บล็อก

มาตรฐานสากลหลักที่กำกับดูแลความสอดคล้องของตัวเชื่อมต่อ RF

ชุด IEC 61169: การกำหนดความสามารถในการทำงานร่วมกัน มิติ และสมรรถนะทางไฟฟ้า

ชุดมาตรฐาน IEC 61169 ได้กลายเป็นแหล่งอ้างอิงหลักระดับโลกสำหรับขั้วต่อสัญญาณความถี่วิทยุ (RF connectors) มาตรฐานเหล่านี้มั่นใจได้ว่าขั้วต่อทุกตัวจะมีขนาดที่สอดคล้องกัน มีประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่เชื่อถือได้ และสามารถทำงานร่วมกันได้อย่างไม่มีปัญหาในผลิตภัณฑ์จากผู้ผลิตต่างๆ ข้อกำหนดดังกล่าวครอบคลุมปัจจัยสำคัญหลายประการ เช่น ความเสถียรของค่าอิมพีแดนซ์ (โดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 50 โอห์ม) อัตราส่วนคลื่นนิ่งของแรงดันไฟฟ้า (voltage standing wave ratio) การสูญเสียเมื่อมีการต่อสาย (insertion losses) และยังครอบคลุมความถี่สูงถึง 40 กิกะเฮิรตซ์ เมื่อกล่าวถึงงานโทรคมนาคมโดยเฉพาะ ข้อกำหนดเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากมีผลต่อทั้งคุณภาพของสัญญาณที่ส่งและประสิทธิภาพในการทำงานของระบบ ตัวอย่างเช่น ขั้วต่อที่สอดคล้องตามมาตรฐาน IEC 61169-4 สามารถรักษาระดับ VSWR ต่ำกว่า 1.25 ได้สูงถึงความถี่ 11 กิกะเฮิรตซ์ ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการทำงานที่เชื่อถือได้ในแถบความถี่ 5G sub-6 GHz ผู้ผลิตจะทำการทดสอบชิ้นส่วนอย่างเข้มงวดตามมาตรฐานเหล่านี้ เพื่อให้มั่นใจว่าอุปกรณ์จะสามารถทำงานได้จริงภายใต้สภาวะการใช้งานจริง ด้วยเหตุนี้ การยึดถือตามแนวทางเหล่านี้จึงไม่ใช่เพียงแค่แนวทางปฏิบัติที่ดี แต่เป็นสิ่งจำเป็นในทางปฏิบัติ หากบริษัทต้องการให้อุปกรณ์ของตนได้รับการยอมรับในระดับนานาชาติ

ETSI EN 300 019 & GR-3108: การเสริมความทนทานต่อสิ่งแวดล้อมสำหรับการติดตั้งขั้วต่อ RF ระดับโทรคมนาคม

มาตรฐาน ETSI EN 300 019 ซึ่งเกี่ยวข้องกับสภาพแวดล้อมสำหรับอุปกรณ์โทรคมนาคม ร่วมกับ Telcordia GR-3108 ที่เน้นเฉพาะความน่าเชื่อถือของตัวเชื่อมต่อ RF ได้กำหนดข้อกำหนดร่วมกันว่าโครงสร้างพื้นฐานโทรคมนาคมกลางแจ้งจำเป็นต้องทนต่อสภาวะต่างๆ ได้อย่างไร มาตรฐานเหล่านี้กำหนดให้อุปกรณ์ต้องทำงานได้อย่างมีเสถียรภาพแม้อุณหภูมิจะเปลี่ยนแปลงจากราวลบ 40 องศาเซลเซียส จนถึงบวก 85 องศาเซลเซียส นอกจากนี้ อุปกรณ์ยังต้องทนต่อความชื้นสูง การสัมผัสกับละอองเกลือ การสั่นสะเทือนเชิงกลจากลมและจราจร รวมถึงมีการป้องกันฝุ่นและน้ำเข้าเครื่องอย่างน้อยตามระดับ IP67 ส่วนตัวเชื่อมต่อ ผู้ผลิตจะต้องพิสูจน์ให้เห็นว่าสามารถใช้งานได้อย่างน้อยหนึ่งหมื่นครั้งโดยไม่มีอาการสึกหรอ และยังคงรักษาระดับประสิทธิภาพทางไฟฟ้าอย่างสม่ำเสมอหลังผ่านการทดสอบเร่งอายุการใช้งาน ความสามารถในการทนทานต่อสภาวะรุนแรงเช่นนี้ไม่ใช่แค่ความต้องการเสริม แต่จำเป็นอย่างยิ่ง หากขาดสิ่งนี้ เราจะพบกับความล้มเหลวในสนามมากขึ้น ทำให้เครือข่ายขัดข้อง ต้องเผชิญกับค่าใช้จ่ายในการซ่อมแซมที่สูงขึ้นในระยะยาว และยากที่จะตอบสนองความคาดหวังของอุตสาหกรรมที่ต้องการให้อุปกรณ์แมโครเซลล์สามารถใช้งานได้นานเกินกว่าสองทศวรรษ

ตระกูลขั้วต่อ RF ที่ได้รับการรับรองตามมาตรฐานโทรคมนาคมและกรณีการใช้งาน

ขั้วต่อแบบ N: ได้รับการรับรองตามมาตรฐาน IEC 61169-4 สำหรับสถานีฐานแมโครเซลล์ (DC–11 GHz รุ่นที่มีค่า IP67)

ขั้วต่อแบบ N ที่ได้รับการรับรองตามมาตรฐาน IEC 61169-4 ได้กลายเป็นส่วนประกอบสำคัญสำหรับการติดตั้งสถานีฐานแมโครเซลล์ การออกแบบเกลียวให้ความมั่นคงทางกลอย่างยอดเยี่ยม ซึ่งมีความสำคัญมากเมื่อต้องเผชิญกับสภาวะที่มีการสั่นสะเทือนสูง เช่น บนหลังคาอาคารหรือหอคอยที่ติดตั้งหน่วยวิทยุ ขั้วต่อเหล่านี้รองรับความถี่ตั้งแต่ DC จนถึง 11 GHz และมาพร้อมซีลป้องกันที่ได้ค่า IP67 ซึ่งช่วยรักษาสัญญาณให้แข็งแรงแม้อยู่ในสภาพอากาศเลวร้ายหรือการใช้งานระยะยาว การทดสอบจริงแสดงให้เห็นว่าค่า Voltage Standing Wave Ratio ยังคงต่ำกว่า 1.25 หลังจากมีการต่อ-ถอดประมาณ 5,000 รอบ สิ่งนี้มีความสำคัญเนื่องจากการรักษาระดับ PIM ให้ต่ำลงมีบทบาทสำคัญมากขึ้นเมื่อความหนาแน่นของเครือข่ายเพิ่มขึ้นทั้งในระบบ 4G/LTE และระบบ 5G sub-6 GHz ที่กำลังพัฒนา

ขั้วต่อ 7/16 DIN: ตามมาตรฐาน IEC 61169-12 สำหรับระบบส่งสัญญาณความถี่สูงในหอคอย 5G (VSWR <1.22, รองรับการเชื่อมต่อมากกว่า 10,000 รอบ)

ตัวเชื่อมต่อ 7/16 DIN ถูกออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อส่งผ่านพลังงานกำลังสูงผ่านระบบสายจ่ายสัญญาณแบบมาโครทาวเวอร์ โดยตัวเชื่อมต่อนี้สอดคล้องกับมาตรฐาน IEC 61169-12 และสามารถรองรับกำลังไฟฟ้าได้มากกว่า 150 วัตต์อย่างต่อเนื่อง พร้อมรักษาระดับอัตราส่วนคลื่นยืนไฟฟ้าต่ำมากไว้ต่ำกว่า 1.22 แม้ในช่วงความถี่ใกล้เคียงกับคลื่น mmWave สิ่งที่ทำให้ตัวเชื่อมต่อเหล่านี้โดดเด่นคือพื้นที่สัมผัสขนาดใหญ่ร่วมกับโครงสร้างทำจากสแตนเลสสตีลที่ทนทาน ซึ่งการออกแบบนี้ช่วยป้องกันการกัดกร่อนตามข้อกำหนด ETSI EN 300 019 Class 3.1 และสามารถใช้งานได้มากกว่า 10,000 รอบการเชื่อมต่อก่อนต้องเปลี่ยนใหม่ หมายความว่าหอคอยจะต้องได้รับการบำรุงรักษาบ่อยน้อยลงถึงสามเท่าเมื่อเทียบกับปกติ เนื่องจากคุณสมบัติเหล่านี้ วิศวกรทั่วทั้งอุตสาหกรรมจึงหันมาใช้ตัวเชื่อมต่อ 7/16 DIN กันอย่างแพร่หลายในระบบไฟเบอร์-ทู-เสาอากาศและระบบที่ใช้ massive MIMO ซึ่งการควบคุมอุณหภูมิให้เย็นและการรับประกันอายุการใช้งานของชิ้นส่วนให้ยาวนานหลายปีโดยไม่เกิดความล้มเหลวมีความสำคัญที่สุด

เหตุใดขั้วต่อ RF ทั่วไปอย่าง BNC และ SMA จึงไม่ผ่านเกณฑ์ความสอดคล้องสำหรับโทรคมนาคม

ข้อจำกัดของ BNC: เพดานแบนด์วิธ 4 กิกะเฮิรตซ์ และไม่มีการรับรองตามมาตรฐาน IEC 61169-8 สำหรับโครงสร้างพื้นฐานโทรคมนาคมกลางแจ้ง

ขั้วต่อ BNC ไม่สามารถตอบสนองความต้องการของโครงสร้างพื้นฐานโทรคมนาคมในปัจจุบันได้อีกต่อไป ด้วยขีดจำกัดความถี่สูงสุดที่ 4 กิกะเฮิรตซ์ ขั้วต่อรุ่นเก่าเหล่านี้ไม่สามารถรองรับช่วงความถี่ 5G ที่สูงถึง 6 กิกะเฮิรตซ์และสูงกว่านั้นในรุ่นใหม่ๆ ได้ นอกจากนี้ การล็อกยึดด้วยระบบเบยอเนต (bayonet coupling) ก็ไม่มั่นคงเท่าที่ควร เมื่อเกิดอะไรขึ้น? ขั้วต่อเหล่านี้มักจะหลวมเมื่อสัมผัสกับแรงสั่นสะเทือนอย่างต่อเนื่องจากลม ซึ่งนำไปสู่ปัญหาการขาดหายของสัญญาณอย่างน่ารำคาญ อีกหนึ่งปัญหาที่ไม่มีใครค่อยพูดถึงแต่มีความสำคัญมากคือ ขั้วต่อ BNC ทุกประเภทไม่สามารถผ่านมาตรฐาน IEC 61169-8 สำหรับการใช้งานโทรคมนาคมกลางแจ้งได้ เหตุผลก็เพราะพวกมันไม่สามารถป้องกันการซึมผ่านของน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ (ได้คะแนนต่ำกว่าระดับ IP67) และขาดการป้องกันสนิมและการกัดกร่อนที่เหมาะสม วิศวกรภาคสนามหลายคนเคยพบเห็นปัญหานี้ด้วยตนเอง โดยหลังจากใช้งานประมาณ 18 เดือนในสถานีฐานจริง ขั้วต่อ BNC มีอัตราการล้มเหลวสูงกว่าขั้วต่อที่ได้รับเครื่องหมายรับรองอย่างถูกต้องราว 30%

ข้อจำกัดของ SMA: ขาดความทนทานต่อสิ่งแวดล้อม และไม่มีการรับรอง ETSI EN 300 019 Class 3.1 สำหรับการติดตั้งในสนาม

ตัวเชื่อมต่อ SMA สามารถรองรับความถี่ได้สูงถึง 18 กิกะเฮิรตซ์ แต่มีข้อเสียอยู่ ขนาดเล็กของมันมาพร้อมกับข้อจำกัดในการทนต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรง การใช้แรงบิดที่เหมาะสมขณะติดตั้งตัวเชื่อมต่อเหล่านี้จึงมีความสำคัญมากต่อการป้องกันไม่ให้มีช่องรั่ว ช่างเทคนิคในสนามมักประสบปัญหาในเรื่องนี้ และงานวิจัยแสดงให้เห็นว่าประมาณ 35 เปอร์เซ็นต์ของการติดตั้งไม่แน่นพอ เมื่อเกิดกรณีดังกล่าว โอกาสที่น้ำจะซึมเข้าไปจะเพิ่มขึ้นประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับปกติ ยิ่งไปกว่านั้น ตัวเชื่อมต่อ SMA ทุกตัวที่มีวางจำหน่ายในท้องตลาดในปัจจุบัน ยังไม่มีตัวใดเลยที่ผ่านการทดสอบตามมาตรฐาน ETSI EN 300 019 Class 3.1 สำหรับสภาวะอุณหภูมิสุดขั้ว การสัมผัสกับน้ำเค็ม หรือการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน ส่งผลให้ตัวเชื่อมต่อเหล่านี้ไม่สามารถทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือในสถานที่เช่น ชายหาด ทะเลทราย หรือพื้นที่ที่ได้รับแสงแดดโดยตรงอย่างรุนแรง เนื่องจากบริษัทโทรคมนาคมต้องการอุปกรณ์ที่สามารถใช้งานได้ตลอดทุกสภาวะอากาศและรักษาระดับการทำงานใกล้เคียงกับสมบูรณ์แบบ (พูดถึงเวลาทำงานต่อเนื่อง 99.999%) ตัวเชื่อมต่อ SMA จึงไม่เหมาะสมสำหรับการใช้งานในโครงสร้างพื้นฐานที่มีความสำคัญ

การบรรลุความสอดคล้องของตัวเชื่อมต่อ RF ที่ได้รับการตรวจสอบแล้ว: การทดสอบ การรับรอง และเอกสารประกอบ

การอนุมัติตามประเภทจากบุคคลที่สาม (UL, TÜV SÜD) เทียบกับการประกาศด้วยตนเอง: ผลกระทบต่อการจัดซื้อโทรคมนาคมระดับโลก

เมื่อพูดถึงการจัดซื้อจัดจ้างในภาคโทรคมนาคม ความสอดคล้องตามข้อกำหนดที่เกิดขึ้นจริงมีความสำคัญมากกว่าคำกล่าวอ้างบนเอกสาร การได้รับการรับรองประเภทจากองค์กรที่เป็นที่ยอมรับ เช่น UL หรือ TUV SUD จะให้หลักฐานที่แท้จริงว่าผลิตภัณฑ์เป็นไปตามมาตรฐานต่างๆ เช่น IEC 61169 และ ETSI EN 300 019 กระบวนการรับรองนี้รวมถึงรายงานการทดสอบอย่างละเอียดที่ครอบคลุมประเด็นต่างๆ เช่น ความสามารถของชิ้นส่วนในการทนต่ออุณหภูมิสุดขั้วตั้งแต่ลบ 40 องศาเซลเซียส จนถึงบวก 85 องศา ความสามารถในการทนต่อรอบการเชื่อมต่อหลายพันครั้ง สมรรถนะภายใต้เงื่อนไขอัตราส่วนคลื่นนิ่งของแรงดันไฟฟ้า (VSWR) รวมถึงความต้านทานต่อความเครียดจากสิ่งแวดล้อมต่างๆ เช่น การสัมผัสกับหมอกเกลือและการทดสอบกันน้ำระดับ IP67 ในทางตรงกันข้าม เมื่อผู้จัดจำหน่ายประกาศความสอดคล้องด้วยตนเองผ่านเอกสาร SDoC พวกเขาจะอาศัยเพียงแค่การทดสอบภายในองค์กรของตนเอง ซึ่งไม่มีน้ำหนักมากนักในสายตาของหน่วยงานกำกับดูแล การตรวจสอบล่าสุดในปี 2023 แสดงให้เห็นว่า ตัวเชื่อมต่อที่อิงตาม SDoC เพียงอย่างเดียวมีอัตราการล้มเหลวที่ไซต์ติดตั้งสูงกว่าประมาณสามเท่า เมื่อเทียบกับตัวเชื่อมต่อที่มีใบรับรองจากบุคคลที่สามที่เหมาะสม ขณะที่บริษัทต่างๆ เดินหน้าขยายโครงข่าย 5G ทั่วโลก การมีเอกสารประกอบที่ชัดเจนจึงกลายเป็นสิ่งจำเป็น ฝ่ายจัดซื้อจำเป็นต้องเข้าถึงข้อมูลเฉพาะทางวัสดุ สรุปผลการทดสอบ และข้อมูลที่สามารถย้อนรอยไปยังล็อตการผลิตเฉพาะราย เพื่อเร่งกระบวนการอนุมัติในระดับนานาชาติ พร้อมลดความเสี่ยงตลอดห่วงโซ่อุปทานที่ซับซ้อน

ส่วน FAQ

IEC 61169 ชุดคืออะไร

ชุดมาตรฐาน IEC 61169 เป็นชุดข้อกำหนดที่กำหนดขนาด ความสามารถในการทำงานร่วมกัน และสมรรถนะทางไฟฟ้าของตัวเชื่อมต่อ RF เพื่อให้มั่นใจในความสอดคล้องและความน่าเชื่อถือทั่วโลก

ตัวเชื่อมต่อแบบ N มีความสำคัญอย่างไรต่อการประยุกต์ใช้ในระบบโทรคมนาคม

ตัวเชื่อมต่อแบบ N ที่ได้รับการรับรองตามมาตรฐาน IEC 61169-4 มีความจำเป็นสำหรับการติดตั้งสถานีฐานแมโครเซลล์ เนื่องจากมีเสถียรภาพเชิงกลที่ยอดเยี่ยม และซีลป้องกันที่ได้มาตรฐาน IP67 ทำให้เหมาะสมกับสภาวะที่มีแรงสั่นสะเทือนสูงและสภาพอากาศเลวร้าย

ตัวเชื่อมต่อ 7/16 DIN มีความโดดเด่นอย่างไร

ตัวเชื่อมต่อ 7/16 DIN ถูกออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับสายส่งสัญญาณพลังงานสูงในหอคอย 5G โดยมีพื้นที่สัมผัสขนาดใหญ่ โครงสร้างทนทาน และเป็นไปตามข้อกำหนด IEC 61169-12 จึงมีความสามารถพิเศษในการจัดการกับพลังงานสูง และต้องการการบำรุงรักษาน้อยกว่า

ข้อจำกัดของตัวเชื่อมต่อ BNC และ SMA ในการประยุกต์ใช้งานด้านโทรคมนาคมคืออะไร

ขั้วต่อ BNC ไม่เหมาะสำหรับการสื่อสารโทรคมนาคมเนื่องจากมีขีดจำกัดความถี่ที่ 4 กิกะเฮิรตซ์ และการป้องกันสภาพแวดล้อมที่ไม่เพียงพอ ในขณะที่ขั้วต่อ SMA ขาดความทนทานสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง และไม่สามารถผ่านมาตรฐานที่จำเป็นสำหรับการใช้งานในสนามได้

การอนุมัติจากบุคคลที่สามมีผลต่อการจัดซื้อจัดจ้างในโทรคมนาคมอย่างไร

การอนุมัติจากบุคคลที่สามจากองค์กรต่างๆ เช่น UL หรือ TUV SUD แสดงให้เห็นว่าขั้วต่อ RF สอดคล้องกับมาตรฐานสากล ช่วยลดอัตราการเกิดข้อผิดพลาดและรับประกันโครงสร้างพื้นฐานโทรคมนาคมที่เชื่อถือได้ เมื่อเทียบกับการยืนยันความสอดคล้องด้วยตนเอง