5G, pasif intermodülasyon sorunlarını gündeme getirdi. Artık çağrıların kesilmesini ve diğer sorunları en aza indirmek için sinyal bozulmasını tespit etmek ve azaltmak mühendislere ve teknisyenlere kalmıştır.
By Danny Sleiman, EXFO
Gevşek bir bağlantı; metal bir çatı; Güç hatları. Paslı bir cıvata bile. Mobil operatörlerin 1.1 ile 2020 yılları arasında sermaye harcamalarına 2025 trilyon dolar harcayacakları tahmin ediliyor ve bunun büyük bir kısmı gelişmiş ağlarının oluşturulmasına, iyileştirilmesine ve bakımına ayrılacak. Biraz korozyon, veri hızlarının düşmesine veya çağrıların azalmasına neden olabilir.
Pasif intermodülasyon (PIM) girişimi mobil endüstri için yeni bir sorun değil, ancak büyüyor. Yeni teknolojilerin hızla yaygınlaşması, bu soruna özellikle duyarlı olan birbirine yakın frekans bantlarının kullanılması ve abone sayısının artması nedeniyle PIM acil bir sorun haline gelmiştir. Bu faktörler bir araya gelerek PIM'in kablosuz ağların performansında önemli kesintilere ve bozulmalara neden olabileceği zorlu bir ortam yarattı.
PIM nedir?
PIM, kablosuz bir ağın pasif bileşenlerindeki doğrusal olmamaların neden olduğu parazitli sinyallerin üretilmesidir. Gevşek kablolar, kirli veya aşınmış bağlantılar veya bağlantı elemanları gibi metal-metal bağlantıları gibi mekanik bileşenlerin etkileşimi PIM üretebilir. Bu bileşenlerden iki sinyal geçtiğinde, sinyaller birbirine karışabilir ve doğrudan yukarı bağlantı bandına düşen harmonikler oluşturabilir. Ağlar, hiçbir sorun yaşamadan 4G/5G sinyallerini iletebilir ve alabilir. Ancak birden fazla frekans bandının iletildiği yoğun ağlarda RF girişimine neden olma olasılığı artar.
Mobil ağlar, lisansladıkları frekanslardan en iyi şekilde yararlanmayı hedefliyor; bu da özellikle birçok operatör tarafından 450G hizmetleri için kullanılan kalabalık alt bant 1 MHz - 1 GHz ve orta spektrum 6 GHz - 5 GHz bantlarında bir sorun olduğu anlamına geliyor. Daha yüksek frekanslar ve daha az kalabalık ağlar, PIM girişimine daha az eğilimli olabilir.
Üçüncü harmonik genellikle PIM'de en güçlü olanıdır çünkü iki giriş sinyalinin ikinci dereceden doğrusal olmayan karışımının sonucudur, bu da giriş sinyallerinden birinin frekansının üç katı frekansında bir intermodülasyon ürünü üretir (bkz. Şekil 1 ve Tablo 1). Sonuç, istenen sinyalleri etkileyen gürültü seviyesindeki artıştır, bu da aramaların kesilmesine ve kapasitenin azalmasına neden olur. Bunu telafi etmek için hücresel sitenin güç seviyeleri artacak ve böylece sinyal gürültüden ayrılabilecektir. Güçteki bu artış, ağa bir sorunun var olduğuna dair büyük bir işarettir, ancak aynı zamanda kendi sorunlarını da yaratır.
Tablo 1. IMD ve PIM gösterilerinin ardındaki matematik
Bozulma ürünlerinin meydana geldiği yer.
| Sipariş (IMx) | Frekanslar | Ton 1 | Ton 2 | |
| 1. sıra | f1 | f2 | 100 MHz | 101 MHz |
| 2nd sipariş | f1 + f2 | f1 - f2 | 201 MHz | 1 MHz |
| 3. sıra | 2f1 - f2 | 2f2 - f1 | 99 MHz | 102 MHz |
| 2f1 + f2 | 2f2 + f1 | 301 MHz | 302 MHz | |
| 4. Sırada | 2f2 + 2f1 | 2f2 – 2f1 | 402 MHz | 2 MHz |
| 5. Sırada | 3f1 – 2f2 | 3f2 – 3f1 | 98 MHz | 103 MHz |
| 3f1 + 2f2 | 3f2 + 2f1 | 502 MHz | 503 MHz | |
| 7. Sırada | 4f1 + 3f2 | 4f2 – 3f1 | 97 MHz | 104 MHz |
| 4f1 + 3f2 | 4f2 + 3f1 | 703 MHz | 704 MHz | |
| 9. Sırada | 5f1 – 4f2 | 5f2 – 4f1 | 96 MHz | 105 MHz |
| 5f1 + 4f2 | 5f2 – 4f1 | 904 MHz | 905 MHz | |
PIM, hücre siteleri ağa bağlı çok sayıda kullanıcı cihazıyla yüksek düzeyde aktivite yaşadığında daha belirgin hale gelir. Site, ağ içindeki gürültü ve parazitin üstesinden gelmeye çalışırken, güç seviyelerini artırması gerekebilir ve bu da PIM'i daha da kötüleştirebilir. Kalabalık bir ortamda gürültüyü telafi etmenin bir örneği, dinleyicinin mesajınızı duyabilmesi için daha yüksek sesle konuşmaktır. Gürültü seviyesinin yüksek olduğu durumlarda mesajımızın etkili bir şekilde iletilmesini sağlamak için doğal olarak ses seviyemizi ayarlıyoruz. Benzer şekilde, gürültü girişiminin üstesinden gelmeye çalışan hücre bölgeleri, bunu telafi etmek için güç seviyelerini arttırır, bu da yakındaki hücre bölgelerini etkileyebilir.
PIM girişiminin kaynaklarının tespit edilmesi
Bir ağda bir girişim sorununun mevcut olduğunu bilmek basit olabilir. Daha önce bahsedilen artan güç kullanımı büyük bir ipucudur ve birçok ağda, parazitin nerede olduğunu gösterebilen hata tespit yazılımı bulunur. Ne yazık ki, PIM girişiminin mevcut olduğu siteleri belirlemek ve bu sitelerde girişime neyin sebep olduğunu bilmek çok farklı zorluklardır. PIM girişiminin kökenlerini belirlemek son derece zor olabilir.
Şekil 1. İntermodülasyon (IMD), sinyal kalitesini düşüren bozulma yaratarak PIM'e neden olur. Üçüncü harmonik genellikle en kötü suçludur.
Öncelikle iki tür PIM vardır. Dahili PIM, gevşek konnektörler, hasarlı kablo ve konnektörler ve antenlerdeki arızalı elemanlar gibi altyapıdaki dahili RF elemanlarından kaynaklanır. Bu sorunlar genellikle verici ile anten arasında meydana gelir ve en yaygın sorun, hasarlı veya arızalı bir koaksiyel kablodur. Dış PIM, hücre bölgelerinin yakınında bulunan nesnelerden kaynaklanır. Örnekler arasında antene yakın metalik nesneler (genellikle paslı), metal çatılar ve hatta dijital reklam panoları yer alır. Bu alanların herhangi birinden kaynaklanan girişimi tanımlamak zordur.
Dahili PIM ile uğraşmak, genellikle uzman bir ekibin bir baz istasyonuna tırmanmasını veya bir çatıya erişmesini ve soruna neyin sebep olabileceğini aramasını gerektirebilir. Bu durumlar, özellikle büyük bir PIM analizörünü taşımak, masraf ve risk gerektirir. O zaman bile, sorunun ilk seferde tanımlanmasının garantisi yoktur; bu nedenle, her potansiyel PIM kaynağını bulmak ve tespit etmek için birden fazla kamyonun yuvarlanması gerekebilir. En olası şüpheli, aşınmış bir koaksiyel konektör olsa da, bu garanti edilmez; Dahili bir PIM sorununu bulma ve çözme sürecinin tamamının tamamlanması haftalar sürebilir. Bunun nedeni kısmen, otomatikleştirilmiş yöntemler yerine çoğunlukla manuel olarak gerçekleştirilebilen gerekli analizdir. teknoloji.
Harici PIM'in yerini tespit etmek daha da zor olabilir. Teknisyenlerin parazite neden olan kaynağı (veya kaynakları) bulması ve tam olarak belirlemesi gerekir ve çözüm kolayca görülemeyebilir. Bir spektrum analizörü kaynağın yerini belirlemeye yardımcı olabilir ve parazit arama süreci oldukça manueldir ve genellikle RF uzmanlığı gerektirir. Aşırı durumlarda tek çözüm siteyi tamamen taşımak olabilir.
Bu kötü durumu daha da kötüleştiren şey, sorunun ne zaman dışarıdan, ne zaman içeriden kaynaklandığı hemen belli olmuyor. Analiz, değerlendirme için sahanın ağ bağlantısının kesilmesi anlamına gelebilir; bu da, müşterileri bağlantıda tutmaya çalışan bir operatör için ideal olmaktan çok uzaktır. Teknisyenlerin, müşterilerin çok fazla kesinti yaşamaması için sorunları çözmek için kısa bir zaman aralığı vardır.
Daha kolay PIM arama
Yaygın olduğu, tespit edilmesi zor olduğu ve çözümlenmesinin pahalı olabileceği göz önüne alındığında, PIM girişiminin doğası onu operatörler için özel bir baş ağrısı haline getiriyor. Ayrıca, PIM müdahalesine yönelik uzun süreli bir araştırma, çözdüğünden daha fazla soruna neden olabilir. Mühendisler sorunu araştırıp bağlantıları ve donanımı değiştirdikçe, PIM girişimini iyileştirmek yerine daha da kötüleştiren unsurları ortaya çıkarabilirler. Neyse ki bu sorunları azaltmanın yolları var.
Ortak Kamu Radyo Arayüzü (CPRI) üzerinden RF analizi
Bir mobil ağda PIM sorunlarının teşhis edilmesinin hem fiber hem de kablosuz RF testini gerektirmesi mantığa aykırı görünebilir. Aslında teknisyenler, fiber veya CPRI protokolü üzerinden RF spektrum analizini kullanarak sorunun dahili mi yoksa harici PIM mi olduğunu izole edebilir. Fiber (veya CPRI) üzerinden RF spektrum analizini gerçekleştirmek için teknisyenler, PIM sorununu teşhis etmek amacıyla anten kulesinin altındaki ana bant ünitesinin yakınına bir optik ayırıcı bağlar. Bu analizi yerden gerçekleştirmek, bir teknisyenin paraziti gidermek için kuleyi ölçeklendirmesi için harcadığı zamanı ve çabayı ortadan kaldırır.
En büyük faydası, fiber üzerinden RF spektrum analizinin pasif bir test uygulaması olmasıdır; böylece ana bant ünitesi ve uzak radyo kafası çağrıları normal şekilde işlemeye devam edecek ve teknisyenlerin normal saha çalışması sırasında ve PIM'in yoğun olduğu dönemlerde uplink spektrumunu analiz etmesine olanak tanıyacaktır. en aktif olanıdır.
Bu tür bir analiz, farklı ağ bileşenlerine uyum sağlanması gerektiğinden uzman ekipman gerektirir ve farklı veya birden fazla tedarikçiden alınan ağ ekipmanı, fiber boyunca şifrelenmiş sinyallerin analiz edilmesinin kolay olmadığı anlamına gelir. Satıcıların özel sinyallerini otomatik olarak tespit etmek için süreçler mevcuttur; bu, zeka ve otomasyon uygulayarak yapılandırmayı azaltır.
Şekil 2. PIM battaniyeleri, PIM kaynaklarının izole edilmesine yardımcı olan antenleri ve diğer pasif bileşenleri korur (Resim: ConcealFab).
PIM battaniyeleri
Belirli bir bağlantı elemanının veya cıvatanın harici PIM girişimine neden olup olmadığını tespit etmenin bir yolu onu düzeltmek veya değiştirmektir. Bu her zaman ideal değildir; sorun devam ederse mühendis veya teknisyen, sorunu çözmeyen bir şeyi onarmak için değerli zamanını ve kaynaklarını harcamış demektir. Bunu aşmanın bir yolu oldukça basittir: rahatsız edici öğenin üzerine bir PIM battaniyesi atın (Şekil 2). Bunlar RF sinyalini bastırır, yani artık siteye müdahale etmez. Bu şekilde eleme süreci daha hızlı olur ve gerçekten onarılmaya değer olan parçalar üzerinde onarım yapılabilir.
Spektrum analizörleri
Dahili veya harici PIM'in belirli bir bölgede kolaylıkla teşhis edilemediği durumlar için, bir PIM probuna veya yönlü bir antene bağlı parazit avcılığına sahip havadan spektrum analizörleri, herkesin devam eden PIM girişiminin nedenlerini bulmasına olanak sağlayabilir.Şekil 3). PIM sorunlarına yönelik çoğu çözüm, birden fazla araç kullanır ve ileri düzey uzmanlık olmadan kullanılamayacak kadar karmaşıktır; ancak akıllı ekipmanlara yatırım yapmak, saha teknisyenlerinin sorunları daha hızlı tespit edebilmesi anlamına gelir.
Şekil 3. Bu test kurulumu, PIM sorunlarını tespit etmek için hücre sitesinin CPRI optik arayüzüne bağlı bir spektrum analizörü kullanır.
PIM müdahalesinin daha yavaş veri hızlarına ve çağrıların azalmasına neden olduğu göz önüne alındığında, bir siteyi düzenli olarak kullanan herhangi bir müşterinin halihazırda sorun yaşıyor olması muhtemeldir. Sorun tespit edilirken uzun süreli kesinti, durumu yalnızca daha da kötüleştireceğinden, hızlı çözüm sağlanması önemlidir.
PIM asla kaybolmayacak
Kablosuz teknolojinin olduğu her yerde PIM de vardır çünkü bunu tamamen ortadan kaldırmak imkansızdır. Bu nedenle operatörlerin ciddiye alması gereken bir husustur. Yeni teknolojiler veri akışını artırdıkça ve talebi karşılamak için daha fazla hücre sitesi inşa edildikçe ağlar daha da kalabalıklaşacak.
Operatörlerin bu konuya hem proaktif hem de reaktif bir yaklaşımla yaklaşması gerekiyor. Reaktif yaklaşım elbette her zaman gerekli olacaktır. Birçok site eski teknolojileri destekleyecek şekilde oluşturuldu ve LTE'ye ve şimdi 5G'ye yükseltildi. Bu yükseltmeler uygulandığında PIM ile ilgili sorunlar ortaya çıktı. PIM genellikle altyapı bozulmasının bir sonucu olduğundan, PIM ile uğraşmak sadece devam eden bakımın bir parçasıdır.
Ancak operatörlerin PIM sorunlarını önlemek için atabileceği adımlar var. Metal üzeri metal bağlantılar genellikle büyük bir sorun olduğundan, bu sorunların ortaya çıkmaması için tesislerde plastik bağlantı elemanları ve bağlantılar kullanılabilir; paslanmaz çelik dayanıklı olabilir, ancak parazite neden olup olmadığı önemli değildir. Operatörler malzemelerin korozyonunu önlemek için başka adımlar da atabilirler. Potansiyel PIM kaynakları sorun haline gelmeden önce belirlenebilir ve azaltılabilir.
Tüm ağ planlaması, inşası ve bakımı, sadece bugünün değil yarının teknolojisi de dikkate alınarak, PIM azaltımı akılda tutularak gerçekleştirilmelidir. 5G'ye geçiş bazı büyük PIM sorunlarını ortaya çıkardı, peki ya 6G? Veya daha da ilerisi mi? Yeni gruplar ne zaman piyasaya sürülecek? PIM müdahalesine karşı tamamen geleceğe hazır olmak imkansızdır, ancak PIM'in olumsuz etkisi doğru yaklaşımla azaltılabilir.