CWDM upgrade solution for optical supply of mobilephone towers

A probléma felvetése

A mobilt telefon hálózatok folyamatos  fejlesztésen és ezzel párhuzamosan folyamatos költség megtakarítási újratervezésen mennek keresztül.  Ennek egyik oka, hogy pl.  a mobil ellátás sávszélesség növelése érdekében egyre kisebb cellákat, ezzel együtt egyre sűrűbb „cella hálózatot”  igyekeznek létrehozni. A sűrűbb hálózat nagyobb számú tornyot, következésképpen nagyobb számú bázis állomást jelent. És itt már jelentkezik is a költség probléma. Ugyanis  a kisebb cella átlagban kevesebb előfizetőt  (felhasználót) jelent. Tehát a szinte ugyanolyan volumenű beruházási költség átlagosan kevesebb számú felhasználón oszlik meg.  

 Kézenfekvő a kérdés, hogyan lehet költséget megtakarítani ebben az esetben?

A bázisállomások optikai felhordó hálózatra támaszkodnak. Világos elképzelés, hogy a bázisállomás funkcióit bent lehet tartani a HOST központban hiszen a rádió egységek a torony tetején optikai kábelekkel elérhetők, ezáltal az egész bázis állomás-hardvert ki lehet váltani. Ez komoly költség megtakarítást jelent még akkor is, ha a bázis állomás bizonyos funkcióit a HOST egységekbe kell integrálni illetve bizonyos funkciók – pl. áramellátás – továbbra is a bázisállomás helyén maradnak.  Ebben a rövid elemzésben a HOST-ban jelentkező költségeket nem tárgyaljuk.

Már több szolgáltató elvégezte a rekonstrukciót valamilyen mértékben. Mivel korábban a toronyban helyet foglaló 6 db rádió berendezést 6 db 2 szálas felszálló kábellel oldották meg, ezeket a kábeleket kiváltották 1 db 12 szálas kültéri optikai kábellel. Ezáltal a 6 rádió 12 szállal egyenesen kapcsolódott a HOST központhoz.

Ugyanakkor a régi felhordó hálózatban is „telítés” közelbe jutott a kábelek szálkihasználása.  Ekkor vetődött fel, hogy a felhordó gerinc kábelek telítettségének csökkentése érdekében a HOST és a rádió egységek között duplex CWDM összeköttetést kellene biztosítani 6 up - 6 down osztással. Ezáltal 11 szál felszabadítható a gerinc kábelben.  A fejlesztő úgy gondolkodott, hogy a távol végen, tehát a torony tetején lévő berendezéseknél helyezi el a CWDM-et, A rádió berendezéseket λ₁… λ₆ illetve λ₇… λ₁₂  hullámhosszaknak megfelelően kültéri optikai patch kábelekkel köti a CWDM-et tartalmazó elosztódobozhoz. A CWDM megoldáshoz természetesen hozzátartozik, az, hogy az un. színezett szál ellátásához a HOST OLT-ben illetve a rádió berendezés optikai Tx, Rx portjain „színezett” SFP-ket kell alkalmazni.   Ezzel persze a felszálló kábel 12 szálából 11 feleslegessé válik illetve másra felhasználható.

Az 1. ábrán mutatjuk a mobil tornyok optikai ellátásának rekonstrukció előtti állapotát.

1.    ábra  Mobil tornyok rádió berendezéseinek optikai ellátása a hagyományos megoldással

Az ábra angol nyelvű ezért röviden megmagyarázzuk a látottakat:  A HOST központban az OLT a gerinc kábel által  kötésszerelvénye(k)en keresztül éri el a bázisállomás berendezéseit. Onnan egy 12 szálas felszálló kábelen és elosztó dobozon keresztül a rádió berendezéseket. Ez esetben egy 6+6 optikai portos kis rendező biztosítja a pach kábel bekötést a rádió adó és vevő egységeihez.

1.sz. Megoldás

A CWDM-es megoldás a 2. ábra szerint alakul.

2.    ábra  Mobil tornyok rádió berendezéseinek optikai ellátása a CWDM megoldással

A 2. ábrán a HOST-ban elhelyezett CWDM-el 11 szálat szabadítunk fel a gerinc kábelben (szintén 11-et a felszállóban). A rádió berendezések ellátására szolgáló elosztó dobozban helyezzük el az ellen oldali CWDM-et, melynek Ki- és Bemeneti csatlakozói a már meglévő kisrendezőben foglalnak helyet.  

Az általános használatú CWDM-ek nem a 6-6 osztásra vannak kifejlesztve de találunk közöttük 12-es osztásút és érdemes megvizsgálni költség és hely igény szempontjából, hogy megoldhatjuk-e ezt a funkciót 1-1 db  8+1 tip. és 4+1 tip. CWDM kaszkádos összekapcsolásával. Ezért a 3. ábrán mindkét konfigurációt meg mutatjuk. Ezeket az eszközöket megfelelő minőségben és méltányos áron be lehet szerezni.

Amennyiben elegendő hely áll rendelkezésre a kültéri elosztó dobozban, akkor ajánlhatjuk az 4. ábrán látható CWDM eszközt, amelynek méretei 100x90x7 mm illetve 100x90x12 mm méretben kaphatók. ld. 4. ábra.  Részletes adatok:  itt!

Ha az elosztó dobozban már nincs elegendő hely egy hagyományos gyártású CWDM akkor ajánlható pl. a CUBO által gyártott igen kis méretű CWDM-ek.  Ez esetben is 2 konfigurációt ábrázolunk, egy 12 csatornásat és egy 8+1 illetve 4+1 konfigurációt. Ld. 5. ábra.

A   CUBO eszköz rendkívül kis mérettel rendelkezik ugyanakkor árban kb. 2-szer, 3-szor drágább a hagyományos felépítésű eszközöknél. Ld. 6., 7.  ábra. 

A mobil tornyok CWDM-ekkel kiegészített száloptikai ellátását tehát jól körvonalazható paraméterek korlátozzák.  A CWDM-ek és a hozzájuk rendelt SFP optikai interfészek  külön költséget jelentenek ebben a fejlesztésben. Az olcsóbb, hagyományos technikával készült CWDM-ek mérete (100x90x7, 100x90x12) korlátozhatja elhelyezhetőségét a meglévő elosztó dobozban ismerve az ilyen dobozok zsúfoltságát (8. ábra).

8.    ábra Egy elosztódoboz a mobil rádió berendezések számára (látható a belső zsúfoltság)

Tehát vagy le kell cserélni az elosztó dobozokat is (ez is külön költség) vagy másik helyet kell találni a CWDM-ek számára.

2. sz. Megoldás

Adja magát egy 2-ik, kompromisszumos megoldás. A rádió berendezések optikai eléréséhez 12 szál áll rendelkezésre. Akár a régi 6 felszálló kábeles, akár az új 12 szálas kültéri kábeles alkalmazással. Amennyiben lehetséges, akkor a torony oldali CWDM-et a toronyhoz való optikai leágazást biztosító kötésszerelvényben kell elhelyezni. Ez általában az aknában elhelyezett kötődoboz (általánosan elterjedt a FOSC vagy FIST típusok, amelyekben nincs minden tálcahely betöltve). Ebben a kötődobozban valószínűleg több hely áll rendelkezésre egy CWDM eszköz számára még úgy is ha esetleg az eszközt bontható kötéssel (pl. LC csatlakozókkal) látjuk el. Fenntartási szempontból bontható kötések alkalmazásának a kötésszerelvényben nem sok értelme van, hiszen a konfiguráció hosszú távra készült. Ritka esetben kell rajta változtatni. Ezzel együtt a CWDM-ek puszta szálkimenetekkel olcsóbbak.   Ezek szerint a megoldás így alakul, ld. 9. ábra.

9.    ábra  Mobil torony optikai ellátása aknában, kötésszerelvényben elhelyezett CWDM-el

Amennyiben a CWDM-nek és kötéseinek van helye a kötésszerelvényben, akkor ez a megoldás lehet a leg költséghatékonyabb. Ugyanis ez esetben nem kell a torony tetején lévő elosztó dobozt kicserélni, nem szükséges miniatűr méretű drága CWDM eszközt beszerezni, a meglévő kültéri felszálló kábel továbbra is felhasználható. Mindezzel elősegíthetjük a drága klímatizált bázisállomás kiváltását és optikai szálakat szabadíthatunk fel a felhordó hálózat gerinc kábeleiben.

A kábelezés

Az így kialakított optikai összeköttetés különféle kábelezési és csatlakozási megoldásokat igényelhet. Említsük meg, hogy az bázisállomás kiváltásával előfordulhat, hogy a felszálló kábel hossza nem elegendő ahhoz, hogy elérjen az aknában lévő kötésszerelvényig. Ebben az esetben közbe kell iktatni egy, a torony szerkezetre szerelt  kis kültéri kötődobozt, amelyben a felszálló kábelt és a kötésszerelvényből érkező drop-kábelt csatlakoztatni lehet. Ezt a külső kötődobozt megfelelő magasságban kell elhelyezni, valamint az odavezetett drop-kábelt védőcsővel kell ellátni.

A drop kábelek illetve egyéb patch kábelek csatlakozási megoldását át kell gondolni. Megfontolandó ugyanis, hogy egyenes kötés esetén MPO-MPO csatlakozást alkalmazzunk (persze hegesztett kötés is megfontolható) illetve olyan bekötő megoldást, ahol a kábel egyik vége 12 szálas MPO-val a másik vége 12 db elosztott szállal, mely szálak 12 db SC/APC vagy LC/APC csatlakozókkal van ellátva. Az MPO előfordulhat a toronyszerkezetre szerelt kültéri kötődobozban illetve a torony tetején lévő elosztó dobozban is. Mindegyik változatra kiváló műszaki megoldást kínálunk.

Ilyen pl. a 10. ábrán látható drop megoldás illetve a 11. ábrán látható elosztó dobozon belüli szerelés.

10.  ábra MPO – drop kábel – FAN OUT BOX – elosztott pigtail-ezés (beltéri)

11.  ábra  MPO12 – 12LC elosztó doboz megszerelése (beltéri)

Kültéri összeköttetésekhez alkalmas a 12. ábrán látható drop megoldás. Egy szerelt MPO csatlakozó töm-szelencés fan out box-on keresztül csatlakozik egy kültéri 12 szálas kábelhez (a képen demonstrációs célra jelen esetben csak 2 méter hosszú) majd a másik végen ugyanilyen töm-szelencés megoldással, a szálakat 0,9 mm-es csövezéssel szétosztva 12 db LC csatlakozóval végződik. Ez a konfiguráció arra alkalmas, hogy egy kültéri elosztó dobozba minden közbenső kötés nélkül csatlakozókkal szerelten tudjuk bevezetni a kábelt. Esetünkben pl. a torony alsó részén elhelyezett csatlakozó dobozban elegendő csupán egy MPO12-es csatlakozással összekötni az aknából érkező drop-kábelt és a felszálló kábelt. Az elosztott kábelvég átvezethető az elosztó doboz nyílásán, ahol a töm-szelence vízmentes szigetelést biztosít.

12.  ábra  Kültéri drop- illetve felszálló kábel MPO és elosztott LC végződéssel valamint töm-szelencés vízmentes átvezetéssel

Az FTTA  (Fiber To The Antenna) is kiváló megoldást kínál. Ehhez ajánljuk saját szerelvényeinket. A kültéri vízmentes masszív optikai csatlakozónk ODVA kompatibilis. Ld. 13. ábra.

13.  ábra  Kültéri vízmentes optikai csatlakozó LC belsővel

Ezzel a csatlakozóval megszerelhetjük a kültéri felszálló kábelt és a rádió egységeket elérő kültéri patch-kábeleket is.  A kültéri patch-kábeleket szerelhetjük mindkét végen vízmentes un. masszív csatlakozóval. Ezek a patch-kábelek olyan új típusú rádió berendezések bekötésére alkalmasak, amelyek már gyárilag külső optikai csatlakoztatást tesznek lehetővé. Ld. 14. ábra.

14.  ábra   Kültéri elosztó doboz, felszálló kábel csatlakoztatása maszív MPO-val – valamint kültéri patch kábellel

Amennyiben még hagyományos rádió egységekhez kell optikai patch-elést eszközölnünk, akkor olyan konfigurációt alkalmazunk, aminek egyik vége lehet kültéri vízmentes LC duplex maszív, a másik vége normál ketté osztott LC szimplex csatlakozó. ld. 15. ábra. A képen látható egy rádió berendezés hagyományos optikai bekötése (a kábel bevezetéseket tömített fedél takarja, amit most levettünk).

15.  ábra  Aszimmetrikus kültéri optikai patch-kábel (vízmentes LC kültéri masszív és LC beltéri) – Rádió egység optikai bekötése

 Teljes FTTA megoldást kínálunk a mobil tornyok kábelezéséhez ld. 16. ábra. Részletes adatlap itt!