Что такое антенна для малых сотовых сетей? Полное руководство

Концепция технологии малых сот и антенны для малых сот становятся все более популярными в современных сетевых системах благодаря их способности обеспечивать эффективную связь даже в зонах с очень высоким спросом. Антенны для малых сот стали успешным продуктом благодаря своим компактным размерам и малому весу в сочетании с высокой производительностью и эффективностью, что идеально подходит для многих сред, таких как городские районы, стадионы, аэропорты, "умные города" и даже сельские районы. В этой статье рассматривается концепция малых сот и важность антенн для малых сот, их особенности, плюсы и минусы, области применения и многое другое.

Введение в технологию малых сот

Малые соты - это маломощные узлы радиодоступа, которые имеют компактные размеры и, как правило, меньший радиус действия и меньшую выходную мощность по сравнению с традиционными сотовыми вышками. Как правило, они используются вместе с макросетью, дополняя и повышая ее производительность. Технология малых сот играет ключевую роль в повышении производительности сети, улучшая ее емкость, покрытие и качество обслуживания, что делает их незаменимыми для поддержки сетевых систем в густонаселенных районах. По мере перехода к сетевым архитектурам 5G и выше технология малых сот станет важнейшим компонентом. Технология малых сот будет чрезвычайно полезна в местах с высоким спросом на беспроводные сети, например в городах, на стадионах, в торговых центрах и других местах скопления людей. Антенны для малых сот - самый важный элемент в создании технологии малых сот. Эти устройства доступны в различных размерах и с различными параметрами производительности, такими как диапазон, уровень мощности и форм-фактор, и могут использоваться как в помещении, так и на улице. Они могут поддерживать и работать в различных беспроводных технологиях, включая 3G, 4G и 5G. Они удобны в обращении и гибки, что позволяет легко устанавливать их на фонарях, столбах, зданиях и т. д. Лучший тип антенны для малых сот зависит от конкретного случая использования. В целом технология малых сот позволит приблизить точки доступа к конечным пользователям, тем самым уменьшив сетевой трафик, повысив скорость и качество передачи данных и, в конечном счете, обеспечив лучший пользовательский опыт.

Эволюция сотовых сетей

За последние несколько десятилетий технологии развивались семимильными шагами. На протяжении многих поколений сотовых сетей появлялись различные технологии. С появлением технологий 5G и выше, огромного количества пользователей, требований к высокой скорости передачи данных, минимальной задержке и т. д. антенны для малых сот стали критически важным компонентом.

Характеристики антенн малых сот

Антенна играет самую важную роль в сети малых сот. Антенны малых сот разработаны и созданы для обеспечения локального покрытия и повышения пропускной способности сети. Антенны малых сот взаимодействуют с устройствами конечных пользователей посредством радиочастотных сигналов и способны принимать и передавать эти беспроводные сигналы в различных частотных диапазонах, выделенных для различных сетей в диапазонах 3G, 4G LTE или 5G. Антенны для малых сот, как следует из названия, меньше и компактнее, чем традиционные антенны для базовых станций, и их можно легко смонтировать и установить в большинстве мест. Это делает их удобными и полезными при обеспечении локализованного покрытия в определенном диапазоне. Зона покрытия антенны малой соты зависит от таких ее параметров, как коэффициент усиления, диапазон рабочих частот, форма и конфигурация антенны, а также от условий окружающей среды. Антенны малых сот обычно развертываются как сеть взаимосвязанных узлов с централизованным контроллером, который координирует работу между антеннами малых сот и макросотовой сетью с обычными базовыми станциями, оптимизируя распределение ресурсов и минимизируя помехи между близлежащими малыми сотами. Антенны малых сот должны быть подключены к основной сети, что обычно достигается за счет транзитных соединений с использованием оптоволоконных кабелей или беспроводных линий связи. Правильная интеграция антенн малых сот с макросотами обеспечит бесперебойную связь для пользователей.

Каковы основные преимущества развертывания малых сот?

• Антенны для малых сот позволяют расширить зону покрытия сотовых мобильных сетей, особенно в районах с высокой плотностью застройки. Это увеличивает общую емкость сети и, следовательно, идеально подходит для увеличения пропускной способности в условиях растущего спроса на подключение к сети, например, в плотных жилых, городских или коммерческих районах. Антенны для малых сот также полезны при обеспечении подключения к сети в районах, где сигналы от других макросот могут быть слабыми или недоступными.  

• Антенны для малых сот обычно дешевле, чем традиционные антенны для базовых станций.

• Антенны для малых сот обычно проще и быстрее развертываются и эксплуатируются. Компактные размеры и дизайн делают антенны для малых сот гибкими для использования в самых разных приложениях.

• Антенны малых сот способны поддерживать большее количество пользователей, поскольку они лучше используют доступный лицензированный и нелицензированный спектр. Они разработаны так, чтобы быть более эффективными, чем макросоты. Антенны малых сот могут повторно использовать одни и те же частоты, поскольку их цели обычно сосредоточены на уникальных небольших участках.

• Потери сигнала и помехи в антеннах малых сот ограничены, так как они обычно размещаются довольно близко к конечным пользователям. Это также приводит к ускорению передачи данных и снижению задержек, что идеально подходит для обеспечения бесперебойной и качественной работы пользователей.                                                                                                                                                                                                                                                          

Типы антенн для малых сот

Антенны для малых сот выпускаются в трех основных моделях: микросоты, пикосоты и фемтосоты.

• Микроячейка:

Микросотовые антенны по внешнему виду и характеристикам наиболее близки к макросотовым антеннам, которые обычно встречаются в продаже. Радиус действия микросотовых антенн обычно не превышает двух километров, но в зависимости от антенны он может достигать нескольких десятков километров. Микросотовые антенны обычно используются в открытых городских районах, где макроантенны имеют ограниченное покрытие и высокую плотность. Антенны микросот могут использоваться для предоставления локальных сетевых услуг с расширенным покрытием и емкостью. Эти антенны являются самыми дорогими из всех типов малых сот и могут поддерживать самую высокую пропускную способность.

• Клетка Pico:

Антенны Pico cell имеют меньшую зону покрытия по сравнению с микросотами. Обычно они могут поддерживать связь в радиусе 200 м или менее, но некоторые антенны Pico cell могут иметь радиус действия до нескольких километров. Они обычно используются как для наружного, так и для внутреннего применения, и их можно встретить в таких местах, как торговые центры, аэропорты или офисные здания.

• Фемто клетка:

Фемтосотовые антенны имеют еще меньшую зону покрытия и меньшую мощность, чем пикосотовые антенны. Их радиус действия обычно составляет около 40 м или менее, но может достигать нескольких сотен метров. Чаще всего они используются в помещениях, например, в жилых домах или на предприятиях малого бизнеса. базовые станции предназначены в основном для использования в жилых помещениях или на предприятиях малого бизнеса. Антенны Femto cell могут подключаться к локальному широкополосному соединению пользователя для обеспечения локального покрытия сотовой связи в ограниченном диапазоне, тем самым улучшая покрытие внутри помещений и повышая уровень сигнала для конечных устройств пользователя. Стоимость антенн Femto cell обычно ниже.

Технические характеристики и параметры работы различных типов антенн для малых сот могут отличаться у разных производителей и производителей. Выбор конкретного типа антенны для малых сот зависит от множества факторов, включая желаемую зону покрытия, плотность пользователей, требования к трафику данных и целевую среду развертывания. По сравнению с антеннами для макросот, антенны для малых сот могут обеспечить лучшую согласованность и надежность в пределах своего ограниченного диапазона.

Резюме

Выбор подходящего типа малых сот зависит от конкретного сценария применения, плотности пользователей, требований к покрытию и потребностям в трафике данных.

Технологические достижения

Антенны для малых сот являются частью современной революции в области коммуникационных технологий. Ключевую роль в антеннах малых сот играют технологии Beamforming и MIMO (Massive Input Massive Output). Beamforming - это способность адаптировать диаграмму направленности излучения антенн малых сот к определенному сценарию, когда к каждому элементу антенны применяются относительные амплитудные и фазовые сдвиги таким образом, что выходные сигналы когерентно складываются под определенными углами и разрушительно гасят выходные сигналы друг друга под определенными углами. Массивное MIMO - это когда на базовой станции развернуто очень большое количество антенн, что позволяет повысить энергоэффективность и спектральную эффективность беспроводных сетей. Системы MIMO способны справиться с частыми переключениями в сетях малых сот, что повышает общее качество работы всей сети.

Роль малых сот в сетях 5G

Технология малых сот имеет решающее значение для сетей 5G по многим причинам, и несколько наиболее важных из них рассмотрены ниже.

• Увеличенная вместимость: Сети 5G отличаются более высокой скоростью передачи данных и меньшей задержкой по сравнению с сетями 3G и 4G. Сети 5G обычно работают в высокочастотных диапазонах и имеют малую дальность передачи. Антенны малых сот идеально подходят для внедрения сети в густонаселенных районах с повышенными потребностями в пропускной способности благодаря локализованному покрытию и меньшей мощности передачи.

• Более плотная сетевая архитектура: Сети 5G должны обслуживать огромное количество пользователей с высокой скоростью передачи данных. Архитектура малых сот обычно представляет собой большое количество базовых станций малой мощности, соединенных по определенной схеме с центральным контроллером в концентрированном виде. Это обеспечивает более детализированную архитектуру сети, которая улучшает покрытие, емкость и общую производительность сети.

• Технология миллиметровых волн: Сети 5G работают в частотных диапазонах миллиметровых волн и, следовательно, поддерживают чрезвычайно высокую скорость передачи данных, но имеют ограниченные возможности распространения. Сигналы 5G на миллиметровых волнах легко затухают под воздействием препятствий, таких как здания и листва. Малые соты очень полезны при развертывании сетей на миллиметровых волнах, поскольку они позволяют приблизить сигнал к пользователю.

• Улучшенное покрытие внутри помещений: Технология 5G чрезвычайно важна для применения в помещениях, таких как "умные" дома, "умные" офисы и промышленная автоматизация, и требует высокостабильного и надежного сетевого соединения. Антенны малых сот идеально подходят для таких внутренних приложений, поскольку их можно легко установить в зданиях для расширения зоны покрытия, увеличения емкости и скорости передачи данных.

• Нарезка сетей и пограничные вычисления: В 5G используется концепция нарезки сети, которая позволяет выделять сетевые ресурсы по требованию для конкретных случаев использования или услуг. Малые ячейки также могут способствовать разделению сети на части, предоставляя выделенные ресурсы и настраиваемую связь для конкретных приложений в определенной области. Малые соты также поддерживают пограничные вычисления, приближая сетевые ресурсы к пользователям и уменьшая задержки, что делает их идеальными для приложений реального времени.

• Бесшовная мобильность и хэндоверы: Технология 5G должна обеспечивать бесперебойную и беспроблемную связь для огромного количества пользователей. Малые соты могут быть чрезвычайно полезны для создания таких бесперебойных, качественных и надежных сетей, поскольку при интеграции малых сот с макросотовой сетью пользователи смогут беспрепятственно перемещаться между зонами покрытия различных базовых станций без потери связи.  

Области применения антенн для малых сот

• Городской:

Антенны малых сот - это экономически эффективный метод создания сетей в городских районах, где существует высокий неравномерный спрос. Антенны малых сот позволяют разгрузить трафик от макросотовой сети, а также заполнить пробелы в покрытии, тем самым улучшая общее качество услуг, емкость, скорость передачи данных и дальность действия сети. Антенны малых сот можно легко установить на уличных фонарях, столбах или зданиях, чтобы обеспечить локальное покрытие.

• Стадионы:

Стадионы предъявляют особые требования к сетевому подключению, поскольку во внепиковое время количество пользователей обычно невелико, а во время мероприятий или шоу на стадионе наблюдается массовый рост числа пользователей, и потребность в сетевом подключении возрастает в геометрической прогрессии. Антенны малых сот могут быть использованы в таких сценариях для удовлетворения высокого спроса и поддержки основной макросотовой сети для обработки трафика в пиковое время.

• Аэропорты:

Малые соты обычно используются в закрытых помещениях, таких как аэропорты, поскольку там часто наблюдается большой трафик пользователей и необходимо обеспечить надежное покрытие. Антенны для малых сот помогают повысить уровень сигнала, емкость и скорость передачи данных в зданиях, обеспечивая пользователям более качественную работу в сети.

• Умные города:

В "умных" городах в основном используется технология 5G, которая требует высокой скорости передачи данных, низкой задержки и поддержки большого количества пользователей. Антенны малых сот играют решающую роль, работая в более высоких частотных диапазонах и более плотных сетевых архитектурах, необходимых для "умных" городов. Они приближают сеть к пользователям и позволяют более эффективно использовать доступный спектр.

• Связь с сельской местностью:

Антенны для малых сот могут быть чрезвычайно полезны для создания сетей в сельских или отдаленных районах, где традиционные макросотовые сети могут быть неэффективны. Это позволит расширить зону покрытия беспроводной связью в районах с недостаточным уровнем обслуживания, тем самым минимизируя цифровое неравенство.

Проблемы, связанные с развертыванием малых сот

• Приобретение участка:

С развертыванием сетей 5G антенны малых сот должны быть установлены в плотной архитектуре. Однако нагромождение антенн занимает много места и может снизить стоимость недвижимости, на которой они установлены. Приобретение достаточного пространства без нарушения окружающей среды может быть довольно сложной задачей. Приобретение мест для установки антенн малых сот также может потребовать бесчисленных разрешений, аренды, бумажной волокиты и т. д., что также не является идеальным вариантом.

• Управление помехами:

Поскольку антенны малых сот обычно развертываются в виде групп, разработка архитектуры, размещения и ориентации может быть довольно сложной задачей, поскольку они должны быть расположены так, чтобы помехи между каждой антенной малых сот, а также помехи между антеннами малых сот и антеннами макросот должны быть сведены к минимуму.

• Финансовые накладные расходы:

Внедрение антенной системы малых сот может быть довольно сложным с финансовой точки зрения. Расходы на внедрение, а также на эксплуатацию и обслуживание антенн малых сот обычно дороже, чем при использовании традиционных ретрансляторов или реле. Для развертывания большого количества антенн малых сот в регионе требуется больший бюджет.

Заключение

Технология малых сот стала жизненно важной в современном мире связи. В современном мире для достижения ожидаемых показателей скорости передачи данных, покрытия и качества обслуживания, минимизации помех и задержек, преодоления ограничений более высоких частотных диапазонов и поддержки растущей плотности подключенных устройств антенны для малых сот играют чрезвычайно важную роль. Антенны для малых сот выпускаются в различных моделях, и выбор подходящей модели зависит от условий эксплуатации и требований к производительности конкретного приложения. В заключение следует отметить, что технология малых сот является важным инструментом для удовлетворения постоянно растущего спроса на беспроводную связь.