Réseaux micro et picocellulaires
Une partie de la volonté actuelle d’augmenter la capacité des utilisateurs du réseau cellulaire est le développement continu des réseaux micro et picocell. Les utilisateurs d’appareils mobiles ont un fort besoin de bande passante cellulaire, d’utilisation des applications et de vitesses de connexion plus rapides. Les technologies cellulaires traditionnelles telles que la 2G sont insuffisantes pour répondre à la demande. Par conséquent, en plus de développer des technologies telles que la 4G et la LTE, il est également nécessaire d’augmenter la capacité des utilisateurs du réseau par des méthodes telles que la réduction de la taille des cellules.
La plage de fonctionnement d’un site cellulaire dépend de nombreux facteurs. Des facteurs tels que la propagation en visibilité directe (par exemple, la hauteur de l’antenne), la fréquence du signal, la technologie cellulaire, la réflexion et l’absorption des ondes radio par le terrain et/ou les bâtiments environnants, l’orientation du réseau d’antennes et d’autres facteurs doivent être pris en compte lors de la détermination d’un site cellulaire pour se connecter à la fiabilité d’un appareil mobile. Il doit également y avoir un chevauchement suffisant entre les cellules pour le transfert d’appel. Trop de chevauchement peut causer des problèmes d’interférence avec les sites environnants.
Comme exemple de la façon dont la fréquence affecte la portée, consultez le tableau ci-dessous, qui décrit la zone de couverture d’un réseau G3 CDMA2000 :
| Fréquence (MHz) | Rayon de la cellule (km) | Superficie communautaire (kilomètres carrés) | nombre relatif de cellules |
|---|---|---|---|
| 450 | 48,9 | 7521 | 1 |
| 850 | 29.4 | 2712 | 2.8 |
| 950 | 26,9 | 2269 | 3.3 |
| 1800 | 14 | 618 | 12.2 |
| 1900 | 13.3 | 553 | 13.6 |
| 2100 | 12 | 449 | 16.2 |
Source des données : UIT
Taille du nid d’abeille de grand à petit
Une partie de la nécessité de migrer vers des éléments de réseau plus petits est liée à l’évolution de la technologie cellulaire. Par exemple, le passage de la 2G à la 3G a réduit la couverture des sites cellulaires de 20 %. La couverture cellulaire analogique à fréquence relativement basse offre une couverture supérieure aux fréquences plus élevées utilisées par la technologie numérique moderne d’aujourd’hui.
En réduisant la taille des cellules, la capacité de l’utilisateur est augmentée. De plus, la consommation d’énergie des appareils mobiles est réduite, ce qui permet une plus longue durée d’utilisation de l’appareil. Mais à mesure que les utilisateurs se déplacent entre les cellules, des tailles de cellules plus petites signifient nécessairement plus de transferts d’appels. De plus, l’utilisation de cellules plus petites augmente la complexité de la localisation des utilisateurs.
Modèles de réutilisation des fréquences des téléphones portables – Des tours de téléphonie cellulaire sont affichées aux coins de chaque cellule hexagonale. Numéro de canal du brevet américain expiré 4 144 411
Crédit image : Greensberg/Wikimedia
| type de cellule | Rayon de cellule typique | Puissance PA : plage et (typique) |
|---|---|---|
| macro | >1km | 20W~160W (40W) |
| micro | 250m~1km | 2W ~ 20W (5W) |
| léger | 100m～300m | 250mW ~ >2W |
| Femto | 10 mètres à 50 mètres | 10mW ~ 200mW |
Source des données : Fujitsu
Réseau mondial alias mégacellulaire
Comme l’écrivait l’auteur William Stallings en 2001, « Il n’y a pas de réseau cellulaire unique. » Il existe une gamme de normes, des protocoles obsolètes 1G et 2G au LTE Advanced (4G) d’aujourd’hui. De plus, il existe plusieurs méthodes d’accès aux canaux ainsi que des bandes de fréquences cellulaires. Le lien essentiel entre les différents réseaux téléphoniques mobiles et fixes est le réseau téléphonique public commuté (RTPC). Grâce à lui, divers réseaux cellulaires transmettent des appels et des données provenant de leur réseau via leur bureau de commutation de téléphonie mobile (MTSO) pour se terminer vers d’autres réseaux.
unité de réseau macrocellulaire
Élément fondamental d’un réseau cellulaire, une macrocellule peut aller d’aussi peu qu’un demi-kilomètre (0,31 mile) à 20 kilomètres (12,4 miles). Les stations de base cellulaires ou les tours cellulaires prennent en charge la couverture radio de l’ensemble de la zone macrocellulaire et fournissent généralement la plus grande zone de couverture au sein d’un réseau mobile.
unité de réseau microcellulaire
Comme mentionné précédemment, les microcellules sont de plus en plus utilisées comme moyen d’ajouter et de servir des utilisateurs sur des bandes passantes cellulaires de plus en plus encombrées. Les microcellules sont essentiellement de petites macrocellules avec une puissance inférieure et une portée plus courte. Généralement déployés dans des zones urbaines denses avec un grand nombre d’utilisateurs, ils se retrouvent souvent dans des paysages urbains avec un grand nombre d’immeubles de grande hauteur qui peuvent faire des ravages sur les signaux radio. Les microcellules sont également idéales pour les campus universitaires ou commerciaux, car leur portée comprend généralement une zone de 2 kilomètres (1,24 mile). Notez qu’AT&T a un produit appelé « Microcell » qui a la capacité sans fil d’une femtocell (comme suit).
Unités réseau Pico et Femtocell
Le plus petit dénominateur cellulaire des picocellules et des femtocellules équivaut à un point d’accès Wi-Fi. Ils existent dans les bâtiments, les « canyons urbains » et les terrains de sport à forte utilisation d’équipements. Notez que l’équipement picocellule est généralement détenu et exploité par l’opérateur, tandis que le coût et le fonctionnement de l’équipement femtocellule sont généralement à la charge du propriétaire. Ces stations de base résolvent également le problème de la perte du signal extérieur lorsque vous essayez de pénétrer les murs ou les sols des bâtiments. Les picocellules ont une portée d’environ 100 à 300 mètres (328 à 984 pieds), tandis que les femtocellules ont une empreinte plus petite de 10 à 50 mètres (33 à 164 pieds).
Voici une courte vidéo d’ip.access décrivant leurs produits femto et picocell :
https://www.youtube.com/watch?v=25A4WZI0UHo
Bien que les deux aient une portée limitée, les pico et femtocells ont des applications différentes. Un type est souvent préféré à l’autre, selon les besoins. Par exemple, un terrain de football est mieux desservi en ayant plusieurs femtocellules qu’une picocellule. Cela est dû à l’utilisation intensive d’appareils mobiles dans une zone ; plusieurs femtocellules auront beaucoup plus de capacité qu’une picocellule, même si elles peuvent couvrir la même zone. En revanche, les femtocells sont plus adaptées à des environnements tels que le Strip de Las Vegas ou les Champs Elysées.
Crédit image : Tsaitgaist/Wikimedia
Tableau des différences entre les femtocellules et les picocellules
| aspect | Femtocellule | picocellule |
|---|---|---|
| Installer | opérateur | client |
| Transmission au réseau de l’opérateur | opérateur | client |
| Paramètres de fréquence/radio | planification centralisée | détermination locale |
| Location de salle | opérateur | client |
Source des données : thinksmallcell.com
Système d’antennes distribuées (DAS)
DAS est défini comme « un système qui gère des concentrateurs et des antennes distantes qui distribuent des signaux sans fil à une série de têtes radio multi-bandes et multi-technologies intérieures ou extérieures connectées », DAS peut fournir une large gamme de couverture et de capacité de voisinage ou aussi petit comme immeuble de bureaux.
Notez qu’il existe deux types de DAS. Un DAS passif reçoit des signaux radio d’une antenne et les fait passer par un câble d’alimentation « qui fuit ». Par conséquent, une « fuite » de signal peut disperser le signal. Les DAS actifs reçoivent les signaux radio des antennes et alimentent d’autres concentrateurs via des câbles à fibre optique.
Bien que les DAS soient plus coûteux à installer et à entretenir que les pico, femto ou microcellules, ils offrent une plus grande capacité en raison de l’accès à plusieurs bandes de fréquences et à plusieurs opérateurs sans fil. De même, chaque pico, femto et microcellule nécessite sa propre connexion de liaison, tandis que le DAS ne nécessite qu’un seul ensemble d’antennes et une connexion de liaison pour l’ensemble du réseau.
fin
À une époque où les consommateurs exigent la vitesse, la fiabilité, la capacité et le choix du réseau sans fil, développer une stratégie de réseau pour répondre adéquatement aux besoins des utilisateurs d’appareils mobiles est une tâche ardue. Les exigences de couverture, le terrain, les prévisions d’utilisation et les considérations de retour sur investissement sont tous des facteurs lors de la construction d’un DAS ou d’un réseau plus petit. Chaque méthode a ses propres avantages et limites; par conséquent, les applications spécifiques pour une utilisation actuelle et future doivent être soigneusement examinées.