Czym jest antena Small Cell? Kompletny przewodnik

Koncepcja technologii małych komórek i anten małych komórek staje się coraz bardziej popularna w nowoczesnych systemach sieciowych ze względu na ich zdolność do zapewnienia wydajnej komunikacji co1TP14 nawet w obszarach o bardzo wysokim zapotrzebowaniu. Małe anteny komórkowe stały się udanym produktem ze względu na ich niewielkie rozmiary i niską wagę w połączeniu z ich wysoką wydajnością i wysoką wydajnością, która jest idealna dla wielu środowisk, takich jak obszary miejskie, stadiony, lotniska, inteligentne miasta, a nawet obszary wiejskie. W tym artykule omówiono koncepcję małych komórek i znaczenie anten małych komórek, ich cechy, zalety i wady, zastosowania i wiele więcej.

Wprowadzenie do technologii małych komórek

Małe komórki to węzły dostępu radiowego o niskiej mocy, które są kompaktowe i zazwyczaj mają mniejszy zasięg i niższą moc wyjściową w porównaniu do tradycyjnych wież komórkowych. Są one zazwyczaj używane wraz z siecią makro, uzupełniając i zwiększając jej wydajność. Technologia małych komórek odgrywa kluczową rolę w zwiększaniu wydajności sieci poprzez poprawę jej przepustowości, zasięgu i jakości usług, dzięki czemu są one niezbędne do wspierania systemów sieciowych w gęsto zaludnionych obszarach. W miarę jak świat przechodzi na architekturę sieci 5G i dalej, technologia małych komórek będzie kluczowym elementem. Technologia małych komórek będzie niezwykle przydatna w obszarach o dużym zapotrzebowaniu na sieci bezprzewodowe, takich jak obszary miejskie, stadiony, centra handlowe i inne zatłoczone lokalizacje. Anteny Small Cell są najważniejszym elementem w tworzeniu technologii Small Cell. Urządzenia te są dostępne w różnych rozmiarach i z różnymi parametrami wydajności, takimi jak zasięg, poziomy mocy i współczynniki kształtu i mogą być używane zarówno w środowiskach wewnętrznych, jak i zewnętrznych. Mogą obsługiwać i działać w różnych technologiach bezprzewodowych, w tym 3G, 4G i 5G. Są wygodne w obsłudze i elastyczne, co ułatwia ich instalację na latarniach ulicznych, słupach użytkowych, budynkach itp. Najlepszy typ małej anteny komórkowej będzie się różnić w zależności od przypadku użycia. w zależności od przypadku użycia. Ogólnie rzecz biorąc, technologia małych komórek przybliży punkty dostępu do użytkowników końcowych, zmniejszając w ten sposób ruch w sieci, poprawiając szybkość i jakość danych, a ostatecznie zapewniając lepsze wrażenia użytkownika.

Ewolucja sieci komórkowych

W ciągu ostatnich kilku dekad technologia rozwijała się skokowo. Przez pokolenia sieci komórkowych w grę wchodziły różne technologie. Dzięki technologiom 5G i nowszym, ogromnej liczbie użytkowników oraz wymaganiom dotyczącym dużych prędkości transmisji danych, minimalnych opóźnień itp. anteny małych komórek stały się kluczowym elementem.

Charakterystyka anten Small Cell

Antena odgrywa najważniejszą rolę w małej sieci komórkowej. Anteny Small Cell zostały zaprojektowane i zbudowane w celu zapewnienia lokalnego zasięgu i zwiększonej przepustowości sieci. Małe anteny komórkowe komunikują się z urządzeniami użytkowników końcowych za pośrednictwem sygnałów RF i są w stanie odbierać i przesyłać te sygnały bezprzewodowe w różnych pasmach częstotliwości przydzielonych dla różnych sieci w pasmach 3G, 4G LTE lub 5G. Małe anteny komórkowe, jak sama nazwa wskazuje, są mniejsze i kompaktowe niż tradycyjne anteny stacji bazowych i można je łatwo zamontować i zainstalować w większości lokalizacji. Sprawia to, że jest to wygodne i przydatne przy zapewnianiu zlokalizowanego zasięgu w określonym zakresie. Obszar zasięgu małej anteny komórkowej będzie zależeć od jej parametrów wydajnościowych, takich jak zysk, działające pasma częstotliwości, kształt anteny i konfiguracje, a także działające warunki środowiskowe. Anteny Small Cell są zwykle wdrażane jako sieć połączonych węzłów ze scentralizowanym kontrolerem, który koordynuje wydajność między antenami Small Cell a siecią makrokomórkową z normalnymi stacjami bazowymi, optymalizując alokację zasobów i minimalizując zakłócenia między pobliskimi małymi komórkami. Anteny małych komórek muszą być podłączone do sieci rdzeniowej, co zwykle osiąga się poprzez połączenia typu backhaul za pomocą kabli światłowodowych lub łączy bezprzewodowych. Właściwa integracja anten małych komórek z makrokomórkami zapewni użytkownikom płynną łączność.

Jakie są kluczowe korzyści z wdrożenia małych komórek?

• Małe anteny komórkowe mogą rozszerzyć zasięg komórkowych sieci komórkowych, szczególnie w obszarach o dużym zagęszczeniu. Zwiększa to ogólną pojemność sieci, a zatem jest idealne do zwiększenia pojemności w środowiskach, w których rośnie zapotrzebowanie na łączność sieciową, takich jak gęste obszary mieszkalne, metropolitalne lub commercial. Małe anteny komórkowe są również przydatne przy zapewnianiu łączności sieciowej z obszarami, w których sygnały z innych makrokomórek mogą być słabe lub niedostępne.  

• Małe anteny komórkowe są generalnie tańsze niż tradycyjne anteny stacji bazowych.

• Małe anteny komórkowe są zazwyczaj łatwiejsze i szybsze do wdrożenia i obsługi. Kompaktowy rozmiar i konstrukcja sprawiają, że małe anteny komórkowe są elastyczne i mogą być używane w wielu różnych zastosowaniach.

• Małe anteny komórkowe są w stanie obsłużyć większą liczbę użytkowników, ponieważ lepiej wykorzystują dostępne licencjonowane i nielicencjonowane widmo. Są one zaprojektowane tak, aby były bardziej efektywne niż makrokomórki. Anteny małych komórek mogą ponownie wykorzystywać te same częstotliwości, ponieważ ich cele są zazwyczaj skoncentrowane na unikalnych małych obszarach.

• Utrata sygnału i zakłócenia w małych antenach komórkowych są ograniczone, ponieważ są one zwykle umieszczane dość blisko użytkowników końcowych. Skutkuje to również szybszym transferem danych i zmniejszonym opóźnieniem, co jest idealne do zapewnienia płynnego i wysokiej jakości doświadczenia użytkownika.                                                                                                                                                                                                                                                          

Rodzaje anten Small Cell

Małe anteny komórkowe są dostępne w trzech głównych modelach: mikrokomórki, pikokomórki i femto-komórki.

• Mikrokomórka:

Anteny mikrokomórkowe są najbardziej zbliżone pod względem wyglądu i wydajności do anten makrokomórkowych, które są typowymi typami anten. Anteny mikrokomórkowe mają zazwyczaj zasięg dwóch kilometrów lub mniej, ale w zależności od anteny może on sięgać nawet kilkudziesięciu kilometrów. Anteny mikrokomórkowe są zwykle używane w zewnętrznych obszarach miejskich, gdzie anteny makro mają ograniczony zasięg i dużą gęstość. Anteny mikrokomórkowe mogą być wykorzystywane do świadczenia zlokalizowanych usług sieciowych o zwiększonym zasięgu i pojemności. Anteny te są najdroższe spośród wszystkich typów małych komórek i mogą obsługiwać największą pojemność.

• Ogniwo Pico:

Anteny Pico Cell mają mniejszy obszar zasięgu w porównaniu do mikrokomórek. Zasadniczo mogą one communicate w zakresie 200 m lub mniej, ale niektóre anteny komórkowe Pico mogą mieć zasięg rozszerzony do kilku kilometrów. Są one używane zarówno do zastosowań zewnętrznych, jak i wewnętrznych i można je znaleźć w miejscach takich jak centra handlowe, lotniska lub budynki biurowe.

• Komórka Femto:

Anteny femto mają jeszcze mniejszy zasięg i niższą moc niż anteny pico. Ich zasięg wynosi zazwyczaj około 40 m lub mniej, ale może sięgać kilkuset metrów. Są one najczęściej używane do zastosowań wewnętrznych, takich jak środowiska mieszkalne lub małe firmy. stacje bazowe przeznaczone głównie do użytku wewnętrznego w środowiskach mieszkalnych lub małych firm. Anteny Femto Cell mogą łączyć się z lokalnym połączeniem szerokopasmowym użytkownika, aby zapewnić zlokalizowany zasięg komórkowy w ograniczonym zakresie, zwiększając w ten sposób zasięg wewnętrzny i poprawiając siłę sygnału dla urządzeń użytkownika końcowego. Anteny Femto Cell są generalnie tańsze.

Specyfikacje i parametry wydajności różnych typów małych anten komórkowych mogą się różnić w zależności od różnych dostawców i producentów. Wybór konkretnego typu anteny dla małych komórek zależy od wielu czynników, w tym pożądanego obszaru pokrycia, gęstości użytkowników, wymagań dotyczących ruchu danych i docelowego środowiska wdrożenia. W porównaniu do anten makrokomórkowych, małe anteny komórkowe mogą zapewnić lepszą spójność i niezawodność w ich ograniczonym zasięgu.

Summary

Wybór odpowiedniego typu małej komórki zależy od konkretnego scenariusza aplikacji, gęstości użytkowników, wymagań dotyczących zasięgu i potrzeb w zakresie ruchu danych.

Postęp technologiczny

Małe anteny komórkowe są częścią nowoczesnej rewolucji technologii telekomunikacyjnej co1TP14. Technologie kształtowania wiązki i MIMO (Massive Input Massive Output) odgrywają kluczową rolę w małych antenach komórkowych. Kształtowanie wiązki to zdolność do dostosowania wzoru promieniowania anten małych komórek do określonego scenariusza, w którym względne przesunięcia amplitudy i fazy są stosowane do każdego elementu anteny, tak aby sygnały wyjściowe spójnie sumowały się pod pewnymi kątami i destrukcyjnie eliminowały sygnały wyjściowe siebie nawzajem pod pewnymi kątami. Masywne MIMO ma miejsce, gdy bardzo duża liczba anten jest rozmieszczona w stacji bazowej, co poprawi efektywność energetyczną i widmową sieci bezprzewodowych. Systemy MIMO są w stanie obsługiwać częste przełączenia w małych sieciach komórkowych, co poprawia ogólną jakość całej sieci.

Rola małych komórek w sieciach 5G

Technologia małych komórek jest kluczowa dla sieci 5G z wielu powodów, a kilka najważniejszych z nich omówiono poniżej.

• Zwiększona pojemność: Sieci 5G charakteryzują się wyższymi prędkościami transmisji danych i mniejszymi opóźnieniami w porównaniu do sieci 3G lub 4G. Sieci 5G zazwyczaj działają na wysokich pasmach częstotliwości i mają krótkie zasięgi transmisji. Małe anteny komórkowe są idealne do wdrażania sieci w gęsto zaludnionych obszarach o zwiększonym zapotrzebowaniu na przepustowość ze względu na ich lokalny zasięg i niższą moc nadawania.

• Gęstsza architektura sieci: Sieci 5G muszą obsługiwać ogromną liczbę użytkowników z dużą szybkością transmisji danych. Architektura małych komórek to zazwyczaj duża liczba stacji bazowych o niskiej mocy połączonych w określony sposób z centralnym kontrolerem w skoncentrowany sposób. Zapewnia to bardziej ziarnistą architekturę sieci, która zwiększa zasięg, pojemność i ogólną wydajność sieci.

• Technologia fal milimetrowych: Sieci 5G działają w pasmach częstotliwości fal milimetrowych, a zatem obsługują niezwykle wysokie szybkości transmisji danych, ale mają ograniczoną zdolność propagacji. Sygnały 5G na falach milimetrowych są łatwo tłumione przez przeszkody, takie jak budynki i liście. Małe komórki są niezwykle przydatne przy wdrażaniu wdrożeń mmWave, ponieważ mogą przybliżyć sygnały do użytkownika.

• Ulepszony zasięg w pomieszczeniach: 5G jest niezwykle ważne w zastosowaniach wewnętrznych, takich jak inteligentne domy, inteligentne biura i automatyka przemysłowa, i wymaga wysoce stabilnej i niezawodnej łączności sieciowej. Małe anteny komórkowe są idealne do takich zastosowań wewnętrznych, ponieważ można je łatwo zainstalować w budynkach, aby zwiększyć zasięg, pojemność i szybkość transmisji danych.

• Dzielenie sieci i Edge Computing: 5G wykorzystuje koncepcję dzielenia sieci, która umożliwia przydzielanie zasobów sieciowych na żądanie do określonych przypadków użycia lub usług. Małe komórki są również w stanie ułatwić dzielenie sieci, zapewniając dedykowane zasoby i dostosowaną łączność dla określonych aplikacji w określonym obszarze. Małe komórki obsługują również przetwarzanie brzegowe, przybliżając w ten sposób zasoby sieciowe do użytkowników i zmniejszając opóźnienia, co czyni je idealnymi do zastosowań w czasie rzeczywistym.

• Płynna mobilność i przekazywanie: Technologia 5G musi zapewniać nieprzerwaną i płynną łączność dla ogromnej liczby użytkowników. Małe komórki mogą być niezwykle przydatne w tworzeniu takich płynnych, wysokiej jakości i niezawodnych sieci, ponieważ gdy małe komórki są zintegrowane z siecią makrokomórkową, umożliwią użytkownikom płynne przemieszczanie się między różnymi obszarami zasięgu różnych stacji bazowych bez utraty łączności.  

Zastosowania anten Small Cell

• Urban:

Małe anteny komórkowe są opłacalną metodą wdrażania sieci na obszarach miejskich, gdzie występuje duże nierównomierne zapotrzebowanie. Małe anteny komórkowe mogą odciążyć ruch z sieci makrokomórkowej, a także mogą pomóc wypełnić luki w zasięgu, poprawiając w ten sposób ogólną jakość usług sieciowych, pojemność, szybkość transmisji danych i zasięg. Małe anteny komórkowe można łatwo zamontować na światłach ulicznych, słupach użytkowych lub budynkach, aby zapewnić lokalny zasięg.

• Stadiony:

Stadiony mają specyficzne wymagania w zakresie łączności sieciowej, ponieważ zazwyczaj mają średnio niewielką liczbę użytkowników poza godzinami szczytu, a następnie podczas wydarzeń lub pokazów na stadionie doświadczają ogromnego wzrostu liczby użytkowników, a zapotrzebowanie na łączność sieciową rośnie wykładniczo. Małe anteny komórkowe mogą być wykorzystywane w takich scenariuszach, aby sprostać wysokiemu zapotrzebowaniu i wspierać główną sieć makrokomórkową w celu obsługi ruchu w godzinach szczytu.

• Lotniska:

Małe komórki są używane tylko w pomieszczeniach zamkniętych, takich jak lotniska, ponieważ często doświadczają dużego ruchu użytkowników i muszą zapewniać niezawodny zasięg. Anteny Small Cell mogą pomóc poprawić siłę sygnału, pojemność i prędkość transmisji danych w budynkach, zapewniając użytkownikom lepsze wrażenia z korzystania z sieci.

• Inteligentne miasta:

Inteligentne miasta są w większości zasilane technologią 5G, która wymaga dużej szybkości transmisji danych, małych opóźnień i musi obsługiwać ogromną liczbę użytkowników. Małe anteny komórkowe odgrywają kluczową rolę, działając w wyższych pasmach częstotliwości i gęstszych architekturach sieci wymaganych przez inteligentne miasta. Przybliżają one sieć do użytkowników i umożliwiają bardziej efektywne wykorzystanie dostępnego widma.

• Łączność na obszarach wiejskich:

Małe anteny komórkowe mogą być niezwykle przydatne do tworzenia sieci na obszarach wiejskich lub odległych, gdzie tradycyjne sieci makrokomórkowe mogą być niewykonalne. Pozwoli to rozszerzyć zasięg sieci bezprzewodowej na obszary o niedostatecznym zasięgu, minimalizując w ten sposób przepaść cyfrową.

Wyzwania związane z wdrażaniem małych komórek

• Pozyskanie terenu:

Wraz z wdrożeniem sieci 5G, anteny małych komórek muszą być instalowane w zagęszczonej architekturze. Jednak instalacja wielu anten zajmuje dużo miejsca i może również obniżyć wartość nieruchomości, na której są one zainstalowane. Pozyskanie wystarczającej przestrzeni bez zakłócania środowiska może być sporym wyzwaniem. Pozyskiwanie lokalizacji dla małych anten komórkowych może również wymagać niezliczonych pozwoleń, dzierżaw, papierkowej roboty itp.

• Zarządzanie zakłóceniami:

Ponieważ anteny małych komórek są zwykle rozmieszczane w sposób zgrupowany, zaprojektowanie architektury, rozmieszczenia i orientacji może być dość trudne, ponieważ muszą być one rozmieszczone w taki sposób, aby zminimalizować zakłócenia między każdą anteną małej komórki, a także zakłócenia między antenami małych komórek a antenami makrokomórek.

• Finansowe koszty ogólne:

Wdrożenie konfiguracji anteny dla małych sieci komórkowych może być sporym wyzwaniem finansowym. Koszty wdrożenia, a także koszty eksploatacji i konserwacji anten małych komórek są zazwyczaj drogie w porównaniu do tradycyjnych repeaterów lub przekaźników. Wdrożenie dużej liczby małych anten komórkowych w danym regionie wymaga większego budżetu.

Wnioski

Technologia małych komórek stała się kluczowa w dzisiejszym świecie komunikacji co1TP14. We współczesnym świecie, aby osiągnąć oczekiwane poziomy wydajności prędkości danych, zasięgu i jakości usług, zminimalizować zakłócenia i opóźnienia, przezwyciężyć ograniczenia wyższych pasm częstotliwości i wspierać zwiększoną gęstość podłączonych urządzeń, anteny małych komórek są niezwykle ważne. Anteny Small Cell są dostępne w różnych modelach, a wybór odpowiedniego modelu będzie zależał od środowiska pracy i wymagań wydajnościowych konkretnego zastosowania. Podsumowując, technologia małych komórek jest ważnym narzędziem dla stale rosnącego zapotrzebowania na łączność bezprzewodową.