ระบุ แก้ไขปัญหา และแก้ไขปัญหา PIM ในเครือข่ายไร้สาย

5G ทำให้ปัญหาการแทรกสอดแบบพาสซีฟกลายเป็นจุดสนใจ ตอนนี้ก็ขึ้นอยู่กับวิศวกรและช่างเทคนิคในการระบุและลดการลดระดับของสัญญาณเพื่อลดสายที่หลุดและปัญหาอื่นๆ

By แดนนี่ สไลแมน EXFO

การเชื่อมต่อที่หลวม หลังคาเหล็ก สายไฟ แม้แต่สลักเกลียวที่เป็นสนิม มีการประมาณการว่าผู้ให้บริการโทรศัพท์เคลื่อนที่จะใช้จ่ายเงิน 1.1 ล้านล้านดอลลาร์สำหรับรายจ่ายฝ่ายทุนระหว่างปี 2020 ถึง 2025 โดยส่วนใหญ่จัดสรรให้กับการสร้าง ปรับปรุง และบำรุงรักษาเครือข่ายขั้นสูง การกัดกร่อนเพียงเล็กน้อยอาจส่งผลให้อัตราข้อมูลลดลงหรือสายหลุด

การรบกวนระหว่างการมอดูเลตแบบพาสซีฟ (PIM) ไม่ใช่ปัญหาใหม่สำหรับอุตสาหกรรมมือถือ แต่กำลังเพิ่มขึ้น PIM กลายเป็นปัญหาเร่งด่วนเนื่องจากการใช้เทคโนโลยีใหม่อย่างรวดเร็ว การใช้คลื่นความถี่ที่อยู่ใกล้กันซึ่งมีความอ่อนไหวต่อปัญหานี้เป็นพิเศษ และจำนวนผู้ใช้บริการที่เพิ่มขึ้น ปัจจัยเหล่านี้รวมกันเพื่อสร้างสภาพแวดล้อมที่ท้าทายซึ่ง PIM สามารถทำให้เกิดการหยุดชะงักและประสิทธิภาพการทำงานของเครือข่ายไร้สายลดลงอย่างมาก

พิมคืออะไร?
PIM คือการสร้างสัญญาณรบกวนที่เกิดจากความไม่เป็นเชิงเส้นในส่วนประกอบแบบพาสซีฟของเครือข่ายไร้สาย การทำงานร่วมกันของส่วนประกอบทางกล เช่น สายเคเบิลหลวม การเชื่อมต่อที่สกปรกหรือสึกกร่อน หรือการเชื่อมต่อระหว่างโลหะกับโลหะ เช่น ตัวยึด สามารถสร้าง PIM ได้ เมื่อสัญญาณสองสัญญาณผ่านส่วนประกอบเหล่านี้ สัญญาณอาจรบกวนซึ่งกันและกัน ทำให้เกิดฮาร์มอนิกส์ที่ตกลงไปในแถบอัปลิงค์โดยตรง เครือข่ายสามารถส่งและรับสัญญาณ 4G/5G ได้โดยไม่พบปัญหา อย่างไรก็ตาม ในเครือข่ายที่ไม่ว่างซึ่งมีการส่งคลื่นความถี่หลายคลื่น โอกาสที่จะก่อให้เกิดการรบกวน RF จะเพิ่มขึ้น

เครือข่ายมือถือมีเป้าหมายที่จะใช้ประโยชน์สูงสุดจากความถี่ที่อนุญาต ซึ่งหมายความว่านี่เป็นปัญหา — โดยเฉพาะอย่างยิ่งในย่านความถี่ต่ำที่มีผู้คนหนาแน่น 450 MHz ถึง 1 GHz และย่านความถี่กลาง 1 GHz ถึง 6 GHz ที่ผู้ให้บริการหลายรายใช้สำหรับบริการ 5G ความถี่ที่สูงขึ้นและเครือข่ายที่มีผู้คนหนาแน่นน้อยอาจมีแนวโน้มที่จะรบกวน PIM น้อยลง

ฮาร์มอนิกที่สามมักจะแข็งแกร่งที่สุดใน PIM เนื่องจากเป็นผลมาจากการผสมแบบไม่เชิงเส้นอันดับสองของสัญญาณอินพุตสองตัว ซึ่งสร้างผลิตภัณฑ์อินเตอร์มอดูเลตที่ความถี่สามเท่าของสัญญาณอินพุตตัวใดตัวหนึ่ง (ดู รูป 1 และ 1 ตาราง). ผลที่ได้คือระดับเสียงรบกวนที่เพิ่มขึ้นส่งผลต่อสัญญาณที่ต้องการ ทำให้สายหลุดและความจุลดลง เพื่อเป็นการชดเชย ระดับพลังงานของไซต์เซลลูล่าร์จะเพิ่มขึ้นเพื่อให้สามารถแยกสัญญาณออกจากเสียงรบกวนได้ พลังที่เพิ่มขึ้นนี้เป็นธงขนาดใหญ่สำหรับเครือข่ายว่ามีปัญหาอยู่ แต่ยังสร้างปัญหาของตัวเองด้วย

PIM จะชัดเจนยิ่งขึ้นเมื่อไซต์เซลล์มีกิจกรรมระดับสูงโดยมีอุปกรณ์ของผู้ใช้จำนวนมากที่เชื่อมต่อกับเครือข่าย เนื่องจากไซต์พยายามเอาชนะเสียงรบกวนและการรบกวนภายในเครือข่าย จึงอาจต้องเพิ่มระดับพลังงาน ซึ่งอาจทำให้ PIM แย่ลงไปอีก ตัวอย่างของการชดเชยเสียงรบกวนในสภาพแวดล้อมที่แออัดคือการพูดให้ดังขึ้นเพื่อให้ผู้ฟังสามารถได้ยินข้อความของคุณ ในสถานการณ์ที่ระดับเสียงสูง เราจะปรับระดับเสียงของเราตามธรรมชาติเพื่อให้แน่ใจว่าข้อความของเราได้รับการสื่อสารอย่างมีประสิทธิภาพ ในทำนองเดียวกัน ไซต์เซลล์ที่พยายามเอาชนะสัญญาณรบกวนจะเพิ่มระดับพลังงานเพื่อชดเชย ซึ่งอาจส่งผลต่อไซต์เซลล์ที่อยู่ใกล้เคียง

การตรวจจับแหล่งที่มาของสัญญาณรบกวน PIM
การรู้ว่ามีปัญหาสัญญาณรบกวนในเครือข่ายนั้นสามารถตรงไปตรงมาได้ การใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้นที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้เป็นเงื่อนงำที่สำคัญ และเครือข่ายหลายแห่งมีซอฟต์แวร์ตรวจจับข้อผิดพลาดที่สามารถชี้ไปที่จุดที่มีการรบกวน น่าเสียดายที่การระบุไซต์ที่มีการรบกวน PIM และการรู้ว่าอะไรเป็นสาเหตุของการรบกวนที่ไซต์เหล่านี้เป็นความท้าทายที่แตกต่างกันมาก ต้นกำเนิดของสัญญาณรบกวน PIM อาจระบุได้ยากมาก

ประการแรก PIM มีอยู่สองประเภท PIM ภายในเกิดจากองค์ประกอบ RF ภายในในโครงสร้างพื้นฐาน เช่น ขั้วต่อหลวม สายเคเบิลและขั้วต่อเสียหาย และองค์ประกอบที่ผิดพลาดในเสาอากาศ ปัญหาเหล่านี้มักเกิดขึ้นระหว่างเครื่องส่งสัญญาณและเสาอากาศ และผู้ร้ายที่พบบ่อยที่สุดคือสายโคแอกเชียลที่เสียหายหรือผิดพลาด PIM ภายนอกเกิดจากวัตถุที่อยู่ใกล้กับเซลล์ไซต์ ตัวอย่าง ได้แก่ วัตถุที่เป็นโลหะ (มักจะเป็นสนิม) ใกล้กับเสาอากาศ หลังคาโลหะ หรือแม้แต่ป้ายโฆษณาดิจิทัล การรบกวนจากโดเมนใดโดเมนหนึ่งเหล่านี้ยากที่จะระบุได้

การจัดการกับ PIM ภายในมักต้องใช้ทีมงานผู้เชี่ยวชาญในการปีนหอเซลล์หรือขึ้นไปบนหลังคาเพื่อค้นหาสิ่งที่อาจทำให้เกิดปัญหา สถานการณ์เหล่านั้นก่อให้เกิดค่าใช้จ่ายและความเสี่ยง โดยเฉพาะอย่างยิ่งการพกพาเครื่องวิเคราะห์ PIM ขนาดใหญ่ ถึงกระนั้นก็ตาม ก็ไม่รับประกันว่าจะระบุปัญหาได้ในครั้งแรก ดังนั้นอาจจำเป็นต้องใช้รถบรรทุกหลายม้วนในการค้นหาและตรวจจับแหล่งที่มาของ PIM ทุกแหล่ง แม้ว่าขั้วต่อโคแอกเซียลที่สึกกร่อนจะเป็นผู้ต้องสงสัยมากที่สุด แต่ก็ไม่รับประกันว่าจะเป็นเช่นนั้น กระบวนการทั้งหมดในการค้นหาและแก้ไขปัญหา PIM ภายในอาจใช้เวลาหลายสัปดาห์จึงจะเสร็จสมบูรณ์ ส่วนหนึ่งเป็นผลมาจากการวิเคราะห์ที่จำเป็น ซึ่งส่วนใหญ่เป็นการดำเนินการด้วยตนเองมากกว่าการใช้ระบบอัตโนมัติ เทคโนโลยี.

PIM ภายนอกสามารถค้นหาได้ยากยิ่งขึ้นไปอีก ช่างเทคนิคจำเป็นต้องค้นหาและระบุแหล่งที่มา (หรือต้นทาง) ที่ก่อให้เกิดสัญญาณรบกวน และวิธีแก้ปัญหาอาจไม่ปรากฏให้เห็นโดยง่าย เครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมสามารถช่วยระบุแหล่งที่มาได้ และกระบวนการตามล่าหาสัญญาณรบกวนนั้นต้องใช้แรงงานคนอย่างมาก และโดยทั่วไปแล้วต้องอาศัยความเชี่ยวชาญด้าน RF ในสถานการณ์ที่รุนแรง ทางออกเดียวคือย้ายไซต์ทั้งหมด

ทำให้สถานการณ์ที่เลวร้ายยิ่งเลวร้ายลง จึงไม่ชัดเจนในทันทีว่าปัญหามาจากภายนอกหรือเมื่อเป็นปัญหาภายใน การวิเคราะห์อาจหมายถึงการตัดการเชื่อมต่อไซต์จากเครือข่ายเพื่อการประเมิน ซึ่งห่างไกลจากอุดมคติสำหรับผู้ปฏิบัติงานที่พยายามทำให้ลูกค้าเชื่อมต่อถึงกัน ช่างเทคนิคมีช่วงเวลาสั้น ๆ ในการทดลองและแก้ไขปัญหา เพื่อให้ลูกค้าไม่ต้องประสบกับการหยุดชะงักมากเกินไป

การค้นหา PIM ที่ง่ายขึ้น
ลักษณะของสัญญาณรบกวน PIM ทำให้ผู้ปฏิบัติงานปวดหัวเป็นพิเศษ เนื่องจากเป็นเรื่องปกติ ยากที่จะแก้ไข และการแก้ไขอาจมีราคาแพง นอกจากนี้ การค้นหาการรบกวน PIM ที่ขยายออกไปอาจทำให้เกิดปัญหามากกว่าที่จะแก้ปัญหา ในขณะที่วิศวกรค้นหาปัญหาและเปลี่ยนการเชื่อมต่อและฮาร์ดแวร์ พวกเขาอาจลงเอยด้วยการแนะนำองค์ประกอบที่ทำให้การรบกวนของ PIM แย่ลง ไม่ใช่ดีขึ้น โชคดีที่มีวิธีบรรเทาปัญหาเหล่านี้

การวิเคราะห์ RF ผ่าน Common Public Radio Interface (CPRI)
อาจดูขัดกับสัญชาตญาณในเครือข่ายมือถือที่การวินิจฉัยปัญหา PIM อาจเกี่ยวข้องกับการทดสอบ RF ทั้งแบบไฟเบอร์และทางอากาศ ในความเป็นจริง โดยใช้การวิเคราะห์สเปกตรัม RF ผ่านไฟเบอร์หรือโปรโตคอล CPRI ช่างเทคนิคสามารถแยกได้ว่าปัญหาเป็น PIM ภายในหรือภายนอก ในการวิเคราะห์สเปกตรัม RF บนไฟเบอร์ (หรือ CPRI) ช่างเทคนิคจะติดตั้งตัวแยกแสงใกล้กับหน่วยเบสแบนด์ที่ด้านล่างของเสาเสาอากาศเพื่อวินิจฉัยปัญหา PIM การวิเคราะห์นี้จากภาคพื้นดินช่วยหลีกเลี่ยงเวลาและความพยายามของช่างเทคนิคในการปรับขนาดหอคอยเพื่อจัดการกับสัญญาณรบกวน

ประโยชน์หลักคือการวิเคราะห์สเปกตรัม RF บนไฟเบอร์เป็นแอปพลิเคชันทดสอบแบบพาสซีฟ ดังนั้นหน่วยเบสแบนด์และหัววิทยุระยะไกลจะยังคงประมวลผลการโทรตามปกติ ทำให้ช่างเทคนิคสามารถวิเคราะห์สเปกตรัมอัปลิงก์ระหว่างการทำงานตามปกติของไซต์ — และในช่วงที่มีงานยุ่งเมื่อ PIM มีการใช้งานมากที่สุด

การวิเคราะห์ประเภทนี้ต้องใช้อุปกรณ์พิเศษเนื่องจากต้องปรับให้เข้ากับส่วนประกอบเครือข่ายที่แตกต่างกัน และอุปกรณ์เครือข่ายจากผู้จำหน่ายหลายรายหรือหลายรายหมายความว่าสัญญาณที่เข้ารหัสตามไฟเบอร์นั้นไม่ง่ายในการวิเคราะห์ มีกระบวนการให้ตรวจจับสัญญาณที่เป็นกรรมสิทธิ์ของผู้จำหน่ายโดยอัตโนมัติ ซึ่งช่วยลดการกำหนดค่าโดยใช้ข้อมูลอัจฉริยะและระบบอัตโนมัติ

ผ้าห่มพิม
วิธีหนึ่งในการตรวจจับว่าตัวยึดหรือสลักเกลียวบางตัวก่อให้เกิดการรบกวน PIM จากภายนอกหรือไม่คือแก้ไขหรือเปลี่ยนใหม่ วิธีนี้ไม่เหมาะเสมอไป หากปัญหายังคงอยู่ แสดงว่าวิศวกรหรือช่างเทคนิคใช้เวลาและทรัพยากรอันมีค่าในการซ่อมแซมสิ่งที่ไม่สามารถแก้ปัญหาได้ วิธีหนึ่งในการแก้ปัญหานี้ค่อนข้างง่าย: โยนผ้าห่ม PIM เหนือรายการที่ละเมิด (รูป 2). สิ่งเหล่านี้ระงับสัญญาณ RF ซึ่งหมายความว่าจะไม่รบกวนไซต์อีกต่อไป ด้วยวิธีนี้กระบวนการกำจัดจะเร็วขึ้นและสามารถดำเนินการซ่อมแซมกับรายการที่ควรค่าแก่การซ่อมแซม

เครื่องวิเคราะห์สเปกตรัม
สำหรับสถานการณ์ที่ PIM ภายในหรือภายนอกไม่ได้รับการวินิจฉัยในทันทีที่ไซต์ใดไซต์หนึ่ง เครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมเหนืออากาศที่มีการค้นหาสัญญาณรบกวนที่เชื่อมต่อกับโพรบ PIM หรือเสาอากาศแบบกำหนดทิศทางสามารถช่วยให้ทุกคนสามารถค้นหาสาเหตุของการรบกวน PIM ที่กำลังดำเนินอยู่ได้ (รูป 3). โซลูชันมากมายสำหรับปัญหา PIM ใช้เครื่องมือหลายอย่างและซับซ้อนเกินไปที่จะใช้โดยไม่มีผู้เชี่ยวชาญขั้นสูง แต่การลงทุนในอุปกรณ์อัจฉริยะหมายความว่าช่างเทคนิคภาคสนามสามารถตรวจพบปัญหาได้รวดเร็วยิ่งขึ้น

เนื่องจากการรบกวนของ PIM ทำให้อัตราข้อมูลช้าลงและสายหลุด ลูกค้าที่ใช้ไซต์เป็นประจำมีแนวโน้มที่จะประสบปัญหาอยู่แล้ว การหยุดทำงานนานขึ้นในขณะที่พบปัญหามีแต่จะทำให้ปัญหาแย่ลง ดังนั้นการตรวจสอบการแก้ไขอย่างรวดเร็วจึงเป็นสิ่งสำคัญ

PIM จะไม่หายไปไหน
ทุกที่ที่เรามีเทคโนโลยีไร้สาย เราก็มี PIM เพราะเป็นไปไม่ได้ที่จะกำจัดทั้งหมด จึงเป็นข้อพิจารณาที่ผู้ประกอบการต้องพิจารณาอย่างจริงจัง เครือข่ายมีแต่จะแออัดมากขึ้นเมื่อเทคโนโลยีใหม่เพิ่มปริมาณงานข้อมูล และเซลล์ไซต์จำนวนมากขึ้นเพื่อรองรับความต้องการ

ผู้ปฏิบัติงานจำเป็นต้องเข้าหาสิ่งนี้ด้วยวิธีเชิงรุกและเชิงรับ แน่นอนว่าวิธีการโต้ตอบนั้นจำเป็นเสมอ ไซต์จำนวนมากถูกสร้างขึ้นเพื่อรองรับเทคโนโลยีเก่าและได้รับการอัปเกรดสำหรับ LTE และตอนนี้ 5G เมื่อมีการอัปเกรดเหล่านี้ ปัญหาเกี่ยวกับ PIM ก็ปรากฏขึ้น เนื่องจาก PIM มักเป็นผลมาจากการเสื่อมสภาพของโครงสร้างพื้นฐาน ดังนั้นการจัดการกับ PIM จึงเป็นเพียงส่วนหนึ่งของการบำรุงรักษาอย่างต่อเนื่อง

แต่มีขั้นตอนที่ผู้ปฏิบัติงานสามารถดำเนินการเพื่อป้องกันปัญหา PIM เนื่องจากการเชื่อมต่อระหว่างโลหะกับโลหะมักเป็นปัญหาใหญ่ ไซต์ต่างๆ สามารถใช้ตัวยึดและข้อต่อพลาสติกเพื่อไม่ให้ปัญหาเหล่านี้เกิดขึ้น เหล็กกล้าไร้สนิมอาจมีความทนทาน แต่ก็ไม่สำคัญว่าจะทำให้เกิดการรบกวนหรือไม่ ผู้ปฏิบัติงานสามารถใช้ขั้นตอนอื่น ๆ เพื่อป้องกันการกัดกร่อนของวัสดุ สามารถระบุและบรรเทาแหล่งที่มาของ PIM ที่อาจเกิดขึ้นได้ก่อนที่จะกลายเป็นปัญหา

การวางแผน การสร้าง และการบำรุงรักษาเครือข่ายทั้งหมดจำเป็นต้องดำเนินการโดยคำนึงถึงการลด PIM ในใจ ไม่ใช่แค่การคำนึงถึงเทคโนโลยีในปัจจุบันเท่านั้น แต่ยังคำนึงถึงอนาคตด้วย การเปลี่ยนไปใช้ 5G เผยให้เห็นปัญหาใหญ่ของ PIM แล้ว 6G ล่ะ? หรือมากกว่านั้น? เมื่อมีวงใหม่ๆ ออกมาล่ะ? การป้องกันการรบกวนของ PIM ในอนาคตอย่างสมบูรณ์นั้นเป็นไปไม่ได้ แต่ผลกระทบด้านลบของ PIM สามารถลดลงได้ด้วยแนวทางที่เหมาะสม