Antennen und Basisstationen im Mobilfunk werden kleiner und fortlaufend werden neue Sendetechnologien entwickelt. Das erfordert heute schon verschiedenste Verbindungen vom Koaxialkabel und Glasfaser bis hin zu DC und AISG. Um diese Vielfalt handhabbar zu machen, hat SPINNER ein Konzept entwickelt, das die Steckverbinder in ein Array verlagert: Der SPINNER Cluster Connector nimmt alle Arten von Stecker auf und bringt so völlig unterschiedliche Technologien an eine Antenne.
Der SPINNER Cluster Connector nimmt alle Arten von Stecker auf
Hier erfahren Sie, wie Sie mit diesem Konzept Risiken in der Infrastruktur verringern und gleichzeitig deren Effizienz steigern. Dabei ist der Connector nahezu serienreif. Denn die Idee zu einem Cluster entstand bereits 2014. Unser Experte Reiner Berchtold erzählt im folgenden Interview, wie wir damals den ersten Prototyp realisiert haben.
Reiner Berchtold ist bei SPINNER Produktmanager für Steckverbinder und Jumper und Experte für die Anforderungen von Mobilfunk-Sites. Herr Berchtold, wie ist die Idee für den Cluster Connector entstanden?Berchtold: Ursprünglich losgegangen ist das Ganze, als wir das 4.3-10-Stecksystem entwickelt haben. Dieser Steckverbinder hatte erstmals federnde Kontakte und lieferte bereits bei geringem Anzugsdrehmoment hervorragende technische Werte. Unsere Entwickler haben erkannt, dass dieses Prinzip ein Cluster aus Steckverbindern ermöglichen würde. Wann entstand die erste Anwendung?Die entstand 2014 in unserem Entwicklungszentrum in Feldkirchen-Westerham. Damals wurde die Anforderung an uns herangetragen, eine Radio-Einheit direkt mit der Antenne zu verbinden, quasi ohne Jumper. Daraus ist die Skizze für ein System entstanden, bei dem man das Radio in eine Halterung an der Antenne einhängt und beide einfach zusammensteckt. Die Vielzahl von HF-Verbindungen zwischen Radio und Antenne sollte mit einer Art Cluster verbunden werden. Multichannel Stecksystem Das klingt nach Vorarbeiten für einen PrototypJa, wir haben für einen Proof of Concept einen Prototyp gebaut, um die Verbindung von Radio und Antenne im Feld zu simulieren. Ein Blechgehäuse stellte die Antenne dar und ein weiteres Gehäuse das Radio. Um die beiden zu verbinden, haben unsere Techniker ein Ur-Cluster gebaut. Die Kästen wurden dann zusammengeschaltet und ihr Zusammenspiel gemessen. Das Bild aus dem Forschungslabor in Feldkirchen-Westerham zeigt, wie der Metallgehäuse für die Radio-Sendestation an die Antenne angedockt wird. Die Gehäusekuppler links (CH 1 bis 8) sind Verbindungen zu den Einzelsteckern im Cluster, damit sie gemessen werden können. Wie hat sich der Prototyp geschlagen?Sehr gut. Das System wies von Beginn an sehr gute HF-Werte auf, wie wir sie schon bei der Entwicklung von 4.3-10 gemessen hatten. Vor allem die Intermodulations-Eigenschaften überzeugten. Das Messblatt zeigt eine IM3 Messkurve eines Cluster-Ports, die konstant unterhalb von -165 dBc liegt. Wie empfindlich war die Verbindung gegen Vibration und Bewegung?Das ist ein wichtiger Punkt, denn an einer Antenne herrscht durch teilweise starke Winde viel Bewegung. Und eine Mobilfunk-Basisstation muss auch bei Windgeschwindigkeiten von 200 Stundenkilometer noch fehlerfrei funktionieren. Daher haben wir die Robustheit getestet und unsere Konstruktion mit Handschlägen und einem Hammer bearbeitet. Wir haben diesen Test in einem Video dokumentiert und darin lässt sich sehen, wie robust die Verbindung damals schon war: Die Messkurve zeigt sich völlig unbeeindruckt. Warum haben Sie das System nicht weiterentwickelt?Natürlich haben wir es weiterentwickelt, damals aber noch nicht auf den Markt gebracht. Denn es zeigte sich, dass die Radio-Einheit zu schwer war, um sie oben an der Antenne zu platzieren. Damit war die Koppelung mit der Antenne erst einmal obsolet. Wir haben das System weiter optimiert und an neueste Marktanforderungen angepasst. Denn die Notwendigkeit zur Miniaturisierung zeichnete sich schon ab. Daraus resultierend sind wir in der Lage, ein System zum richtigen Zeitpunkt anzubieten, welches die aktuellen und zukünftigen Marktanforderungen abdeckt. Damit haben Sie sich große Ziele gesteckt. Wie wollen Sie es schaffen, auch zukünftigen Marktanforderungen gerecht zu werden?Das System basiert auf dem Plattformgedanken. Wir etablieren hiermit eine Plattform, welche durch die hohe Flexibilität ein hohes Evolutionspotential hat. Wir richten unser Augenmerk auf die Zukunft. Nur so können wir den Anforderungen eines sich immer schneller wandelnden Kommunikationsmarkts gerecht werden. Das Gehäuse des Ur-Clusters ist bereits asymmetrisch aufgebaut, damit es sich intuitiv stecken lässt. Das schließt eine fehlerhafte Montage aus. Was haben Sie zum Beispiel weiterentwickelt?Beim Ur-Cluster waren die Buchsen an der Antenne schwimmend gelagert und der Anschluss fix. Das haben wir umgedreht. Jetzt liegt ein fester Steckverbinder in der Antenne und im Connector ein schwimmender. Damit lassen sich die Kabel dann einzeln drehen, was zum Beispiel bei der Montage nützlich ist, um einen Jumper mit Winkelstecker korrekt ausrichten zu können. Heute haben Antennen 20, 24 bis zu 30 Anschlüsse. Wohin geht die Entwicklung?Es werden immer mehr Systeme in eine Antenne gepackt. Da kann man sich viele Dinge vorstellen. Zukünftige aktive Antennen, wie sie bei 5G Mobilfunknetzen Anwendung finden werden, benötigen eine Datenschnittstelle, zum Beispiel in Form eines Lichtwellenleiters. Solche Ansätze haben uns immer wieder angetrieben, über Verbesserungen am Cluster nachzudenken. Beim Grundkonzept sind wir aber geblieben, weil es einfach große Vorteile bietet.
Reiner Berchtold ist bei SPINNER Produktmanager für Steckverbinder und Jumper und Experte für die Anforderungen von Mobilfunk-Sites.
Herr Berchtold, wie ist die Idee für den Cluster Connector entstanden?Berchtold: Ursprünglich losgegangen ist das Ganze, als wir das 4.3-10-Stecksystem entwickelt haben. Dieser Steckverbinder hatte erstmals federnde Kontakte und lieferte bereits bei geringem Anzugsdrehmoment hervorragende technische Werte. Unsere Entwickler haben erkannt, dass dieses Prinzip ein Cluster aus Steckverbindern ermöglichen würde.
Wann entstand die erste Anwendung?Die entstand 2014 in unserem Entwicklungszentrum in Feldkirchen-Westerham. Damals wurde die Anforderung an uns herangetragen, eine Radio-Einheit direkt mit der Antenne zu verbinden, quasi ohne Jumper. Daraus ist die Skizze für ein System entstanden, bei dem man das Radio in eine Halterung an der Antenne einhängt und beide einfach zusammensteckt. Die Vielzahl von HF-Verbindungen zwischen Radio und Antenne sollte mit einer Art Cluster verbunden werden.
Multichannel Stecksystem
Das klingt nach Vorarbeiten für einen PrototypJa, wir haben für einen Proof of Concept einen Prototyp gebaut, um die Verbindung von Radio und Antenne im Feld zu simulieren. Ein Blechgehäuse stellte die Antenne dar und ein weiteres Gehäuse das Radio. Um die beiden zu verbinden, haben unsere Techniker ein Ur-Cluster gebaut. Die Kästen wurden dann zusammengeschaltet und ihr Zusammenspiel gemessen.
Das Bild aus dem Forschungslabor in Feldkirchen-Westerham zeigt, wie der Metallgehäuse für die Radio-Sendestation an die Antenne angedockt wird. Die Gehäusekuppler links (CH 1 bis 8) sind Verbindungen zu den Einzelsteckern im Cluster, damit sie gemessen werden können.
Wie hat sich der Prototyp geschlagen?Sehr gut. Das System wies von Beginn an sehr gute HF-Werte auf, wie wir sie schon bei der Entwicklung von 4.3-10 gemessen hatten. Vor allem die Intermodulations-Eigenschaften überzeugten.
Das Messblatt zeigt eine IM3 Messkurve eines Cluster-Ports, die konstant unterhalb von -165 dBc liegt.
Wie empfindlich war die Verbindung gegen Vibration und Bewegung?Das ist ein wichtiger Punkt, denn an einer Antenne herrscht durch teilweise starke Winde viel Bewegung. Und eine Mobilfunk-Basisstation muss auch bei Windgeschwindigkeiten von 200 Stundenkilometer noch fehlerfrei funktionieren. Daher haben wir die Robustheit getestet und unsere Konstruktion mit Handschlägen und einem Hammer bearbeitet. Wir haben diesen Test in einem Video dokumentiert und darin lässt sich sehen, wie robust die Verbindung damals schon war: Die Messkurve zeigt sich völlig unbeeindruckt.
Warum haben Sie das System nicht weiterentwickelt?Natürlich haben wir es weiterentwickelt, damals aber noch nicht auf den Markt gebracht. Denn es zeigte sich, dass die Radio-Einheit zu schwer war, um sie oben an der Antenne zu platzieren. Damit war die Koppelung mit der Antenne erst einmal obsolet. Wir haben das System weiter optimiert und an neueste Marktanforderungen angepasst. Denn die Notwendigkeit zur Miniaturisierung zeichnete sich schon ab. Daraus resultierend sind wir in der Lage, ein System zum richtigen Zeitpunkt anzubieten, welches die aktuellen und zukünftigen Marktanforderungen abdeckt.
Damit haben Sie sich große Ziele gesteckt. Wie wollen Sie es schaffen, auch zukünftigen Marktanforderungen gerecht zu werden?Das System basiert auf dem Plattformgedanken. Wir etablieren hiermit eine Plattform, welche durch die hohe Flexibilität ein hohes Evolutionspotential hat. Wir richten unser Augenmerk auf die Zukunft. Nur so können wir den Anforderungen eines sich immer schneller wandelnden Kommunikationsmarkts gerecht werden.
Das Gehäuse des Ur-Clusters ist bereits asymmetrisch aufgebaut, damit es sich intuitiv stecken lässt. Das schließt eine fehlerhafte Montage aus.
Was haben Sie zum Beispiel weiterentwickelt?Beim Ur-Cluster waren die Buchsen an der Antenne schwimmend gelagert und der Anschluss fix. Das haben wir umgedreht. Jetzt liegt ein fester Steckverbinder in der Antenne und im Connector ein schwimmender. Damit lassen sich die Kabel dann einzeln drehen, was zum Beispiel bei der Montage nützlich ist, um einen Jumper mit Winkelstecker korrekt ausrichten zu können.
Heute haben Antennen 20, 24 bis zu 30 Anschlüsse. Wohin geht die Entwicklung?Es werden immer mehr Systeme in eine Antenne gepackt. Da kann man sich viele Dinge vorstellen. Zukünftige aktive Antennen, wie sie bei 5G Mobilfunknetzen Anwendung finden werden, benötigen eine Datenschnittstelle, zum Beispiel in Form eines Lichtwellenleiters. Solche Ansätze haben uns immer wieder angetrieben, über Verbesserungen am Cluster nachzudenken. Beim Grundkonzept sind wir aber geblieben, weil es einfach große Vorteile bietet.
Wir arbeiten mit Hochdruck an diesem Connector und wollen hierzu noch eine Liste mit FAQs erstellen. Haben Sie also Fragen zu dem Konzept, schreiben Sie uns gerne eine Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!.
Der Connector besitzt ein Kunststoffgehäuse. Denn wir wissen aus Erfahrung, dass Metallkontakte immer ein wenig kritisch in Sachen Intermodulation sind. Zudem vermeidet ein Kunststoffgehäuse jede Art von Korrosion. So besteht auch bei widrigen Bedingungen keine Gefahr, dass sich ein Connector bzw. das Cluster festfrisst.
Die Kunststoffplatte im Gegenstück lässt sich eins zu eins in den Antennenboden integrieren. Das heißt: Man muss hinterher nur noch die elektrischen Kontakte einbauen. Antennenhersteller können also das Gehäuse ohne Zusatzkosten in ihren Antennenboden integrieren. Dieses Konzept begünstigt auch die Stabilität des Antennenbodens. Es ist keine große Öffnung für das gesamte Cluster erforderlich, sondern neun kleine Löcher reichen.
Gegenüber herkömmlichen 4.3-10 Steckverbindern (links) spart der Cluster Connector (rechts) sogar 75 % Platz.
Bei der herkömmlichen Montage müsste ein Installateur neun Jumper einzeln montieren. Dies würde fast zwei Minuten dauern. Der SPINNER Cluster Connector wird binnen Sekunden gesteckt und arretiert – fertig! Das spart mindestens 90% der Zeit.
Zudem ist der Connector mit neun Buchsen ein guter Kompromiss aus Steckkraft und Anzahl der Anschlüsse. Damit lassen sich in einem Zug neun Jumper installieren, ohne mit zu vielen Kabeln hantieren zu müssen.
Der Cluster Connector funktioniert wie ein Container und wächst mit Ihrem Bedarf an neuen Technologien. Derzeit sind als Schnittstellen vorgesehen: 2.2-5, 1.5-3.5, NEX10 als HF-Schnittstelle, DC, AISG sowie Fiber.
Künftig kann der Connector beliebig viele weitere Schnittstellen aufnehmen. Diese müssen nur eine geeignete Größe aufweisen und den mechanischen Anforderungen gewachsen sein. Sie können also die Anzahl von Verbindungen und deren Technologie individuell wählen. Der Clou dabei: Im Cluster lassen sich verschiedenste Technologien einbinden.
Diese Prototypen haben 9, 11 und 13 Ports: Zwei davon sind Fiber-Schnittstellen, die anderen 2.2-5 Koaxial-Schnittstellen
Heute schon sind bis zu sieben Bänder an einem Antennenstandort üblich und entsprechend viele Basisstationen installiert. Von dort aus führen manchmal 60 Kabel in drei Antennen. Solche Mengen erhöhen die Gefahr einer Fehlsteckung bei der Installation merklich.
Im Cluster Connector sind die Anschlüsse so zusammengefasst, dass sie Installateure auf der Baustelle nicht mehr verwechseln können. Das gesamte Cluster wird einfach gesteckt und innerhalb des Clusters ist klar definiert, welcher Steckverbinder an welcher Stelle sitzt.
Wir haben den Cluster Connector im Oktober 2018 bei der NGMN zur Empfehlung als zukünftigen Industriestandard eingereicht. Unser Konzept wird dort von den Firmen Amphenol, Kathrein und Telegärtner unterstützt.
Wir arbeiten mit Hochdruck an diesem Steckverbinder. Wenn Sie Fragen, Anregungen oder Ideen zu dem Konzept haben, schreiben Sie uns gerne eine Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!.
Mobile Communication Katalog (22 MB, 208 Seiten)
In-Building Mobilfunk-Lösungen (2 MB, 8 Seiten)
PMR/TETRA Portfolio (5 MB, 24 Seiten)
Small Cell Connectors (2 MB, 4 Seiten)
SpinnerFlex® Jumpers (3 MB, 8 Seiten)
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