Viallinen kaapeli, liitin tai vaikkapa ruosteinen aita tukiaseman vieressä. Ne kaikki voivat haitata tukiaseman toimintaa. Nämä PIM-häiriöt löytyvät nopeimmin dedikoidulla PIM-testerillä.

Artikkelin ovat kirjoittaneet Anritsun aluejohtaja Syed Afzal (Lähi-itä ja Afrikka) ja Alexei Sonin (Venäjä). Syedillä on yli 12 vuoden kokemus tietoliikennealalta. Hänellä on matematiikan ja tietotekniikan tutkinnot sekä MBA markkinoinnissa. Tällä hetkellä hän vastaa Anritsun myynnistä Lähi-idän ja Afrikan alueilla. Alexei Sonin on työskennellyt IT- ja tietoliikennealalla sekä mittaus- ja testaustehtävissä yli 20 vuotta. Hänellä on radiotekniikan tutkinto Moskovan ilmailuinstituutista. Ennen Anritsua Alexei työskenteli Lucent Technologiesilla ja myöhemmin Alcatel-Lucentilla.

Uusien radiotekniikoiden myötä käyttämättömän kaistanleveyden määrä on vähentynyt. Tämä tarkoittaa, että yhä enemmän liikennettä siirretään yhä ruuhkaisemmalla taajuusalueella.

Yksi tästä ruuhkautumisesta aiheutuva odottamaton seuraus on ilmiö nimeltä PIM eli passiivinen intermodulaatio. Kyse on häiriöstä, joka heikentää sekä palvelun laadun tasoa että tukiasemien kapasiteettia. Itse asiassa PIM on erityisesti matkapuhelinoperaattoreille todellinen liikevaihdon tappaja.

PIM-häiriöiden taltuttamisen täytyy alkaa tukiaseman RF-lähetyksen ja -vastaanoton optimoinnilla. Keskeistä on myös parhaiden käytäntöjen noudattaminen tukiasemaa asennettaessa. Erityisen suurta huomiota pitää kiinnittää kaapelointiin ja liittimiin, jotka ovat yleisiä PIM-lähteitä.

Yhtä kaikki, PIM-häiriöitä voi ilmetä parhaimmissakin asennuksissa, ja joskus jopa syistä, jotka eivät riipu antennista. Tämä artikkeli paljastaa PIM:n salakavalat vaikutukset palvelun käyttäjiin ja verkon käyttäytymiseen. Artikkeli kuvaa myös, miten erilliseen PIM-testeriin investoiminen voi tuottaa suuria hyötyjä, koska se nopeuttaa merkittävästi teknikkojen kykyä ratkaista PIM-ongelmia.

PIM:n luonne

Intermodulaatio tarkoittaa kahden tai useamman eritaajuuksisen signaalin sekoittumista, mikä tuottaa lisäsignaaleja muilla taajuuksilla. Nämä lisäsignaalit riippuvat matemaattisesti alkuperäisistä signaaleista (ks. kuva 1). Tämä muodostuu ongelmaksi, kun intermodulaation tuloksena olevalla signaalilla on sama taajuus kuin toisella, halutulla signaalilla. Intermoduloitu signaali koetaan tällöin häiriönä. Esimerkiksi 3G-tukiasema kärsii PIM-häiriöstä, kun (yleensä kahta tai useampaa signaalia lähettävien) lähetinantennien intermoduloitu signaali häiritsee tukiaseman vastaanoton taajuuskaistaa.

PIM-häiriö voi ilmetä aina, kun kaksi tai useampi signaali kohtaa epälineaarisuuden, kuten viallisen tai ruosteisen liittimen, väärin päätetyn kaapelin tai jopa tukiaseman ulkopuolella olevan kohteen, kuten vaikkapa ruosteisen aidan.

Kuva 1. Kun sekoitetut (intermoduloidut) kantoaallot F1 ja F2 generoivat kolmannen, viidennen ja seitsemännen asteen signaaleja, jokainen niistä voi häiritä muita signaaleja.

Vastaanottotaajuuden häirintä ei ole ainoa PIM:n ei-toivottu vaikutus; se heikentää myös lähetyssignaalin tehoa. Todellinen ongelma on tietenkin se vaikutus, mikä PIM-häiriöillä on operaattorin asiakkaisiin, jotka ovat kokeneet joitakin seuraavista ongelmista:

- Verkkoyhteyttä ei saada
- Puhelu katkeaa
- Datanopeus hidastuu
- Puheyhteyden laatu kärsii

On arvioitu, että PIM on syynä 5-10 prosenttiin kaikista tukiasemien ongelmista. Jokainen PIM-häiriö maksaa operaattorille. Selkeitä taloudellisia menetyksiä aiheutuu, kun operaattori ei voi laskuttaa niistä menetetyistä minuuteista, joita asiakas olisi käyttänyt, mikäli puhelu ei olisi katkennut. Tai niistä megatavuista dataa, jotka olisivat siirtyneet, mikäli videostriimi ei olisi keskeytynyt. Näiden menetysten määrä on suhteellisen helppo arvioida.

PIM aiheuttaa kuitenkin myös epäsuoria menetyksiä, jotka ovat yhtä todellisia, mutta vaikeammin mitattavissa. Esimerkiksi kun palvelun laadun taso putoaa, käyttäjät siirtyvät kiihtyvällä vauhdilla kilpailijoiden asiakkaiksi etsiessään luotettavampaa palvelua. "Puskaradio" vahvistaa tätä vaikutusta, koska mahdolliset uudet käyttäjät liittyvät kilpailevien operaattorien asiakkaiksi. Tämän menetyksen suhteen operaattori voi olla aivan sokea. Tällä on myös negatiivinen vaikutus operaattorin brändin arvoon.

Menetetty liikevaihto on kuitenkin vain osa totuutta, sillä PIM myös kasvattaa toimintakustannuksia. Tämä johtuu siitä, että asiakaspalvelijoiden pitää vastata teknisiä ongelmia kohtaavien asiakkaiden yhteydenottoihin. Heille voi myös tulla aikaa vieviä valituksia, kun asiakkaat pettyvät käyttämäänsä palveluun. Tämä "palontorjunta" ja valitusten käsittely vievät asiakaspalvelijoiden aikaa muilta, tuottavimmilta myyntitöiltä ja myöhästyttävät pidemmän tähtäimen hankkeiden toteuttamista.

Lisäksi PIM-häiriöt voivat vaikuttaa myös naapuritukiasemiin ja niiden omistajat voivat perätä PIM:n takia menettämiään tuloja operaattorilta oikeusteitse.

Menetetty liikevaihto, asiakkaiden menettäminen kilpailijoille, kasvaneet kustannukset ja juridiset uhat; kaikki tämä voi johtua viasta, joka on lopulta ällistyttävän helppo löytää ja korjata - jos käytetään oikeaa työkalua.

PIM:n erityisominaisuudet

4G- eli LTE- ja LTE-Advanced-verkkojen myötä, kun datanopeudet kasvoivat jopa 100 megabitillä sekunnissa, verkkolaitteet ovat haavoittuvampia PIM-vaikutuksille kuin koskaan aikaisemmin.

Operaattori tulee yleensä tietoiseksi ongelmista tukiasemapaikalla eli saitilla, koska verkon monitorointijärjestelmät raportoivat katkenneista puheluista tai yhteyden puuttumisesta solun reuna-alueella.

Haasteena on se, ettei ongelmia voida automaattisesti osoittaa PIM:n aiheuttamiksi. Ja vaikka PIM olisikin syynä, sen lähde on harvoin ilmeinen tukiasemassa, jossa on satoja liittimiä ja pitkiä kaapelointeja. PIM-lähde saattaa olla jopa tukiaseman välittömän läheisyyden ulkopuolella.

Samaan aikaan saitilla käyvän teknikon pitäisi ratkaista tukiaseman ongelmat hyvin nopeasti. Jokainen minuutti ilman korjausta merkitsee minuutin verran menetettyjä tuloja. Siksi ongelma pitää diagnostisoida nopeasti - pitää tietää, esiintykö PIM-häiriötä ja jos, niin häiriön lähde pitää löytää nopeasti.

Minkä tahansa tässä käytettävän mittalaitteen pitää tietenkin olla dynamiikka-alueeltaan suorituskykyinen. Laitteen pitää myös olla immuuni kohinalle. PIM:n erityisominaisuuksien takia myös muut ominaisuudet ovat tärkeitä:

- Kannettavuus: laitetta käytetään korkealla tukiasemamastoissa.
- Häiriön lähde pitää pystyä paikantamaan tarkasti.
- Laaja lähtötehoalue, joka vastaa tukiaseman lähettimen lähetystehoa.
- Etäohjausmahdollisuus
- Kestävä rakenne (rugged design)
- Helppokäyttöisyys

Kuinka hyvin perinteiset signaalianalyysin metodit vastaavat näihin vaatimuksiin? Pöytätesterin (ks. kuva 2) mittausominaisuudet ovat riittävät, mutta se ei selvästikään sovi kenttäkäyttöön syrjäisissä paikoissa. Se ei vain ole kannettava testeri.

Kuva 2: pöytämallinen verkkoanalysaattori voi mitata PIM-häiriöitä, mutta vain laboratoriossa.

Muut mittalaitteet, joita niiden valmistajat kuvaavat "kannettaviksi", tarvitsevat usein kiinteän teholähteen. Tukiasemasaitilla tämän tehon tuottaa yleensä raskas generaattori, jonka käyttö vaatii vähintään kaksi teknikkoa. Tämä on tehotonta ja hankalaa, erityisesti kun teknikon pitää korjata PIM-häiriöitä jaetussa antennijärjestelmässä tai asennuksissa, joissa käytetään etäradiopäitä (RRH, remote radio head).

Geneeriset häiriöiden havaintotyökalut: pätevä valinta?

Erilaisten häiriöiden löytämiseen on tarjolla laaja valikoima geneerisiä spektrianalysaattoreita. Tällaisia häiriöitä ovat esimerkiksi impulssikohina, kanavansisäiset häiriöt, near-far -ongelma eli tilanne, jossa voimakas signaali peittää heikomman, harmoniset häiriöt, PIM tai tahalliset häiriöt (jamming).

Vaikka näillä geneerisillä testereillä voidaan löytää PIM-häiriö, niistä puuttuvat analyysityökalut, joita teknikko tarvitsee löytääkseen ja korjatakseen viat. Jos PIM-lähdettä ei voida paikantaa, teknikon pitää tarkistaa ja varmentaa jokainen mahdollinen lähde - jokainen kaapeli, liitin ja kaapelin lopetus - kunnes PIM on hävitetty. Tämä prosessi vie aikaa, mutta lisäksi se edellyttää hyvien liitäntöjen avaamista ja mahdollista vahingoittamista PIM-lähteitä paikannettaessa.

Mikä pahempaa, näillä geneerisillä instrumenteilla PIM-häiriöitä ei välttämättä edes löydä, sillä niiden dynamiikka-alue on yleensä rajoittunut. PIM-häiriön luonteeseen vaikuttaa vahvasti sekä RF-laitteisto että se ympäristö, johon antenni on sijoitettu. Sen takia häiriön ominaisuuksien mittaaminen voidaan tehdä tarkasti vain, kun testerin lähetyssignaalin teho on samantasoinen kuin tukiaseman lähettimen.

Dedikoitu PIM-metsästys

PIM-häiriöiden määrän kasvaessa mittalaitevalmistajat ovat kehittäneet uuden sukupolven aidosti kannettavia testereitä nimenomaan PIM-mittaamiseen. Akkukäyttöisinä, mutta silti lähtöteholtaan riittävinä, nämä testerit tukevat kaikkia tärkeimpiä globaaleja langattomia standardeja. Niiden käyttöliittymän ominaisuudet helpottavat PIM-testausprosessia.

Esimerkiksi tällaisesta uuden aallon testeristä käy Anritsun PIM Master (MMW82119A, ks. kuva 3). Se mittaa PIM-häiriöitä tarkasti syöttämällä kaksi testisignaalia antennijärjestelmään ja tallentamalla kolmannen, viidennen ja seitsemännen asteen intermoduloitujen signaalien tasot.

Mikä tärkeintä, MW82119A ei vain havaitse PIM-häiriötä, vaan se myös tuottaa mittauksia, joiden avulla teknikko voi löytää ja korjata viat. Näihin mittauksiin kuuluvat:

- PIM vs. aika
- Kohinaikkuna
- Swept PIM eli intermodulaatiotaajuuksien vaihtelu, mikä antaa häiriöistä tarkemman kuvan
- Etäisyys PIM:iin (DTP, distance to PIM)

Kuva 3. Anritsun akkukäyttöinen PIM Master on pieni ja kevyt.

Pienenä ja kevyenä PIM Master voidaan helposti kantaa tukiasemamaston nokkaan tai ahtaiden välien läpi, eikä se akkukäyttöisenä tarvitse mitään jatkojohtoja (ks. kuva 4).

Kuva 4. Kannettava PIM-testeri sopii käytettäväksi tukiasemamaston huipulla.

Erityisen hyödyllinen on Anritsun patentoima DTP-teknologia (Distance-to-PIM), joka paikantaa PIM-viat tarkasti, ovat ne sitten järjestelmän sisällä tai jopa antennin ulkopuolella. DTP-toiminto kertoo teknikolle etäisyyden testipaikasta PIM-lähteeseen muutaman millimetrin tarkkuudella. Tämän ansiosta teknikko voi nopeasti paikantaa viallisen komponentin ja korjata tai vaihtaa sen ilman, että muuta järjestelmää tarvitsee edes tarkastaa.

Kuten kaikki Anritsun kannettavat testerit, MW82119A on suunniteltu ja testattu kestämään kovia iskuja, tärinää ja äärimmäisiä lämpötiloja standardien mukaisesti. Tämä varmistaa, että laite toimii luotettavasti kenttäolosuhteissa.

Kannattava investointi

Ylläoleva kuvaus osoittaa, että PIM-häiriöillä on ainutlaatuisia ominaisuuksia, joiden takia niitä on vaikea havaita perinteisillä mittalaitteilla. PIM-häiriöillä on haitallisia vaikutuksia operaattorin liiketoimintaan, koska se kutistaa liikevaihtoa, lisää kustannuksia ja aiheuttaa tyytymättömyyttä asiakkaissa.

Dedikoitu kannettava PIM-testeri, kuten Anritsun PIM Master, on ainoa tapa mitata ja löytää PIM-häiriö nopeasti ja luotettavasti. Sen vuoksi tehokkaan ratkaisun PIM-ongelmien korjaamiseksi haluava verkko-operaattori ymmärtää, että dedikoituun PIM-testeriin sijoittaminen on kannattava investointi.