Blogi

RF-tukkikaapelien ymmärtäminen: keskeiset toiminnot ja tyypit

Mitä ovat RF-tukkikaapelit ja miten ne toimivat soluverkoissa?

RF-syöttökaapelit siirtävät radioaaltoja edestakaisin soluverkon tärkeiden osien, kuten antennien ja kantataajusyksiköiden, välillä. Useimmissa koaksiaalirakenteissa on neljä pääosaa: keskellä on kuparilanka, joka on päällystetty dielektrisellä materiaalilla, joka toimii eristeellä. Tämän ympärille on kierretty metallivaippa, joka estää häiriöitä, ja kaiken peittää ulompi suojakuori fyysisiltä vaurioilta. Suojauksen osa on erittäin tärkeä, koska se estää sähkömagneettisen kohinan aiheuttamia häiriöitä, kun taas dielektrinen kerros auttaa pitämään järjestelmän toiminnan tasaisena säilyttämällä oikeat sähköiset ominaisuudet. Kun puhutaan erityisesti 5G:stä, nämä alhaisen häviön kaapelit ovat ehdottoman välttämättömiä, koska niiden on pystyttävä käsittelemään erittäin korkeataajuista millimetriaaltoja menettämättä liikaa signaalitehoa matkan varrella.

Yleisiä koaksiaalikaapelite tyyppejä: RG vs LMR-sarjat

Teleoperaattorit käyttävät pääasiassa kahta tyyppiä koaksiaalisia syöttökaapeleita:

Sarja	Vaimennus (dB/100 jalkaa @ 2 GHz)	Käyttötapaus
RG	6.8–9.1	Lyhyen matkan sisäiset yhteydet
LMR	2.2–3.7	Alhaisen häviön ulkoasennukset

LMR-kaapelit tarjoavat noin 23 % pienemmän signaalin menetyksen korkeilla taajuuksilla verrattuna standardi RG-kaapeleihin, mikä tekee niistä paremmin soveltuvia 5G-makroasemille, joissa vaaditaan pitkiä kaapeliajoja yli 100 jalkaa.

Impedanssi selitettynä: 50 ohmia vs 75 ohmia telekommunikaatioteknisissä sovelluksissa

Kun järjestelmässä esiintyy impedanssimatchausta, signaalit heijastuvat takaisin eikä ne etene oikein, mikä häiritsee verkon toiminnan tehokkuutta. Useimmat linja-televisiossa työskentelevät ihmiset pitävät edelleen 75 ohmin kaapeleista, koska ne toimivat hyvin kyseisessä käytössä. Kun taas solukkomastoissa ja muussa langattomassa infrastruktuurissa melkeistä kaikki suosivat nykyään 50 ohmin kaapeleita. Ne kestävät paljon suurempaa tehoa kuin 75 ohmin vastineensa, joskus jopa yli 5 kilowattia, samalla kun niiden signaalin vaimennus on pienempi matkan varrella. Viime vuoden 2024 alun teollisuuskertomuksen mukaan noin 9 kaikista 10 teleoperaattorista asentavat 50 ohmin kaapelit antenneihin ja niiden etäradion yksiköihin (RRU). Tämä suosio on järkevä ottaen huomioon nykyaikaisten soluverkkojen vaatimukset.

Signaalin vaimennuksen minimoiminen: Kaapelin pituus, paksuus ja taajuusmenetys

Miten signaalin menetys kasvaa etäisyyden ja taajuuden myötä

Koska signaalit kulkevat pidemmälle ja toimivat korkeammilla taajuuksilla, ne luonnollisesti heikkenevät. Lasku on tyypillisesti somewhere välillä 0,2–1,5 dB jokaista kaapelin 100 jalkaa kohden, vaikka tämä vaihtelee sen mukaan, minkälaisesta kaapelista on kyse ja missä taajuusalueessa se toimii. Otetaan esimerkiksi 900 MHz: n tavalliset vanhat koaksiaalikaapelit näkevät noin 11 dB:n signaalilaskun jo 100 jalan jälkeen, kun taas nuo uudemmat alhaisen häviön kaapelit saavat sen pudottumaan noin 8 dB:hen. Asia pahenee, kun siirrytään korkeampiin taajuuksiin. Tarkastellaan 5G:tä, joka toimii 3,5 GHz:n taajuuksilla verrattuna vanhempiin 4G-signaaleihin alle 2 GHz:llä – uudempi teknologia kärsii lähes 2,5-kertaisesti suuremmasta signaalihäviöstä. Näillä tappioilla on itse asiassa kaksi erilaista käyttäytymistapaa. Kun puhutaan kaapelin pituudesta, signaali heikkenee suoraan matkan mukaan. Mutta taajuus toimii eri tavalla – ei vain vähän huonommin, vaan heikkenee eksponentiaalisesti mitä korkeammalle mennään. Joten jos joku yrittää kaksinkertaistaa kaapelin pituuden, hän kaksinkertaistaa myös signaalihäviön. Ja unohda ajatus siitä, että menisi paljon pidemmälle ilman vakavia signaaliongelmia.

Kaapelin halkaisijan ja vaimennuksen tasapainottaminen optimaalista suorituskykyä varten

Suuremhalkoiset kaapelit vähentävät vaimennusta, mutta lisäävät jäykkyys- ja kustannustekijöitä. Esimerkiksi 0,5 tuuman kaapeli vähentää signaalin häviötä 40 % verrattuna 0,25 tuuman kaapeliin 3 GHz:n taajuudella. Kuitenkin paksuja kaapeleita on vaikeampi asentaa kapeisiin tiloihin. Käyttäjät arvioivat usein kompromisseja seuraavien kriteerien perusteella:

Halkaisija (tuumassa)	Joustavuusluokitus	Vaimennus 3 GHz:ssä (dB/100 ft)
0.25	Korkea	6.8
0.5	Kohtalainen	4.1
0.75	Alhainen	2.9

Taajuusriippuvaiset häviöominaisuudet 4G- ja 5G-taajuusalueilla

Nykyisen verkon infrastruktuurin on pystyttävä käsittelemään signaaleja laajalla taajuuskaistalla, joka ulottuu 600 MHz:sta aina 40 GHz:iin asti. Vanhempi 4G LTE -tekniikka, joka toimii 700–2600 MHz:n välillä, kokee yleensä noin 3–8 dB:n signaalihäviön jokaista 100 jalkaa (n. 30 metriä) kohti tavallisten kaapelointiasennusten kanssa. Uudemmat tekniikat tekevät tilanteesta haastavamman. 5G:n keskitaajuuskaistalla 3,5 GHz:ssa häviöt ovat huomattavasti suuremmat, joskus jopa 12 dB samaa matkaa kohti. Entäpä korkeataajuiset millimetriaallot 24–40 GHz:n alueella, jotka vaativat erityisiä erittäin matalahäviöisiä kaapeleita, jotta signaalin lasku ei ylitä vaarallista 15 dB:n rajaa. Nämä erot vaikuttavat merkittävästi käytännön asennuspäätöksiin.

Parhaat käytännöt syöttölinjojen signaalihäviön vähentämiseksi

1. Minimoi kaapelin pituus : Kaapelin lyhentäminen 50 jalalla voi vähentää signaalihäviötä 30–55 %, riippuen taajuudesta
2. Käytä esiliitettyjä kaapeleita : Tehdastehdyt kokoonpanot minimoivat passiivisen intermodulaation (PIM) riskit kenttäasennuksen aikana
3. Vältä teräviä taiteita : Pidä taivutussäde vähintään 10-kertaisena kaapelin halkaisijaan nähden estääksesi impedanssihäiriöt
4. Valitse häviöttömät materiaalit : Vaahtoeristeytimet tarjoavat 18–22 % paremman suorituskyvyn korkeilla taajuuksilla verrattuna kiinteään polyeteeniin

Soveltaessaan kaapelin teknisiä tietoja asennusetäisyyteen, taajuuteen ja ympäristöolosuhteisiin operaattorit voivat vähentää vaimennukseen liittyviä katkoja jopa 67 % samalla kun signaali-kohina-suhde (SNR) pysyy toiminnallisten rajojen yläpuolella

Taajuuden ja kaistanleveyden yhteensopivuuden varmistaminen nykyaikaisissa verkoissa

4G LTE:n ja 5G NR:n tukeminen: Taajuusaluevaatimukset

Nykyisten viestintäverkkojen on käytettävä syöttökaapeleita, jotka kestävät sekä 4G LTE:n taajuusalueet 700–2600 MHz että uudemmat 5G NR -signaalit, jotka ulottuvat aina 7,125 GHz:ään saakka. Tarkasteltaessa eri osia taajuuskaistaa, alle 6 GHz:n alue säilyy erittäin tärkeänä saavuttaakseen hyvän kattavuuden ja riittävän tiedonsiirtokapasiteetin välisen tasapainon. Sen lisäksi millimetriaaltofrekvensseillä 24–47 GHz on käytettävä erityisiä kaapeleita, joissa on lähes olematon signaalin häviö, koska ne toimivat parhaiten lyhyillä etäisyyksillä mutta tarjoavat suuren kaistanleveyden potentiaalin. Verkkotoimijoille, jotka pyrkivät pysymään muuttuvien vaatimusten tahdissa, monitaajuisia kaapeleita kannattaa käyttää, sillä se mahdollistaa saatavilla olevien spektriresurssien tehokkaan hyödyntämisen, kun infrastruktuuri jatkuu kehittymään ajan myötä.

Suurien siirtonopeuksien vaatimukset teleliikenteessä

5G-kanavat vaativat kaistaleveyksiä 100–400 MHz per kantaja, mikä ylittää huomattavasti LTE:n 20 MHz rajan. Signaalin tarkkuuden ylläpitämiseksi syöttökaapelien tulisi säilyttää VSWR-suhteet alle 1,5:1, vähentäen heijastuksia, jotka voivat häiritä 4K-videon suoratoistoa ja massiivisia IoT-tietovirtoja.

Perinteisten verkkotukea tasapainottamalla tulevaisuusvarma suorituskyky

Operaattoreiden on ylläpidettävä yhteensopivuutta olemassa olevien 3G- ja 4G-palveluiden kanssa samalla kun ne valmistautuvat 5G-Advancediin, joka tähtää huippunopeuksiin jopa 10 Gbps. Vaiheeseen vakautuneet kaapelit, joilla on johdonmukaiset dielektriset ominaisuudet, varmistavat luotettavan suorituskyvyn sekatehotilanteissa ja vähentävät vaihevirhettä MIMO- ja säteenmuodostussovelluksissa.

Monitaajuuskaapelien arviointi verkon joustavuuden kannalta

Kaksitaajuus- ja kolmitaajuusravikkaabelit voivat vähentää infrastruktuurikustannuksia jopa 30 %:lla siirtymävyöhykkeillä maaseutu- ja kaupunkialueiden välillä. Optimaaliset ratkaisut tukevat samanaikaista lähetystä taajuuksilla 600 MHz (LTE) ja 3,5 GHz (5G), häviö enintään 0,3 dB/m lämpötilassa 40 °C, mikä varmistaa tehokkaan toiminnan oikeissa käyttöolosuhteissa.

Signaalin eheyden ylläpito: PIM-suorituskyky ja asennustekijät

Passiivisen intermodulaation (PIM) ymmärtäminen solukkojärjestelmissä

Passiivinen intermodulaatio eli lyhyemmin PIM tapahtuu, kun passiivisten komponenttien epälineaariset kohdat alkaavat tuottaa näitä epämieluisia harmonisia signaaleja. Tämä ongelma on viime aikoina pahentunut erityisesti 5G-verkoissa. Siirtyminen noin 3,5 GHz:n korkeampiin taajuuksiin tekee asiasta entistä pahemman ja aiheuttaa noin 15–20 prosenttia enemmän vääristymää verrattuna vanhaan 4G-teknologiaan. Kenttäinsinöörit kohtaavat usein tiettyjä tyypillisiä syyllisiä PIM-ongelmien selvittäessään. Syöpyneet liittimet ovat yksi suurimmista ongelmista, samoin löysät liitokset, joiden kiinnitystä ei ole huolehdittu asennuksen jälkeen. Älkäämme myöskään unohtako kaapeliyhdistelmiä, jotka eivät sovi hyvin yhteen. Kaikki nämä pienet ongelmat luovat häiriöitä, jotka heikentävät verkon suorituskykyä ja vähentävät kokonaiskapasiteettia ajan myötä.

Miten PIM vaikuttaa verkon kapasiteettiin ja puheluiden laatuun

Vuoden 2023 kenttätutkimukset osoittavat, että kun passiivinen intermodulaatiohäiriö (PIM) esiintyy, se voi vähentää verkon siirtonopeutta jopa 40 prosentilla ruuhkautuneiden kaupunkialueiden solukkoasemilla aamu- ja iltarushinaikoina. Kun useita operaattoreita toimii tiukoissa tiloissa, nämä ongelmat pahenevat entisestään, mikä johtaa puhelujen katkeamiseen ja käyttäjille ärsyttävän hitaisiin internet-yhteyksiin. Verkkotoimittajat, jotka käyttävät syöttökaapeleita, joiden PIM-mittausarvot ylittävät -140 dBc:n, kohtaavat noin 30 prosenttia enemmän asiakaspalvelulippuja, joissa valitetaan huonosta puheäänen laadusta ja epävakaista yhteydestä. Tämä ei ole pelkästään insinöörien abstrakti ongelma, vaan sillä on suora vaikutus loppukäyttäjien kokemukseen tiheästi asutuilla alueilla.

Matalan PIM:n syöttökaapelien valinta ja asennus tiheissä ympäristöissä

Matalan PIM:n syöttökaapelit, joissa on hopeapinnoitetut liittimet, vähentävät intermodulaatiota 85 prosentilla verrattuna tavallisiin alumiiniliittimiin. Keskeisiin asennuskäytäntöihin kuuluu:

• Vääntömomenttiohjattu kiristys (25–30 N·m N-tyyppisille liittimille)
• Kaarretta ei saa taivuttaa tiukemmiksi kuin kaapelin halkaisija × 10
• Antioksidatiogeelin käyttö ulkotilojen päätteissä

Millimetriaalto-5G-verkoissa -155 dBc:tä alhaisemman PIM-arvon saavuttavat kaapelit parantavat signaali-kohina-suhdetta 12 dB:llä, mikä laajentaa tehokasta kattavuussädettä 18 %. Säännöllinen PIM-testaus joka 6–12 kuukausi auttaa ylläpitämään 3GPP TS 37.145 -standardin mukaista vaatimustasoa häiriönhallinnassa.

Ympäristökestävyys ja pitkän aikavälin syöttökaapelin luotettavuus

Ulkolaitteiden asennuksen haasteet: UV-säteily, kosteus ja lämpötilan äärilämpötilat

Ulkoisissa olosuhteissa asennetuilla syöttökaapeleilla on pakko kestää kaikenlaisia kovia olosuhteita. Pidempi UV-säteilyaltistus on suuri ongelma, ja se aiheuttaa usein polyeteenivaipan hajoamista noin 40 prosenttia vain viiden vuoden kuluessa. Sitten on äärimmäiset lämpötilan vaihtelut -40 asteesta Celsius-asteikolla aina 85 celsiusasteeseen saakka, sekä rankkasateet, jotka joskus ylittävät 100 millimetriä tunnissa ja voivat todella vaikuttaa huonosti tiivistettyihin kaapelin liitoksiin. Kun kaapelit sijoitetaan rannikolle, tilanne pahenee entisestään, koska suolaiset sumuhöyryt aiheuttavat korroosion. Liittimet alkavat pettämään nopeammin ja signaalit heikkenevät merkittävästi, ellei niitä suojata asianmukaisesti meriympäristöä vastaan.

Tärkeät suojatoiminnot: UV-kestävyys, vesiesteys ja lämpötilavakaus

Kovia olosuhteita varten nykyaikaiset syöttökaapelit sisältävät:

• UV-stabiloitu vaippa (testattu standardin UL 1581 MW 1100 mukaan), joka säilyttää ≥90 % vetolujuudestaan 3 000 tunnin altistumisen jälkeen
• Kolminkertainen vesisuojaukset yhdistämällä kuivasydänrakenteen hitsatun alumiinipanssarin kanssa estämään kosteuden tunkeutumisen
• Lämpötilasta riippumattomat dielektriset ominaisuudet ylläpitää VSWR <1,3:1 lämpötilavälillä -55 °C:sta +125 °C:seen

Nämä ominaisuudet takaavat sähköisten suorituskykyjen johdonmukaisuuden vaihtelevissa ympäristöolosuhteissa.

Teollisuuden standardit kestäville, ulkokäyttöön tarkoitetuille syöttökaapeleille

Telcordia GR-13-CORE -standardin mukaisuus takaa vähintään 20 vuoden käyttöiän vaativissa ulko-olosuhteissa. Keskeisiä sertifiointeja ovat:

Standardi	Avainvaatimus	Kaapelien merkitys
IEC 60754-1	Halogeeniton savunmuodostus	Turvalliset tunneli-/kellari-asennukset
EN 50288-7-1	UV/säätökestävyys	Suora auringonvalon altistus
ETSI EN 302 066	IP68-upotussuojaus	Tulva-alueella sijaitsevat soluasemat

RF-syöttökaapelit FAQ

Mihin RF-syöttökaapeleita käytetään?

RF-syöttökaapeleita käytetään siirtämään radioaaltoja taajuussignaaleja keskeisten komponenttien, kuten antennien ja pohjakaistayksiköiden, välillä matkaviestinverkoissa.

Mitä koaksiaalityyppejä käytetään yleisimmin teleliikenteessä?

Teleoperaattorit käyttävät ensisijaisesti RG- ja LMR-koaksiaalkaapeleita, joista LMR tarjoaa alhaisemman signaalihäviön korkeammilla taajuuksilla.

Miksi telekommunikaatiotyöskentelijät suosivat 50 ohmin kaapelia?

50 ohmin kaapeleita suositaan, koska ne käsittävät tehokkaammin enemmän tehoa ja aiheuttavat vähemmän signaalihäviötä verrattuna 75 ohmin kaapeleihin.

Miten kaapelin halkaisija vaikuttaa signaalin vaimenemiseen?

Suuremmat halkaisijat vähentävät signaalin vaimenemista, mutta lisäävät jäykkyys- ja kustannustekijöitä, joten kompromissien arviointi on tehtävä huolellisesti.

Kuinka signaalin heikkeneminen syöttöjohtimissa voidaan minimoida?

Signaalin heikkeneminen voidaan minimoida lyhentämällä kaapelin pituutta, käyttämällä esiliitettyjä kaapeleita, välttämällä teräviä taivutuksia ja valitsemalla vähähäviöisiä materiaaleja.

Millaisiin ympäristöhaasteisiin ulkokäytön syöttökaapelit kohtaavat?

Ulkokäytön syöttökaapelit kohtaavat haasteita, kuten UV-säteilyn, kosteuden, ääriolosuhteisten lämpötilojen ja meriympäristön aiheuttaman korroosion.