5G Altyapısında Yüksek Frekanslı Veri Kabloları için CCA Kablonun Maliyet Avantajları

CCA Kablo: Bileşimi ve Elektriksel Özellikleri

Alüminyum Kaplı Bakır (CCA) Kablo Nedir?

CCA veya Bakır Kaplı Alüminyum tel, alüminyum bir çekirdeğin etrafını saran ince bir bakır kaplamaya sahiptir ve üreticilere uygun fiyat ile yeterli iletkenlik arasında iyi bir denge sunar. Tamamen bakırdan yapılmış alternatiflere kıyasla alüminyum iç yapısı, malzeme maliyetlerini önemli ölçüde düşürür ve dıştaki bakır katman, paslanmaya karşı koruma sağlarken aynı zamanda sistemlerin çoğu tarafından zaten kullanılan standart bakır konektörlerle uyumlu çalışır. Günümüzde özellikle maliyet odaklı 5G kurulumları için ağ kenarlarında CCA'ya yönelen daha fazla telekomünikasyon şirketi görüyoruz. Ancak yüksek frekans altında CCA'nın nasıl performans gösterdiğine dair birçok mühendisin zor yoldan öğrendiği önemli bir dezavantajı da var. Sinyal bütünlüğünün en çok önem taşıdığı yerlerde bu tür kabloları kullanmadan önce kesinlikle bazı testler ve gerçek dünya uygulamalarına yer verilmelidir.

Elektriksel ve Fiziksel Özellikler: CCA vs Saf Bakır İletkenler

Saf bakır %100 IACS iletkenlik sağlarken, CCA'nın alüminyumun daha yüksek direnci nedeniyle yaklaşık %63 iletkenliğe ulaşır. Temel farklar şunlardır:

• Ağırlık : CCA, saf bakıra göre %50–60 daha hafiftir ve hava hattı ve çatı uygulamalarında kurulumu kolaylaştırır
• Isı Performansı : Alüminyumun daha düşük erime noktası (660°C'ye karşı bakırın 1.085°C) sürekli güç taşıma kapasitesini sınırlar
• Dayanıklılık : ASTM B-566 bükülme döngüsü testine göre CCA, saf bakıra göre %25–30 daha yüksek yorulma oranına sahiptir

Hafif ve esnek kablo gerektiren 5G ağları için CCA'nın getirdiği denge, genellikle altyapı bütçesi kısıtlamalarıyla uyumludur.

Yüksek Frekanslı Uygulamalarda DC Direnci ve Sinyal Bütünlüğü Etkileri

CCA'nın saf bakıra göre (IEC 60228'e göre) %55–60 daha yüksek DC direnci vardır ve bu fark yüksek frekanslarda şu nedenlerden dolayı daha da artar:

• Deri Etkisi : 1 GHz'in üzerindeki frekanslarda akım, alüminyumun direnç etkisini kısmen azaltsa da tamamen ortadan kaldırmaz ve akım öncelikle bakır katmanında (0,006–0,008 mm derinlikte) akar
• Ekleme kaybı : 3 GHz'de (TIA-568-C.2) bakıra göre CCA kablolar 2.1–3.5 dB/100m daha yüksek zayıflama gösterir
• Empedans Stabilitesi : Nemli ortamlarda alüminyum oksidasyonu empedans değişikliklerine (±3–5Ω) neden olabilir ve yansıma kaybını artırabilir

Bu faktörler, CCA kullanan 5G arka bağlantı ve küçük hücre ağlarında kanal uzunluğunun dikkatli planlanmasını gerektirir.

5G Veri Kablo Sistemlerinde CCA'nın Yüksek Frekans Performansı Zorlukları

CCA'da 5G Frekanslarında Sinyal Kaybı ve Eklem Kaybı

CCA kablo, oda sıcaklığında (TIA-568.2-D standartlarına göre yaklaşık 20 santigrat derece) saf bakıra kıyasla yaklaşık %28 daha fazla DC dirence sahiptir. Bu durum, özellikle her bir verinin önemli olduğu yeni nesil 5G uygulamalarında, sinyallerin kablo boyunca nasıl ilerlediğinde belirgin bir fark yaratır. Sahada yapılan testler, CCA kablolarla ilgili sinyal kaybı problemlerinin, bakır alternatiflerle karşılaştırıldığında çok daha ciddi olduğunu sürekli olarak göstermiştir. Özellikle orta bant 5G performansı için hayati öneme sahip olan yaklaşık 3.5 GHz frekanslarda bu kayıplar %15 ila %30 arasında değişebilir. 2023 yılında ETSI'nin yayımladığı en son araştırmalar ise durumun daha da kötü olduğunu göstermektedir. Araştırmalar, 6 GHz'in altındaki tüm FR1 kurulumlarının yaklaşık üçte ikisinin empedans uyuşmazlıkları ve CCA tabanlı sistemlerde yaygın olan ve geri dönüş kaybı ihlalleri nedeniyle kanal sertifikasyon gereksinimlerini karşılayamadığını ortaya koymuştur.

Deri Etkisi Tartışması: CCA'nın Düşük İletkenliğini Telafi Eder mi?

Gerçek dünya testlerine göre, alüminyumun yüksek frekanslarda gösterdiği iletkenlik sorunları açısından deri etkisi argümanı pek tutmamaktadır. 2024 yılında Wireless Infrastructure Association tarafından 28 GHz mmWave frekanslarında yapılan kontrollü deneylerde neler olduğuna bakın. Sonuçlar, kompozit bakır alaşım kabloların aslında normal bakır tellere göre yaklaşık %22 daha fazla sinyal kaybına sahip olduğunu gösterdi. Ayrıca bu kablolar zorlandığında işler daha da kötüleşmektedir. Sorun, CCA'nın yoğun kullanım dönemlerinde sıcaklık arttıkça çok daha yüksek olan termal direnç katsayısı nedeniyle gösterdiği direncin artmasında yatar. Bu da tam verimliliğe ihtiyaç duyulduğu anda daha fazla enerjinin ısı olarak kaybolmasına neden olmaktadır.

Gerçek Dünya Uygulamalarında CCA Performansı ile İlgili Üretici Idialarının Değerlendirilmesi

Bağımsız testler, CCA tabanlı 5G kablolarından 37 farklı ticari örneği inceledi ve bunların yaklaşık %14'ünün, bir yıl boyunca dış ortamda kullanılmasının ardından hâlâ üretici tarafından belirtilen sinyal kaybı değerlerini karşıladığını tespit etti. 2024 Ağ Malzemeleri Araştırması'na göre, CCA'ların yoğun şehir içi küçük hücreli ağlarda kurulumu söz konusu olduğunda, sinyal güçlendiricilerin neredeyse yarısı kadar fazla sayıda gerekiyordu; bu da bakır kablo kullanıldığında gerekli olan sayı ile kıyaslandığında neredeyse %50 fazla anlamına geliyordu. Bu ekstra ekipmanlar ise başlangıçta yapılan maliyet tasarrufunun yaklaşık %30'unu ortadan kaldırıyordu. Tüm bu bulgular, üreticilerin CCA kabloları büyük çapta kullanıma sunmadan önce açıkça bir şey yapmaları gerektiğini gösteriyor: saha testleri sırasında TIA-5022 standartlarını uygulamaları sağlanmalı.

Yoğun 5G Altyapısında CCA Kablonun Maliyet Avantajları

Yüksek Frekanslı Veri Kablolarında CCA Kullanımı ile Malzeme Maliyet Tasarrufu

2024 Ağ Malzeme Maliyeti Analizi'ne göre, bakır kaplı alüminyum, saf bakıra kıyasla malzeme maliyetlerini %25–35 azaltmaktadır. Alüminyum çekirdek, iletkenlerin kesitinin %60–70'ini oluşturmaktadır ve bu da alüminyum ham madde fiyatlarının düşük olmasına rağmen yüzey iletkenliğini korumaktadır. Büyük ölçekli 5G kurulumları için bu, RF koaksiyel uygulamalarda metre başı 7–12 ABD Doları tasarruf sağlar.

5G Küçük Hücre ve Kenar Ağlarında Kurulum ve Ağırlık Avantajları

Etkileyici %40'lık ağırlık azalımı ile CCA, şehir ortamlarında zorlu 5G ağ kurulumlarını tüm ilgililer için çok daha hızlı ve güvenli hale getiriyor. Sahada yaptığımız testler de oldukça ilginç sonuçlar gösterdi – CCA kablolarıyla çalışan ekipler küçük hücre bağlantılarıyla ilgili işlerini günde yaklaşık %18 daha fazla tamamlamaktadırlar. Düşününce mantıklı da; ağır kablo bobinlerini çatılara ya da elektrik direklerine taşımak artık eskisi kadar yorucu değil. Ek olarak mmWave antenleri için de düşünün. Hafif malzemeler sayesinde kurulum sırasında yapıları pekiştirmek eskisi kadar gerekli değil, bu da ciddi ölçüde maliyet tasarrufu sağlıyor. Konumun özelliklerine ve yerel bina yönetmeliklerine bağlı olarak her bir kurulan düğüm başı yaklaşık olarak 240 ila 580 dolar arasında tasarruf sağlanabiliyor.

Yaşam Döngüsü Maliyet Karşılaştırması: 5G Kurulumlarında CCA vs Saf Bakır

CCA'nın başlangıçta sağladığı tasarrufun yanında uzun vadeli ekonomi uygulamaya göre değişiklik göstermektedir:

Operatörler, 15-20 yıllık değiştirme döngülerinin ağ yükseltmeleriyle uyumlu olduğu, kritik olmayan uç düğümlerde CCA'yı sıklıkla kullanır. Ancak, ana önden taşıma bağlantıları genellikle yüksek güç ve yüksek frekans ortamlarında daha iyi performans göstermesi nedeniyle oksijensiz bakır kullanılır.

CCA Kullanımının Güvenilirliği, Dayanıklılığı ve Uzun Vadeli Karşılaştırmaları

CCA İletkenlerinin Mekanik Dayanımı ve Yorulma Direnci

CCA'nın alüminyum çekirdeği, gerilme testlerinde saf bakıra göre %30 daha düşük çekme dayanımı sağlar ve bu da onu bükülme sırasında kalıcı deformasyona daha açık hale getirir. Bu durum özellikle rüzgar kaynaklı salınımlara maruz kalan 5G küçük hücreli kurulumlarda ve havai dağıtım sistemlerinde önemlidir.

CCA Kullanılarak Dış mekân 5G Kurulumlarında Galvanik Korozyon Riskleri

Nem CCA kabloların içine girdiğinde, alüminyum çekirdek ile bakır kaplama arasında galvanik korozyona yol açan kimyasal bir reaksiyon başlar. İyi koruyucu kılıflarla donatılmış çoğu CCA kablonun normal hava koşullarında yaklaşık 20 ila 25 yıl dayanması gerekir. Ancak ASTM B117-2023 standartlarına göre laboratuvar testleri, bu kabloların dış etkenlerden korunmadığında farklı bir durumun gerçekleştiğini göstermektedir. Koruyucu kılıfsız versiyonlar, normal bakır kabloların yaklaşık 15 katı hızda bozulmaktadır. Gerçek dünya gözlemleri de bunu desteklemektedir. Kılıfsız CCA kablolarla kurulan beş yıllık işlem süresinin ardından, şehir içi 5G kurulumlarının her beş tanesinden birinde onarım veya değiştirme ihtiyacı ortaya çıkmıştır.

Maliyet Tasarrufu ile Ağ Güvenilirliğini Görev Kritik 5G Sistemlerinde Dengelemek

Malzeme maliyetlerinde %28-35 oranında indirimlere rağmen, çoğu 5G operatörü CCA kullanımını kritik altyapılarda sınırlamaktadır. 2024 yılında yapılan bir ankette, katılımcıların %62'sinin CCA'yı önemsiz bağlantılar için ayırdığı ve gecikmeye duyarlı, %99.999 orijin süreye ihtiyaç duyan bakhaul ağları için bakır kabloyu tercih ettiği tespit edilmiştir.

CCA Kabloları için Sektörel Standartlar, Testler ve Uygunluk

İlgili Sertifikasyon Standartları: TIA, UL ve Fluke Testleri için CCA

CCA kablolar, Kuzey Amerika ve Avrupa'da elektriksel güvenlik açısından hem UL hem de IEC gereksinimlerini karşılamalıdır. Ayrıca RoHS uyumu gibi bazı çevresel kurallar da vardır. TIA-568 standardı bükümlü çift kablo sistemleri için performans hedeflerini belirlese de dürüst olmak gerekirse, günümüzde kullanılan yüksek frekanslı milimetre dalgası frekanslarında CCA malzemeleriyle ortaya çıkan tüm sorunları ele almamaktadır. TüV Rheinland gibi laboratuvarlar, sinyal bütünlüğünü kontrol ederken özellikle bağlatma kaybı gibi testler yaparlar; ancak çoğu bu tür testler, sinyallerin laboratuvar koşullarından çok farklı davrandığı gerçek dünya 5G ortamlarında elde edilen sonuçlarla aslında örtüşmemektedir.

Yüksek Frekanslı CCA Performansı Yeterince Ele Alınıyor mu?

Çoğu sertifikalandırma standardı, yüksek frekans davranışına kıyasla mekanik dayanıklılığı öne çıkarır ve bu da performans konusunda kör noktalar oluşturur. IEC 61156-5 gibi standartlar, CCA'nın doğuştan gelen zayıflıklarını gözeten ve 24 GHz'in üzerindeki frekanslarda alüminyumun iletkenlik yetersizliğinin sinyal kalitesini önemli ölçüde etkilediği yerlerde güvenilirliği garanti altına almadan uygunluğu sağlayan daha yüksek sinyal kaybı eşiği sağlar.

Uygunluk Çelişkisi: Neden CCA, Standartların Hizalanmamasına Karşın Hâlâ Yaygın?

CCA hala popüler çünkü temel sertifikasyon standartlarını karşılıyor ve maliyetleri %25 ile %40 arasında düşürüyor. Farklı bölgelerin değişken regülasyonları, özellikle hava kablolaması gibi uygulamalarda ağırlığın önemli olduğu yerlerde CCA kullanımını mümkün kılıyor. Daha hafif malzemeler, elektriksel dezavantajların bazılarını dengelemeye yardımcı oluyor. Yüksek frekans performansı için sıkı gereksinimlerin olmadığı birçok gelişmekte olan bölgede asıl önemli olan fiyat faktörü bu nedenle CCA, 5G ağlarının en üst düzey performansa ihtiyaç duymayan ancak yine de güvenilir ve bütçe dostu bir çözüm gerektiren bölümlerinde güçlü bir şekilde kullanılmaya devam ediyor.

SSS

CCA kablo 5G ağlarında neden kullanılır?

CCA kablo maliyet etkin ve hafif olması nedeniyle bütçe ve kurulum kolaylığı kritik faktörler olan şehir içi 5G ağ kurulumları için uygundur. Ancak iletkenlikte bazı dezavantajları ve yüksek frekanslarda potansiyel performans sorunları vardır.

CCA kablolarla ilgili ana zorluklar nelerdir?

Ana zorluklar arasında daha yüksek DC direnci, sinyal kaybı ve özellikle nemli ortamlarda galvanik korozyona yatkınlık yer alır. CCA aynı zamanda daha düşük çekme dayanımına sahiptir, bu da havai tesisatlarda daha az dayanıklı olmasını sağlar.

Yüksek frekanslı uygulamalarda CCA, saf bakıra göre nasıl bir performans gösterir?

CCA, özellikle 5G uygulamaları için gerekli olan yüksek frekanslarda saf bakıra göre daha fazla dirence ve sinyal kaybına sahiptir. Bu durum, artan bağlama kaybına ve empedans uyumsuzluklarına neden olabilir ve kanal uzunluğunun dikkatli planlanmasını gerektirebilir.

CCA kablosu endüstri standartlarına uygun mudur?

CCA kablosu UL ve IEC dahil olmak üzere birçok sertifikasyon standardını karşılasa da, bu standartlar genellikle yüksek frekans performansına göre mekaniksel özelliklere daha çok odaklanmaktadır ve bu da bazı uygulamalarda performans farkları yaratmaktadır.