Small Cell

Wireless-Lösungen in Gebäuden

Kleine Zellen übertragen Daten zu und von drahtlosen Geräten, bieten Netzwerkabdeckung und fügen gezielte Kapazität im Innen- oder Außenbereich hinzu. Sie verbessern die drahtlose Abdeckung, indem sie Signale von Mobilfunkanbietern umverteilen, sie nach innen bringen oder über ein riesiges Gebiet verteilen.

Übersicht über Small Cells im Gebäude

Ein Mobilfunknetz besteht aus vielen Makrozellen, in denen elektronische Geräte und Antennen untergebracht sind, um die Konnektivität von Mobilgeräten im lizenzierten Frequenzspektrum zu gewährleisten. Eine Makrozelle kann mehr als 1.000 Geräte über große Flächen (bis zu 35 km) verbinden. Es gibt viele Faktoren, die die Reichweite und die Anzahl der Geräte bestimmen, die diese Makrozellen unterstützen können.

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


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

Eine Small Cell kann jeder dieser kleineren, leistungsschwächeren zellularen Netzknoten sein. Dieser Anwendungsleitfaden konzentriert sich auf Small Cells in Gebäuden, bei denen es sich im Allgemeinen um Pico- oder Femtozellen handelt.


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  • Entwicklung der Small-Cell-Technologie
  • Netzabschlusspunkt
  • Verteiler Einheit
  • Funkgerät Small (Zelle)
  • Betrachtungen
  • Herausforderungen
Mobilfunknetze wurden erstmals 1979 in Japan und 1983 in den USA eingeführt. Bei dieser ersten Generation von Mobilfunknetzen handelte es sich um analoge Systeme im Sub-1-GHz-Bereich, die nur Sprachübertragung ermöglichten.

1991 wurde in Finnland das erste globale System für mobile Kommunikation (GSM) eingeführt. Diese zweite Generation von Mobilfunknetzen ermöglichte das Roaming zwischen verschiedenen Netzbetreibern, verbesserte die Netzabdeckung und führte die Textnachrichtenübertragung ein.

Im Jahr 2001 führte Japan die dritte Generation von Mobilfunknetzen ein, die das Netzprotokoll standardisierte, um internationales Roaming zu ermöglichen. Weitere Verbesserungen durch die Erhöhung der Geschwindigkeit und der Bandbreite haben die Funktionen für Videokonferenzen, Streaming und Voice over IP (VoIP) weiter verbessert. In dieser Zeit wurden neue Endgeräte wie BlackBerry und iPhone eingeführt, mit denen die Menschen über das Mobilfunknetz vollständig mit dem Internet verbunden waren. Zur gleichen Zeit wurden auch Small Cells entwickelt.

3rd Generation Partnership (3GPP) ist ein Projekt, bei dem mehrere Standardisierungsgremien gemeinsame Mobilfunkstandards erarbeiten. Im Jahr 2008 wurden Small Cells in 3GPP Release 9 aufgenommen und hauptsächlich als Offload-Technik eingesetzt.

Im Jahr 2009 führten Schweden und Norwegen LTE (Long Term Evolution) ein. Dieses Mobilfunknetz der vierten Generation hat die Technologien früherer Generationen erheblich verbessert. Dadurch sind wir heute in der Lage, Videos, Streaming, Netzabdeckung und globale Kommunikation in hoher Qualität zu nutzen. Small Cells dienen nicht mehr nur dem Offload, sondern spielen auch in heterogenen Netzen (HetNets) eine Rolle. HetNets bieten einen nahtlosen Übergang zwischen verschiedenen Layern und unterschiedlichen Funkschnittstellen des Mobilfunknetzes und sorgen so für ein einheitliches Nutzererlebnis auf mobilen Geräten.

Heute entwickeln sich die Mobilfunknetze weiter und unterstützen 5G. Im Gegensatz zu früheren Einheitslösungen bietet 5G eine Fülle von Optionen, je nach dem gewünschten Dienst. 5G bietet optimierte Unterstützung für eine Vielzahl von Diensten, Datenmengen und Endnutzergruppen. Es kombiniert die neuesten LTE-Technologien mit 5G New Radio (NR), um skalierbare Bandbreiten, massive Maschinenkommunikation (Massive Machine Type Communications, MMTC) und Kommunikation mit niedrigen Latenzen und hoher Zuverlässigkeit (Ulra-reliable low-latency communication, URLLC) zu erfüllen. Je nach Anwendungsbedarf werden verschiedene Ausbaustufen der Zielvorgaben in den Kundennetzen angepasst. 5G ist keine REVOLUTION, sondern eine EVOLUTION.

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-Band wird die Funkabdeckung vor allem in Innenräumen verbessern. Das umfangreiche Spektrum, das im 38 GHz Millimeterwellenbereich zur Verfügung steht, wird höchste Datenraten im Nahbereich der Antenne ermöglichen. Small Cells werden weiterhin für Offload, HetNet und Netzabdeckung genutzt werden, 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 die Zuständigkeit auf das private Netz innerhalb des Gebäudes.

 

Um die Installation einer strukturierten Verkabelung in der Decke zu unterstützen, können Zone Boxes für die Deckeninfrastruktur der Netzverkabelung verwendet werden. Die Deckeninfrastruktur der Netzverkabelung besteht aus horizontalen Leitungen, die zu Zone Boxes gezogen werden. Innerhalb dieser Zone Boxes befinden sich Panels mit entweder bestückten REVConnect-Buchsen oder Kopplern.

Baugruppen werden von diesen Zone Box-Panels zu den Wireless Access Points bereitgestellt. Die Erstinstallation kann mit vorkonfektionierten Kabeln noch schneller durchgeführt werden. Da Verlagerungen, Ergänzungen und Änderungen (im Fachjargon: Moves, Adds and Changes; MACs) häufig vorkommen, wenn sich der Bedarf innerhalb des Smart Buildings ändert, müsste nur die Baugruppe von der Zone Box zum neuen WAP-Standort geändert werden.

Die Netzverkabelung der Deckeninfrastruktur kann durch eine herkömmliche Methode unterstützt werden, wobei eine Steckdose im Arbeitsbereich, die eine Buchse enthält, mit einem Patchkabel an den WAP angeschlossen wird. Eine neuere Methodik ist möglich, während die horizontale Verkabelung (von der Zone Box oder IDF) zu einem Stecker (oder Flex-Plug) terminiert und direkt mit dem WAP verbunden wird. Beide Methoden entsprechen den Standards, und es liegt im Ermessen des Systementwicklers, welche Methode er verwendet.


Die Verkabelung zum Anschluss von Daten und Strom an den WAP im Smart Building ist an die Decke gewandert. Der Luftdurchlass in der Decke ist normalerweise ein Bereich, der mit dem Luftschacht des Gebäudes verbunden ist. Aus diesem Grund müssen wir darauf achten, dass die Verkabelung und die Komponenten, die an den WAP angeschlossen werden, für Luftschächte geeignet sind. Die Verkabelung muss CMP-zertifiziert sein und die Komponenten müssen der UL 2043 entsprechen.

Es gibt kein "rein drahtloses" Netz. Die Wi-Fi-Infrastruktur muss mit einem leistungsstarken, sicheren kabelgebundenen Netz verbunden sein. Wireless bedeutet besseres Kabel. Neben jedem drahtlosen System existiert eine kabelgebundene Infrastruktur, die in der Lage sein muss, die aufkommende drahtlose Technologie und die drahtlosen Zugangspunkte, Small Cells und Geräte, die sich damit verbinden, zu unterstützen. Ein drahtloses Unternehmensnetz ist nur so gut wie seine Verkabelungsinfrastruktur (Schicht 0). Mit der zunehmenden Installation von Access Points und Small Cells zur Verbesserung der Funkabdeckung wird auch der Umfang der zur Unterstützung der erhöhten Netzkapazität erforderlichen Trassenverkabelung zunehmen.

Wie können Sie entscheiden, welche Art von Verkabelungssystem Sie für die Unterstützung neuer Wireless-Technologien benötigen, damit Sie sich keine Sorgen über Ausfallzeiten, schlechte Verbindungen oder unzuverlässige Wireless-Dienste machen müssen?

Consider the following:

Will this system support emerging wireless technology & wireless access points (specifically 802.11ac Wave 2 & Wi-Fi 6 devices)?

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

Will there be several MPTL endpoint connections?

End-to-End-Systemzuverlässigkeit und Einfachheit sind der Schlüssel zum Anschluss von Geräten an das Netzwerk.

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

Most wireless applications can afford very little, if any downtime and need cable and connectivity that ensure 24/7 reliability.

Ist Power over Ethernet (PoE) an dieser Anwendung beteiligt? (Unterstützt das System stromfressende Geräte wie Sicherheitskameras, Zugangskontrolle und Gebäudesensoren?)

PoE benötigt eine symmetrische 4-paarige Twisted-Pair-Verkabelung der Kategorie 6A aufgrund ihrer Fähigkeit, den Widerstand und die Energieverschwendung zu reduzieren.
Bei der Bereitstellung von WLAN gibt es mehrere Herausforderungen. Störungen können die Geschwindigkeit beeinträchtigen, zu Ausfallzeiten führen und die Leistung der angeschlossenen Geräte beeinträchtigen. Die Ursache für Störungen können externe Faktoren sein, aber auch eine schlecht konzipierte und umgesetzte Verkabelungsinfrastruktur. Obwohl es sich bei Wi-Fi um eine drahtlose Technologie handelt, spielt die Kabelinfrastruktur eine entscheidende Rolle für die erfolgreiche Bereitstellung drahtloser Netzwerke. Wenn die Verkabelungsinfrastruktur nicht richtig funktioniert, kann es dazu kommen, dass die WiFi-Leistung beeinträchtigt ist, die Verbindung unerwartet hergestellt oder unterbrochen wird oder ganz ausfällt. Wi-Fi-Anwendungen stehen auch vor anderen Herausforderungen.

HF-Störungen
Störungen treten in einer Vielzahl von Umgebungen auf, sei es in einer Industrieanlage oder einer Büroumgebung mit Leuchtstofflampen, Stromkabeln oder mehreren Kabeln in unmittelbarer Nähe, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten arbeiten. Kabel der niedrigeren Kategorien sind nicht darauf ausgelegt, diese externen Störungen zu minimieren (z. B. Cat 5e). Cat 6A-Kabel sind die einzigen Kabel, die zur Verringerung externer Störungen ohne Entstörungstechniken ausgelegt sind. Sie unterstützen die vollständige Implementierung (100 m-Kanäle in Anwendungen mit hoher Dichte) von Multi-Gigabit-Wi-Fi und Ethernet-Uplinks von 1 bis 10G.

Belden’s REVConnect 10GXW System offers outstanding balance with superior TCL and ELTCTL levels, which translates to superior noise immunity that’s critical to optimizing in-building wireless network performance. Mit anderen Worten: Datensignale erreichen Endgeräte ohne Zuverlässigkeitsprobleme wie langsame Geschwindigkeiten oder Ausfallzeiten.

Stromversorgung
Viele drahtlose Geräte, insbesondere IoT-Geräte wie Kameras und drahtlose Zugangspunkte, erfordern eine effiziente Datenübertragung und Stromversorgung. Viele dieser Geräte müssen an Orten aufgestellt werden, an denen eine Stromversorgung nicht leicht zugänglich ist (Decken, hohe Wände, Luftschächte usw.).
Power over Ethernet (PoE) überträgt Daten und Strom über ein Standard-Ethernet-Kabel. Dabei handelt es sich um eine Verkabelungstechnologie, mit der Sie Geräte an jedem beliebigen Ort bereitstellenkönnen - auch weit entfernt von Steckdosen. Außerdem erhält jedes angeschlossene Gerät eine eigene IP-Adresse, über die es individuell verwaltet und gesteuert werden kann.

Beim Vergleich von Verkabelungsoptionen für Wi-Fi-Anwendungen ist das Cat 6A-Kabel die beste Option. Es arbeitet mit Frequenzen von bis zu 500 MHz (doppelt so hoch wie bei Cat 6) und bietet die effizienteste Stromversorgung mit minimaler Verschwendung.

Wärmeentwicklung
Da bei den meisten Wi-Fi-Anwendungen Strom über ein Ethernet-Kabel transportiert wird, kann zusätzliche Wärme entstehen. Wenn Kabel gebündelt werden, kommt es zu einem noch größeren Wärmestau, der sich negativ auf die Leistung der Kabel auswirkt. Einige Kabel der Kategorie 6A verfügen über einen ausreichenden Spielraum bei der Einfügedämpfung, um die zusätzliche Wärme zu bewältigen, die bei der Übertragung hoher Leistungen in dicht gepackten Kabeln entsteht, ohne die Leistung zu beeinträchtigen.

For example, Belden 10GXS Cable can handle the added heat while maintaining its full 100 m performance. Es ist das einzige Kabel der Kategorie 6A, das diese Eigenschaft aufweisen kann. (Einige Kabel werden schnell zu einer 85-m-Lösung, wenn der Temperaturanstieg zu hoch ist.)

Direct Connect (MPTL)
Viele drahtlose und IoT-Geräte werden heute aus praktischen und ästhetischen Gründen oberhalb der Decke oder an der Wand installiert, was eine Änderung der klassischen Netzwerkverbindungsmethoden erfordert. Dies bedeutet, dass sich die klassischen Methoden der Netzwerkverbindung ändern müssen. A new topology known as “modular plug terminated link” (MPTL), or what we like to call “direct connect,” allows the horizontal cable to be terminated on one end to an RJ45 plug that connects directly to a device. Dies vereinfacht die Installationszeit und -kosten, erhöht die Sicherheit, schafft ein saubereres Endprodukt und unterstützt die Anwendung in Luftschächten.

REVConnect-Konnektivitätsprodukte verwenden einen einzigen Terminierungsvorgang für jede Anwendung. Sie bieten eine komplette Konnektivitätslösung für geschirmte und ungeschirmte Cat 5e-, 6- und 6A-Kabel, so dass Sie von einer Buchse zu einem Stecker - oder umgekehrt - wechseln können, ohne neu terminierenzu müssen.

Konnektivität mit Tauglichkeit für Luftschächte
Da viele dieser Geräte oberhalb der Decke angeschlossen werden, müssen die hier verbauten Steckdosen, Buchsen und Verbindungskabel für den Einsatz in Luftschächten geeignet sein. Die REVConnect-Konnektivitätssysteme von Belden sind nach UL 2043 für Luftschächte zugelassen und geben Ihnen die Gewissheit, dass Sie unabhängig vom Standort des Geräts eine sichere Konnektivität nutzen.