АссистентНовый вопросИсторияОбласти знаний
Партнёрские проектыСпецпроектыСтать автором
Сменить язык
О РУВИКИ

Малая ячейка

Малая ячейка (англ. small cell) — низкомощный радиодоступный узел сотовой связи, обеспечивающий покрытие на расстоянии от примерно 10 метров до нескольких километров. Это базовые станции с низким энергопотреблением и стоимостью, предназначенные для плотного развёртывания с целью повышения пространственной спектральной эффективности и обеспечения высоких скоростей передачи данных[1].

В Соединённых Штатах Федеральная комиссия по связи (FCC) утвердила стандарты размеров и высоты установки, способствующие чёткому определению оборудования малых ячеек[2][3]. «Малыми» такие устройства считаются по сравнению с макроячейками мобильной связи ввиду меньшего радиуса действия и, как правило, ограниченного числа одновременных сессий или звонков. В условиях нужды операторов в увеличении ёмкости для обслуживания растущих объёмов данных 5G, малые ячейки рассматриваются как средство повторного использования частотного спектра[4][5][6], а также как важный способ повышения ёмкости, качества и устойчивости сотовых сетей, в частности при использовании LTE Advanced.

Виды малых ячеек

К малым ячейкам относят фемтоячейки, пикоячейки и микроячейки. Сети малых ячеек могут реализовываться с помощью распределённых радиотехнологий на основе централизованных блоков обработки и удалённых радиомодулей. Технология формирования направленных лучей, позволяющая сосредоточивать радиосигнал на узкой области, дополнительно повышает эффективность малых ячеек. Все эти подходы управляются централизованно операторами мобильной связи.

Малые ячейки формируют ограниченное радиопокрытие: от 10 метров (в городских и внутридомовых условиях) до 2 км (в сельской местности). Пико- и микроячейки также обеспечивают покрытие от сотен метров до нескольких километров, но, в отличие от фемтоячеек, не всегда обладают возможностями самоорганизации и автономного управления.

Малые ячейки поддерживают различные воздушные интерфейсы, включая GSM, CDMA2000, TD-SCDMA, W-CDMA, LTE и 5G. В терминологии 3GPP Home Node B (HNB) — это фемтоячейка для сетей 3G, Home eNode B (HeNB) — фемтоячейка для LTE. Wi-Fi также относится к малым ячейкам, однако работает в нелицензированных диапазонах и поэтому не может управляться так же эффективно, как малые ячейки в лицензированном спектре. Особенности развёртывания зависят от сценариев использования и применяемой радиотехнологии.

Термин-«зонтик»

Наиболее распространённая разновидность малых ячеек — фемтоячейки, изначально предназначенные для дома и малого бизнеса, с небольшим радиусом действия и ограниченным числом каналов. Появление фемтоячеек с увеличенной дальностью и ёмкостью привело к множеству терминов: метроячейки, публичные фемтоячейки, корпоративные фемтоячейки, супефемтоячейки, Class 3 femto, увеличенные фемтоячейки, микроячейки и др. Термин «малая ячейка» широко используется аналитиками и отраслью для обозначения всех этих вариантов и устранения заблуждения, что фемтоячейки применяются только в быту. Иногда ошибочно малой ячейкой также называют системы с распределённой антенной (DAS), которые не являются маломощными узлами доступа.

Назначение

Малые ячейки используются для организации беспроводного доступа внутри зданий и на улице. Операторы мобильной связи применяют их для расширения зоны покрытия и/или увеличения ёмкости сети.

По данным ABI Research, малые ячейки позволяют провайдерам создавать новые источники дохода благодаря информации о местоположении и присутствии пользователей. Например, при входе зарегистрированного абонента в зону действия фемтоячейки сеть получает уведомление о его местоположении, и с согласия пользователя оператор может использовать эти данные для обновления статуса в социальных сетях. Предоставление программных интерфейсов (API) малых ячеек для экосистемы мобильных приложений создаёт эффект «длинного хвоста».

Ключевым направлением стал рынок сельского покрытия — операторы развёртывают публичные метроячейки в малонаселённых и труднодоступных районах, где ранее имелась только 2G-связь или отсутствовало покрытие вообще. Экономические преимущества малых ячеек перед макроячейками позволяют обеспечивать связью даже небольшие поселения — от десятков до нескольких сотен жителей. Ассоциация Small Cell Forum опубликовала белую книгу с анализом технологий и бизнес-кейсов[7]. Операторы как в развитых, так и в развивающихся странах уже проводят испытания или внедряют подобные решения. Одним из пионеров была японская SoftBank Mobile, установившая более 3000 публичных 3G-фемтоячеек в сельских почтовых отделениях Японии. В Великобритании этому способствуют программы Rural Open Sure Signal от Vodafone и развитие 3G/4G-решений в сельской местности у EE.

Будущее мобильных сетей

Малые ячейки составляют неотъемлемую часть сетей LTE. В 3G-сетях они рассматриваются как инструмент разгрузки трафика[8]. В 4G реализуется концепция гетерогенных сетей (HetNet), где сеть строится из слоёв малых и макроячеек[9]. В LTE все ячейки становятся самоорганизующимися, в том числе на базе принципов Home NodeB.

В перспективных радиодоступных архитектурах стирается грань между малой и макроячейкой: различие определяется лишь количеством объединённых «кубов» (ячеечных блоков).

Сигнал от макробазовой станции (MBS) быстро ослабевает при проникновении в помещения. Фемтоячейки решают проблему низкого качества обслуживания внутри зданий; именно обеспечение сети с помощью фемтобазовых станций (FBS) становится ключевым для предоставления качественного сервиса (QoS) в таких условиях[10].

Практика развёртывания

К декабрю 2017 года во всём мире было установлено более 12 миллионов малых ячеек; прогноз на 2025 год — до 70 миллионов устройств[11].

Бэкхол для малых ячеек

Для связи малых ячеек с ядром сети, интернетом и другими сервисами необходим так называемый бэкхол (backhaul). Внутри зданий часто используют существующее широкополосное интернет-подключение. В городских условиях задача усложняется, так как малые ячейки обычно размещаются низко, на уровне улицы, а не выше крыш, как макроячейки, и при этом требуется обеспечить операторское качество связи при существенно меньшей стоимости за бит. Для этих целей предлагаются различные беспроводные и проводные технологии, и для решения всей совокупности задач потребуется комбинация разных подходов. Индустриальный консенсус по выбору решений изложен в материалах Small Cell Forum[12]. Выбор метода бэкхола зависит и от основной мотивации оператора при развёртывании малых ячеек — будь то увеличение ёмкости или нужда в покрытии внутри помещений либо на улице[13].

Примечания

  1. ↑ Athanasiadou, Georgia; Fytampanis, Panagiotis; Zarbouti, Dimitra; Tsoulos, G.V.; Gkonis, Panagiotis; Kaklamani, Dimitra (2020). “Radio Network Planning towards 5G mmWave Standalone Small-Ce”. Electronics [англ.]. 9 (2): 399. DOI:10.3390/electronics9020339. Дата обращения 2023-07-01.
  2. ↑ FCC Facilitates Wireless Infrastructure Deployment for 5G (англ.). Federal Communications Commission (27 сентября 2018). Дата обращения: 30 января 2020.
  3. ↑ What is a Small Cell, and Why Does It Matter (англ.). Gunnerson Consulting (28 января 2020). Дата обращения: 1 июля 2023.
  4. ↑ Technology — Small Cells — Qualcomm (англ.), Qualcomm (13 мая 2014). Дата обращения: 19 февраля 2018.
  5. ↑ Small Cells (англ.), Nokia Networks (26 апреля 2016). Дата обращения: 5 апреля 2023.
  6. ↑ Indoor 5G Small Cells (англ.). Ericsson (9 февраля 2023). Дата обращения: 29 июня 2023. Архивировано 5 апреля 2023 года.
  7. ↑ Extending Rural and Remote Coverage using Small Cells (англ.). Дата обращения: 19 февраля 2018.
  8. ↑ Kang, Xin; Chia, Yeow-Khiang; Sun, Sumei; Chong, Hon Fah (октябрь 2014). “Mobile Data Offloading Through A Third-Party WiFi Access Point: An Operator's Perspective”. IEEE Transactions on Wireless Communications [англ.]. 13 (10): 5340—5351. arXiv:1408.5245. DOI:10.1109/TWC.2014.2353057. ISSN 1536-1276. S2CID 18395548. Проверьте дату в |date= (справка на английском)
  9. ↑ Heterogeneous Network (HetNet) – Light Reading (англ.). Дата обращения: 5 апреля 2023.
  10. ↑ Ghosh, Joydev; Roy, Sanjay Dhar (2017). “The Implications of Cognitive Femtocell Based Spectrum Allocation over Macrocell Networks”. Wireless Personal Communications [англ.]. 92 (3): 1125—1143. DOI:10.1007/s11277-016-3597-x. S2CID 32573085.
  11. ↑ Small Cell Market Status Statistics Dec 2017 (брит. англ.). scf.io. Дата обращения: 5 апреля 2023.
  12. ↑ Backhaul Technologies for Small Cells, use cases, requirements and solutions (брит. англ.). scf.io. Дата обращения: 19 февраля 2018.
  13. ↑ Five ways to deploy small cells and the implications for backhaul (англ.). CBNL (2012). Дата обращения: 5 апреля 2023.

Ссылки

Категории

undefined
undefined
undefined
undefined