Etusivu Blogi Millainen on 5G-tukiasema valopylväässä?

Millainen on 5G-tukiasema valopylväässä?

24.10.2018

Orbis 5GTuleva 5G-mobiiliverkkoteknologia lupaa enemmän dataa nopeammin sekä kommunikointia erittäin pienillä viiveillä. Olemme Orbiksella seuranneet teknologian kehitystä ja pohtineet yhdessä kumppaniemme kanssa, millaisia ovat tulevaisuuden mobiiliverkon tukiasemat ja verkonrakentaminen.

Kun ajatellaan esimerkiksi tulevaisuuden itseohjautuvia autoja, ne tarvitsevat taustalleen uudenlaista infraa ja verkonrakentamista. Langaton verkko välittää autojen tarvitseman tiedonsiirron ja kattaa niiden kulkemat reitit. Kommunikaation pitää toimia erittäin varmasti, jotta näin kriittisen sovelluksen toimintaan voidaan luottaa. Näihin tarpeisiin vastaa uusi 5G-teknologia.

Verkonrakennuksessa 5G:n rajat määrittyvät pitkälti kahdesta teknisestä ominaisuudesta. Ensinnäkin signaalin korkea taajuus lyhentää signaalin kantomatkaa, minkä vuoksi tukiasemia on oltava tiheämmin – ”kuten katulamppuja”. Toiseksi latenssi eli viive, joka menee tiedon edestakaiseen kommunikointiin, voi olla 5G:ssä enintään yhden millisekunnin verran. Silloin dataa ei voida välittää kovin kauas käsiteltäväksi, mikä puolestaan tarkoittaa pieniä datakeskuksia verkon lähistöllä. 

Orbis 5G autotie

Valopylväs on alhaalla

Tyypillinen tukiaseman masto on tänä päivänä 30-150 metriä korkea. Valopylväällä puolestaan korkeutta on tavallisesti 6-10 metriä. Kun 5G tukiasema sijaitsee ”katulampussa”, on sen antenni paljon alempana, jolloin tukiaseman saavuttama peittoalue pienenee. Matalaan pylvääseen ei voida myöskään laittaa suuritehoisia radioita säteilyturvallisuuden vuoksi. 

Pylväässä on vähemmän tilaa tekniikalle

Orbis katulampputukiasema

Tukiaseman mastossa voi tänä päivänä Suomessa olla 15 radiota ja tällöin vähintään 9 antennia. Yleensä yksi radioyksikkö palvelee yhden teleoperaattorin yhtä tekniikkaa (esim. 2G, 3G tai 4G). Mitä enemmän operaattoreita ja tekniikoita, sitä enemmän mastossa on radioita, antenneja ja kaapeleita. 5G-radioyksikkössä on integroitu antenni, mikä vähentää kaapeleiden määrää, kun ei tarvita RF-jumpperikaapeleita.

Esimerkin itseohjautuvien autojen tien varrella sijaitsevan katulampun tukiasemassa on todennäköisesti 2-3 antennia, jotka on suunnattu tien suuntaisesti. Radiot tarvitsevat toimiakseen sähkö- ja valokuitukaapelia sekä niiden kytkentärasioita. Pylvään sisälle sijoitettava kaapelointi vie väistämättä tietyn määrän tilaa, joten tukiasemana toimivan pylvään halkaisija kasvaa perinteistä pylvästä suuremmaksi.

Sähkönsyötön varmistus haasteena

Tukiasemilta edellytetään toimintavarmuutta ja sähkönjakelun häiriöitilanteissa on pystyttävä soittamaan hätäpuheluita. Radioyksiköt toimivat pääasiassa 48V tasasähköllä, koska näin niiden toiminta voidaan varmistaa häiriötilanteissa UPS-akuilla. Akkujen ja tasasuuntaajien lisääminen kokonaisuuteen kasvattaa valopylvään kokoa varsin suureksi.

Vaihtoehtoisesti sähkö voitaisiin muuntaa vaihtovirraksi, mutta silloin on käytettävä harvinaisia vaihtovirtaan soveltuvia radioyksiköitä. Se, säilyykö varmistusvaatimus koko 5G-verkolle, jää nähtäväksi.

Kaapelointi kompaktisti muullekin älylle

Kaapelointiratkaisua saadaan tiivistettyä pienempään tilaan, kun sähkönsyöttö ja tiedonsiirto yhdistetään joko hybridikaapeliin tai yhteiseen kytkentärasiaan. Valmiiksi suunniteltu kokonaisuus soveltuu erilaisiin pylväisiin ja nopeuttaa asentamista. Orbiksen OptoMast Smart CityTM on tähän tarkoitukseen suunniteltu säänkestävä tuoteperhe.

Kun tukiasemalle joka tapauksessa tuodaan kaapelit, voidaan pylvään tarjoamia palveluja laajentaa muilla sovelluksilla niin kutsutuksi älypylvääksi. Esimerkiksi pylvään ympäristöä voidaan vaikka tarkkailla antureilla, ja niiltä saadun tiedon pohjalta etäohjata led-valoja tiellä liikkujia seuraillen.

Orbis 5G älyvalopylväs

Tukiaseman aktiivilaitteiden sijainti

Baseband unit-aktiivilaite (BBU) prosessoi radioyksikön signaalin ja välittää sen mobiiliverkkoon. BBU:t ovat perinteisesti sijainneet maston alla olevassa laitetilassa. Valopylvässovelluksessa laitteet tarvitsevat kaikkein eniten tilaa, joten käytännössä akut, tasasuuntaajat ja BBU:t on sijoitettava pylvään alaosassa sijaitsevaan kaappiin. Kaappi voidaan kaupunkialueella naamioida pylvään juuressa olevaksi penkiksi, mutta itseohjautuvien autojen tien varrella on käytettävä muita ratkaisuja.

Toinen vaihtoehto on viedä keskitetysti useamman tukiaseman BBU:t hieman kauemmas yhteiseen BBU-hotelliin tai konesaliin. Tätä kutsutaan C-RAN arkkitehtuuriksi.

Jokaiselle radioyksikölle tarvitaan tietoliikennettä varten valokuitukaapelipari eikä kustannusten vuoksi maahan voida kaivaa määrättömästi kaapeleita. C-RAN:ssa käytetäänkin WDM-tekniikkaa, jolla useamman radion tietoja voidaan siirtää samassa kuidussa. Valokuituverkon komponenttien valinnassa teknisiä vaihtoehtoja raajaa lisäksi 5G:n viivetavoite.

Milloin 5G-tukiasemia rakennetaan?

Parhaat käytännöt ovat vasta kehitteillä ja kokeiluverkkoja on jo rakennettu. Kaupallisessa käytössä ensimmäisessä vaiheessa teleoperaattorit lisäävät 5G-tekniikkaa olemassa oleviin tukiasemiin ja muutamiin yksittäisiin kohteisiin, joissa uutta tekniikkaa hyödynnetään. Itseohjautuvien autojen aika on vielä useamman vuoden päässä. Täydellistä 5G-verkkoa tuskin rakennetaan koko maan kattavaksi ja se keskittyy kaupunkialueille, joissa käyttäjiä ja käyttökohteita on riittävästi liiketoiminnan kannattavuuden näkökulmasta.

Teksti: Paula Meuronen, Orbis Oy

Kiinnostaako 5G ja älykaupungit?

Tilaamalla uutiskirjeemme, lähetämme sähköpostiisi uusimmat uutiset ja blogikirjoitukset aiheesta.

Lisätietoja

Lisätietoja

 

Blogin avainsanat: