Hücre kuleleri, mobil cihazlardan gelen sinyalleri yöneterek verimli hücresel iletişim sağlayan antenler, baz alıcı-vericileri, direkler ve yer ekipmanları gibi bileşenlerden oluşur. 4G ve 5G baz istasyonları arasındaki fark, 5G teknolojisinin baz istasyonlarının hızını, kapasitesini ve gecikmesini iyileştirmesidir. Kapsamlı testlerin gerçekleştirilmesi, optimum baz istasyonu performansını ve güvenilirliğini sağlar.
NI güvenilir kablosuz altyapı oluşturulmasına yardımcı olur
Yardım sağlamak
Dünya her zamankinden daha bağlantılı ve güvendiğimiz ağları korumak çok büyük kaynaklar gerektiriyor. Hücre kuleleri (aynı zamanda hücre kuleleri veya baz alıcı-verici istasyonları olarak da adlandırılır) modern telekomünikasyon sistemlerinin önemli bir parçasıdır. Fiziksel yapısı, belirli "hücreleri" veya alan radyo sinyallerini iletmek ve almak için gerekli ekipmanı içerir, dolayısıyla adı da buradan gelir. Hücre kuleleri, mobil cihazlar ve ağlar arasındaki kablosuz iletişimi kolaylaştırır. Mimarisi, insanların arama yapmasına, kısa mesaj göndermesine ve mobil cihazlarından İnternet'e erişmesine yardımcı olan kablosuz iletişim ekosisteminin önemli bir parçası olduğundan kapsamlı testler gerektirir.
NI, karmaşık yeni teknolojileri test etmek ve güvenilir bir kablosuz altyapı oluşturmanıza tam olarak yardımcı olmak için esnek, ölçeklenebilir ve uygun maliyetli çözümler sunmaya kendini adamıştır. Kablosuz teknoloji hızla geliştikçe ve 6G'nin gelişiyle giderek daha karmaşık hale geldikçe, yenilikçi çözümler test mühendislerinin baz istasyonlarının düzgün çalışmasını sağlamak için gereken ağ tasarımı ve test teknikleri hakkında fikir sahibi olmalarına yardımcı olabilir.
Hücre Kulesi Bileşenleri
Etrafınıza bakarsanız kesinlikle baz istasyonlarını göreceksiniz, bazıları göze çarpmayacak. Baz alıcı-verici istasyonları, ortak yüksek kulelerden duman dedektörü boyutundaki küçük cihazlara kadar çeşitli boyutlarda mevcuttur. Her şey bölgede ihtiyaç duyulan kapsama alanına ve iletişim yoğunluğuna bağlıdır.
Peki baz istasyonları neye benziyor? Hücre kuleleri, uzun dikey direklere benzer ve 3-yollu veya 4-yollu anten dizileriyle süslenmiştir; bu, onlara tanımlanmalarını kolaylaştıran farklı bir görünüm kazandırır. Ancak baz istasyonlarının hepsi bu kadar görünür değil. Görünmez kuleler daha gizlidir ve çevrelerinde gizlenerek çatılar ve hatta kilise kuleleri gibi mevcut binalara gizlice karışabilir. İster bir bakışta net bir şekilde görünsün, isterse çevresine zarif bir şekilde uyum sağlasın, bu yükseltilmiş üniteler, hizmet alanları içinde sorunsuz hücresel bağlantı sağlamak için bir dizi önemli ekipmanla donatılmıştır.
Baz istasyonları ağ ihtiyaçlarına ve belirli hizmet alanı gereksinimlerine bağlı olarak biraz farklılık gösterse de çoğu aşağıdaki bileşenlere sahiptir:
Antenler – Antenler, mobil cihazların belirli bir baz istasyonu kapsama alanı dahilinde sinyal gönderip alması için kritik öneme sahiptir. 2 ana tip baz istasyonu anteni vardır:
Panel Anteni – Bu, çok çeşitli uygulamalarda kullanılan düz, dikdörtgen bir cihazdır. Çok yönlüdürler ve gerekli kapsama ve kapasiteyi elde etmek için çeşitli konfigürasyonlarda düzenlenebilirler. Düz panel antenler, aynı kanalda birden fazla veri akışını ileterek kapasiteyi artırmak için MIMO (Çoklu Giriş Çoklu Çıkış) teknolojisini kullanabilir.
Sektör Antenleri – Sektör antenleri genellikle baz kulelerinde 3 veya 4'lü gruplar halinde bulunur ve belirli bir yönü veya "sektörü" kapsayacak şekilde tasarlanmıştır. Bu bölümleme, genel kapsama alanını etkili bir şekilde genişletir ve sinyaller arasındaki paraziti azaltır. Sektör antenleri genellikle 360 derecelik çok yönlü sinyal kapsama alanı sağlayacak şekilde geometrik bir konfigürasyonda düzenlenir.
Baz Alıcı-Verici İstasyonu (BTS) - BTS, RF sinyallerini almak ve iletmek için radyo alıcı-vericilerini içerir. Bu alıcı-vericilerin veya kanalların her biri belirli sayıda eşzamanlı çağrıyı destekler. BTS ayrıca iletişimi şifrelemek ve şifresini çözmek için ekipman, spektrum filtreleme araçları, duplexer'lar ve amplifikatörler içerir.
Kule veya Direk - Bu uzun fiziksel yapı, antenin yükseğe yerleştirilmesine olanak tanır ve genellikle çelikten yapılır. Vurgu yükseklik üzerindedir: anten ne kadar uzun olursa kapsama alanı da o kadar geniş olur. Yapı aynı zamanda rüzgar ve ekipmanın ağırlık yükü gibi çevresel streslere de dayanabilmelidir.
Yer ekipmanı - baz istasyonu güç sistemleri (daha fazla güvenilirlik için genellikle pil yedeklemesi), sıcaklık kontrolü için HVAC sistemleri ve çağrı veri alıcısını işlemek için temel bant gibi çeşitli yardımcı sistemleri barındırmak için kullanılan muhafazaları veya korumaları içerir.
Mikrodalga Antenleri – Telekomünikasyon ağına fiziksel kablolar aracılığıyla bağlı olmayan (genellikle uzak bölgelerde bulunan) hücre kuleleri için, ana taşıyıcı bağlantılar için mikrodalga antenleri kullanılabilir. Bu anten, diğer baz istasyonları veya ağ düğümleri ile noktadan noktaya iletişimi kolaylaştırır. Tipik olarak hücre kulelerinin yanlarına monte edilirler ve kabloların döşenemediği alanlar için idealdirler.
Kablolama – Bir hücre kulesinin tüm bileşenleri, birbirleriyle iletişim kurmalarına olanak tanıyan kablolarla bağlanır. Kablolamada koaksiyel kablolar, mikrodalga iletimi için dalga kılavuzları ve fiber optik kablolar gibi çeşitli kablo türleri kullanılır. BTS'den antene giden RF kabloları ve veri iletimi için ağ kabloları.
Yukarıdaki hücresel kule bileşenlerinin kesintisiz sinerjisi, kablosuz iletişim ağı omurgasının temelini oluşturur.
Hücre kuleleri nasıl çalışır?
Hücre kuleleri, mobil cihazlar ve telekomünikasyon ağları arasında aracı görevi görür. Meslekten olmayanların ifadesiyle, bir baz istasyonu, bir mobil cihazdan bir sinyal alıp bunu dijital formata dönüştürerek ve ardından sinyali bir hedefe (başka bir cep telefonu veya İnternet gibi) göndererek çalışır. Gelen aramalar veya veriler için süreç tam tersidir. Süreç basit görünebilir ancak birçok adım ve ekipman içerir. Aşağıda bu konuda daha fazla bilgi bulabilirsiniz.
İletişim süreci cep telefonu gibi bir mobil cihazın sinyal göndermesiyle başlar. Bu sinyal, esasen kullanıcının sesinin veya verilerinin modüle edilmiş bir versiyonu olan bir elektromanyetik dalgadır (özellikle RF dalgası). Sinyal, direğe monte edilmiş bir anten tarafından alınır. Bu antenler, kapasiteyi artırmak amacıyla aynı kanalda birden fazla veri akışını iletmek için MIMO teknolojisini kullanabilir.
Sinyal anten tarafından alındıktan sonra, bir dizi yüksek frekanslı koaksiyel kablo veya dalga kılavuzu aracılığıyla baz istasyonunun tabanında bulunan BTS'ye gider. BTS, RF sinyallerini ağın işleyebileceği dijital formata dönüştürür. İşlenen sinyal, ana taşıyıcı bağlantı yoluyla Mobil Anahtarlama Merkezine (MSC) gönderilir. Bağlantı, konuma ve altyapıya bağlı olarak fiziksel (örneğin, kentsel veya banliyö alanları için fiber optik kablolar) veya kablosuz (örneğin, uzak alanlar için mikrodalga bağlantıları) olabilir.
MSC, hücresel ağın sinir merkezidir ve aramaları veya verileri, başka bir mobil cihaz veya İnternet'teki bir sunucu olabilecek doğru hedefe yönlendirmek için kullanılır. Gelen aramalar veya veriler için süreç tam tersidir. MSC, sinyali BTS'ye gönderir ve BTS bunu tekrar RF sinyaline dönüştürür. Bu RF sinyali daha sonra baz istasyonunun anteni tarafından amaçlanan mobil cihaza gönderilir.
Baz istasyonu sinyallerinin kapsama alanı ne kadar iyi?
Baz istasyonları, 20 mil uzaklığa kadar kırsal alanlarda bulunan cep telefonlarına sinyal gönderebilir. Binalar gibi fiziksel engellerin daha fazla olduğu yoğun şehirlerde kapsama alanı 1 veya 2 mil'e düşürülebilir. Baz istasyonları aynı anda binlerce telefon veya internet bağlantısını yönetebilir.
Bir baz istasyonunun kapsama alanını (teknik olarak hücre yarıçapı olarak adlandırılır) önemli ölçüde etkileyebilecek çeşitli faktörler vardır. 5G ağlarında yaygın olarak kullanılanlar gibi yüksek frekanslı sinyaller daha kısa mesafeler kat eder ancak daha büyük kapasiteye sahiptir; 4G LTE'nin genellikle kırsal alanlarda kullanılan düşük frekanslı sinyalleri ise daha uzun mesafeler kat eder ancak daha az veri taşır. Anten yüksekliği ve tipi de kapsamayı etkiler. Anten ne kadar yüksek olursa engellerden kaçınmak o kadar kolay olur ve böylece daha geniş bir alanı kaplar. Sektör antenleri gibi anten türleri belirli bir yönde hedef kapsama alanı sağlarken, düz panel antenler daha geniş kapsama alanı sağlar. Gelişmiş MIMO ayarlarındaki hüzme oluşturma teknolojisi, kapsama alanını genişletmek ve sinyal kalitesini iyileştirmek amacıyla sinyalleri belirli kullanıcılara odaklamak için de kullanılabilir.
Binlerce isteği eş zamanlı olarak karşılamak için modern baz istasyonları, eş zamanlı çağrı veya veri oturumlarının sayısını en üst düzeye çıkarmak için ileri teknolojiyi kullanır. MIMO, birden fazla veri akışının aynı anda gönderilip alınmasını destekleyerek ek bant genişliği gerektirmeden kapasiteyi etkili bir şekilde genişletir. Dörtlü Genlik Modülasyonu (QAM) gibi gelişmiş spektral verimlilik teknolojileri de hertz başına bant genişliği kapasitesini artırabilir. Kapasite ayrıca belirli teknolojiler aracılığıyla da değiştirilebilir. Örneğin, mmWave teknolojisi daha yüksek bant genişliklerini destekleyerek kapasiteyi önemli ölçüde artırabilir. Ek olarak, belirli bir alanda hücresel kullanıma tahsis edilen frekans aralığı (mevcut spektrum miktarı olarak da bilinir) de kapasiteyi etkiler.
Kablosuz iletişimde görüş hattı
Kablosuz iletişimde görüş hattı, radyo dalgalarının verici antenden (baz istasyonu gibi) alıcı antene (akıllı telefon gibi) engelsiz iletim yolunu ifade eder.
Optimum sinyal gücü ve kalitesi için verici ile alıcı arasında net bir görüş hattının korunması gerekir. Binalar, ağaçlar, tepeler ve hatta atmosferik koşullar gibi engeller sinyalin zayıflamasına veya zayıflamasına neden olabilir ve çok yollu yayılım (sinyalin yüzeylerden yansıyarak alıcıya farklı zamanlarda ulaşması) da sinyale müdahale ederek performansı düşürebilir.
Görüş hattı, 5G ağları gibi yüksek frekans bantlarında özellikle önemlidir çünkü dalga boyları daha kısadır ve engeller tarafından daha kolay emilir veya yansıtılır. Bu nedenle, görüş hattı hususları nedeniyle hücre kuleleri genellikle yüksek inşa edilir ve radyo sinyallerini alıcılara odaklamak için ışın oluşturma gibi teknikler kullanılır.
