง RRUs ให้ทำงานได้อย่างถูกต้องนั้นขึ้นอยู่กับการเชื่อมต่อทางกายภาพและทางไฟฟ้ากับเสาอากาศอย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อวิศวกรปรับค่าความต้านทานให้เหมาะสม พวกเขาสามารถลดพลังงานสะท้อนกลับลงเหลือน้อยกว่า 0.5 dB ซึ่งช่วยให้สัญญาณมีความแรงและชัดเจนมากยิ่งขึ้น ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีล่าสุดในด้านต่างๆ เช่น การถ่ายโอนโฟตอนแบบบูรณาการ (integrated photonics) และวัสดุพิเศษที่เรียกว่าเมทาแมททีเรียล (metamaterials) ทำให้สามารถแปลงสัญญาณแอนะล็อกเป็นดิจิทัลได้เร็วกว่าที่เคย—โดยใช้เวลาน้อยกว่า 500 นาโนวินาทีในปัจจุบัน ความเร็วระดับนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการประสานลำแสง (beam coordination) แบบเรียลไทม์ ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับเครือข่าย 5G NR เพื่อให้ทำงานได้อย่างเหมาะสม สำหรับผู้ให้บริการที่ดำเนินการติดตั้งในขนาดใหญ่ สิ่งปรับปรุงเหล่านี้มีบทบาทสำคัญอย่างมากในการรักษาความแม่นยำของเวลาที่สอดคล้องกันตลอดหลายจุด และการปรับทิศทางลำแสงแบบไดนามิกตามสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลง
ยูนิตวิทยุระยะไกลรุ่นใหม่มาพร้อมกับการจัดวางแบบ 64T64R (ซึ่งหมายถึงตัวส่ง 64 ตัวคู่กับตัวรับ 64 ตัว) ทำให้เกิด massive MIMO ได้ การจัดวางนี้ช่วยให้ระบบสามารถส่งข้อมูลไปยังผู้ใช้หลายคนพร้อมกัน แทนที่จะเป็นทีละคน ระบบการเรียนรู้ของเครื่องอัจฉริยะจะปรับพารามิเตอร์การสร้างลำแสงโดยประมาณทุกๆ สองมิลลิวินาที และการทดสอบภาคสนามแสดงให้เห็นว่าสิ่งนี้สามารถเพิ่มอัตราการส่งผ่านข้อมูลของผู้ใช้ที่อยู่บริเวณขอบเซลล์ได้ประมาณสี่สิบเปอร์เซ็นต์ ในแง่ของมาตรฐาน 5G ต้องการอุปกรณ์ที่สามารถรองรับการมัลติเพล็กซ์เชิงพื้นที่ได้ 8 ชั้น เมื่อชั้นต่างๆ เหล่านี้ทำงานร่วมกันอย่างเหมาะสมแล้ว เราอาจเห็นความเร็วที่สูงถึงสิบกิกะบิตต่อวินาที ด้วยวิธีการส่งสัญญาณที่ประสานงานกันระหว่างเสาอากาศต่างๆ
ในพื้นที่เมือง ผู้ให้บริการ 60% ใช้ RRUs แบบกระจายอยู่ใกล้กับเสาอากาศ เพื่อลดการสูญเสียจากสายส่งและลดความหน่วงเวลา แม้ว่าโครงสร้าง BBU-RRU แบบรวมศูนย์จะยังคงมีสัดส่วนตลาดสูงถึง 85% ในสนามกีฬาเพื่อควบคุมการรบกวนอย่างประสานงานกัน แต่แบบจำลองที่กระจายตัวสามารถลดความหน่วงเวลาได้ 35% ในสภาพแวดล้อมอาคารสูง โดยการประมวลผลสัญญาณที่ขอบเครือข่าย (edge-based) และลดภาระความต้องการด้าน fronthaul
ระบบเสาอากาศแบบกระจาย หรือที่เรียกสั้นๆ ว่า DAS ทำงานโดยการติดตั้งเสาอากาศหลายตัวร่วมกับหน่วยวิทยุระยะไกล (RRUs) เพื่อเพิ่มพื้นที่ครอบคลุมสัญญาณในอาคารขนาดใหญ่หรือโครงสร้างที่ซับซ้อน หน่วย RRU เหล่านี้ทำหน้าที่เป็นจุดเชื่อมต่อหลักระหว่างหน่วยประมวลผลฐานแบนด์ (BBU) กับเสาอากาศจริง เมื่อเราติดตั้ง RRU ไว้ใกล้กับตำแหน่งของเสาอากาศ จะช่วยลดการสูญเสียสัญญาณจากสายโคแอกเชียลได้อย่างมาก นอกจากนี้ การจัดวางแบบนี้ยังรองรับรูปแบบเครือข่ายต่างๆ เช่น การต่อเชื่อมแบบโซ่ หรือแบบดาว (star pattern) สิ่งที่ทำให้วิธีนี้โดดเด่นคือ สามารถสร้างเครือข่ายที่ขยายตัวได้ง่าย ในขณะที่ยังคงความหน่วงเวลาต่ำมาก มักต่ำกว่า 2 มิลลิวินาที เราพบว่าวิธีนี้แสดงผลได้ดีเยี่ยมโดยเฉพาะในสถานที่ที่มีผู้คนพลุกพล่าน เช่น สนามกีฬา เป็นต้น โดยการรวมศูนย์การติดตั้ง RRU วิศวกรสามารถลดความซับซ้อนของการติดตั้งฝั่งฟรอนท์เฮวล์ได้อย่างมาก จากรายงานภาคสนามของเรา ระบุว่าความซับซ้อนลดลงประมาณครึ่งหนึ่งเมื่อเทียบกับปกติ
ระบบ DAS ที่เสริมด้วย RRU ช่วยแก้ปัญหาสำคัญในเขตเมือง:
ระบบนี้สามารถกระจายสัญญาณ 4G และ 5G พร้อมกัน ทำให้โครงสร้างพื้นฐานพร้อมรองรับอนาคต การศึกษาภาคสนามในปี 2023 พบว่าระบบ DAS ที่ใช้ RRU มีความน่าเชื่อถือของสัญญาณสูงถึง 98.2% ครอบคลุมพื้นที่เมือง 5 ตารางกิโลเมตร — สูงกว่าเซลล์แมโครแบบแยกเดี่ยว 22%
การบริโภคพลังงานของยูนิต RRU รุ่น 5G เพิ่มขึ้นประมาณ 30 ถึง 40 เปอร์เซ็นต์เมื่อเทียบกับรุ่น 4G เนื่องจากต้องจัดการกับแบนด์วิธที่กว้างกว่ามากและใช้ชุดเสาอากาศ MIMO ขนาดใหญ่ เพื่อให้ระบบทำงานได้อย่างราบรื่น ผู้ผลิตจึงเริ่มนำระบบทําความเย็นอัจฉริยะมาใช้งาน เช่น วิธีระบายความร้อนด้วยของเหลว และวัสดุพิเศษที่ช่วยกระจายความร้อน ซึ่งสามารถควบคุมอุณหภูมิภายในให้อยู่ต่ำกว่า 45 องศาเซลเซียส แม้ในสภาพอากาศภายนอกจะร้อนจัด หากไม่มีการจัดการความร้อนที่เหมาะสม อุปกรณ์เหล่านี้จะมีอายุการใช้งานสั้นลงอย่างมาก โดยเฉพาะในพื้นที่ที่มีแสงแดดแรงตลอดทั้งวัน เราเคยพบกรณีที่ระบบระบายความร้อนไม่ดี ทำให้อายุการใช้งานของ RRU ลดลงครึ่งหนึ่งในพื้นที่เขตร้อน ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการลงทุนในโซลูชันการระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง ทั้งในแง่อายุการใช้งานของอุปกรณ์และความน่าเชื่อถือในการทำงานอย่างต่อเนื่องทุกวัน
ยูนิตวิทยุระยะไกลในปัจจุบันต้องสามารถจัดการกับความถี่ประมาณสี่ถึงหกช่วงคลื่นที่ครอบคลุมตั้งแต่เครือข่าย LTE ไปจนถึง 5G New Radio และโปรโตคอล IoT ต่างๆ สิ่งนี้ทำให้ผู้ให้บริการหลายรายสามารถใช้โครงสร้างพื้นฐานทางกายภาพร่วมกันได้ในพื้นที่เมืองที่พลุกพล่านซึ่งมีพื้นที่จำกัด ผลลัพธ์คือ การติดตั้งอุปกรณ์บนหอคอยลดลงอย่างมาก โดยประมาณการว่าลดลงระหว่างครึ่งหนึ่งถึงสองในสามของจำนวนเดิม โดยไม่กระทบต่อคุณภาพสัญญาณที่ยังคงมีความเสถียรและแรงดีอยู่เกือบตลอดเวลา สิ่งที่ทำให้ระบบเหล่านี้มีคุณค่ามากคือการออกแบบแบบโมดูลาร์ ผู้ให้บริการสามารถเพิ่มโมดูลวิทยุเข้าไปได้ทันทีเมื่อได้รับใบอนุญาตสเปกตรัมใหม่ โดยไม่จำเป็นต้องถอดอุปกรณ์ทั้งชุดออก วิธีนี้ไม่เพียงแต่ช่วยลดค่าใช้จ่ายฝั่งทุน (CapEx) เท่านั้น แต่ยังลดการหยุดให้บริการระหว่างการอัปเกรดเครือข่ายได้อีกด้วย
เทคโนโลยี Virtual Radio Access Network โดยพื้นฐานแล้วแยกฮาร์ดแวร์ RRU ออกจากส่วนประกอบซอฟต์แวร์เบสแบนด์ที่เป็นกรรมสิทธิ์ โดยย้ายงานประมวลผลจำนวนมากไปยังแพลตฟอร์มคลาวด์แทน สิ่งนี้หมายความว่าในอุตสาหกรรมตอนนี้เราจำเป็นต้องใช้การเชื่อมต่อเฟรอนท์เฮาล์มาตรฐาน เช่น eCPRI พร้อมกับโปรโตคอลจับเวลาที่แม่นยำมาก หากต้องการรองรับความต้องการด้านความหน่วงต่ำอย่างเข้มงวด รายงานจากภาคสนามของบริษัทโทรคมนาคมแสดงให้เห็นถึงผลลัพธ์ที่น่าประทับใจอย่างมาก โดยเครือข่ายที่ใช้งาน RRU ที่รองรับ vRAN มีระยะเวลาการปรับใช้บริการลดลงประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์ ในขณะที่ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาก็ลดลงประมาณ 35 เปอร์เซ็นต์ เหตุผลหลักที่อยู่เบื้องหลังการปรับปรุงเหล่านี้คือ ระบบแบบยืดหยุ่นมากขึ้นร่วมกับกระบวนการอัตโนมัติที่ครอบคลุมทั้งการดำเนินงานเครือข่าย ซึ่งทำให้เกิดความแตกต่างอย่างมากในสภาพแวดล้อมโทรคมนาคมที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในปัจจุบัน
RRU คืออะไร?
RRU หรือ Remote Radio Unit เป็นส่วนประกอบหนึ่งในเครือข่ายโทรคมนาคมที่ทำหน้าที่แปลงสัญญาณดิจิทัลจากระบบ Baseband Unit (BBU) ให้เป็นสัญญาณวิทยุเพื่อการส่งต่อ
เหตุใด RRU จึงติดตั้งใกล้กับเสาอากาศ
การติดตั้ง RRU ไว้ใกล้กับเสาอากาศจะช่วยลดการสูญเสียสัญญาณตามเส้นทางการส่ง ทำให้เพิ่มความแรงของสัญญาณและประสิทธิภาพในการครอบคลุมได้ดีขึ้น
RRU มีส่วนช่วยอย่างไรต่อประสิทธิภาพการใช้พลังงาน
ด้วยการติดตั้งร่วมกับเสาอากาศ RRU ช่วยลดการสูญเสียในสายสัญญาณโคแอ็กเชียล ซึ่งช่วยลดการลดทอนสัญญาณอย่างมีนัยสำคัญ และปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน
ความสัมพันธ์ระหว่าง RRU และ BBU เป็นอย่างไร
RRU ทำหน้าที่จัดการงานด้านความถี่วิทยุ ในขณะที่ BBU ทำหน้าที่ประมวลผลดิจิทัลและการจัดการโปรโตคอล ซึ่งร่วมกันสร้างสถาปัตยกรรมระบบให้มีประสิทธิภาพ
2025-09-30
2025-08-30
2025-07-28
2025-06-25
2025-03-12
2025-03-12