Kleinzellen

Wireless-Lösungen für Gebäude

Kleinzellen übertragen Daten zu und von drahtlosen Geräten, sorgen für eine Netzabdeckung und erhöhen gezielt die Kapazität in Innenräumen oder im Freien. Sie verbessern die Funkabdeckung, indem sie die Signale von Mobilfunkanbietern umverteilen, sie in das Innere des Gebäudes bringen oder über einen großen Bereich verteilen.

Kleinzellen in Innenbereichen – Überblick

Ein Mobilfunknetz besteht aus vielen Makrozellen, in denen elektronische Geräte und Antennen untergebracht sind, um die Verbindung von Mobilgeräten im lizenzierten Spektrum bereitzustellen. Eine Makrozelle kann mehr als 1.000 Geräte über einen großen Bereich (bis zu 35 km) verbinden. Es gibt viele Faktoren, die die Reichweite und die Anzahl der Geräte bestimmen, die diese Makrozellen anbieten können.

In Bereichen mit höherer Netzdichte oder in Bereichen, in denen die Netzabdeckung behindert wird (z. B. durch Gebäude, geografische Gegebenheiten usw.), können kleinere Mobilfunkknoten mit geringerer Leistung eingesetzt werden, um die Abdeckung und Kapazität zu verbessern. Diese zellularen Netzwerkknoten können wie folgt beschrieben werden:

 

  • Mikrozellen, die 500 Knoten in einem Radius von 2 km bereitstellen
  • Pikozellen, die 250 Knoten in einem Radius von 250 m bereitstellen
  • Femtozellen, die 10 bis 50 Knoten in einem Radius von 20 m bereitstellen

Eine Kleinzelle kann ein beliebiger dieser kleineren, leistungsschwächeren Mobilfunknetzknoten sein. Dieser Anwendungsleitfaden konzentriert sich auf Kleinzellen in Innenräumen, die im Allgemeinen als Piko- oder Femtozellen bezeichnet werden.


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  • Entwicklung der Kleinzellentechnologie
  • Abgrenzungspunkt
  • Dezentrale Einheit
  • Funkgerät klein (Zelle)
  • Überlegungen
  • Herausforderungen
Mobilfunknetze wurden erstmals in Japan in 1979 und später in den Vereinigten Staaten in 1983 eingeführt. Bei dieser ersten Generation von Mobilfunknetzen handelte es sich um analoge Systeme im Sub-1-GHz-Bereich, die nur Sprachübertragung boten.

Finnland nahm im Jahr 1991 das erste globale Mobilfunksystem (GSM) in Betrieb. Diese zweite Generation von Mobilfunknetzen ermöglichte das Roaming zwischen verschiedenen Netzbetreibern, verbesserte die Netzabdeckung und führte Textnachrichten ein.

Japan führte 2001 die dritte Generation von Mobilfunknetzen ein, die das Netzwerkprotokoll standardisierte, um internationales Roaming zu ermöglichen. Weitere Verbesserungen in der Erhöhung der Geschwindigkeit und der Bandbreite haben die Funktionen für Videokonferenzen, Streaming und Voice over IP (VoIP) zusätzlich verbessert. In dieser Zeit wurden neue Geräte wie BlackBerry und iPhone eingeführt, um Menschen über das Mobilfunknetz vollständig mit dem Internet zu verbinden. In dieser Zeit wurden auch die Kleinzellen entwickelt.

GPP ist das Partnerschaftsprojekt der dritten Generation, das mehrere Organisationen für Standarddokumente in einer Spezifikation für Mobilfunknetze vereint. In 2008 wurden Kleinzellen zur 3GPP Release 9 hinzugefügt und hauptsächlich als Offload-Technik verwendet.

Schweden und Norwegen führten im Jahr 2009 die Langzeitentwicklung (LTE) ein. Dieses Mobilfunknetz der vierten Generation hat die Technologien der vorherigen Generation erheblich verbessert und uns die hochwertige Videoqualität, das Streaming, die Abdeckung und die globale Kommunikation ermöglicht, die wir heute genießen. Kleinzellen sind nicht mehr nur für den Offload gedacht, sondern spielen auch eine Rolle in heterogenen Netzen (HetNets). HetNets bieten einen nahtlosen Übergang zwischen verschiedenen Ebenen und unterschiedlichen Funkschnittstellen des Mobilfunknetzes, und sorgen so für ein beständiges Nutzererlebnis auf mobilen Geräten.

Heutzutage werden Mobilfunknetze so weiterentwickelt, dass sie 5G unterstützen. Im Gegensatz zu früheren Universal-Upgrades bietet 5G eine Fülle von Optionen, je nach dem benötigten Dienst. 5G bietet optimierte Unterstützung für eine Vielzahl von Diensten, Verkehrslasten und Endverbrauchern. Es kombiniert die neuesten LTE-Technologien mit neuen 5G-Funktechnologien, um die Ziele für die Unterstützung von erweitertem mobilem Breitband, maschineller Kommunikation und ultrazuverlässiger Kommunikation mit geringer Latenz zu ermöglichen. Je nach Anwendungsbedarf werden die verschiedenen Ebenen der Zielvorgaben in den Kundennetzen individuell angepasst. 5G ist eine EVOLUTION, keine REVOLUTION.

Um die Vorteile von 5G voll ausschöpfen zu können, werden neue Frequenzen zur Verfügung gestellt. Der Citizens Broadband Radio Service (CBRS) im 3,5-GHz-Bereich wird die Funkabdeckung verbessern – vor allem in Gebäuden. Das reichlich vorhandene Spektrum in den 38-GHz-mmwave-Bereichen wird in der Lage sein, extreme Datengeschwindigkeiten im Nahbereich der Antenne zu liefern. Kleinzellen werden weiterhin für Offload, HetNet und Abdeckung genutzt, um die Nutzung von 5G-Technologien weiter zu fördern.

 

 

Dies ist der physische Punkt, an dem die Backhaul-Verbindung (S1-Schnittstelle) des Anbieters drahtloser Kommunikationsdienste in das Gebäude eintritt. Hier wechselt die betriebliche Kontrolle oder das Eigentum auf das private Netz innerhalb des Gebäudes.

 

Zur Unterstützung der strukturierten Verkabelung in der Decke können Zonengehäuse für die Rasterverkabelung der Deckeninfrastruktur verwendet werden. Die Infrastruktur der Rasterverkabelung der Decke besteht aus horizontalen Leitungen, die zu Zonengehäusen verlegt werden. Innerhalb dieser Zonengehäuse befinden sich Panels mit entweder bestückten REVConnect-Buchsen oder Kupplungen.

Konfektionierte Kabel werden von diesen Zonengehäusen zu den drahtlosen Wireless Access Points verlegt. Die Erstinstallation kann mit vorkonfektionierten Kabeln noch schneller durchgeführt werden. Da Verlagerungen, Erweiterungen und Änderungen (MAC) häufig vorkommen, wenn sich der Bedarf innerhalb des intelligentes Gebäudes ändert, müsste nur die Baugruppe vom Zonengehäuse zum neuen WAP-Standort geändert werden.

 
 
 

Die Infrastruktur der Rasterverkabelung der Decke kann mit einer herkömmlichen Methode unterstützt werden, wobei eine Steckdose im Arbeitsbereich, die eine Buchse enthält, mit einem Patch-Kabel an den WAP angeschlossen wird. Eine neuere Methodik ist möglich, bei der die horizontale Verkabelung (vom Zonengehäuse oder IDF) an einen Stecker (oder Flex-Plug) angeschlossen und direkt mit dem WAP verbunden wird. Beide Methoden werden von den Standards akzeptiert und es liegt im Ermessen des Anlagenplaners, welche Methode zum Einsatz kommt.

 

Die Verkabelung, die den WAP im intelligenten Gebäude mit Daten und Strom versorgt, wurde in die Decke verlegt. Der Luftraum in der Decke ist normalerweise ein Bereich, der mit dem Luftraum des Gebäudes verbunden ist. Aus diesem Grund muss darauf geachtet werden, dass die Verkabelung und die Komponenten, die mit dem WAP verbunden sind, Plenumqualität aufweisen. Die Verkabelung muss CMP-zertifiziert sein und die Komponenten müssen UL-2043-zertifiziert sein.

Es gibt kein „rein drahtloses“ Netzwerk. Die WLAN-Infrastruktur muss mit einem leistungsstarken, sicheren, kabelgebundenen Netzwerk verbunden sein. Drahtlos heißt besser verkabelt. Unter jedem drahtlosen System befindet sich jedoch eine kabelgebundene Infrastruktur, die in der Lage sein muss, die aufkommende drahtlose Technologie und die Wireless Access Points, Kleinzellen und Geräte, die sich damit verbinden, zu unterstützen. Ein Wireless-Unternehmensnetz ist nur so gut wie seine Verkabelungsinfrastruktur (Layer 0). Mit der zunehmenden Installation von Access Points und Kleinzellen zur Verbesserung der Funkabdeckung wird auch der Umfang der zur Unterstützung der erhöhten Netzkapazität erforderlichen Trassenverkabelung zunehmen.

Wie können Sie entscheiden, welche Art von Kabelsystem Sie für die Unterstützung der neuen Wireless-Technologie benötigen, damit Sie sich keine Sorgen über Ausfallzeiten, mangelhafte Verbindungen oder unzuverlässige Wireless-Dienste machen müssen?

Bedenken Sie Folgendes:

Wird dieses System neue Wireess-Technologien und Wireless Access Points (vor allem 802.11ac Wave 2 & WLAN 6 Geräte) unterstützen?

Wireless Access Points der nächsten Generation haben Ethernet-Anforderungen, die über 1000BASE-T hinausgehen und ein Cat-6A-System erfordern.

Wird es mehrere MPTL-Endpunktverbindungen geben?

End-to-End-Systemzuverlässigkeit und Einfachheit sind der Schlüssel zum Verbinden von Geräten mit dem Netzwerk.

Was passiert, wenn Ihr WLAN aufgrund eines Kabel- oder Verbindungsproblems ausfällt? Oder wenn ein mit dem Netzwerk verbundenes Sicherheitssystem ausfällt?

Die meisten drahtlosen Anwendungen können sich, wenn überhaupt, nur sehr wenige Ausfallzeiten leisten und benötigen Kabel und Verbindungstechnik, die 24 Stunden am Tag, 7 Tage die Woche Zuverlässigkeit gewährleisten.

Ist Power over Ethernet (PoE) an dieser Anwendung beteiligt? (Wird das System stromhungrige Endgeräte wie Sicherheitskameras, Zugriffskontrollen und Gebäudesensoren unterstützen?)

PoE verwendet symmetrische 4-paarige Twisted-Pair-Kabel der Kategorie 6A, um die beste Leistung zu erzielen, da sie den Widerstand und die Energieverschwendung reduzieren.
Bei der Einführung von drahtlosen Netzwerken gibt es mehrere Herausforderungen. Störungen können zu langsamen Geschwindigkeiten und Ausfallzeiten führen, was letztlich die Leistung der angeschlossenen Geräte beeinträchtigt. Störungen können zwar manchmal durch externe Faktoren verursacht werden, aber auch durch eine schlecht konzipierte und hergestellte Kabelinfrastruktur. Obwohl es sich bei WLAN um eine drahtlose Technologie handelt, spielt die Kabelinfrastruktur eine entscheidende Rolle beim erfolgreichen Einsatz drahtloser Netzwerke. Wenn die Kabelinfrastruktur nicht ordnungsgemäß funktioniert, kann dies dazu führen, dass das WLAN nur sporadisch funktioniert, die Verbindung unerwartet hergestellt oder unterbrochen wird oder komplett ausfällt. WLAN-Anwendungen stehen auch vor anderen Herausforderungen.

RF-Störungen
„Störungen“ sind in vielen Umgebungen vorhanden, sei es in einem Industriebetrieb (in der Nähe befindliche Maschinen oder Geräte) oder in einer Büroumgebung (Leuchtstoffröhren, Stromkabel, viele Kabel in unmittelbarer Nähe, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten arbeiten, usw.) Diese Störungen können die Leistung von drahtlosen Verbindungen, die Datenübertragung und den Netzwerkverkehr beeinträchtigen. Verkabelungen niedrigerer Kategorien sind nicht darauf ausgelegt, diese externen Störungen zu minimieren (z. B. Cat 5e). Kabel der Kategorie 6A sind die einzigen Kabel, die zur Verringerung von externen Störungen entwickelt wurden, ohne dass Methoden zur Abschwächung eingesetzt werden müssen. Sie unterstützen die vollständige Implementierung (100 m lange Kanäle in Anwendungen mit hoher Dichte) von Multi-Gigabit WLAN- und Ethernet-Uplinks von 1 G bis 10 G.

Das System REVConnect 10GXW von Belden bietet eine hervorragende Symmetrie mit überragenden TCL- und ELTCTL-Werten, was zu einer überragenden Störfestigkeit führt, die für die Optimierung der Leistung von drahtlosen Netzwerken in Gebäuden entscheidend ist. Mit anderen Worten: Die Datensignale erreichen die Endgeräte ohne Zuverlässigkeitsprobleme wie langsame Geschwindigkeiten oder Ausfallzeiten.

Stromversorgung
Viele drahtlose Geräte – insbesondere IoT-Geräte wie Kameras und Wireless Access Points – erfordern eine effiziente Datenübertragung und Stromversorgung. Viele dieser Geräte müssen an schwer zugänglichen Stellen installiert werden (z. B. an der Decke, an hohen Wänden oder in Luftschächten).
Power over Ethernet (PoE) überträgt Daten und Strom über ein Standard-Ethernetkabel. Dabei handelt es sich um eine Kabeltechnologie, mit der Sie Geräte an jedem beliebigen Ort einsetzen können – auch weit entfernt von Steckdosen. Außerdem erhält jedes angeschlossene Gerät eine eigene IP-Adresse zur individuellen Verwaltung und Steuerung.

Beim Vergleich von Verkabelungsoptionen der Kategorie für WLAN-Anwendungen ist ein Kabel der Kategorie 6A die beste Option. Es arbeitet mit Frequenzen von bis zu 500 MHz – doppelt so hoch wie bei Cat6 – und bietet die effizienteste Stromübertragung, um die Energieverschwendung auf ein Minimum zu reduzieren.

Wärmeerzeugung
Da bei den meisten WLAN-Anwendungen der Strom über ein Ethernetkabel transportiert wird, kann zusätzliche Wärme erzeugt werden. Wenn Kabel gebündelt werden, kann sich die Wärme noch mehr stauen, was sich negativ auf die Leistung der Kabel auswirkt. Einige Kabel der Kategorie 6A verfügen über einen ausreichenden Einfügungsverlust, um die zusätzliche Wärme, die bei der Übertragung hoher Leistungen in dicht gepackten Kabeln entsteht, ohne Leistungseinbußen zu bewältigen.

Das 10GXS-Kabel von Belden beispielsweise kann mit der zusätzlichen Wärme umgehen und behält dabei seine volle 100-m-Leistung bei. Es ist das einzige Kabel der Kategorie 6, das dies von sich behaupten kann. (Manche Kabel werden schnell zu einer 85-m-Lösung, wenn der Temperaturanstieg zu hoch ist.)

Direktverbindung (MPTL)
Viele drahtlose und IoT-Geräte werden jetzt aus praktischen und ästhetischen Gründen oberhalb der Decke oder an der Wand installiert. Das bedeutet, dass sich die traditionellen Methoden der Netzwerkverbindung ändern müssen. Eine neue Topologie, bekannt als „Modular Plug Terminated Link“ (MPTL), oder, wie wir es nennen, „Direktverbindung“, erlaubt es, das horizontale Kabel an einem Ende mit einem RJ45-Stecker anzuschließen, der direkt mit einem Gerät verbunden wird. Dies vereinfacht die Installationszeit und -kosten, fördert die Sicherheit, sorgt für eine saubere Optik und unterstützt Plenum-Anwendungen.

Die Verbindungstechnik-Linie REVConnect unterstützt die MPTL-Topologie und verwendet einen einzigen Anschlussprozess für jede Anwendung. Sie bietet eine komplette Anschlusslösung für geschirmte und ungeschirmte Kabel der Kategorien 5e, 6 und 6A, die es Ihnen ermöglicht, von einer Buchse zu einem Stecker zu wechseln (oder umgekehrt), ohne dass Sie neu anschließen müssen.

Verbindungstechnik in Plenumqualität
Da viele dieser Geräte oberhalb der Decke verbunden sind, müssen Steckdosen, Buchsen und Patchkabel, die in diesen Anwendungen verwendet werden, jetzt eine Plenumqualität aufweisen. Die Verbindungssysteme REVConnect von Belden sind UL-2043-zertifiziert für Plenum-Bereiche, sodass Sie sicher sein können, dass Sie eine sichere Verbindungstechnik nutzen, unabhängig vom Standort der Geräte.