Qu'est-ce qu'une antenne de petite cellule ? Guide complet

Le concept de la technologie des petites cellules et des antennes de petites cellules est devenu de plus en plus populaire dans les systèmes de réseaux modernes en raison de leur capacité à fournir une communication efficace même dans les zones où la demande est très élevée. Les antennes à petites cellules sont devenues un produit à succès en raison de leur taille compacte et de leur faible poids, combinés à leurs performances et à leur efficacité élevées, ce qui est idéal pour de nombreux environnements tels que les zones urbaines, les stades, les aéroports, les villes intelligentes et même les zones rurales. Cet article traite du concept des petites cellules et de l'importance des antennes pour petites cellules, de leurs caractéristiques, de leurs avantages et inconvénients, de leurs applications et de bien d'autres choses encore.

Introduction à la technologie des petites cellules

Les petites cellules sont des nœuds d'accès radio de faible puissance qui sont compacts et dont la portée et la puissance de sortie sont généralement inférieures à celles des tours cellulaires traditionnelles. Elles sont généralement utilisées avec le réseau macro, dont elles complètent et améliorent les performances. La technologie des petites cellules joue un rôle clé dans l'amélioration des performances d'un réseau en améliorant sa capacité, sa couverture et sa qualité de service, ce qui les rend essentielles pour soutenir les systèmes de réseau dans les zones densément peuplées. Lors de la transition vers les architectures de réseau 5G et au-delà, la technologie des petites cellules sera un élément crucial. Cette technologie sera extrêmement utile dans les zones où la demande de réseaux sans fil est forte, comme dans les zones urbaines, les stades, les centres commerciaux et d'autres lieux très fréquentés. Les antennes pour petites cellules sont l'élément le plus important dans la mise en place de la technologie des petites cellules. Ces dispositifs sont disponibles en différentes tailles et avec différents paramètres de performance tels que la portée, les niveaux de puissance et les facteurs de forme, et peuvent être utilisés dans des environnements intérieurs et extérieurs. Ils peuvent prendre en charge et fonctionner dans différentes technologies sans fil, notamment 3G, 4G et 5G. Elles sont faciles à manipuler et flexibles, ce qui facilite leur installation dans les lampadaires, les poteaux électriques, les bâtiments, etc. Le meilleur type d'antenne pour petites cellules variera en fonction du cas d'utilisation. en fonction du cas d'utilisation. Globalement, la technologie des petites cellules rapprochera les points d'accès des utilisateurs finaux, ce qui réduira le trafic sur le réseau, améliorera la vitesse et la qualité des données et, en fin de compte, offrira une meilleure expérience à l'utilisateur.

L'évolution des réseaux cellulaires

La technologie s'est développée à pas de géant au cours des dernières décennies. Au fil des générations de réseaux cellulaires, différentes technologies sont entrées en jeu. Avec les technologies 5G et au-delà, les quantités massives d'utilisateurs et l'exigence de vitesses de données élevées, d'une latence minimale, etc. les antennes de petites cellules sont devenues un composant essentiel.

Caractéristiques des antennes pour petites cellules

L'antenne joue le rôle le plus crucial dans un réseau à petites cellules. Les antennes pour petites cellules sont conçues et fabriquées pour fournir une couverture localisée et une capacité de réseau améliorée. Les antennes pour petites cellules communiquent avec les appareils des utilisateurs finaux par le biais de signaux RF et sont capables de recevoir et de transmettre ces signaux sans fil sur différentes bandes de fréquences allouées aux différents réseaux dans les bandes 3G, 4G LTE ou 5G. Les antennes pour petites cellules, comme leur nom l'indique, sont plus petites et compactes que les antennes de station de base traditionnelles et peuvent être facilement montées et installées dans la plupart des endroits. Elles sont donc pratiques et utiles pour fournir une couverture localisée dans un rayon d'action spécifique. La zone de couverture d'une antenne de petite cellule dépend de ses paramètres de performance, tels que le gain, les bandes de fréquences de fonctionnement, la forme de l'antenne et les configurations, ainsi que des conditions environnementales de fonctionnement. Les antennes à petites cellules sont généralement déployées sous la forme d'un réseau de nœuds interconnectés avec un contrôleur centralisé. Ce contrôleur coordonne les performances entre les antennes à petites cellules et le réseau macrocellulaire avec les stations de base normales en optimisant l'allocation des ressources et en minimisant les interférences entre les petites cellules voisines. Les antennes des petites cellules doivent être connectées au réseau central, ce qui se fait généralement par le biais de liaisons de retour utilisant des câbles à fibre optique ou des liaisons sans fil. Une bonne intégration des antennes de petites cellules avec les macrocellules garantira une connectivité sans faille pour les utilisateurs.

Quels sont les principaux avantages du déploiement de petites cellules ?

• Les antennes pour petites cellules peuvent étendre la couverture des réseaux mobiles cellulaires, en particulier dans les zones très denses. Elles augmentent la capacité globale du réseau et sont donc idéales pour accroître la capacité dans les environnements où la demande de connectivité réseau est croissante, comme dans les zones résidentielles, métropolitaines ou commerciales denses. Les antennes pour petites cellules sont également utiles pour fournir une connectivité réseau dans les zones où les signaux provenant d'autres macrocellules peuvent être faibles ou non disponibles.  

• Les antennes pour petites cellules sont généralement moins chères que les antennes pour stations de base traditionnelles.

• Les antennes pour petites cellules sont généralement plus faciles et plus rapides à déployer et à utiliser. Leur taille et leur conception compactes permettent de les utiliser dans une grande variété d'applications.

• Les antennes des petites cellules sont capables de prendre en charge un plus grand nombre d'utilisateurs car elles tirent mieux parti du spectre disponible avec ou sans licence. Elles sont conçues pour être plus efficaces que les macrocellules. Les antennes des petites cellules peuvent réutiliser les mêmes fréquences car leurs cibles sont généralement concentrées sur de petites zones uniques.

• La perte de signal et les interférences dans les antennes des petites cellules sont limitées car elles sont généralement placées assez près des utilisateurs finaux. Cela se traduit également par un transfert de données plus rapide et une latence réduite, ce qui est idéal pour offrir à l'utilisateur une expérience transparente et de qualité.                                                                                                                                                                                                                                                          

Types d'antennes pour petites cellules

Les antennes pour petites cellules sont disponibles en trois modèles principaux : microcellules, picocellules et femtocellules.

• Microcellule :

Les antennes microcellulaires sont les plus proches en termes d'apparence et de performance des antennes macrocellulaires qui sont les types d'antennes les plus courants. Les antennes microcellulaires ont généralement une portée de deux kilomètres ou moins, mais en fonction de l'antenne, elle peut aller jusqu'à quelques dizaines de kilomètres. Les antennes microcellulaires sont généralement utilisées dans les zones urbaines extérieures où les antennes macro ont une couverture limitée et une densité élevée. Les antennes microcellulaires peuvent être utilisées pour fournir des services de réseau localisés avec une couverture et une capacité améliorées. Ces antennes sont les plus chères de tous les types de petites cellules et peuvent supporter la capacité la plus élevée.

• Cellule Pico :

Les antennes picocellulaires ont une zone de couverture plus petite que les microcellules. Elles peuvent généralement communiquer dans un rayon de 200 m ou moins, mais la portée de certaines antennes picocellulaires peut être étendue à quelques kilomètres. Elles sont couramment utilisées pour des applications extérieures et intérieures et peuvent être trouvées dans des endroits tels que les centres commerciaux, les aéroports ou les immeubles de bureaux.

• Cellule femto :

Les antennes cellulaires femto ont des zones de couverture encore plus petites et une puissance plus faible que les antennes cellulaires pico. Leur portée est généralement d'environ 40 m ou moins, mais peut s'étendre jusqu'à quelques centaines de mètres. Elles sont le plus souvent utilisées pour des applications d'intérieur comme les environnements résidentiels ou les petites entreprises. stations de base conçues principalement pour une utilisation d'intérieur dans les environnements résidentiels ou les petites entreprises. Les antennes cellulaires femto peuvent se connecter à la connexion locale à large bande d'un utilisateur pour fournir une couverture cellulaire localisée dans un rayon limité, améliorant ainsi la couverture à l'intérieur et la force du signal pour les appareils de l'utilisateur final. Les antennes femtocellulaires sont généralement moins coûteuses.

Les spécifications et les paramètres de performance des différents types d'antennes pour petites cellules peuvent varier selon les vendeurs et les fabricants. Le choix d'un type spécifique d'antenne à petite cellule pour un cas d'utilisation dépend de plusieurs facteurs, notamment la zone de couverture souhaitée, la densité d'utilisateurs, les exigences en matière de trafic de données et l'environnement de déploiement visé. Par rapport aux antennes macrocellulaires, les antennes pour petites cellules peuvent offrir une meilleure cohérence et une plus grande fiabilité dans leur rayon d'action limité.

Résumé

Le choix du type approprié de petite cellule dépend du scénario d'application spécifique, de la densité d'utilisateurs, des exigences de couverture et des besoins en matière de trafic de données.

Progrès technologiques

Les antennes pour petites cellules font partie de la révolution des technologies de communication modernes. Les technologies de formation de faisceaux et MIMO (Massive Input Massive Output) jouent un rôle clé dans les antennes pour petites cellules. La formation de faisceaux est la capacité d'adapter le diagramme de rayonnement des antennes de petites cellules à un scénario particulier dans lequel des décalages relatifs d'amplitude et de phase sont appliqués à chaque élément d'antenne de sorte que les signaux de sortie s'additionnent de manière cohérente sous certains angles et annulent de manière destructive les signaux de sortie les uns des autres sous certains angles. On parle de MIMO massive lorsqu'un très grand nombre d'antennes sont déployées au niveau de la station de base, ce qui permet d'améliorer l'efficacité énergétique et spectrale des réseaux sans fil. Les systèmes MIMO sont capables de gérer les transferts fréquents dans les réseaux de petites cellules, ce qui améliore la qualité globale de l'ensemble du réseau.

Rôle des petites cellules dans les réseaux 5G

La technologie des petites cellules est cruciale pour les réseaux 5G pour de nombreuses raisons, dont les plus importantes sont présentées ci-dessous.

• Capacité accrue : Les réseaux 5G se caractérisent par des vitesses de données plus élevées et une latence plus faible que les réseaux 3G ou 4G. Les réseaux 5G fonctionnent généralement avec des bandes de fréquences élevées et ont de courtes portées de transmission. Les antennes de petites cellules sont idéales pour mettre en œuvre le réseau dans des zones très peuplées avec des besoins de capacité accrus, en raison de leur couverture localisée et de leur faible puissance d'émission.

• Architecture de réseau plus dense : Les réseaux 5G doivent répondre aux besoins d'un grand nombre d'utilisateurs, avec des débits de données élevés. L'architecture des petites cellules est généralement constituée d'un grand nombre de stations de base de faible puissance connectées selon un schéma spécifique à un contrôleur central de manière concentrée. Cela permet d'obtenir une architecture de réseau plus granulaire qui améliore la couverture, la capacité et les performances globales du réseau.

• Technologie des ondes millimétriques : Les réseaux 5G fonctionnent dans des bandes de fréquences d'ondes millimétriques et prennent donc en charge des débits de données extrêmement élevés, mais leur capacité de propagation est limitée. Les signaux 5G à ondes millimétriques sont facilement atténués par des obstacles tels que les bâtiments et le feuillage. Les petites cellules sont extrêmement utiles dans la mise en œuvre des déploiements d'ondes millimétriques car elles peuvent rapprocher les signaux de l'utilisateur.

• Amélioration de la couverture intérieure : La 5G est extrêmement importante pour les applications intérieures telles que les maisons et les bureaux intelligents et l'automatisation industrielle, et nécessite une connectivité réseau extrêmement stable et fiable. Les antennes à petites cellules sont idéales pour ces applications intérieures car elles peuvent être facilement installées dans les bâtiments pour améliorer la couverture, la capacité et la vitesse des données.

• Découpage du réseau et informatique périphérique : La 5G utilise un concept de découpage du réseau qui permet aux ressources du réseau d'être allouées à la demande à des cas d'utilisation ou à des services spécifiques. Les petites cellules sont également capables de faciliter le découpage du réseau en fournissant des ressources dédiées et une connectivité personnalisée pour des applications spécifiques dans une zone spécifique. Les petites cellules prennent également en charge l'informatique en périphérie, ce qui rapproche les ressources du réseau des utilisateurs et réduit la latence, ce qui les rend idéales pour les applications en temps réel.

• Mobilité transparente et transferts : La technologie 5G doit fournir une connectivité ininterrompue et transparente à un grand nombre d'utilisateurs. Les petites cellules peuvent être extrêmement utiles dans la mise en place de ces réseaux transparents, de qualité et fiables, car lorsqu'elles sont intégrées au réseau macrocellulaire, elles permettent aux utilisateurs de se déplacer de manière transparente entre les différentes zones de couverture des différentes stations de base sans perdre la connectivité.  

Applications des antennes pour petites cellules

• Urbain :

Les antennes à petites cellules constituent une méthode rentable pour mettre en œuvre des réseaux dans les zones urbaines où la demande n'est pas uniforme. Les antennes à petites cellules peuvent décharger le trafic du réseau macrocellulaire et contribuer à combler les lacunes de la couverture, améliorant ainsi la qualité, la capacité, la vitesse des données et la portée du réseau dans son ensemble. Les antennes à petites cellules peuvent être facilement montées sur des lampadaires, des poteaux électriques ou des bâtiments pour fournir une couverture localisée.

• Stades :

Les stades ont des besoins spécifiques en termes de connectivité réseau, car ils ont en moyenne un petit nombre d'utilisateurs en dehors des heures de pointe, puis, lors d'événements ou de spectacles dans le stade, ils connaissent une augmentation massive du nombre d'utilisateurs et la demande de connectivité réseau augmente de manière exponentielle. Les antennes à petites cellules peuvent être utilisées dans de tels scénarios pour répondre à la forte demande et pour aider le réseau macro cellulaire principal à gérer le trafic pendant les heures de pointe.

• Aéroports :

Les petites cellules sont couramment utilisées dans les lieux intérieurs tels que les aéroports, car ils connaissent souvent un trafic important et doivent fournir une couverture fiable. Les antennes pour petites cellules peuvent contribuer à améliorer la force du signal, la capacité et la vitesse des données à l'intérieur des bâtiments, offrant ainsi aux utilisateurs une meilleure expérience de réseau.

• Villes intelligentes :

Les villes intelligentes sont principalement alimentées par la technologie 5G qui nécessite des débits de données élevés, une faible latence et doit prendre en charge un nombre massif d'utilisateurs. Les antennes de petites cellules jouent un rôle crucial en fonctionnant dans des bandes de fréquences plus élevées et des architectures de réseau plus denses requises par les villes intelligentes. Elles rapprochent le réseau des utilisateurs et permettent une utilisation plus efficace du spectre disponible.

• Connectivité rurale :

Les antennes pour petites cellules peuvent être extrêmement utiles pour établir des réseaux dans les zones rurales ou éloignées où les réseaux macro cellulaires traditionnels ne sont pas toujours possibles. Cela permet d'étendre la couverture sans fil aux zones mal desservies, réduisant ainsi la fracture numérique.

Défis liés au déploiement des petites cellules

• Acquisition du site :

Avec le déploiement des réseaux 5G, les antennes de petites cellules doivent être installées dans une architecture densifiée. Cependant, l'installation d'une multitude d'antennes prend beaucoup de place et peut également diminuer la valeur de la propriété où elles sont installées. L'acquisition d'un espace suffisant sans perturber l'environnement peut s'avérer très difficile. L'acquisition de sites pour les antennes à petites cellules peut également nécessiter d'innombrables permis, baux, paperasserie, etc. ce qui n'est pas idéal non plus.

• Gestion des interférences :

Les antennes de petites cellules étant généralement déployées de manière groupée, la conception de l'architecture, de l'emplacement et de l'orientation peut s'avérer très difficile car elles doivent être positionnées de manière à minimiser les interférences entre chaque antenne de petite cellule ainsi que les interférences entre les antennes de petite cellule et les antennes de macro-cellule.

• Frais généraux financiers :

La mise en œuvre d'une configuration d'antenne à petite cellule peut être un véritable défi financier. Les coûts de mise en œuvre ainsi que les coûts d'exploitation et de maintenance des antennes à petites cellules sont généralement élevés par rapport à l'utilisation de répéteurs ou de relais traditionnels. Le déploiement d'un grand nombre d'antennes à petites cellules dans une région nécessite un budget plus important.

Conclusion

La technologie des petites cellules est devenue vitale dans le monde de la communication d'aujourd'hui. Dans le monde moderne, les antennes pour petites cellules sont extrêmement importantes pour atteindre les niveaux de performance attendus en matière de vitesse de transmission des données, de couverture et de qualité de service, pour minimiser les interférences et la latence, pour surmonter les limites des bandes de fréquences plus élevées et pour prendre en charge la densité accrue des appareils connectés. Les antennes pour petites cellules sont disponibles en différents modèles et le choix du modèle approprié dépendra de l'environnement d'exploitation et des exigences de performance de l'application spécifique. En conclusion, la technologie des petites cellules est un outil important pour répondre à la demande croissante de connectivité sans fil.