مدونة

خيارات التخصيص الأساسية لكابلات RF المحورية في بنية شبكات الاتصالات

تعديلات المعاوقة، الطلاء، والتغليف للبيئات الشبكية الداخلية، الخارجية، والتحت أرضية

يتبع معظم مشغلي الاتصالات السلكية واللاسلكية معايير عرقلة تبلغ 50 أوم لشبكات الجيل الخامس (5G) ومواقع الخلايا الكبيرة، على الرغم من أنهم يتحولون إلى 75 أوم عند التعامل مع إشارات البث أو نقل الفيديو القائم على الألياف. ويساعد ذلك في تقليل تلك الانعكاسات المزعجة للإشارات التي تصبح مشكلة حقيقية في المناطق الحضرية المزدحمة. عندما يتعلق الأمر بمواد الطلاء، فإن هناك منطقًا واضحًا إلى حد ما وراء الخيارات المتخذة. فأسلاك النحاس المطلية بالفضة تعمل بشكل ممتاز في أنظمة الهوائيات الموزعة داخل المباني واتصالات الشبكة الأمامية لأنها تقلل من فقد الإشارة بشكل كبير. ولكن في الخارج، حيث تتعرض المعدات للتلف بسبب الظروف الجوية، يفضل المهندسون وصلات النحاس الأصفر المطلية بالنيكل لأنها تقاوم التآكل بشكل أفضل بكثير. كما أن مادة الغلاف مهمة بنفس القدر اعتمادًا على الموقع الذي تُركب فيه الكابلات. بالنسبة للتركيبات العلوية، تحافظ البولي إيثيلين المستقر ضد الأشعة فوق البنفسجية على الأداء القوي لسنوات عديدة على الرغم من التعرض للشمس. وماذا عن التركيبات تحت الأرض؟ إن طلاءات الفلوروبوليمير المقاومة للقوارض تحدث فرقًا كبيرًا في الحماية من الأضرار الناتجة عن قضم الحيوانات للبلاستيك العادي. وقد ساعدت هذه المواد في ضمان تشغيل موثوق به لمدة تقارب 15 عامًا حتى في البيئات الصعبة وفقًا لاختبارات المتانة الحديثة لعام 2023 التي أجريت عبر مشاريع بنية تحتية مختلفة.

تصاميم كابلات تماسية لاسلكية مقاومة للحث المغناطيسي والتآكل، للإستخدام في نشر محطات قاعدة قاسية

عند وضعها بالقرب من مصفوفات هوائيات حساسة، تساعد الموصلات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ غير المغناطيسي في منع التداخل المغناطيسي مع إلكترونيات تشكيل الحزمة، إلى جانب تقليل تشويه الإشارة. وأظهرت الاختبارات الميدانية لأنظمة 5G NR التي أُجريت العام الماضي تحسنًا بنسبة 27% تقريبًا في هذا المجال. أما بالنسبة للمواقع الساحلية الصعبة أو المناطق الصناعية الثقيلة التي يتعين على الخلايا الكبيرة (macro cells) العمل فيها، فإن العزل ثلاثي الطبقات يُحدث فرقًا كبيرًا في مواجهة التحديات البيئية. ويشمل ذلك عناصر مثل درع من شريط ألومنيوم ملفوف حول الكابلات بالإضافة إلى هلام هيدروفوبي خاص داخلها يمنع دخول الماء. تسهم هذه التدابير الوقائية بشكل كبير في تحسين الموثوقية، حيث تنخفض معدلات الأعطال بنسبة تقارب 40% حتى في حالات التقلبات الشديدة لدرجة الحرارة، بدءًا من ناقص 40 درجة مئوية وحتى 85 درجة مئوية. مما يجعل هذه المكونات ضرورية تمامًا للنشر في البيئات القاسية مثل مناطق القطب الشمالي أو الصحارى الحارة أو أي مكان قريب من التعرض لمياه البحر المالحة.

مقايضات المواد العازلة: PTFE مقابل PE الرغوي لاستقرار التردد وتحكم الخسائر في شبكة الجيل الخامس mmWave

عند الترددات فوق 24 جيجاهرتز، يُحكم اختيار المادة العازلة كلًا من استقرار الطور وخسارة الإدخال:

• بوليتيترافلوروإيثيلين (PTFE) يوفر اتساقًا استثنائيًا في الطور (±0.5°)، وهو أمر بالغ الأهمية للمعايرة في أنظمة MIMO الضخمة والوصلات الأمامية الحساسة للتوقيت، على الرغم من أنه يزيد التكلفة بنحو 35%
• بولي إيثيلين رغوي (PE) يحقق خسارة إدخال أقل (0.15 ديسيبل/متر عند 40 جيجاهرتز) لكنه يُظهر تمددًا حراريًا أكبر—مما يتطلب تعويض الطول في البيئات المتغيرة الحرارة

يستخدم المشغلون مادة PTFE حيث تكون سلامة الإشارة أمرًا لا يمكن التنازل عنه (مثل واجهات الهوائي النشط)، ويستخدمون البولي إيثيلين الرغوي حيث تكفي الكفاءة من حيث التكلفة والاستقرار المعتدل (مثل كابلات الربط في طبقة الوصول). وتُعدّ المواد العازلة الهجينة المُحسّنة الآن توفر اتساقًا بنسبة 99.7% في مزامنة توقيت 5G NR دون تحميل تكاليف إضافية.

المكاسب الأداء من كابل RF محوري مخصص في الشبكات عالية التردد

خفض خسارة الإدخال والاتساق في الطور عبر نطاقات 600 ميجاهرتز–40 جيجاهرتز

تساعد الكابلات المحورية المخصصة للترددات الراديوية في تقليل فقد الإشارة بشكل كبير في شبكات الجيل الخامس (5G) وشبكات الموجات الملليمترية (mmWave)، وذلك بفضل تصميمها الدقيق لأشكال الموصلات، وخيارات التدريع الأفضل، وتحسين مواد العزل. وفقًا للمعايير المحددة في IEC 61196-1 لعام 2023، يمكن لهذه التحسينات أن تخفض فعليًا فقد الإدخال بنحو 0.3 ديسيبل لكل متر ضمن نطاق ترددات يتراوح بين 24 و40 جيجاهرتز. وهذا يعني أن مشغلي الشبكات قد لا يحتاجون إلى عدد كبير من مكبرات الإشارة أو المكررات في المستقبل، مع الحفاظ في الوقت نفسه على جودة الموجات. والأهم من ذلك أن هذه الكابلات تحافظ على ثبات الطور ضمن حدود نصف درجة تقريبًا عبر الترددات المختلفة ودرجات الحرارة المختلفة. ويُمكّن هذا النوع من الأداء من تنفيذ عمليات MIMO المتزامنة حتى عند التعامل مع انعكاسات الإشارة المعقدة في البيئات الحضرية المزدحمة حيث تعكس المباني الإشارات في كل الاتجاهات.

تخصيص دقيق للطول لتحسين تأخير الإشارة في أنظمة الهوائيات متعددة المدخلات والمضاعفة (MIMO) وأنظمة تشكيل الحزمة

إن الحصول على أطوال الكابلات بدقة تصل إلى المليمتر أمر بالغ الأهمية عند مزامنة أنظمة الهوائي النشطة (AAS) ومصفوفات تشكيل الحزمة. فما مشكلة الكابلات القياسية؟ إنها تُحدث اختلافات في التوقيت تتجاوز 15 بيكوثانية، مما قد يؤدي فعليًا إلى انحراف الحزم بمقدار 4.5 درجات تقريبًا عند ترددات 28 جيجاهرتز. ولهذا السبب يتجه العديد من المهندسين الآن إلى تجميع كابلات مخصصة متطابقة الطور. وتُعالج هذه الإعدادات المتخصصة مشكلة عدم التطابق وتسمح بإضافة الإشارات بشكل صحيح للحصول على اتصالات mmWave عالية الكسب المطلوبة اليوم. وبالنظر إلى التركيبات الفعلية، لاحظ المشغلون انخفاضًا يتراوح بين 20-25٪ تقريبًا في خسائر الاتصال عند استخدام إعدادات MIMO الضخمة المهيأة مسبقًا. وفي الأنظمة التي تحتوي على مكونات موزعة مثل الرؤوس اللاسلكية عن بعد (RRHs)، يصبح من المهم جدًا الحفاظ على كابلات الربط بأطوال كهربائية متسقة طوال الإعداد. ويساعد هذا التناسق في الحفاظ على مستويات زمن التأخير قابلة للتنبؤ، وهي ضرورية تمامًا لتحقيق معايير CPRI/eCPRI وضمان سلوك الشبكات بطريقة حتمية تحت الضغط.

الامتثال والموثوقية: تلبية متطلبات تشغيل 5G و LTE و AAS/RRH

عندما يتعلق الأمر بكابلات RF المحورية المخصصة، فإنها تُصنع لتتجاوز المتطلبات الأساسية بدلاً من الاكتفاء بالحد الأدنى من المواصفات. هذه الكابلات تتماشى مع مواصفات مهمة مثل 3GPP Release 16 لشبكات الجيل الخامس (5G)، ومواصفات IEEE 1595 للحماية من الصواعق، ومعايير ETSI EN 301 489-1 المتعلقة بالتوافق الكهرومغناطيسي. تشير الاختبارات الواقعية إلى أن الكابلات التي لا تستوفي هذه المعايير قد تؤدي فعليًا إلى تدهور الإشارة بنسبة تزيد عن 30% في ترددات mmWave، مما يؤثر بشكل كبير على جودة الخدمة. المشكلة الكبرى في الكابلات ذات الجودة الرديئة؟ هي مشكلة التداخل التوافقي السلبي (PIM) التي غالبًا ما تؤدي إلى أعطال أبراج الخلايا. ولهذا السبب تدمج الحلول الجيدة والمخصصة موادًا تظل مستقرة بمرور الوقت وتقاوم التآكل، مع الحفاظ على تقلبات الطور ضمن حدود ضيقة (نطاق درجة حرارة من -40°م إلى 85°م). عندما يختبر المصنعون هذه الكابلات المجمعة مسبقًا مقابل معايير التشويش الكهرومغناطيسي (EMI) والتداخل التوافقي (PIM)، فإنها عادة ما تحقق معدلات اعتمادية قريبة من الكمال تصل إلى 99.999% من وقت التشغيل. بالإضافة إلى ذلك، توفر الشركات حوالي 18% من نفقات الصيانة مقارنة باستخدام الخيارات الجاهزة عندما تبدأ الأمور بالسوء حتمًا في البيئة التشغيلية.

المزايا الاستراتيجية لكابل RF المحوري المخصص لمزودي خدمات الاتصالات

نشر متسارع وانخفاض مخاطر التكامل من خلال تجميعات كابلات RF المحورية المخصصة التي تم التحقق منها مسبقًا

عندما يتعلق الأمر بالتركيبات المخصصة، فإنها تأتي مُختبرة مسبقًا ومحققة بالفعل من حيث استقرار المعاوقة، وأداء PIM أقل من -165 ديسيبل/هرتز، والتحديث الموحّد ضمن ±0.5 ديسيبل عبر درجات حرارة مختلفة. وهذا يعني عدم هدر الساعات في الموقع لإجراء الفحوصات الميدانية المملة. إن الفحص الذي يتم على المستوى الصناعي يجعل هذه المكونات جاهزة للعمل فور خروجها من العلبة مع هوائيات MIMO، والرؤوس اللاسلكية عن بُعد، وأنظمة الهوائيات النشطة. وتُظهر الاختبارات الميدانية أن هذا يمكن أن يقلل من أوقات النشر بنسبة تصل إلى حوالي 40%، وهي نسبة مثيرة للإعجاب عند النظر إلى عمليات طرح الشبكات الفعلية. ويحقق مشغلو الشبكات وفورات في التكاليف لأنهم لا يحتاجون إلى التعامل مع أعمال الإصلاح المكلفة، أو تسلق الأبراج مرارًا وتكرارًا، أو إعادة معايرة النظام بالكامل التي تحدث كثيرًا جدًا مع الكابلات القياسية التي تعاني من مشكلات في المعاوقة أو مشكلات مرتبطة بدرجة الحرارة. ما كان يومًا مصدر إزعاج للمُدمجين أصبح الآن شيئًا يساعد فعليًا في دفع المشاريع قُدمًا بشكل أسرع وأقل تكلفة.

الأسئلة الشائعة

ما هي الميزة الرئيسية لاستخدام كابلات RF المحورية المخصصة في شبكات الاتصالات؟

تتمثل الميزة الرئيسية في قدرتها على تقليل فقد الإشارة، وتعزيز اتساق الطور، والحفاظ على الموثوقية عبر الترددات المختلفة والظروف البيئية، مما يجعلها مثالية للتطبيقات الهاتفية المتطورة.

كيف تُحسّن كابلات RF المحورية المخصصة أداء الشبكة في بيئات التردد العالي؟

تم تصميمها لتقليل الفقد الناتج عن الإدخال وتحسين ثبات الطور، وهي عوامل حاسمة لتشغيل MIMO بشكل متماسك وتشكيل الحزمة بكفاءة في إعدادات التردد العالي مثل شبكات 5G وشبكات mmWave.

لماذا يعتبر اختيار العازل مهمًا في الكابلات المحورية RF؟

تؤثر المواد العازلة على ثبات الطور والفقد الناتج عن الإدخال. حيث يوفر PTFE اتساقًا استثنائيًا للطور، في حين يمنح PE الرغوي فقدًا أقل عند الإدخال؛ وكلاهما مهم حسب احتياجات التطبيق.

كيف تسهم الكابلات المخصصة في تقليل أوقات النشر؟

تقلل الكابلات المخصصة التي تم التحقق من صلاحيتها مسبقًا واختبارها في المصنع من الحاجة إلى التعديلات في الموقع، مما يقلل بشكل كبير من أوقات النشر ويحد من خطر حدوث مشكلات في التكامل.