# تحليل متطلبات محطة الاتصالات الأساسية 5G لموصلات الترددات اللاسلكية
يتسارع النشر التجاري للجيل الخامس في جميع أنحاء العالم. وباعتباره جيلًا جديدًا من تكنولوجيا الاتصالات المتنقلة، فإن الجيل الخامس يغير بشكل عميق جميع جوانب المجتمع والاقتصاد من خلال سرعته العالية وزمن انتقاله المنخفض واتصاله الكبير. وقد دفع البناء الواسع النطاق لشبكات الجيل الخامس التطور الشامل لسلسلة صناعة الاتصالات. وباعتبارها مكونًا رئيسيًا لا غنى عنه في أنظمة المحطات الأساسية، فقد بشرت موصلات الترددات اللاسلكية أيضًا بفرص سوق جديدة وتحديات تقنية. ستحلل هذه الورقة خصائص الطلب والمتطلبات الفنية واتجاهات تطوير السوق لمحطات اتصالات الجيل الخامس الأساسية لموصلات الترددات اللاسلكية من منظور التغييرات في بنية محطة الجيل الخامس الأساسية.
## I. تطور بنية المحطة الأساسية 5G والتغييرات في متطلبات الاتصال
وبالمقارنة مع الجيل الرابع، شهدت محطات الجيل الخامس الأساسية تغييرات معمارية كبيرة، والتي تؤثر بشكل مباشر على مورفولوجيا الطلب والمتطلبات الفنية لموصلات الترددات اللاسلكية.
### من الجيل الرابع إلى الجيل الخامس: ثلاثة تغييرات رئيسية في بنية المحطة الأساسية
** 1. نظام الهوائي النشط (AAU) يذهب إلى الاتجاه السائد **
تعتمد المحطة الأساسية في عصر الجيل الرابع بشكل أساسي على بنية موزعة، والتي تتكون من BBU (وحدة معالجة النطاق الأساسي) + RRU (وحدة التحكم عن بعد بتردد الراديو) + هوائي، ويتم توصيل RRU والهوائي من خلال وحدة تغذية. في عصر الجيل الخامس، من أجل دعم هوائيات المصفوفة الضخمة (Massive MIMO)، يتم دمج وحدات RRU والهوائيات في وحدات الهوائي النشطة (AAUs)، ويتم دمج نهايات RF الأمامية بشكل كبير مع الهوائيات.
وقد قلل هذا التغيير من الحاجة إلى مغذيات الترددات اللاسلكية التقليدية عالية الطاقة للمسافات الطويلة، ولكن عدد نقاط اتصال الترددات اللاسلكية داخل وحدة AAU زاد بشكل كبير. مئات القنوات من هوائيات المصفوفة واسعة النطاق، تتطلب كل قناة موصل تردد لاسلكي لتوصيل مضخمات الطاقة والمرشحات ومحولات الطور والأجهزة الأخرى، وزاد استهلاك الجهاز الواحد لموصلات التردد اللاسلكي بشكل كبير.
** 2. تقسيم وحدة النطاق الأساسي ومركزيتها **
تقسم 5G وحدة BBU الأصلية إلى CU (وحدة مركزية) و DU (وحدة موزعة)، وتعالج CU بروتوكولات عالية المستوى غير في الوقت الفعلي، وتعالج DU الطبقة المادية والوظائف في الوقت الفعلي. يمكن نشر وحدات التحكم مركزيًا، وتشترك محطات قاعدية متعددة في وحدة التحكم، وبالتالي تحسين استخدام الموارد. في الوقت نفسه، يتم توصيل DU و AAU من خلال واجهة eCPRI، ويتم استخدام إرسال الألياف الضوئية لاستبدال بعض اتصالات التردد اللاسلكي التقليدية.
جعلت التغييرات المعمارية أنواع الاتصالات بين المحطات الأساسية وداخلها أكثر تنوعًا، بدءًا من موصلات التردد اللاسلكي التقليدية إلى الاتصالات البصرية واتصالات البيانات عالية السرعة.
** 3. تنويع نطاق التردد وتصغير الهوائي **
تستخدم 5G نطاقًا أكثر ثراءً من الترددات، بما في ذلك النطاق المتوسط والمنخفض من دون 6 جيجاهرتز والنطاق العالي للموجة المليمترية (mmWave). تختلف متطلبات الأداء لموصلات التردد اللاسلكي في نطاقات التردد المختلفة اختلافًا كبيرًا. وفي الوقت نفسه، فإن شكل محطات الجيل الخامس الأساسية أكثر تنوعًا، من المحطات القاعدية الكلية التقليدية إلى المحطات القاعدية الصغيرة، والمحطات القاعدية الجلدية، وأنظمة التوزيع الداخلية، ويختلف حجم الموصلات ومتطلبات الطاقة.
### تغيير في استخدام موصلات التردد اللاسلكي لمحطة 5G الأساسية
تأثير التغييرات في بنية المحطة الأساسية 5G على استخدام موصل التردد اللاسلكي ثنائي الاتجاه:
** الجزء المخفض **: يتم تقليل عدد المغذيات الرئيسية من RRU إلى الهوائي بشكل كبير، ويتم تقليل كمية موصلات المغذيات التقليدية 7/8 “، 1/2”. يحل إرسال الألياف الضوئية محل بعض التوصيلات المحورية للتردد اللاسلكي.
** زيادة الجزء **: تزيد تقنية MIMO الضخمة من عدد القنوات من 4 قنوات، 8 قنوات إلى 32 قناة، 64 قناة أو أكثر، تتطلب كل قناة اتصال تردد لاسلكي، وتزداد كمية موصلات تردد الراديو داخل وحدة AAU بشكل كبير. بالإضافة إلى ذلك، أدى النشر الكثيف للمحطات الأساسية الصغيرة أيضًا إلى عدد كبير من متطلبات الموصل.
بشكل عام، ينمو استخدام الجهاز الواحد والحجم الإجمالي للسوق لموصلات الترددات اللاسلكية في عصر الجيل الخامس، لكن هيكل المنتج قد تغير، والطلب على موصلات الترددات اللاسلكية منخفضة الطاقة والمصغرة ومتعددة القنوات ينمو بشكل أسرع.
## II. الأنواع والتطبيقات الرئيسية لموصلات RF للمحطة الأساسية 5G
هناك العديد من أنواع موصلات الترددات اللاسلكية المستخدمة في المحطات الأساسية 5G، والتي يمكن تقسيمها إلى الفئات التالية وفقًا لموقع التطبيق ووظيفته:
### موصل جانب تغذية هوائي المحطة الأساسية
يستخدم الموصل الجانبي لتغذية الهوائي بشكل أساسي لتوصيل إشارة التردد اللاسلكي لنظام الهوائي، وهو أحد أكثر موصلات التردد اللاسلكي استخدامًا في المحطات الأساسية 5G.
** موصل من نوع DIN (7/16 “)**: اتصال RF عالي الطاقة بين معدات المحطة الرئيسية الكبيرة، مثل الاتصال بين RRU/AAU والمغذي الرئيسي. يتميز بسعة طاقة كبيرة وموثوقية عالية، ويستخدم بشكل أساسي في النطاقات منخفضة التردد والمحطات الأساسية الكبيرة. لا تزال محطات الماكرو المتوسطة والمنخفضة التردد 5G تستخدم على نطاق واسع.
** موصل من النوع N **: يستخدم بشكل شائع لتطبيقات الطاقة المتوسطة وأدوات الاختبار ومعدات المحطة الأساسية وما إلى ذلك. تتراوح سعة الطاقة وأبعادها بين نوع DIN و SMA.
** موصل SMA **: موصل RF صغير ملولب، وهو النوع الأكثر استخدامًا من موصل RF داخل محطة قاعدة 5G. تستخدم التوصيلات بين مكبرات الصوت والمرشحات ومصفوفات الهوائيات داخل وحدة AAU على نطاق واسع موصلات SMA. SMA صغير الحجم وموثوق به في الأداء، ويمكن تطبيقه على الترددات التي تزيد عن 18 جيجاهرتز.
** موصلات SMB/SMC **: موصلات دفعية أو ملولبة أصغر من SMA للاستخدام في المواقف ذات المساحة المحدودة.
** موصل 4.3-10 **: يعتبر موصل التضمين البيني المنخفض الجديد في السنوات الأخيرة أكثر إحكاما وخفة في الوزن من نوع DIN التقليدي 7/16، وله أداء ممتاز في التضمين البيني السلبي (PIM). يتم استخدامه على نطاق واسع في المحطات الأساسية 5G، خاصة في سيناريوهات توصيل أعلى البرج و AAU.
### موصل التردد اللاسلكي لمستوى اللوحة
تُستخدم موصلات التردد اللاسلكي على مستوى اللوحة لنقل إشارة التردد اللاسلكي وتوصيلها على لوحات PCB وهي مكونات مهمة داخل وحدات AAU.
** طرف اللوحة SMA/MMCX **: موصل RF ملحوم بلوحة PCB لتوصيل RF من اللوحة إلى اللوحة أو من اللوحة إلى الكابل.
** موصل التردد اللاسلكي من اللوحة إلى اللوحة **: يقوم بتوصيل إشارات التردد اللاسلكي مباشرة على لوحتين PCB، مما يلغي الحاجة إلى الكابلات والهيكل المدمج والفقدان المنخفض. تستخدم على نطاق واسع في وحدات الكميات المسندة المتكاملة للغاية.
** موصل مفتاح التردد اللاسلكي المحوري **: للتبديل واختبار إشارات التردد اللاسلكي.
### موصل رقمي عالي السرعة
بالإضافة إلى إشارات التردد اللاسلكي، تحتوي محطات الجيل الخامس الأساسية أيضًا على عدد كبير من الإشارات الرقمية عالية السرعة لنقل:
** موصل SFP/SFP +**: يستخدم للوصول إلى وحدات الألياف البصرية وهو الواجهة البصرية القياسية بين المحطة الأساسية وشبكة الإرسال، وبين CU و DU.
** موصل QSFP +/ QSFP28 **: واجهة وحدة بصرية عالية الكثافة لنقل البيانات بسرعة عالية.
** موصل اللوحة الخلفية عالي السرعة **: وصلة إشارة عالية السرعة بين اللوحات داخل معدات BBU/DU.
## III. تعزيز 5G للمتطلبات الفنية لموصلات الترددات اللاسلكية
تتميز إشارات التردد اللاسلكي في عصر الجيل الخامس بخصائص التردد العالي، وعرض النطاق الترددي الأوسع، والمزيد من القنوات، والتكامل الأعلى، مما يطرح متطلبات أعلى لأداء موصلات التردد اللاسلكي.
### نطاق تردد التشغيل الممتد
لا تشمل 5G فقط نطاقات التردد المتوسطة والمنخفضة من دون 6 جيجاهرتز، ولكن أيضًا نطاقات الموجة المليمترية فوق 24 جيجاهرتز. تفرض ترددات التشغيل العالية متطلبات أعلى على تصميم موصلات التردد اللاسلكي:
** تحسين أداء التردد العالي **: في نطاق الموجة المليمترية، يمكن أن يتسبب أي انقطاع هيكلي صغير للموصل في انعكاس وفقدان إشارة شديدين. يجب أن تصل دقة الأبعاد واختيار المواد والتحكم في المعاوقة للموصل إلى مستوى أعلى.
** متطلبات فقدان منخفضة **: فقدان إشارة التردد العالي نفسها كبير، ويجب التحكم في فقدان إدخال الموصل بشكل صارم لضمان الأداء العام للنظام. المواد العازلة منخفضة الخسارة والتصميم الهيكلي الدقيق هي المفتاح.
** اتجاه التصغير **: الأطوال الموجية عالية التردد أقصر، ويمكن جعل أحجام الموصلات أصغر، ولكن متطلبات دقة التشغيل أعلى أيضًا.
### عرض النطاق الترددي وسلامة الإشارة
زاد عرض النطاق الترددي لإشارات الجيل الخامس بشكل كبير، من 20 ميجاهرتز إلى 100 ميجاهرتز أو أكثر في عصر الجيل الرابع، مما يتطلب من موصلات التردد اللاسلكي الحفاظ على أداء ثابت عبر نطاق ترددي أوسع:
** تصميم النطاق العريض **: يحتاج الموصل إلى الحفاظ على نسبة الموجة الدائمة الجيدة (VSWR) وخصائص فقدان الإدخال على نطاق تردد واسع.
** اتساق الطور **: يتطلب نظام MIMO الضخم اتساقًا عالي الطور بين القنوات، ويجب التحكم في انحراف الطور لنفس دفعة الموصلات ضمن نطاق صغير جدًا.
** التضمين البيني السلبي المنخفض (PIM )**: أنظمة 5G حساسة للغاية لـ PIM، خاصة في أنظمة TDD ومصفوفات الهوائيات واسعة النطاق. يؤثر أداء PIM للموصل بشكل مباشر على حساسية استقبال النظام. يتطلب تصميم وتصنيع موصلات التشكيل البيني المنخفضة تحكمًا خاصًا في العملية، بما في ذلك اختيار المواد وتصميم هيكل التلامس والمعالجة السطحية وما إلى ذلك.
### زيادة التكامل والكثافة
مع وجود العشرات أو حتى المئات من القنوات المدمجة داخل وحدة AAU للجيل الخامس، زادت كثافة تركيب موصل التردد اللاسلكي بشكل كبير:
** أصغر **: يتطلب تركيب المزيد من الموصلات في مساحة محدودة موصلات أصغر. زاد استخدام الموصلات الصغيرة مثل SMP و MMCX.
** ترتيب عالي الكثافة **: عند ترتيب موصلات متعددة في صفوف أو مصفوفات، يكون التداخل الكهرومغناطيسي ومشاكل الاقتران بين بعضها البعض أكثر وضوحًا، مما يتطلب تصميمًا دقيقًا لهيكل التدريع.
** التحكم في الوزن **: يتم تركيب وحدة AAU على البرج والوزن هو قيد تصميم مهم. يجب أن تكون الموصلات خفيفة الوزن قدر الإمكان مع ضمان الأداء.
### القدرة على التكيف البيئي والموثوقية
تعرضت معدات محطة 5G الأساسية للبيئة الخارجية لفترة طويلة، والقدرة على التكيف البيئي للموصل عالية للغاية:
** تشغيل درجة حرارة واسعة **: من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية أو أعلى، يجب أن يظل أداء الموصل ثابتًا. يجب التحكم في توسع المواد وانحراف الأداء الناجم عن تغيرات درجة الحرارة ضمن النطاق المسموح به.
** مقاوم للماء والغبار **: تتطلب المعدات الخارجية مستوى حماية أعلى من IP67، ويجب أن يكون للموصل هيكل مانع للتسرب موثوق به.
** مضاد للرياح ومضاد للاهتزاز **: لتحمل أحمال الرياح القوية والاهتزازات، يجب أن يكون للموصل قوة ميكانيكية كافية وموثوقية اتصال لمنع الارتخاء.
** مقاومة التآكل **: تعتبر مقاومة التآكل للموصل أمرًا بالغ الأهمية في بيئات رش الملح الرطبة مثل المناطق الساحلية. جودة الطلاء وتصميم الختم مضمونة.
** الموثوقية على المدى الطويل **: عادة ما يكون عمر تصميم المحطة الأساسية أكثر من 10 سنوات، ويجب أن يكون الموصل قادرًا على الحفاظ على أداء مستقر للاستخدام الخارجي على المدى الطويل.
## IV. نمط سوق موصل 5G RF والاستبدال المحلي
### تخطيط السوق
لطالما هيمنت الشركات المصنعة الأجنبية على سوق موصلات الترددات اللاسلكية العالمية، وخاصة السوق الراقية. يشمل البائعون الرئيسيون ما يلي:
** الولايات المتحدة **: تتمتع الأمفينول، و TE Connectivity، و Molex، وما إلى ذلك، بمزايا تقنية قوية وتأثير على العلامة التجارية في مجال موصلات التردد اللاسلكي المتطورة.
** أوروبا **: تتمتع Huber + Suhner و Rosenberger وما إلى ذلك بسمعة طيبة في اختبار الاتصالات والاتصال الراقي بالترددات اللاسلكية.
** اليابان **: هيروز، جاي، وما إلى ذلك قوية في مجال موصلات التردد اللاسلكي الدقيقة الصغيرة.
### عملية الاستبدال المحلية
في السنوات الأخيرة، تطورت الشركات المصنعة لموصلات الترددات اللاسلكية المحلية بسرعة، وتسارعت عملية الاستبدال المحلية:
** تدرك السوق المتوسطة إلى المنخفضة بشكل أساسي الاستبدال المحلي **: في مجالات المنتجات الناضجة مثل SMA و N – type، تتمتع الشركات المصنعة المحلية بقدرة تنافسية قوية، ويمكن لجودة المنتج وموثوقيته تلبية طلب السوق بالكامل، وميزة التكلفة واضحة.
** اختراقات متسارعة في السوق المتوسطة إلى الراقية **: في 4.3-10، وصلات التعديل البيني المنخفضة، وموصلات التردد اللاسلكي من اللوحة إلى اللوحة وغيرها من المنتجات المتوسطة إلى الراقية، حققت الشركات المحلية الرائدة اختراقات تكنولوجية ودخلت تدريجياً في سلسلة التوريد لمصنعي المعدات الرئيسية.
** التخطيط في المناطق الحدودية مثل الموجة المليمترية **: يقوم المصنعون المحليون أيضًا بوضع منتجات موصل RF عالية التردد وعالية الأداء لموجة 5G المليمترية وتقنية 6G المستقبلية.
** دعم السياسات وتآزر السلسلة الصناعية **: يوفر دعم البلاد القوي للبنية التحتية الجديدة مثل الجيل الخامس، بالإضافة إلى صعود الشركات المصنعة لمعدات الاتصالات المحلية، فرصًا جيدة لتطوير موصلات الترددات اللاسلكية المحلية. كما يتم تعزيز الابتكار التعاوني في المنبع والمصب للسلسلة الصناعية.
## V. الاتجاهات المستقبلية
بالنظر إلى التطور المستقبلي لموصلات التردد اللاسلكي 5G، فإن الاتجاهات التالية جديرة بالاهتمام:
** الترددات الأعلى **: مع نشر 5G mmWave وتطوير تقنيات 6G المستقبلية، ستتحرك ترددات تشغيل موصلات الترددات اللاسلكية في اتجاه أعلى، مما يشكل تحديات جديدة لعمليات التصميم والتصنيع.
** درجة أعلى من التكامل **: سيتم دمج موصلات التردد اللاسلكي بشكل أكبر مع المكونات الأخرى، مثل الموصلات ذات وظائف الترشيح المتكاملة، والموصلات المتكاملة متعددة القنوات، وما إلى ذلك، مما يقلل من حجم النظام وتكلفته.
** دعم النحاس البصري المستمر **: في مجال النقل لمسافات طويلة وعالية السرعة، ستستمر وصلات الألياف الضوئية في استبدال الوصلات المحورية، وتكون موصلات التردد اللاسلكي أكثر تركيزًا في الجزء الداخلي من الجهاز والوصلات قصيرة المسافة.
** ذكي ورقمي **: قد يبدو أن الموصلات الذكية المزودة بوظائف تحديد الهوية ومراقبة الحالة توفر المزيد من دعم البيانات لتشغيل المحطة الأساسية وصيانتها.
** توفير الطاقة الخضراء **: تساعد موصلات التردد اللاسلكي منخفضة الخسارة وعالية الكفاءة على تقليل استهلاك الطاقة للمحطات الأساسية، وهو ما يتماشى مع اتجاه تطوير الاتصالات الخضراء.
## الخاتمة
جلب البناء واسع النطاق لشبكات الجيل الخامس فرص تطوير كبيرة لسوق موصل الترددات اللاسلكية، كما طرح متطلبات تقنية أعلى. من الاتصال متعدد القنوات لـ Massive MIMO إلى التحديات عالية التردد للموجة المليمترية، من أداء التضمين البيني المنخفض إلى متطلبات التكيف البيئي الصعبة، تتطور موصلات 5G RF في اتجاه الأداء العالي والتصغير والكثافة العالية والموثوقية العالية.
يولي روي شين شنغ يي اهتمامًا وثيقًا لتطوير تكنولوجيا اتصالات الجيل الخامس، وينشر بنشاط موصلات التردد اللاسلكي وخطوط إنتاج موصلات معدات الاتصالات، ويلتزم بتوفير حلول اتصال محلية عالية الجودة وفعالة من حيث التكلفة لصناعة الاتصالات. لمزيد من المعلومات حول منتجات موصل معدات الاتصالات، يرجى الرجوع إلى مجموعة منتجات Ruixin Shengye. سنواصل الاستثمار في البحث والتطوير التكنولوجي للمساعدة في تطوير صناعة الاتصالات في الصين.
