Fiber to the Antenna (FTTA)

O que é FTTA?

Fiber to the Antenna (FTTA) é uma arquitetura local sem fio em que a fibra óptica é executada de ponta a ponta até a torre para substituir a maior parte do que era tradicionalmente completado com cabeamento coaxial mais pesado. Componentes importantes como unidades de rádio remotas (RRUs) também são posicionadas no topo da torre em vez de ficarem localizadas na base.

Em uma configuração FTTA, uma unidade de banda base (BBU) ) situada próximo à base da torre, é conectada via alimentador de fibra óptica e segue até uma unidade de rádio remoto (RRH) posicionada próximo às antenas, no topo da torre. A RRH converte os sinais digitais em analógicos, e o curto intervalo entre a RRH e a antena ainda é completado usando-se o cabeamento coaxial tradicional.

A necessidade de Fiber to the Antenna (FTTA)

O uso crescente de smartphones e tablets exige cada vez mais largura de banda de celular, e as crescentes demandas de infraestrutura de celular muitas vezes são subestimadas.

O termo “celular” deriva do caminho inovador pelo qual as redes de torres de antena oferecem cobertura contínua, usando um sistema de zonas de frequência ou “células”. Cada célula é atendida por uma antena central e definida pela faixa de transmissão associada. Aumentar a largura de banda disponível requer mais células e, portanto, mais antenas.

Essas antenas naturalmente exigem que os cabos FTTA sigam até suas torres para conectá-los a alta frequência e energia, por isso o uso de fibra óptica mais eficiente para completar essas conexões representou uma mudança de paradigma na arquitetura de antena de banda larga.

FTTA: O bom, o mau e as intempéries

A mudança para FTTA obviamente traz inúmeros benefícios para os consumidores, operadores e técnicos e afins. No entanto, como ocorre com a maioria dos avanços tecnológicos, existem algumas complicações e desafios a serem resolvidos.

Vantagens do FTTA (Fiber to the Antenna)

Talvez a vantagem mais óbvia do FTTA venha da natureza física do próprio cabo. O menor diâmetro e o peso mais leve permitem que muitos cabos de fibra óptica ocupem a mesma quantidade de espaço que um único cabo coaxial. Como as torres de celular estão naturalmente sujeitas às intempéries, o tamanho físico e as propriedades do cabeamento óptico são muito menos suscetíveis aos danos que uma rajada de vento pode causar.

Outras vantagens da tecnologia FTTA estão relacionadas à mudança de analógico para digital. Devido a perdas de sinal, o cabo coaxial limitou a distância entre a antena e a estação base para cerca de 100 metros. O cabeamento óptico pode atingir até 20 quilômetros com perdas mínimas. Isso permite o alojamento central de estações base e outras eficiências similares na arquitetura.

O FTTA também oferece melhor consumo de energia e integridade de sinal. Não são mais necessários amplificadores de torre para combater o piso de ruído inerente das extensões coaxiais prolongadas. O resfriamento de amplificadores de potência via ar-condicionado em uma unidade básica tradicional é substituído pelo resfriamento a ar ambiente da RRH, que reduz significativamente o consumo de energia elétrica do sistema.

Desvantagens do Fiber to the Antenna (FTTA)

O FTTA obviamente oferece muitas vantagens importantes. No entanto, existem alguns possíveis inconvenientes do FTTA relacionados à mudança de mídia e aos desafios inerentes à fibra óptica. A fibra é mais frágil e, assim sendo, requer um manuseio cuidadoso. Sujeira e pó são inimigos da fibra, e as extensões de cabos expostas à intempéries ficam particularmente vulneráveis. Fibras ópticas personalizadas em geral não são intercambiáveis, e as fibras danificadas normalmente precisam ser substituídas em vez de apenas consertadas.

A terminação no campo pode ser mais difícil, levando a trajetos de cabos com terminações de fábrica mais caras. Essas extensões pré-fabricadas às vezes incluem cabos híbridos (fibra e força) porque deve-se fornecer alimentação à RRH separadamente. Caso um trajeto de cabos pré-fabricado precise de ajustes durante a instalação, podem ocorrer atrasos no cronograma.

Na arquitetura do FTTA, todas as funções de RF residem na RRH, e as informações de RF são enviadas no domínio digital por meio de fibra, usando a interface de rádio pública comum ou CPRI. Para fazer qualquer manutenção ou troubleshooting de RF como, por exemplo, análise de interferência, é preciso chegar ao topo da torre para ter acesso à RRH. Isso representa uma despesa operacional mais alta e preocupações com a segurança.

Melhores práticas do FTTA para técnicos

As extensões de fibra óptica vertical apresentam desafios particulares. Os técnicos que dominaram seu ofício usando fibra óptica em solo, bem como aqueles que já tiveram experiência no cabeamento coaxial da torre de antena, devem entender as melhores práticas recomendadas para o mercado para teste e manutenção de FTTA.

Embora o cabo de fibra óptica seja bem mais leve que o coaxial, a resistência à tração da fibra ainda pode ser superada se a série vertical ultrapassar o comprimento recomendado.

= (1/2 x carga de tração máxima a longo prazo)/peso do cabo

Mesmo quando se observam esses limites, o cabo ainda deve ser fixado na torre em intervalos de 0,9 a 1,5 metro para protegê-lo dos fatores ambientais que podem aumentar ainda mais as tensões de tração e flexão. Os grampos de torre selecionados devem isolar os cabos da vibração, ao mesmo tempo que os prendem suavemente para evitar qualquer esforço mecânico induzido pelos grampos. Quando se usa cabeamento híbrido, os ganchos do cabo coaxial tradicional são aceitáveis porque o cabo híbrido normalmente será enluvado e encapado para maior proteção.

Uma regra prática conservadora para o raio de curvatura da fibra é um mínimo de cinco vezes o diâmetro do cabo. Exceder esse limite, mesmo nos pontos de terminação ou próximo a eles, pode danificar o core óptico do cabo, inutilizando-o. Essa melhor prática pode ser importante ao se lidar com a folga do cabo, pois ela precisará ser enrolada em um suporte ou compartimento para ser contida com segurança.

A natureza delicada da fibra óptica às vezes pode não ser uma companhia ideal para as condições acidentadas e perigosas perto do topo da torre. Isso significa que deve-se usar ferramentas de teste de FTTA eficientes e inovadoras sempre que possível. Por exemplo, a ponteira do cabo da fibra óptica requer limpeza antes da conexão com a RRH. Usar um dispositivo de limpeza criado especificamente para essa aplicação pode economizar o tempo do técnico, bem como um deslocamento desnecessário. Os técnicos não devem tocar nessas terminações com as mãos desprotegidas, uma vez que a oleosidade da pele pode contaminar facilmente esses componentes sensíveis.

Por que é importante testar as redes FTTA

O crescimento contínuo da demanda de bandas largas torna a operação contínua e otimizada das instalações de FTTA mais importantes que nunca. Testar é essencial durante a construção, ativação e manutenção. O teste apropriado durante cada uma dessas fases pode minimizar o tempo de troubleshooting e de paralisação futuras.

A instalação da FTTA pode ser uma empreitada perigosa e complicada. Além do perigo associado à subida de torres e ao trabalho em altura, a energia de RF das próprias antenas pode ser perigosa durante a exposição prolongada.

Realizar troubleshooting, fazer consertos e correções significa mais subidas à torre. Com o teste de FTTA, durante e após a construção, é possível reduzir significativamente essa exposição indesejada a perigos. A certificação e o treinamento em processos e ferramentas de teste de FTTA podem ser extremamente benéficos para os técnicos.

Como testar redes FTTA

Para testar uma instalação de FTTA com sucesso, todos os elementos individuais devem ser testados separadamente, depois novamente como um sistema ou subsistema, para assegurar que todas as peças importantes do sistema estejam funcionamento perfeitamente. Planejar com cuidado os processos de teste é especialmente importante porque a instalação pode ser completada em fases distintas.

Um requisito fundamental no desempenho do cabo óptico é a limpeza, e a verificação da limpeza é realizada melhor por meio da inspeção. As ponteiras do conector devem ser inspecionadas para verificar se há rachaduras, usando-se um microscópio para fibra óptica. Da mesma forma, a zona do core da fibra e o revestimento devem ser inspecionados sob ampliação para garantir que estejam limpos e não danificados. Se for encontrada poeira ou contaminação, as superfícies de conexão podem ser limpas e inspecionadas até que estejam aceitáveis para uso.

Uma vez que a limpeza de cada conexão tenha sido assegurada, a continuidade e a perda de inserção de cada cabo devem ser testadas antes do início da instalação. Um localizador visual de falhas (VFL) é uma excelente ferramenta para verificar a continuidade e a integridade da fibra.

Assim como os cabos, a RRH e a BBU devem ser testadas individualmente antes de testar o sistema. Verificar os níveis de potência do equipamento ativo é uma prática inteligente antes de instalar este equipamento na torre.

O reflectômetro óptico no domínio do tempo (OTDR) é um instrumento usado para criar um “quadro” virtual de uma série de cabos de fibra óptica. O OTDR pode prestar informações valiosas com relação à integridade das fibras, além das conexões e emendas ao longo do comprimento do cabo executado. O OTDR é uma ferramenta single-end que pode ser utilizada para verificar a integridade do cabo, bem como troubleshooting das extensões de cabos de FTTA, minimizando ainda mais as subidas à torre.

Quando destinado ao uso primário em aplicações de longa distância, um OTDR pode agora ser usado para diagnosticar as extensões mais curtas associadas ao FTTA. Durante a construção, o OTDR também pode ser usado para medir a perda e a refletância da RRH e da BBU individualmente, usando cabos de lançamento de 10 a 20 metros. Um OTDR pode, então, tornar-se uma ferramenta valiosa para as atividades de manutenção, garantindo que a perda e a refletância geral por conector tenham permanecido estável e dentro de limites aceitáveis.

Em uma rede móvel FTTA, usam-se tanto cabos coaxiais quanto de fibra, embora o papel do coaxial agora seja reduzido a jumpers de curta duração entre a RRH e a antena, ainda assim uma verificação completa da rede móvel exigiria perda de retorno ou taxas de amplitude máxima de tensão (VSWR), distância da falta e teste de potência transmitida por RF; e, para alimentadores à base de fibra, métricas ópticas e de fibra, incluindo testes de potência transmitidos por fibra óptica e inspeção de fibra, também são importantes. Além dos testes de conformidade relacionados à integridade do sinal, incluindo características de RF, a análise de interferência e a qualidade da modulação também são necessários para assegurar a qualidade do serviço.

Como todas as informações de RF são agora transmitidas pela fibra entre a RRH e a BBU, as soluções de teste compatíveis com a tecnologia RF sobre CPRI (RFoCPRI) podem desmapear os componentes de RF do CPRI. A tecnologia RFoCPRI verifica os sinais de controle de CPRI e extrai o tráfego do plano do usuário ou dados de RF (IQ) transmitidos entre a BBU e a RRH, permitindo o monitoramento e a análise de sinais de interferência em dispositivos móveis (uplink), bem como o desempenho de um sinal de rádio (downlink).

O RFoCPRI oferece a capacidade de mapear e analisar dados do plano de usuário, permitindo a realização das atividades de manutenção da RF e de troubleshooting a serem executadas no nível do solo por meio do acoplamento de fibra na BBU. Isso tem benefícios significativos, incluindo:

  • Elimina subidas à torre de telefonia celular e melhora a segurança
  • Minimiza o número de instrumentos de teste necessários
  • Reduz significativamente o tempo de manutenção e as despesas operacionais

O futuro da Fiber to the Antenna (FTTA)

A demanda do consumidor e o avanço tecnológico continuarão a desafiar a infraestrutura de banda larga e a exigir mais inovação. Conforme outras melhorias, como antenas ativas integradas com a RRH para eliminar a necessidade do coaxial, tecnologia de small cells e construção de torres continuarem a evoluir, é seguro presumir que o futuro da Fiber to the Antenna pode trazer mais algumas surpresas.

O advento da conectividade sem fio 5G, com velocidades de conexão até 100 vezes superior à da 4G, vai exigir mais estações small cells/DAS, bem como melhorias na largura de banda da torre de antena convencional. A fibra óptica continuará a melhorar para prover a base para essa rede em constante evolução, pois somente a fibra pode suportar o backhaul dessas estações small cells produzidas por essa intensa proliferação de tráfego.

A Fiber to the Antenna (FTTA) foi um avanço inestimável na arquitetura de banda larga, permitindo que a cobertura acompanhe a demanda insaciável. Continuando a seguir as melhores práticas de instalação e teste de fibra consistentemente, podemos continuar atendendo as condições de crescimento de nossa sociedade “celular”.

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