So vereinfachen Sie das Design von 5G-Basisbandeinheiten mithilfe von Hochgeschwindigkeitssteckverbindern

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Eine Basisbandeinheit (BBU) ist ein Gerät in einem Telekommunikationsnetz, das Basisbandsignale verarbeitet. Die BBU fungiert als zentraler „Hub“ der Basisstation, verarbeitet den Uplink- und Downlink-Datenverkehr und steuert die Funktionalität der RRU (Remote Radio Units) über Glasfaser.

RAN besteht aus der Basisband-Verarbeitungseinheit und der HF-Verarbeitungseinheit. Transceiver, Analog/Digital-Wandler (ADC), Leistungsverstärkung (PA) und Filterprozessoren umfassen das RRU-System. Die von der RRU eintreffenden Signale werden an der BBU in elektrische Signale umgewandelt und nach Abgleich der Basisbandfrequenzen weiter zum Kernnetzwerk transportiert. Transponder sind miteinander verbundene Einheiten, die mit der RRU oder der BBU verbunden sind und eine wichtige Rolle bei der Übertragung von 5G-Signalen spielen.

Mit dem neuen 5G-Funkstandard (NR) können die Schlüsselbauteile die RRUs und die Antennen zu einem AAS (Active Antenna System) zusammenfassen. Die Cloud-RAN (C-RAN), wie in der folgenden Abbildung dargestellt, ist eine innovative Netzwerklösung für die drahtlose 5G-Kommunikation. Durch die Zentralisierung der BBUs an einem C-RAN-Hub wird jedoch eine neue Schicht namens Fronthaul in das Netzwerk eingeführt. Dieser Teil dient als Verbindung zwischen dem BBU-Pool und den entfernten Funkköpfen am Zellenstandort oder kleinen Zellenort. Backhaul- und Verkehrsnetzwerke werden wahrscheinlich aufgerüstet werden müssen, um den steigenden Verkehrsbedarf an optischer Hochgeschwindigkeitskonnektivität zu unterstützen.

Abbildung: 5G-Architekturen und Verbindungen mit BBU

5G wird einen enormen Anstieg der Anzahl der Basisstationen erfordern, da der eMBB-Teil (Enhanced Mobile Broadband) von 5G ein viel höheres Frequenzspektrum verwenden würde. Für massives MIMO und AAS (Active Antenna System) ist ein komplizierterer Aufbau erforderlich. Sie benötigen auch eine weitere Miniaturisierung der Bauelemente und Hochgeschwindigkeitsverbindungen innerhalb des AAS. Die Bauelemente der Funkeinheit sollten sich für Signalintegrität (SI), elektromagnetische Störungen (EMI) und thermische Leistung eignen. Antennen und RRUs sammeln präzise High-Speed-HF-Signalformen von Mobiltelefonen und IoT-Geräten mithilfe fortschrittlicher MIMO- und Beamforming-Techniken, bevor sie zur weiteren Verarbeitung in Glasfasersignale umgewandelt werden.

Mit zunehmender Trägerfrequenz werden sowohl Pfadverlust als auch Beugungsverlust stärker, und die atmosphärischen Aspekte müssen berücksichtigt werden. Um höhere Geschwindigkeiten und eine kürzere Latenzzeit zu erreichen, sind massive Kapazitätssteigerungen notwendig, die den Einsatz einer großen Frequenzmenge erfordern. Um Impedanzunterschiede auf der gesamten Übertragungsleitung zu minimieren, müssen Steckverbinder ordnungsgemäß konstruiert und hergestellt werden. Andernfalls können Signale reflektiert werden und zu einer Leistungsverschlechterung führen. Externe Signale können möglicherweise schädlich sein. Infolgedessen müssen Steckverbinder das System ordnungsgemäß schützen und verhindern, dass externe Signale durch elektromagnetische Störungen und eine kapazitive Aufnahme beeinflusst werden, was bei höheren Geschwindigkeiten äußerst schwierig wird.

Die richtige Konnektivitätslösung für BBU:

High-Speed-I/O-Steckverbinder spielen eine wichtige Rolle bei den Transpondern und Routern, die den nahtlosen Betrieb des 5G-Transports gewährleisten. HF-Steckverbinder, I/O-Lösungen, Magnetbuchsen und Speicherbuchsen sind Beispiele für BBU-Bauelemente. I/O-Steckverbinder für den Außenbereich sind für ihre hohe Beständigkeit und Leistung bekannt und bieten eine hohe Power Delivery mit 125 A pro Kontakt, IP67-Konformität und Installationsmöglichkeit vor Ort. Viele High-Speed-I/O-Steckverbinder verwenden ein System, das auf einem Standard-Nachrichtenprotokoll basiert, welches die mechanische und elektrische Schnittstelle definiert.

Das Verbindungskontaktdesign bietet verbesserte mechanische Beständigkeit, Flexibilität und Skalierbarkeit. Die Resonanzdämpfungseigenschaften des Designs ermöglichen eine bessere Signalintegritätsleistung. High-Speed-I/O-Käfige und -Steckverbinder sollen die Bereitstellung von High-Speed-I/O-Verbindungen für AAS, Basisbandeinheiten und Edge-Cloud-Infrastruktursysteme unterstützen. Kleine Zellen werden im 5G-Zeitalter eine bedeutende Rolle spielen. Sie werden die Dichte des Netzwerks erhöhen und Lösungen mit kurzer Reichweite bieten, die möglicherweise sowohl Sub-6 GHz- als auch mmWave-Technologie nutzen.

Steckverbinder wie SFP, microQSFP, QSFP, QSFP+, Flash-Steckverbinder, Z-Link, Cool Edge-Steckverbinder, SAS-Steckverbinder, XFP, CFP2 und FullAXS Mini-Steckverbinder bieten eine geringe Größe und Skalierbarkeit, welche zur Schaffung von Glasfaser-, Strom- und Signalvkonnektivität für raue Umgebungen erforderlich sind. FullAXS-Verbindungen können aufgrund ihres flexiblen Dichtungssystems fast überall auf der Box/dem Gehäuse platziert werden. Diese Steckverbinder sind widerstandsfähig und robust und können einfach im Außenbereich installiert werden. Sie können sich an Strom-, Glasfaser- und Kupferkabel anpassen, bieten höhere Leistung bei kleineren Formfaktoren und unterstützen Board-to-Board- und Kabel-to-Board-Anwendungen. Sie sind mit einer IP68-Schutzklasse äußerst beständig für ein breites 5G-Anwendungsspektrum.