برج های سلولی از اجزایی مانند آنتن ها، فرستنده گیرنده های پایه، دکل ها و تجهیزات زمینی تشکیل شده اند که با مدیریت سیگنال های دستگاه های تلفن همراه، ارتباطات سلولی کارآمدی را امکان پذیر می کنند. تفاوت بین برج های سلول 4G و 5G در این است که فناوری 5G سرعت، ظرفیت و تأخیر برج های سلولی را بهبود می بخشد. انجام آزمایش جامع عملکرد و قابلیت اطمینان برج سلولی بهینه را تضمین می کند.
NI به ایجاد زیرساخت بی سیم قابل اعتماد کمک می کند
کمک رسانی کند
جهان بیش از هر زمان دیگری به هم متصل است و حفظ شبکه هایی که به آنها تکیه می کنیم به منابع عظیمی نیاز دارد. برج های سلولی (که برج های سلولی یا ایستگاه های فرستنده گیرنده پایه نیز نامیده می شوند) بخش مهمی از سیستم های مخابراتی مدرن هستند. ساختار فیزیکی آن شامل تجهیزات لازم برای ارسال و دریافت "سلول" یا سیگنال های رادیویی منطقه ای خاص است، از این رو نام آن است. برج های سلولی ارتباطات بی سیم بین دستگاه های تلفن همراه و شبکه ها را تسهیل می کنند. معماری آن بخش مهمی از اکوسیستم ارتباطات بیسیم است که به افراد کمک میکند تماسها، ارسال پیامهای متنی و دسترسی به اینترنت از دستگاههای تلفن همراه خود را داشته باشند، بنابراین نیاز به آزمایش گسترده دارد.
NI متعهد به ارائه راه حل های انعطاف پذیر، مقیاس پذیر و مقرون به صرفه برای آزمایش فن آوری های پیچیده جدید و کمک کامل به شما در ایجاد یک زیرساخت بی سیم قابل اعتماد است. از آنجایی که فناوری بی سیم به سرعت در حال تکامل است و با ظهور 6G پیچیده تر می شود، راه حل های نوآورانه می تواند به مهندسان آزمایش کمک کند تا بینشی در مورد طراحی شبکه و تکنیک های آزمایش مورد نیاز برای حفظ عملکرد صحیح برج های سلولی کسب کنند.
اجزای برج سلولی
اگر به اطراف نگاه کنید، مطمئناً برج های سلولی را خواهید دید، برخی از آنها فقط برجسته نمی شوند. ایستگاه های فرستنده و گیرنده پایه در اندازه های مختلف، از برج های بلند معمولی گرفته تا دستگاه های کوچکی به اندازه آشکارسازهای دود هستند. همه اینها به پوشش و تراکم ارتباطی مورد نیاز در منطقه بستگی دارد.
اما برج های سلولی چگونه هستند؟ برجهای سلولی شبیه دکلهای عمودی بلند هستند و با آرایههای آنتن 3-راه یا 4-تزیین شدهاند و ظاهری متمایز به آنها میدهد که شناسایی آنها را آسان میکند. اما همه برج های سلولی چندان قابل مشاهده نیستند. برج های نامرئی محتاطانه تر هستند و می توانند در محیط خود پنهان شوند و به طور محتاطانه با ساختمان های موجود مانند پشت بام ها یا حتی مناره های کلیسا ترکیب شوند. این واحدهای مرتفع چه در یک نگاه به وضوح قابل مشاهده باشند و چه به طور نامحسوس با محیط اطراف خود ترکیب شوند، این واحدهای مرتفع مجهز به طیف وسیعی از تجهیزات کلیدی هستند تا از اتصال سلولی صاف در مناطق خدماتی خود اطمینان حاصل کنند.
در حالی که دکل های سلولی بسته به نیازهای شبکه و نیازهای منطقه خدماتی خاص کمی متفاوت هستند، اکثر آنها دارای اجزای زیر هستند:
آنتنها - آنتنها برای دستگاههای تلفن همراه برای ارسال و دریافت سیگنال در یک منطقه تحت پوشش برج سلولی ضروری هستند. 2 نوع اصلی آنتن برج سلولی وجود دارد:
آنتن پانل - این یک دستگاه مستطیلی و مسطح است که در طیف گسترده ای از برنامه ها استفاده می شود. آنها همه کاره هستند و می توانند در پیکربندی های مختلف برای دستیابی به پوشش و ظرفیت مورد نیاز مرتب شوند. آنتن های صفحه تخت می توانند از فناوری MIMO (Multiple Input Multiple Output) برای افزایش ظرفیت با انتقال جریان های داده های متعدد در یک کانال استفاده کنند.
آنتن های سکتوری - آنتن های سکتوری معمولاً در گروه های 3 یا 4 تایی بر روی دکل های سلولی یافت می شوند و برای پوشش یک جهت یا "بخش" خاص طراحی می شوند. این پارتیشن بندی به طور موثر پوشش کلی را گسترش می دهد و تداخل بین سیگنال ها را کاهش می دهد. آنتنهای بخش معمولاً در یک پیکربندی هندسی قرار میگیرند تا پوشش سیگنال همه جهته 360 درجه را فراهم کنند.
ایستگاه فرستنده و گیرنده پایه (BTS) - یک BTS حاوی فرستنده های رادیویی برای دریافت و ارسال سیگنال های RF است. هر یک از این فرستندهها یا کانالها تعداد معینی از تماسهای همزمان را پشتیبانی میکنند. BTS همچنین شامل تجهیزات، ابزارهای فیلتر طیف، دوبلکسرها و تقویت کننده هایی برای رمزگذاری و رمزگشایی ارتباطات است.
برج یا دکل - این ساختار فیزیکی بلند اجازه می دهد تا یک آنتن در بالا قرار گیرد و معمولاً از فولاد ساخته شده است. تاکید بر ارتفاع است: هر چه آنتن بلندتر باشد، منطقه تحت پوشش گسترده تر است. سازه همچنین باید بتواند تنش های محیطی مانند باد و بار وزنی تجهیزات را تحمل کند.
تجهیزات زمینی - شامل محفظه ها یا سپرهایی است که برای قرار دادن سیستم های فرعی مختلف، مانند سیستم های برق برج سلولی (اغلب پشتیبان باتری برای افزایش قابلیت اطمینان)، سیستم های HVAC برای کنترل دما، و باند پایه برای پردازش گیرنده داده تماس استفاده می شود.
آنتنهای مایکروویو - برای دکلهای سلولی که از طریق کابلهای فیزیکی به شبکه مخابراتی متصل نیستند (اغلب در مناطق دورافتاده قرار دارند)، میتوان از آنتنهای مایکروویو برای اتصالات بک هاول استفاده کرد. این آنتن ارتباطات نقطه به نقطه با دیگر دکل های سلولی یا گره های شبکه را تسهیل می کند. آنها معمولاً در کنارههای برجهای سلولی نصب میشوند و برای مناطقی که کابلها نمیتوانند اجرا شوند، ایدهآل هستند.
کابل کشی - تمام اجزای یک برج سلولی توسط کابل به یکدیگر متصل می شوند و به آنها اجازه می دهد با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. انواع مختلفی از کابل ها در کابل کشی استفاده می شود، مانند کابل های کواکسیال، موجبر برای انتقال امواج مایکروویو و کابل های فیبر نوری. کابل های RF از BTS به آنتن و کابل های شبکه برای انتقال داده.
هم افزایی یکپارچه اجزای برج سلولی فوق، اساس ستون فقرات شبکه ارتباطات بی سیم را تشکیل می دهد.
برج های سلولی چگونه کار می کنند؟
دکل های تلفن همراه به عنوان واسطه بین دستگاه های تلفن همراه و شبکه های مخابراتی عمل می کنند. به زبان عامیانه، یک دکل تلفن همراه با دریافت سیگنال از یک دستگاه تلفن همراه، تبدیل آن به فرمت دیجیتال و سپس ارسال سیگنال به مقصد (مانند تلفن همراه دیگر یا اینترنت) کار می کند. روند تماس ها یا داده های دریافتی برعکس است. این فرآیند ممکن است ساده به نظر برسد، اما شامل مراحل و تجهیزات زیادی است. بیشتر در این مورد در زیر.
فرآیند ارتباط زمانی آغاز می شود که یک دستگاه تلفن همراه، مانند تلفن همراه، سیگنالی را ارسال کند. این سیگنال یک موج الکترومغناطیسی (موج RF، به طور خاص) است که در اصل یک نسخه مدوله شده از صدای یا داده های کاربر است. سیگنال توسط آنتن نصب شده بر روی دکل دریافت می شود. این آنتن ها می توانند از فناوری MIMO برای انتقال جریان های داده های متعدد در یک کانال برای افزایش ظرفیت استفاده کنند.
پس از دریافت سیگنال توسط آنتن، از طریق یک سری کابل های کواکسیال یا موجبرهای فرکانس بالا به BTS واقع در پایه برج سلولی می رسد. BTS سیگنال های RF را به فرمت دیجیتالی تبدیل می کند که شبکه می تواند آن را پردازش کند. سیگنال پردازش شده از طریق اتصال backhaul به مرکز سوئیچینگ موبایل (MSC) ارسال می شود. بسته به مکان و زیرساخت، اتصال ممکن است فیزیکی (به عنوان مثال، کابل های فیبر نوری برای مناطق شهری یا حومه شهر) یا بی سیم (به عنوان مثال، پیوندهای مایکروویو برای مناطق دور افتاده) باشد.
MSC مرکز عصبی شبکه سلولی است و برای هدایت تماس ها یا داده ها به مقصد صحیح، که ممکن است دستگاه تلفن همراه یا سرور دیگری در اینترنت باشد، استفاده می شود. روند تماس ها یا داده های دریافتی برعکس است. MSC سیگنال را به BTS می فرستد و سپس آن را به سیگنال RF تبدیل می کند. سپس این سیگنال RF توسط آنتن برج سلولی به دستگاه تلفن همراه مورد نظر ارسال می شود.
پوشش سیگنال های برج سلولی چقدر خوب است؟
دکل های تلفن همراه می توانند سیگنال هایی را به تلفن های همراه واقع در مناطق روستایی تا فاصله 20 مایلی ارسال کنند. در شهرهای متراکم با موانع فیزیکی بیشتر مانند ساختمانها، پوشش ممکن است به ۱ یا ۲ مایل کاهش یابد. دکل های تلفن همراه می توانند هزاران اتصال تلفن یا اینترنت را به طور همزمان مدیریت کنند.
عوامل متعددی وجود دارد که می تواند به طور قابل توجهی بر ناحیه پوشش یک برج سلولی (که از نظر فنی شعاع سلولی نامیده می شود) تأثیر بگذارد. سیگنالهای فرکانس بالا، مانند سیگنالهایی که معمولاً در شبکههای 5G استفاده میشوند، مسافتهای کوتاهتری را طی میکنند اما ظرفیت بیشتری دارند، در حالی که سیگنالهای فرکانس پایین 4G LTE، که معمولاً در مناطق روستایی استفاده میشوند، مسافتهای طولانیتری را طی میکنند اما دادههای کمتری را حمل میکنند. ارتفاع و نوع آنتن نیز در پوشش دهی تاثیر دارد. هر چه آنتن بالاتر باشد، جلوگیری از موانع آسان تر است و در نتیجه منطقه بزرگ تری را پوشش می دهد. انواع آنتن مانند آنتن های سکتور پوشش هدف را در جهت خاصی ارائه می دهند، در حالی که آنتن های صفحه تخت پوشش گسترده تری را ارائه می دهند. فناوری Beamforming در تنظیمات پیشرفته MIMO همچنین می تواند برای تمرکز سیگنال ها به کاربران خاص برای گسترش پوشش و بهبود کیفیت سیگنال استفاده شود.
برای رسیدگی به هزاران درخواست به طور همزمان، دکلهای سلولی مدرن از فناوری پیشرفته برای به حداکثر رساندن تعداد تماسهای همزمان یا جلسات داده استفاده میکنند. MIMO از ارسال و دریافت چندین جریان داده به طور همزمان پشتیبانی می کند و به طور موثر ظرفیت را بدون نیاز به پهنای باند اضافی افزایش می دهد. فن آوری های پیشرفته بازده طیفی مانند مدولاسیون دامنه چهارگانه (QAM) نیز می تواند ظرفیت پهنای باند در هر هرتز را افزایش دهد. ظرفیت نیز می تواند از طریق فناوری های خاص متفاوت باشد. به عنوان مثال، فناوری mmWave می تواند از پهنای باند بالاتر پشتیبانی کند و ظرفیت را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. علاوه بر این، محدوده فرکانس های اختصاص داده شده برای استفاده سلولی در یک منطقه خاص (همچنین به عنوان مقدار طیف موجود شناخته می شود) نیز بر ظرفیت تأثیر می گذارد.
خط دید در ارتباطات بی سیم
در ارتباطات بی سیم، خط دید به مسیر انتقال بدون مانع امواج رادیویی از یک آنتن فرستنده (مانند یک برج سلولی) به یک آنتن گیرنده (مانند تلفن هوشمند) اشاره دارد.
برای قدرت و کیفیت سیگنال بهینه، باید یک خط دید واضح بین فرستنده و گیرنده حفظ شود. موانعی مانند ساختمانها، درختان، تپهها و حتی شرایط جوی میتوانند باعث تضعیف یا تضعیف سیگنال شوند و انتشار چند مسیری (جایی که سیگنال از سطوح باز میگردد و در زمانهای مختلف به گیرنده میرسد) نیز میتواند با سیگنال تداخل کند و عملکرد را کاهش دهد.
خط دید به ویژه در باندهای فرکانس بالاتر مانند شبکه های 5G اهمیت دارد، زیرا طول موج آنها کوتاه تر است و به راحتی توسط موانع جذب یا منعکس می شود. بنابراین، برج های سلولی اغلب به دلیل ملاحظات خط دید در ارتفاع بالا ساخته می شوند و از تکنیک هایی مانند شکل دهی پرتو برای تمرکز سیگنال های رادیویی به سمت گیرنده ها استفاده می شود.
