आधार स्टेशन ऐसी केबल की आवश्यकता रखते हैं जो तापमान परिवर्तन और नमी जैसे पर्यावरणीय तनाव के प्रति प्रतिरोध रखते हुए 6 गीगाहर्ट्ज़ तक की आवृत्तियों में सिग्नल अखंडता बनाए रखें। इन प्रणालियों को सिग्नल परावर्तन को रोकने के लिए <20 डीबी रिटर्न लॉस और स्थिर 50-ओम प्रतिबाधा की आवश्यकता होती है, जो सेलुलर नेटवर्क में विश्वसनीय ध्वनि और डेटा संचरण के लिए आवश्यक है।
RF समाक्षीय केबलों के परतदार डिज़ाइन में लचीलेपन और शील्डिंग दक्षता के बीच संतुलन बनाए रखने के लिए सटीक चालकों और उन्नत परावैद्युत सामग्री को जोड़ा जाता है। कठोर तरंग मार्गों के विपरीत, समाक्षीय केबल 3.5 गीगाहर्ट्ज़ पर <0.3 डीबी/मी क्षीणन प्रदान करते हुए टावर स्थापना में तंग मोड़ों के अनुकूल होते हैं, जो 5G NR तैनाती के लिए महत्वपूर्ण प्रदर्शन मानकों को पूरा करते हैं।
2023 के क्षेत्र परीक्षणों के दौरान mmWave छोटी कोशिकाओं में डबल-शील्डेड RF समाक्षीय केबल का उपयोग करने पर ऑपरेटरों ने साइट पर आधे से भी कम यानि 38% कम यात्रा की रिपोर्ट की। चरम ट्रैफ़िक भार के तहत देरी की लहरों को कम करने में सहायता करने वाले फोम-इंजेक्टेड परावैद्युत जैसी नवाचारों के कारण इस विश्वसनीयता में सुधार हुआ है।
| मानदंड | समक्षीय | तरंग मार्ग | फाइबर |
|---|---|---|---|
| इनस्टॉलेशन लागत | $12/मी | $45/मी | 28 डॉलर/माह |
| आवृत्ति रेंज | DC 110 गीगाहर्ट्ज़ | 1 100 गीगाहर्ट्ज़ | N/A (प्रकाश-आधारित) |
| मौसम प्रतिरोध | उच्च | मध्यम | कम |
| RF वातावरण में लागत-से-प्रदर्शन अनुपात के कारण, विशेष रूप से जहां धातु नलिकाएं पहले से मौजूद हों, कोएक्सियल केबल आखिरी मील के कनेक्शन में प्रभुत्व रखते हैं। जबकि बैकहॉल अनुप्रयोगों में फाइबर उत्कृष्ट है, लेकिन कनेक्टर ऑक्सीकरण के प्रति इसकी संवेदनशीलता के कारण एंटीना-मुखी लिंक के लिए कोएक्सियल को प्राथमिकता दी जाती है। |
आरएफ समाक्षीय केबल्स में मुख्य रूप से तीन चीजों के कारण सिग्नल हानि होती है। पहला है परावैद्युत अवशोषण, जहाँ मानक फोम पीई सामग्री में लगभग 0.8 से 1.5 प्रतिशत ऊर्जा नष्ट हो जाती है। फिर हमारे पास चालक प्रतिरोध है, जो बुने हुए तांबे के केबल्स में वास्तव में सिग्नल शक्ति का लगभग 25% तक खो सकता है। और अंत में, खराब शील्डिंग के कारण विकिरण हानि भी होती है। दूरसंचार मानक संस्थान की एक हालिया रिपोर्ट में कुछ दिलचस्प बातें सामने आई हैं। उनके 2023 के अनुसंधान में पता चला कि इन सभी कारकों के संयुक्त प्रभाव के कारण 3.5 से 28 गीगाहर्ट्ज़ के बीच काम करने वाले आधुनिक उच्च आवृत्ति बेस स्टेशन पुरानी सब-6 गीगाहर्ट्ज़ प्रणालियों की तुलना में लगभग 23% तेजी से सिग्नल को कमजोर कर देते हैं। आवृत्तियों के आधार पर गुणवत्तापूर्ण कनेक्शन बनाए रखने की कोशिश कर रहे नेटवर्क ऑपरेटर्स के लिए यह बहुत महत्वपूर्ण है।
मानक RF कोएक्सियल केबल में आवृत्ति में प्रति GHz वृद्धि के साथ लगभग 18% की दर से सिग्नल शक्ति कम होने की प्रवृत्ति होती है। 6 गीगाहर्ट्ज़ आवृत्तियों पर संचालन के दौरान केवल 100 फीट के बाद अधिकांश सामान्य मॉडल में 3 डीबी से अधिक की कमी आ जाती है। हालाँकि, निचले स्तर पर स्थिति बहुत बेहतर होती है, क्योंकि 1 गीगाहर्ट्ज़ से कम के सिग्नल आमतौर पर उसी दूरी में आधा डेसीबल से भी कम की क्षति का अनुभव करते हैं। इन क्षतियों से निपटने के लिए, इंजीनियर स्थिर प्रतिबाधा विशेषताओं वाले केबल के डिज़ाइन करते हैं। उच्च गुणवत्ता वाले केबल DC से लेकर 40 गीगाहर्ट्ज़ तक अपने 50 ओम रेटिंग को प्लस या माइनस 1 ओम के भीतर बनाए रख सकते हैं, जो उन्हें उन विभिन्न अनुप्रयोगों में विश्वसनीय बनाता है जहाँ सिग्नल अखंडता महत्वपूर्ण होती है।
हर अतिरिक्त 50 फीट केबल के लिए, 4G और 5G नेटवर्क में सिग्नल शक्ति लगभग 0.75 से 1.2 dB तक घट जाती है। यह वास्तव में काफी महत्वपूर्ण है, खासकर जब हम याद रखें कि ग्राहक छोर पर अंतिम कनेक्शन के लिए FCC कम से कम 2 dB के नुकसान की आवश्यकता रखता है। अधिकांश तकनीशियन सब-6 गीगाहर्ट्ज़ आवृत्तियों के साथ काम करते समय 150 फीट से छोटी केबल का उपयोग करने की सलाह देते हैं। वे आमतौर पर कुछ उन्नत इम्पीडेंस मिलान तकनीकों का भी उपयोग करते हैं, जो उन परेशान करने वाले प्रतिबिंब नुकसान को लगभग दो-तिहाई तक कम कर देती हैं। वायरलेस इंफ्रास्ट्रक्चर एसोसिएशन ने अपनी 2022 की रिपोर्ट में इसका उल्लेख किया था, इसलिए यह निश्चित रूप से एक ऐसी बात है जिस पर आजकल पेशेवर ध्यान दे रहे हैं।
एक बड़े शहर की टेलीकॉम कंपनी ने मानक RG-8 केबल्स को इन नए नाइट्रोजन से भरे फोम डाइलेक्ट्रिक संस्करणों से बदलने के बाद मैक्रोसेल सिग्नल नुकसान को लगभग 4.2 डीबी से घटाकर मात्र 1.8 डीबी तक कम कर दिया। परिणाम भी काफी शानदार थे। उन भीड़ वाले डाउनटाउन क्षेत्रों में डाउनलोड गति में लगभग 41% की वृद्धि हुई, जहाँ सभी बैंडविड्थ के लिए संघर्ष कर रहे हैं। और इसके अतिरिक्त, प्रत्येक बेस स्टेशन ने प्रत्येक सेल साइट स्थान पर 18 वाट कम का उपयोग किया। यह ज्यादा नहीं लग सकता, लेकिन जब आप समझते हैं कि प्रत्येक टावर के लिए यह बिजली के बिलों में प्रति वर्ष लगभग 2,100 डॉलर की बचत के बराबर है, तो यह महत्वपूर्ण हो जाता है।
मिलीमीटर वेव तैनाती के लिए अब 78 प्रतिशत मोबाइल ऑपरेटर अल्ट्रा-लो-हानि केबल (<28 गीगाहर्ट्ज पर 0.5 डीबी/100 फीट) को प्राथमिकता दे रहे हैं, जो 5G NR चैनल बैंडविड्थ आवश्यकताओं के कारण है। 2024 मोबाइल नेटवर्क रिपोर्ट में चांदी लेपित चालक के उपयोग में वर्ष-दर-वर्ष 290% की वृद्धि दर्ज की गई है, जो मानक तांबे के डिज़ाइन की तुलना में उच्च आवृत्ति चालकता को 27% तक बढ़ा देता है।
आरएफ समाक्षीय केबल अपनी विश्वसनीयता बहुत सटीक इंजीनियरिंग के साथ परत दर परत निर्माण से प्राप्त करते हैं। इनके आंतरिक भाग में सिग्नल को कुशलतापूर्वक ले जाने वाले ठोस या मोटे तांबे के चालक होते हैं। इनके बीच में पीटीएफई या कभी-कभी फोम किए गए पॉलीएथिलीन जैसा परावैद्युत रोधक पदार्थ होता है, जो हस्तक्षेप के बिना चीजों को सुचारू रूप से चलाए रखता है। फिर एक ढाल होती है, जो आमतौर पर बुने हुए तांबे या एल्युमीनियम फॉयल से बनी होती है, जो विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप का लगभग 90 से 95 प्रतिशत तक अवरोध करती है। और अंत में सबकुछ घेरे हुए एक बाहरी जैकेट होती है, जो आमतौर पर पराबैंगनी प्रतिरोधी पीवीसी से बनी होती है, जो मौसम और अन्य पर्यावरणीय कारकों से सुरक्षा प्रदान करती है। वास्तविक दुनिया के परीक्षणों में पाया गया है कि इन बहु-परत डिज़ाइनों में सरल एकल परत विकल्पों की तुलना में बहुत कम विफलताएं आती हैं, लंबे समय तक एकत्रित क्षेत्र डेटा के अनुसार लगभग 25% कम बार।
आरएफ समाक्षीय केबल की नवीनतम पीढ़ी 5जी नेटवर्क की मांगों के साथ कदम मिलाकर चलने में मदद करने वाले सामग्री विज्ञान में कुछ गंभीर नवाचारों के लिए ध्यान आकर्षित कर रही है। चालकता के मामले में, उच्च शुद्धता वाले तांबे के मिश्र धातु 2023 में पोनमैन द्वारा प्रकाशित एक अध्ययन के अनुसार सामान्य चालकों की तुलना में लगभग 18% तक संकेत हानि को कम कर रहे हैं। इस बीच, इन केबलों के भीतर स्थित नाइट्रोजन इंजेक्टेड फोम डाइलेक्ट्रिक्स ने अपने वेग गुणक को लगभग 0.85 तक बढ़ा दिया है, जिसका अर्थ है कि संकेत पहले की तुलना में बहुत तेजी से उनके माध्यम से यात्रा कर सकते हैं। बाहरी परत को भी नजरअंदाज नहीं किया जा रहा है। दोहरी परत विकिरणित पॉलीएथिलीन जैकेट पुराने मॉडलों की तुलना में कठोर मौसमी स्थितियों के खिलाफ लगभग 40% बेहतर ढंग से टिके रहते हैं, इसलिए ये केबल तापमान के चरम उतार-चढ़ाव वाले कठिन शहरी वातावरण में भी 15 वर्ष से अधिक समय तक चलते हैं। ये सभी सुधार 2024 दूरसंचार सामग्री रिपोर्ट में देखे गए तथ्यों के साथ बहुत अच्छी तरह से मेल खाते हैं, जहां विशेषज्ञों ने इंगित किया था कि सामग्री के उन्नयन केवल वांछनीय नहीं है बल्कि ऑपरेटरों के लिए तब तक आवश्यक है जब तक वे उस लगभग पूर्ण 99.999 प्रतिशत नेटवर्क अपटाइम को बनाए रखना चाहते हैं जिस पर सभी भरोसा कर रहे हैं।
50 ओम का इम्पीडेंस मानक उन परेशान करने वाले सिग्नल प्रतिबिंबों को कम करने में मदद करता है क्योंकि यह ढाई स्थिरांक को लगभग 1.5% की भिन्नता के भीतर वास्तव में स्थिर रखता है। जब इंजीनियर इसे क्षेत्र में गलत करते हैं, तो चीजें तेजी से खराब हो जाती हैं। हमने परीक्षण से देखा है कि गलत मिलान वाले इम्पीडेंस वापसी हानि को इतना बढ़ा सकते हैं जितना कि 6 डेसीबेल तक, जिसके कारण लगभग पाँच में से चार आधार स्टेशन सेटअप में समस्याएँ उत्पन्न होती हैं, जैसा कि पिछले साल न्यू इंग्लैंड लैब्स के अनुसंधान में बताया गया था। आधुनिक उत्पादन तकनीकें अब कंडक्टर्स को 0.1 मिलीमीटर से भी कम दूरी पर संरेखित रखती हैं। यह तब बहुत महत्वपूर्ण होता है जब केबल्स को बिना अपने प्रदर्शन गुणों को खोए समकोण पर मोड़ने की आवश्यकता होती है। परिणाम? उन मानकों के बाहर बनाई गई केबल्स की तुलना में उच्च mmWave आवृत्तियों पर लगभग 32 प्रतिशत कम कला विरूपण के साथ बहुत बेहतर सिग्नल गुणवत्ता।
| गुणनखंड | करघेदार तांबा | एल्यूमिनियम |
|---|---|---|
| चालकता | 100% आईएसीएस | 61% IACS |
| वजन | 8.96 ग्राम/सेमी³ | 2.70 ग्राम/सेमी³ |
| संक्षारण प्रतिरोध | उत्कृष्ट (कोटिंग के साथ) | अच्छी (एनोडीकृत प्रकार) |
| लचीलापन | 30% अधिक मोड़ चक्र | 15% अधिक कठोरता |
उच्च-शक्ति शहरी मैक्रोसेल तैनाती के लिए तांबे को प्राथमिकता दी जाती है, जबकि एल्युमीनियम का 63% वजन कम होना इसे हवाई स्थापना के लिए आदर्श बनाता है। करघेदार डिज़ाइन चिकनी दीवार वाले विकल्पों की तुलना में दोनों सामग्रियों में क्रश प्रतिरोधकता को 22% तक बढ़ा देता है।
आज के आधार स्टेशनों को निकटवर्ती एंटेना, हर जगह फैली पावर लाइनों और चारों ओर भनभनाते असंख्य आईओटी गैजेट्स से आने वाली सभी प्रकार की विद्युत चुम्बकीय गड़बड़ी से निपटना पड़ता है। समाधान? अच्छी शील्डिंग वाले आरएफ समाक्षीय केबल यहाँ बहुत मदद करते हैं। ये केबल अवांछित रेडियो आवृत्ति के शोर के खिलाफ बाधा के रूप में काम करते हैं, जो अन्यथा संकेतों में बाधा डालते। 20224 में प्रकाशित आरएफ शील्डिंग प्रभावशीलता रिपोर्ट के अनुसार, जब ऑपरेटर गुणवत्तापूर्ण शील्डिंग सामग्री में निवेश करते हैं, तो वे हस्तक्षेप के कारण होने वाली सेवा में बाधा में नाटकीय गिरावट देखते हैं। व्यस्त शहरी क्षेत्रों में, जहाँ विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (EMI) प्रति मीटर 100 वोल्ट से अधिक तक पहुँच सकता है, इन सुधारों से समस्याओं में लगभग दो तिहाई की कमी आती है। जनसंख्या से भरे शहरी क्षेत्रों में विश्वसनीय संचार बनाए रखने के लिए यह एक बड़ा अंतर लाता है।
5जी बैंड में उच्च आवृत्ति ईएमआई से निपटने के लिए, निर्माता पन्नी, ब्रैड और समग्र सामग्री को जोड़ने वाले स्तरित परिरक्षण वास्तुकला का उपयोग करते हैंः
| ढाल प्रकार | आवृत्ति कवरेज | ईएमआई क्षीणन (डीबी) | लचीलापन |
|---|---|---|---|
| एकल ब्रैड | 6 गीगाहर्ट्ज़ तक | 40 50 डीबी | उच्च |
| पन्नी + ब्रैड | 40 गीगाहर्ट्ज तक | 70 85 डीबी | मध्यम |
| चार-गुना ढाल | 60 गीगाहर्ट्ज+ | 90 110 डेसीबल | कम |
एक तुलनात्मक शील्डिंग अध्ययन के आधार पर, जिसमें 120 सेलुलर साइटों का विश्लेषण किया गया, मल्टी-लेयर डिज़ाइन mmWave बैंड में सिंगल-शील्ड केबल्स की तुलना में 2.5× अधिक प्रदर्शन करते हैं।
हालाँकि शील्डिंग EMI प्रतिरोध में सुधार करती है, लेकिन अनुचित समापन से निष्क्रिय अंतरमिश्रण (PIM) हो सकता है, जहाँ संक्षारित कनेक्टर या ढीले जंक्शन अवांछित संकेत उत्पन्न करते हैं। उद्योग अध्ययनों में दिखाया गया है कि घने नेटवर्क में क्षेत्र में होने वाली 31% विफलताएँ शील्ड दोषों के बजाय PIM के कारण होती हैं, जो सटीक असेंबली के महत्व पर प्रकाश डालता है।
2023 के परीक्षणों में, मैक्रोसेल बेस स्टेशनों में डबल-शील्डेड आरएफ समाक्षीय केबल्स के तैनात होने से EMI-संबंधित पुनः संचरण में 42% की कमी आई। 90 डेसीबल-शील्डेड केबल्स का उपयोग करने वाले नेटवर्कों ने मानक 60 डेसीबल डिज़ाइन की तुलना में 12% उच्च सिग्नल-टू-नॉइज़ अनुपात प्राप्त किया, जो मैदानों और परिवहन हब जैसे उच्च हस्तक्षेप क्षेत्रों में उनकी प्रभावशीलता को दर्शाता है।
आरएफ कोएक्सियल केबल आज के बेस स्टेशनों में पाए जाने वाले पूरे आवृत्ति रेंज में लगातार प्रदर्शन बनाए रखते हैं, जिसमें 3.3 से 7.1 गीगाहर्ट्ज़ के आसपास के सब-6 गीगाहर्ट्ज़ बैंड से लेकर 24 से 40 गीगाहर्ट्ज़ के उच्च आवृत्ति mmWave रेंज तक सभी शामिल हैं। इन केबल्स के अंदर विशेष सामग्री होती है जो सिग्नल की हानि को कम से कम करती है और शक्ति के कुशल संचरण के लिए आवश्यक 50 ओम प्रतिरोध बनाए रखती है, भले ही बड़े सेल टावर सेटअप में 5 किलोवाट तक के शक्तिशाली सिग्नल का सामना करना पड़ रहा हो। विशेष रूप से mmWave अनुप्रयोगों के मामले में, निर्माता नियमित PTFE सामग्री के बजाय नाइट्रोजन से भरी फोम पॉलीएथिलीन इन्सुलेशन की ओर बढ़ रहे हैं। पिछले साल वायरलेस इंफ्रास्ट्रक्चर रिपोर्ट में प्रकाशित हालिया निष्कर्षों के अनुसार, यह बदलाव वास्तव में सिग्नल नुकसान को लगभग 17 प्रतिशत तक कम कर देता है, जिससे ये केबल उच्च आवृत्ति संचरण को संभालने के लिए बहुत अधिक उपयुक्त हो जाते हैं।
50,000 से अधिक एक साथ कनेक्शन संभालने वाले शहरी वातावरण में, डबल-शील्डेड आरएफ कोएक्सियल केबल चरम भार के तहत 98.6% सिग्नल अखंडता बनाए रखते हैं। उनकी मोड़-प्रतिरोधी संरचना केबल ट्रे और टावरों में संकुचित रूटिंग की अनुमति देती है, जो कठोर वेवगाइड समाधानों की तुलना में स्पष्ट लाभ प्रदान करती है।
अधिकाधिक नेटवर्क ऑपरेटर 1.7 से 7.5 गीगाहर्ट्ज़ की सीमा में काम करने वाले वाइडबैंड आरएफ कोएक्सियल केबल्स की ओर रुख कर रहे हैं। इन केबल्स के कारण उनके 4G, 5G और LTE नेटवर्क को अलग-अलग फीडर लाइनों के बजाय एक ही फीडर लाइन पर संयोजित किया जा सकता है। इस व्यवस्था से होने वाली लागत बचत काफी महत्वपूर्ण भी हो सकती है, जो 2023 की मोबाइल ब्रॉडबैंड एलायंस रिपोर्ट के अनुसार लगभग 23 प्रतिशत है। इसके अलावा, भविष्य में आवृत्तियों को 10 गीगाहर्ट्ज़ तक संभालने की क्षमता होने के कारण इसमें विस्तार के लिए भी जगह बची रहती है। और आगे देखें तो, एयर स्पेस्ड डाइलेक्ट्रिक्स वाले हाइब्रिड केबल डिज़ाइन में कुछ दिलचस्प हो रहा है। ये नए केबल 28 गीगाहर्ट्ज़ से ऊपर की आवृत्तियों में अल्ट्रा वाइडबैंड mmWave बैकहॉल कनेक्शन की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों में दिखाई देने लगे हैं।
आरएफ कोएक्सियल केबल्स का उपयोग किस लिए किया जाता है?
आरएफ कोएक्सियल केबल्स का उपयोग दूरसंचार बुनियादी ढांचे में रेडियो आवृत्ति संकेतों के संचरण के लिए किया जाता है, जिसमें सेलुलर नेटवर्क और बेस स्टेशन शामिल हैं।
अंतिम मील कनेक्शन के लिए फाइबर की तुलना में कोएक्सियल केबल्स को क्यों प्राथमिकता दी जाती है?
अंतिम मील के कनेक्शन में तंतु की तुलना में समाक्षीय केबल्स को लागत-प्रदर्शन अनुपात और मौसम प्रतिरोध के कारण प्राथमिकता दी जाती है।
आरएफ समाक्षीय केबल्स की आवृत्ति सीमा क्या होती है?
आरएफ समाक्षीय केबल्स डीसी से लेकर 110 गीगाहर्ट्ज़ तक की आवृत्ति सीमा को कवर करते हैं, जिससे वे विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनते हैं।
आरएफ समाक्षीय केबल्स पर अनुचित समापन का क्या प्रभाव पड़ता है?
अनुचित समापन निष्क्रिय अंतर-मॉड्यूलेशन (पीआईएम) का कारण बन सकता है, जिससे अवांछित संकेत उत्पन्न होते हैं और विश्वसनीयता कम हो जाती है।
घने आरएफ वातावरण में शील्डिंग डिज़ाइन का प्रदर्शन पर क्या प्रभाव पड़ता है?
बहु-परत शील्डिंग डिज़ाइन (फॉयल, ब्रेड, संयुक्त सामग्री) घने आरएफ वातावरण में हस्तक्षेप की समस्याओं को कम करते हैं और ईएमआई प्रतिरोध में सुधार करते हैं।
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