สายฟีเดอร์โคแอกเซียลสำหรับระบบเสาอากาศสถานีฐาน

ในเครือข่ายเซลลูลาร์สมัยใหม่ สายส่งแบบโคแอกเซียลทำหน้าที่เป็นเส้นทางหลักที่เชื่อมอุปกรณ์ส่ง-รับสัญญาณของสถานีฐานเข้ากับเสาอากาศที่ติดตั้งบนยอดหอคอย แม้ว่าสถาปัตยกรรม Remote Radio Head (RRH) และระบบ Fiber-to-the-Antenna (FTTA) จะมีการขยายตัวอย่างต่อเนื่อง แต่ระบบสายส่งสัญญาณความถี่วิทยุ (RF) ที่มีประสิทธิภาพสูงยังคงจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับสถานีเซลล์ขนาดใหญ่ เครือข่ายเซลล์ขนาดเล็ก (small cell) และโครงสร้างพื้นฐานการกระจายสัญญาณทั่วโลก คุณภาพ ความสามารถในการป้องกันสัญญาณรบกวน (shielding) และความแม่นยำในการติดตั้งของสายส่งแบบโคแอกเซียลแต่ละเส้น ส่งผลโดยตรงต่อรัศมีการให้บริการ อัตราความเร็วในการรับ-ส่งข้อมูล ประสิทธิภาพของ link budget และอัตราการตัดการเชื่อมต่อระหว่างการสนทนา

การเลือกสายส่งสำหรับเสาอากาศเซลลูลาร์และสายส่งแบบโคแอกเซียลแบบม้วนใหญ่สำหรับโครงการขนาดใหญ่ จำเป็นต้องเข้าใจอย่างชัดเจนเกี่ยวกับงบประมาณการสูญเสียสัญญาณ (attenuation budgets) การลดผลกระทบจาก Passive Intermodulation (PIM) และความทนทานต่ออุณหภูมิ

การเปรียบเทียบเชิงเทคนิคของสายส่งสำหรับสถานีฐาน

การเลือกสายส่งสัญญาณสำหรับสถานีฐานที่เหมาะสม ขึ้นอยู่กับการสมดุลระหว่างความยืดหยุ่นของสายเคเบิลทางกายภาพ กับการสูญเสียสัญญาณ (ค่าความลดลงเป็นเดซิเบลต่อระยะ 100 เมตร) ที่ความถี่ในการทำงาน เช่น 900 เมกะเฮิร์ตซ์, 1800 เมกะเฮิร์ตซ์ หรือแถบคลื่น 5G ที่ 3.5 กิกะเฮิร์ตซ์

โครงสร้างของสายส่งสัญญาณ RF แบบท่อทองแดงจับย่น

สายถักมาตรฐานไม่เพียงพอสำหรับสภาพแวดล้อมภายนอกบนหอคอย ระบบเซลล์แมโครแบบถาวรจึงใช้สายส่งสัญญาณ RF แบบท่อทองแดงจับย่น ซึ่งออกแบบมาเพื่อต้านทานความชื้น รังสี UV และการบิดเบี้ยวเชิงกล

• ตัวนำภายนอก ท่อทองแดงจับย่นแบบวงแหวนหรือแบบเกลียวให้ประสิทธิภาพการป้องกันสัญญาณ RF สูง การสูญเสียสัญญาณต่ำ และความยืดหยุ่นเชิงกลโดยไม่เกิดการหักพับ
• ขั้วภายใน ตัวนำทำจากทองแดงบริสุทธิ์หรืออลูมิเนียมเคลือบทองแดง (CCA) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการนำไฟฟ้าผ่านปรากฏการณ์ skin effect ที่ความถี่สูง พร้อมควบคุมน้ำหนักรวมให้อยู่ในระดับเหมาะสม
• ชั้นไดอิเล็กทริก โฟมโพลีเอทิลีนแบบเซลล์ปิดที่ฉีดก๊าซไนโตรเจนเข้าไป ให้ค่าความเร็วในการแพร่กระจายสัญญาณ (VP) สูง และทนต่อความชื้นได้ยาวนาน
• แจ็คเก็ตนอก ปลอกนอกแบบโพลีเอทิลีน (PE) ทนทานพิเศษที่เสริมสารป้องกันรังสี UV หรือปลอกแบบทนไฟ เพื่อปกป้องชั้นภายในจากอุณหภูมิสุดขั้วและการสึกกร่อนจากสิ่งแวดล้อม

การคำนวณงบประมาณลิงก์และการเลือกขนาดสายเคเบิล

การพิจารณาขนาดสายโคแอกเซียลที่เหมาะสมเริ่มต้นจากการคำนวณงบประมาณการสูญเสียที่ยอมรับได้ของสถานี โดยการลดการสูญเสียเพียงเศษเสี้ยวเดซิเบลตลอดเส้นทางการส่งสัญญาณจะส่งผลให้ขอบเขตการให้บริการของเซลล์กว้างขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ และอัตราการรับส่งข้อมูลในแนวขึ้นสูงขึ้น

พิจารณาการติดตั้งหอคอยแมโครเซลล์ที่มีระยะแนวตั้ง 50 เมตร และระยะแนวนอนเข้าสู่อาคารควบคุม 5 เมตร รวมระยะทางการเดินสายจากสถานีฐานทั้งหมด 55 เมตร

งบประมาณการสูญเสีย (ขนาด 7/8 นิ้ว) = 55 เมตร × (3.9 เดซิเบล / 100 เมตร) = 2.15 เดซิเบล ที่ความถี่ 900 เมกะเฮิร์ตซ์

งบประมาณการสูญเสีย (ขนาด 1/2 นิ้ว) = 55 เมตร × (6.5 เดซิเบล / 100 เมตร) = 3.58 เดซิเบล ที่ความถี่ 900 เมกะเฮิร์ตซ์

การเลือกใช้สายโคแอกเซียลขนาด 7/8 นิ้วแทนขนาด 1/2 นิ้วจะช่วยประหยัดกำลังสัญญาณได้ 1.43 เดซิเบล ซึ่งตลอดอายุการใช้งานเครือข่ายหลายปี การรักษาพลังงานนี้จะช่วยยกระดับความน่าเชื่อถือของลิงก์ เพิ่มความไวของตัวรับสัญญาณ และลดภาระกำลังงานที่ต้องใช้กับแอมพลิฟายเออร์ของสถานีฐาน

การลดผลกระทบของการรบกวนแบบพาสซีฟอินเทอร์โมดูเลชันในเครือข่ายที่มีความหนาแน่นสูง

การเกิดสัญญาณรบกวนแบบพาสซีฟอินเตอร์โมดูเลชัน (PIM) เกิดขึ้นเมื่อจุดต่อที่ไม่เป็นเชิงเส้นในเส้นทางสัญญาณวิทยุ (RF) สร้างสัญญาณที่ไม่ต้องการ ซึ่งรั่วไหลเข้าไปยังช่องรับสัญญาณข้างเคียง โครงข่าย LTE และ 5G แบบหลายผู้ให้บริการในปัจจุบัน ต้องการค่า PIM ต่ำ (โดยทั่วไป ≤‑160 dBc) สำหรับการเชื่อมต่อสายเคเบิลนำสัญญาณ RF ทั้งหมด เพื่อรักษาความสามารถในการรองรับปริมาณการใช้งานของโครงข่าย

ปัจจัยหลักที่มีผลต่อการควบคุม PIM บนสถานีฐาน ได้แก่

• ขั้วต่อความแม่นยำสูง: ใช้ขั้วต่อเกรดพรีเมียมแบบ 7/16 DIN หรือ 4.3‑10 ที่มีการชุบผิวแบบไม่ใช่แม่เหล็ก และรูปทรงพื้นผิวการติดต่อที่แข็งแรง
• การกำหนดค่าแรงบิดให้เป็นมาตรฐาน: ใช้ประแจวัดแรงบิดที่สอบเทียบแล้วระหว่างการติดตั้ง เพื่อให้มั่นใจว่าแรงกดที่จุดสัมผัสคงที่ โดยไม่ทำให้เกลียวเสียหาย
• การเตรียมขั้วต่อ: ใช้เครื่องมือพิเศษสำหรับเตรียมขั้วต่อ เพื่อตัดเกราะด้านนอกแบบเป็นร่องให้เรียบและปราศจากเศษคม ซึ่งเศษโลหะที่ตกค้างอยู่ภายในฉนวนจะลดประสิทธิภาพ PIM อย่างมาก
• การป้องกันการรั่วซึมจากสิ่งแวดล้อม: ปกป้องจุดต่อจากการรั่วซึมของความชื้น ซึ่งเร่งกระบวนการออกซิเดชัน และก่อให้เกิดความไม่เป็นเชิงเส้นที่จุดสัมผัส

ข้อได้เปรียบเชิงกลยุทธ์จากการจัดซื้อสายโคแอกเซียลแบบม้วนใหญ่

สำหรับการขยายเครือข่ายในระดับภูมิภาค การจัดเตรียมทีมบำรุงรักษาฉุกเฉิน และผู้รวมระบบ (system integrators) การจัดซื้อสายโคแอกเซียลแบบม้วนใหญ่โดยตรงจะให้ข้อได้เปรียบด้านการดำเนินงานและโลจิสติกส์:

• การเพิ่มประสิทธิภาพด้านต้นทุน: การสั่งซื้อในปริมาณมากโดยทั่วไปจะลดต้นทุนการจัดซื้อต่อเมตรลง 15% ถึง 30% เมื่อเทียบกับการซื้อสายที่ตัดไว้ล่วงหน้าในความยาวสั้น
• ความสม่ำเสมอระหว่างชุดผลิต: การจัดหาสายโคแอกเซียลแบบม้วนใหญ่จากกระบวนการผลิตชุดเดียวกันจะช่วยลดความแปรปรวนของค่าอิมพีแดนซ์ และรับประกันประสิทธิภาพ VSWR ที่คาดการณ์ได้ทั่วทั้งสถานีส่งสัญญาณจำนวนหลายพันแห่ง
• การลดเศษวัสดุเหลือทิ้ง: การม้วนสายตามความต้องการเฉพาะช่วยให้ทีมปฏิบัติงานในสนามสามารถตัดสายให้มีความยาวพอดีกับแต่ละเส้นทาง จึงลดของเสียและเศษสายที่เหลือทิ้ง
• โลจิสติกส์ที่คล่องตัวยิ่งขึ้น: การพึ่งพาห่วงโซ่อุปทานที่รวมศูนย์ช่วยทำให้กระบวนการตรวจสอบสินค้าเข้า การผ่านพิธีการศุลกากร และการกระจายสินค้าไปยังแต่ละสถานีเป็นไปอย่างเรียบง่าย

มาตรฐานการติดตั้งหน้างานและมาตรการป้องกันสภาพอากาศ

การติดตั้งเชิงกลอย่างเหมาะสมช่วยรักษาความสมบูรณ์ของสายส่งโคแอกเซียลให้ปลอดภัยจากสภาพอากาศรุนแรง ฟ้าผ่า และแรงดึงทางกายภาพ

การต่อสายดินของหอคอยและการป้องกันแรงดันกระชาก

ชุดอุปกรณ์ต่อสายดินต้องติดตั้งที่จุดสำคัญตามเส้นทางสัญญาณวิทยุเพื่อเบี่ยงเบนกระแสฟ้าผ่าและปล่อยประจุไฟฟ้าสถิตย์อย่างปลอดภัยลงสู่ระบบสายดิน

• ที่ส่วนบนสุดของแนวตั้ง ใกล้จุดต่อสายจัมเปอร์กับเสาอากาศ
• ที่ฐานโครงหอคอย ทันทีก่อนที่สายเคเบิลจะเปลี่ยนทิศทางเป็นแนวนอน
• ที่จุดเข้าสู่อาคารหรือห้องควบคุม (แผ่นฝาปิดทางเข้า)
• ตามแนวตั้ง โดยเว้นระยะไม่เกิน ๕๐ เมตร

ขั้นตอนการป้องกันการรั่วซึมจากสภาพอากาศแบบสี่ขั้นตอน

การต่อเชื่อมสายส่งโคแอกเซียลภายนอกทุกจุดต้องมีเกราะป้องกันแบบหลายชั้น

• การป้องกันชั้นหลัก พันชิ้นส่วนตัวเชื่อมที่ประกอบเสร็จแล้วด้วยเทปกาวยางบิวทิลแบบรวมตัวเอง (เช่น 3M 2228 หรือเทียบเท่า) โดยพันทับซ้อนกันร้อยละ ๕๐ และยืดเทปให้มีความกว้างลดลงเหลือครึ่งหนึ่งของความกว้างเดิม
• ผนึกรอง : ใช้เทปไฟฟ้าพีวีซีคุณภาพสูงที่ทนต่อสภาพอากาศ หุ้มชั้นบิวทิล โดยให้เทปยื่นเลยขอบชั้นบิวทิลอย่างน้อย 25 มิลลิเมตร เพื่อป้องกันความชื้นและรังสี UV
• ชั้นป้องกันภายนอก : ใส่ปลอกกันน้ำหรือปลอกหดเย็นลงบนข้อต่อที่หุ้มเทปแล้ว เพื่อเพิ่มการป้องกันเชิงกล
• การจัดรูปแบบลูปหยดน้ำ : จัดรูปแบบลูปหยดน้ำที่หันลงด้านล่างทันทีก่อนสายเสาอากาศเซลลูลาร์เข้าสู่ช่องเปิดของอาคาร เพื่อป้องกันไม่ให้น้ำฝนไหลตามสายเข้าไปภายใน

การทำงานร่วมกับผู้จัดจำหน่ายโครงสร้างพื้นฐานระบบ RF ที่เชื่อถือได้

การออกแบบและการติดตั้งโครงสร้างพื้นฐานเซลลูลาร์ที่มีความทนทาน จำเป็นต้องใช้ชิ้นส่วนที่แข็งแรงและออกแบบมาเพื่อรองรับสภาพแวดล้อมภายนอกที่รุนแรง Worldpeak นำเสนอผลิตภัณฑ์สายส่งสัญญาณ RF หลากหลายประเภท รวมถึงขั้วต่อคุณภาพสูงและอุปกรณ์เสริมที่ออกแบบสำหรับการติดตั้งในเครือข่ายโทรคมนาคมทั่วโลก

ด้วยการให้ความสำคัญกับความแม่นยำในการผลิตที่สูง โครงสร้างที่มีค่า PIM ต่ำ และระบบจ่ายสัญญาณผ่านสายโคแอกเชียลแบบกลุ่มที่เชื่อถือได้ วอล์ดพีคจึงสนับสนุนผู้ให้บริการเครือข่ายและผู้รับเหมาแบบครบวงจรด้วยโซลูชันการเชื่อมต่อ RF ที่สามารถปรับขนาดได้ทั่วโลก