Ćelijski tornjevi sastoje se od komponenti kao što su antene, bazni primopredajnici, jarboli i zemaljska oprema koja omogućuje učinkovitu mobilnu komunikaciju upravljanjem signalima s mobilnih uređaja. Razlika između 4G i 5G mobilnih tornjeva je u tome što 5G tehnologija poboljšava brzinu, kapacitet i latenciju mobilnih tornjeva. Izvođenje sveobuhvatnog testiranja osigurava optimalne performanse i pouzdanost staničnih tornjeva.
NI pomaže u izgradnji pouzdane bežične infrastrukture
Pružite pomoć
Svijet je povezaniji nego ikada, a održavanje mreža na koje se oslanjamo zahtijeva ogromne resurse. Ćelijski tornjevi (također nazvani mobilni tornjevi ili bazne primopredajne stanice) važan su dio modernih telekomunikacijskih sustava. Njegova fizička struktura sadrži potrebnu opremu za odašiljanje i primanje specifičnih "ćelija", ili područnih radio signala, otuda i njegovo ime. Cell tornjevi olakšavaju bežičnu komunikaciju između mobilnih uređaja i mreža. Njegova je arhitektura važan dio ekosustava bežičnih komunikacija koji pomaže ljudima da upućuju pozive, šalju tekstualne poruke i pristupaju internetu sa svojih mobilnih uređaja, pa zahtijeva opsežna testiranja.
NI je predan pružanju fleksibilnih, skalabilnih i troškovno učinkovitih rješenja za testiranje složenih novih tehnologija i u potpunosti vam pomaže u izgradnji pouzdane bežične infrastrukture. Kako se bežična tehnologija ubrzano razvija i postaje sve složenija s dolaskom 6G, inovativna rješenja mogu pomoći inženjerima za testiranje da steknu uvid u dizajn mreže i tehnike testiranja potrebne za pravilan rad mobilnih tornjeva.
Komponente mobilnih tornjeva
Ako pogledate okolo, sigurno ćete uočiti mobilne tornjeve, neki od njih jednostavno se neće isticati. Bazne primopredajne stanice dolaze u različitim veličinama, od uobičajenih visokih tornjeva do malih uređaja veličine detektora dima. Sve ovisi o pokrivenosti i gustoći komunikacije koja je potrebna u tom području.
Ali kako izgledaju mobilni tornjevi? Ćelijski tornjevi nalikuju visokim vertikalnim stupovima i ukrašeni su 3-smjernim ili 4-smjernim antenskim nizovima, što im daje prepoznatljiv izgled koji ih čini lakšim za prepoznavanje. Ali nisu svi mobilni tornjevi tako vidljivi. Nevidljivi tornjevi su diskretniji i mogu se sakriti unutar svog okruženja, diskretno se stapajući s postojećim zgradama, poput krovova ili čak crkvenih tornjeva. Bilo da su jasno vidljive na prvi pogled ili se suptilno stapaju s okolinom, ove povišene jedinice opremljene su nizom ključne opreme kako bi se osigurala besprijekorna mobilna povezanost unutar njihovih područja usluge.
Dok se mobilni tornjevi neznatno razlikuju ovisno o potrebama mreže i posebnim zahtjevima područja usluge, većina ima sljedeće komponente:
Antene – Antene su ključne za mobilne uređaje za slanje i primanje signala unutar određenog područja pokrivenosti tornjeva. Postoje 2 glavne vrste antena mobilnih tornjeva:
Panel antena – Ovo je ravni, pravokutni uređaj koji se koristi u širokom rasponu aplikacija. Svestrani su i mogu se postaviti u različite konfiguracije kako bi se postigla potrebna pokrivenost i kapacitet. Antene s ravnim panelom mogu koristiti MIMO (Multiple Input Multiple Output) tehnologiju za povećanje kapaciteta prijenosom više tokova podataka na istom kanalu.
Sektorske antene – Sektorske antene obično se nalaze u skupinama od 3 ili 4 na tornjevima za mobitele i dizajnirane su za pokrivanje određenog smjera ili "sektora". Ova particija učinkovito proširuje ukupnu pokrivenost i smanjuje smetnje između signala. Sektorske antene obično su raspoređene u geometrijskoj konfiguraciji kako bi osigurale 360 stupnjeva omnidirekcionalne pokrivenosti signalom.
Bazna primopredajna stanica (BTS) - BTS sadrži radio primopredajnike za primanje i odašiljanje RF signala. Svaki od ovih primopredajnika ili kanala podržava određeni broj istodobnih poziva. BTS također sadrži opremu, alate za filtriranje spektra, dupleksere i pojačala za šifriranje i dekriptiranje komunikacije.
Toranj ili jarbol - Ova visoka fizička struktura omogućuje visoko postavljanje antene i obično je izrađena od čelika. Naglasak je na visini: što je antena viša, to je šire područje pokrivanja. Struktura također mora biti sposobna izdržati stresove iz okoline kao što su vjetar i težinsko opterećenje opreme.
Zemaljska oprema - uključuje kućišta ili štitove koji se koriste za smještaj raznih pomoćnih sustava, kao što su sustavi napajanja staničnih tornjeva (često pomoćna baterija za veću pouzdanost), HVAC sustavi za kontrolu temperature i osnovni pojas za obradu podataka o pozivima prijemnika.
Mikrovalne antene – Za stanične tornjeve koji nisu povezani s telekomunikacijskom mrežom putem fizičkih kabela (često se nalaze u udaljenim područjima), mikrovalne antene mogu se koristiti za backhaul veze. Ova antena olakšava komunikaciju od točke do točke s drugim ćelijskim tornjevima ili mrežnim čvorovima. Obično se postavljaju sa strane mobilnih tornjeva i idealni su za područja gdje se ne mogu provesti kabeli.
Kabliranje – Sve komponente ćelijskog tornja povezane su kablovima, što im omogućuje međusobnu komunikaciju. U kabliranju se koriste različite vrste kabela, poput koaksijalnih kabela, valovoda za mikrovalni prijenos i optičkih kabela. RF kabeli od BTS-a do antene, te mrežni kabeli za prijenos podataka.
Besprijekorna sinergija gore navedenih komponenti mobilnog tornja čini osnovu okosnice bežične komunikacijske mreže.
Kako rade mobilni tornjevi?
Cell tornjevi djeluju kao posrednici između mobilnih uređaja i telekomunikacijskih mreža. Laički rečeno, mobilni toranj radi tako da prima signal s mobilnog uređaja, pretvara ga u digitalni format i zatim šalje signal na odredište (kao što je drugi mobilni telefon ili Internet). Postupak za dolazne pozive ili podatke je suprotan. Proces se može činiti jednostavan, ali uključuje mnogo koraka i opreme. Više o tome u nastavku.
Komunikacijski proces počinje kada mobilni uređaj, poput mobilnog telefona, pošalje signal. Ovaj signal je elektromagnetski val (konkretno RF val) koji je u biti modulirana verzija glasa ili podataka korisnika. Signal prima antena postavljena na jarbol. Ove antene mogu koristiti MIMO tehnologiju za prijenos više tokova podataka na istom kanalu radi povećanja kapaciteta.
Nakon što antena primi signal, on putuje nizom visokofrekventnih koaksijalnih kabela ili valovoda do BTS-a koji se nalazi u podnožju mobilnog tornja. BTS pretvara RF signale u digitalni format koji mreža može obraditi. Obrađeni signal šalje se u Mobile Switching Center (MSC) putem backhaul veze. Ovisno o lokaciji i infrastrukturi, veza može biti fizička (npr. optički kabeli za urbana ili prigradska područja) ili bežična (npr. mikrovalne veze za udaljena područja).
MSC je središte mobilne mreže i koristi se za usmjeravanje poziva ili podataka na ispravno odredište, koje može biti drugi mobilni uređaj ili poslužitelj na Internetu. Postupak za dolazne pozive ili podatke je suprotan. MSC šalje signal BTS-u, koji ga zatim pretvara natrag u RF signal. Ovaj RF signal zatim šalje antena mobilnog tornja do predviđenog mobilnog uređaja.
Koliko je dobra pokrivenost signalima mobilnih tornjeva?
Tornjevi za mobitele mogu slati signale mobitelima koji se nalaze u ruralnim područjima udaljenim do 20 milja. U gustim gradovima s više fizičkih prepreka kao što su zgrade, pokrivenost se može smanjiti na 1 ili 2 milje. Cell tornjevi mogu nositi tisuće telefonskih ili internetskih veza istovremeno.
Postoji nekoliko čimbenika koji mogu značajno utjecati na područje pokrivenosti ćelijskog tornja (tehnički nazvan radijus ćelije). Visokofrekventni signali, poput onih koji se obično koriste u 5G mrežama, putuju kraće udaljenosti, ali imaju veći kapacitet, dok niskofrekventni signali 4G LTE, koji se obično koriste u ruralnim područjima, putuju na veće udaljenosti, ali prenose manje podataka. Visina i vrsta antene također utječu na pokrivenost. Što je antena viša, to je lakše izbjeći prepreke i tako pokriti veće područje. Tipovi antena kao što su sektorske antene pružaju ciljanu pokrivenost u određenom smjeru, dok ravne antene pružaju širu pokrivenost. Tehnologija oblikovanja snopa u naprednim MIMO postavkama također se može koristiti za fokusiranje signala na određene korisnike kako bi se proširila pokrivenost i poboljšala kvaliteta signala.
Kako bi istovremeno obradili tisuće zahtjeva, moderni ćelijski tornjevi koriste naprednu tehnologiju za povećanje broja istodobnih poziva ili podatkovnih sesija koje mogu obraditi. MIMO podržava slanje i primanje više tokova podataka istovremeno, učinkovito proširujući kapacitet bez potrebe za dodatnom propusnošću. Napredne tehnologije spektralne učinkovitosti kao što je kvadraturna amplitudna modulacija (QAM) također mogu povećati kapacitet propusnosti po hercu. Kapacitet se također može mijenjati kroz specifične tehnologije. Na primjer, mmWave tehnologija može podržati veće propusnosti, značajno povećavajući kapacitet. Osim toga, raspon frekvencija dodijeljenih za mobilnu upotrebu u određenom području (također poznat kao količina dostupnog spektra) također utječe na kapacitet.
Prava vidljivosti u bežičnim komunikacijama
U bežičnim komunikacijama, line-of-sight odnosi se na nesmetan prijenosni put radiovalova od odašiljačke antene (kao što je mobilni toranj) do prijemne antene (kao što je pametni telefon).
Za optimalnu snagu i kvalitetu signala, između odašiljača i prijamnika mora se održavati jasna linija vidljivosti. Prepreke kao što su zgrade, drveće, brda, pa čak i atmosferski uvjeti mogu uzrokovati prigušenje ili slabljenje signala, a višestazno širenje (gdje se signal odbija od površina i stiže do prijemnika u različito vrijeme) također može ometati signal i pogoršati performanse.
Vidna linija osobito je važna u višim frekvencijskim pojasima, kao što su 5G mreže, jer su njihove valne duljine kraće i lakše ih apsorbiraju ili reflektiraju prepreke. Stoga se mobilni tornjevi često grade visoko zbog razmatranja linije vidljivosti, a tehnike poput oblikovanja snopa koriste se za fokusiranje radio signala prema prijamnicima.
