Les torres cel·lulars estan formades per components com antenes, transceptors base, pals i equips terrestres que permeten comunicacions cel·lulars eficients mitjançant la gestió dels senyals dels dispositius mòbils. La diferència entre les torres mòbils 4G i 5G és que la tecnologia 5G millora la velocitat, la capacitat i la latència de les torres mòbils. La realització de proves exhaustives garanteix un rendiment i una fiabilitat òptims de la torre cel·lular.
NI ajuda a construir una infraestructura sense fil fiable
Proporcionar assistència
El món està més connectat que mai, i mantenir les xarxes en què confiem requereix recursos massius. Les torres cel·lulars (també anomenades torres cel·lulars o estacions transceptores base) són una part important dels sistemes de telecomunicacions moderns. La seva estructura física conté l'equip necessari per transmetre i rebre "cèl·lules" específiques o senyals de ràdio d'àrea, d'aquí el seu nom. Les torres cel·lulars faciliten les comunicacions sense fil entre els dispositius mòbils i les xarxes. La seva arquitectura és una part important de l'ecosistema de comunicacions sense fil que ajuda les persones a fer trucades, enviar missatges de text i accedir a Internet des dels seus dispositius mòbils, per la qual cosa requereix proves exhaustives.
NI es compromet a proporcionar solucions flexibles, escalables i rendibles per provar noves tecnologies complexes i ajudar-vos completament a crear una infraestructura sense fil fiable. A mesura que la tecnologia sense fil evoluciona ràpidament i es fa cada cop més complexa amb l'arribada del 6G, les solucions innovadores poden ajudar els enginyers de proves a obtenir informació sobre el disseny de la xarxa i les tècniques de prova necessàries per mantenir les torres mòbils funcionant correctament.
Components de la torre cel·lular
Si mireu al vostre voltant, sens dubte trobareu torres de telefonia mòbil, algunes d'elles simplement no destacaran. Les estacions de transceptor base tenen diferents mides, des de torres altes comunes fins a dispositius petits de la mida dels detectors de fum. Tot depèn de la cobertura i densitat de comunicació requerida a la zona.
Però, com són les torres cel·lulars? Les torres cel·lulars s'assemblen a pals verticals alts i estan decorades amb matrius d'antenes 3-way o 4-way, cosa que els dóna un aspecte distintiu que les fa fàcils d'identificar. Però no totes les torres cel·lulars són tan visibles. Les torres invisibles són més discretes i es poden amagar dins del seu entorn, integrant-se discretament amb els edificis existents, com ara els terrats o fins i tot les agulles de les esglésies. Ja siguin clarament visibles d'un cop d'ull o combinant-se subtilment amb el seu entorn, aquestes unitats elevades estan equipades amb una sèrie d'equips clau per garantir una connectivitat cel·lular fluida a les seves àrees de servei.
Tot i que les torres mòbils varien lleugerament segons les necessitats de la xarxa i els requisits específics de l'àrea de servei, la majoria tenen els components següents:
Antenes: les antenes són fonamentals perquè els dispositius mòbils enviïn i rebin senyals dins d'una àrea de cobertura determinada de la torre cel·lular. Hi ha 2 tipus principals d'antenes de torre cel·lular:
Antena de panell: aquest és un dispositiu pla i rectangular que s'utilitza en una àmplia gamma d'aplicacions. Són versàtils i es poden disposar en diverses configuracions per aconseguir la cobertura i la capacitat requerides. Les antenes de pantalla plana poden utilitzar la tecnologia MIMO (Multiple Input Multiple Output) per augmentar la capacitat mitjançant la transmissió de múltiples fluxos de dades al mateix canal.
Antenes sectorials: les antenes sectorials es troben normalment en grups de 3 o 4 a les torres cel·lulars i estan dissenyades per cobrir una direcció específica o "sector". Aquesta partició amplia eficaçment la cobertura general i redueix la interferència entre senyals. Les antenes sectorials solen estar disposades en una configuració geomètrica per proporcionar una cobertura de senyal omnidireccional de 360 graus.
Estació de transceptor base (BTS): un BTS conté transceptors de ràdio per rebre i transmetre senyals de RF. Cadascun d'aquests transceptors o canals admet un nombre determinat de trucades concurrents. El BTS també conté equips, eines de filtratge d'espectre, dúplex i amplificadors per a xifrar i desxifrar comunicacions.
Torre o pal: aquesta estructura física alta permet col·locar una antena molt amunt, i normalment està feta d'acer. L'èmfasi es posa en l'alçada: com més alta sigui l'antena, més àmplia serà l'àrea de cobertura. L'estructura també ha de ser capaç de suportar esforços ambientals com el vent i la càrrega de pes de l'equip.
Equip de terra: inclou tancaments o blindatges que s'utilitzen per allotjar diversos sistemes auxiliars, com ara sistemes d'alimentació de torres cel·lulars (sovint còpia de seguretat de la bateria per augmentar la fiabilitat), sistemes HVAC per al control de temperatura i banda base per processar el receptor de dades de trucades.
Antenes de microones: per a torres cel·lulars que no estan connectades a la xarxa de telecomunicacions mitjançant cables físics (sovint situats en zones remotes), es poden utilitzar antenes de microones per a connexions de retorn. Aquesta antena facilita les comunicacions punt a punt amb altres torres cel·lulars o nodes de xarxa. Normalment s'instal·len als laterals de les torres cel·lulars i són ideals per a zones on no es poden passar cables.
Cablejat: tots els components d'una torre cel·lular estan connectats mitjançant cablejat, cosa que els permet comunicar-se entre ells. En el cablejat s'utilitzen diversos tipus de cables, com ara cables coaxials, guies d'ones per a la transmissió de microones i cables de fibra òptica. Cables de RF del BTS a l'antena i cables de xarxa per a la transmissió de dades.
La sinergia perfecta dels components de la torre cel·lular anteriors constitueix la base de la columna vertebral de la xarxa de comunicacions sense fil.
Com funcionen les torres cel·lulars?
Les torres cel·lulars actuen com a intermediaris entre els dispositius mòbils i les xarxes de telecomunicacions. En termes senzills, una torre mòbil funciona rebent un senyal d'un dispositiu mòbil, convertint-lo en un format digital i després enviant el senyal a una destinació (com un altre telèfon mòbil o Internet). El procés per a les trucades o dades entrants és el contrari. El procés pot semblar senzill, però implica molts passos i equips. Més sobre això a continuació.
El procés de comunicació comença quan un dispositiu mòbil, com un telèfon mòbil, envia un senyal. Aquest senyal és una ona electromagnètica (ona RF, concretament) que és essencialment una versió modulada de la veu o les dades de l'usuari. El senyal es rep per una antena muntada al pal. Aquestes antenes poden utilitzar la tecnologia MIMO per transmetre múltiples fluxos de dades al mateix canal per augmentar la capacitat.
Després de rebre el senyal per l'antena, viatja a través d'una sèrie de cables coaxials d'alta freqüència o guies d'ones fins al BTS situat a la base de la torre cel·lular. BTS converteix els senyals de RF en un format digital que la xarxa pot processar. El senyal processat s'envia al Mobile Switching Center (MSC) mitjançant la connexió de backhaul. Segons la ubicació i la infraestructura, la connexió pot ser física (per exemple, cables de fibra òptica per a zones urbanes o suburbanes) o sense fil (per exemple, enllaços de microones per a zones remotes).
L'MSC és el centre neuràlgic de la xarxa cel·lular i s'utilitza per encaminar trucades o dades a la destinació correcta, que pot ser un altre dispositiu mòbil o un servidor a Internet. El procés per a les trucades o dades entrants és el contrari. El MSC envia el senyal al BTS, que després el torna a convertir en un senyal de RF. Aquest senyal de RF és enviat per l'antena de la torre cel·lular al dispositiu mòbil previst.
Què tan bona és la cobertura dels senyals de la torre cel·lular?
Les torres mòbils poden enviar senyals als telèfons mòbils situats a les zones rurals fins a 20 milles de distància. A les ciutats denses amb més obstacles físics, com ara edificis, la cobertura es pot reduir a 1 o 2 milles. Les torres mòbils poden gestionar milers de connexions telefòniques o a Internet simultàniament.
Hi ha diversos factors que poden afectar significativament l'àrea de cobertura d'una torre cel·lular (tècnicament anomenat radi cel·lular). Els senyals d'alta freqüència, com els que s'utilitzen habitualment a les xarxes 5G, recorren distàncies més curtes però tenen una capacitat més gran, mentre que els senyals de baixa freqüència de 4G LTE, que s'utilitzen habitualment a les zones rurals, recorren distàncies més llargues però transporten menys dades. L'alçada i el tipus d'antena també tenen un impacte en la cobertura. Com més alta sigui l'antena, més fàcil serà evitar obstacles i així cobrir una àrea més gran. Els tipus d'antenes, com ara les antenes sectorials, proporcionen una cobertura de destinació en una direcció específica, mentre que les antenes de pantalla plana ofereixen una cobertura més àmplia. La tecnologia Beamforming en configuracions MIMO avançades també es pot utilitzar per enfocar senyals a usuaris específics per ampliar la cobertura i millorar la qualitat del senyal.
Per gestionar milers de sol·licituds simultàniament, les torres mòbils modernes utilitzen tecnologia avançada per maximitzar el nombre de trucades o sessions de dades concurrents que poden gestionar. MIMO admet l'enviament i la recepció de múltiples fluxos de dades simultàniament, ampliant efectivament la capacitat sense necessitat d'ample de banda addicional. Les tecnologies avançades d'eficiència espectral com la modulació d'amplitud en quadradura (QAM) també poden augmentar la capacitat d'ample de banda per hertz. La capacitat també es pot variar mitjançant tecnologies específiques. Per exemple, la tecnologia mmWave pot suportar amplades de banda més grans, augmentant significativament la capacitat. A més, el rang de freqüències assignades per a l'ús cel·lular en una àrea específica (també coneguda com a quantitat d'espectre disponible) també afecta la capacitat.
Línia de visió en comunicacions sense fil
En les comunicacions sense fil, la línia de visió es refereix al camí de transmissió sense obstacles de les ones de ràdio des d'una antena de transmissió (com una torre de telefonia mòbil) a una antena receptora (com un telèfon intel·ligent).
Per obtenir una intensitat i una qualitat del senyal òptimes, s'ha de mantenir una línia de visió clara entre l'emissor i el receptor. Obstacles com edificis, arbres, turons i fins i tot les condicions atmosfèriques poden causar atenuació o debilitament del senyal, i la propagació de camins múltiples (on el senyal rebota a les superfícies i arriba al receptor en diferents moments) també pot interferir amb el senyal i degradar el rendiment.
La línia de visió és especialment important en bandes de freqüència més alta, com les xarxes 5G, perquè les seves longituds d'ona són més curtes i són més fàcils d'absorbir o reflectir pels obstacles. Per tant, les torres cel·lulars solen construir-se altes a causa de consideracions de línia de visió, i s'utilitzen tècniques com la formació de feixos per enfocar els senyals de ràdio cap als receptors.
