Stromversorgungen

Wie sich Small Cells zuverlässig mit Strom versorgen lassen

| Autor / Redakteur: Ian Mazsa * / Thomas Kuther

Mobilfunkantennen: Stromversorgung für Mobilfunkzellen müssen hohe Anforderungen erfüllen.
Mobilfunkantennen: Stromversorgung für Mobilfunkzellen müssen hohe Anforderungen erfüllen. (Bild: © powell83/Fotolia.com)

Macro Cells sind die Basis eines Mobilfunk-Netzes. Es kommen aber immer mehr kleinere Zellen hinzu, die weniger gut versorgte Bereiche abdecken. Solche Small Cells brauchen eine Stromversorgung.

Der andauernde weltweite Trend in der Telekommunikation führt weg vom leitungsgebundenen Service hin zur drahtlosen Kommunikation (Bild 1). Gleichzeitig erhöhte sich alle vier bis fünf Jahre das Datenvolumen etwa um das Zehnfache auch durch die Verschmelzung von Tele- und Datacom. Diese bisherige Entwicklung wird sich voraussichtlich zumindest in absehbarer Zeit fortsetzen und wenn, dann nur minimal abschwächen (Bild 2).

Mobile Daten sind das am stärksten zunehmende Segment mit einer mittleren jährlichen Wachstumsrate von 57% von 2014 bis 2019, verglichen mit einem gesamten Datenvolmen von 23% für leitungsgebundenes Internet und 24% für Verbraucherdaten [1]. Dieser Anstieg im Mobilfunksektor erfordert eine deutliche Erhöhung der Kapazitäten drahtloser Netzwerke.

20% der Makrozellen verarbeiten 80% des Datenvolumens

Die Volumendichte des Datenstromes war noch nie geographisch ausgeglichen. So berichtet z.B. ein Whitepaper der Wire-Industry-Association 4G Americas vom Oktober 2012, dass 20% der Makrozellen etwa 80% des Datenvolumens verarbeiten müssen [2]. Derzeitige Trends verschärfen das Problem der Dichte in Bereichen mit hohem Datenvolumen, da die Anmeldungen zu Breitbandangeboten die Marktentwicklung dominieren, die Datenstreams immer mehr Videoanteile besitzen und die Nutzer immer mehr einen ständig verfügbaren Breitbandzugang fordern.

Die Versorger müssen jedoch in einem nur limitiert verfügbaren HF-Bandbereich arbeiten. Studien der Industrie zeigen, dass Small Cells die Netzwerkkapazitäten in Bereichen mit hohem Datenvolumen deutlich erhöhen, indem sie das verfügbare Spektrum durch eine reduzierte räumliche Genauigkeit für individuelle Zellenbereiche besser ausnutzen.

Macro Cells mit einem Bereich von bis zu 30 km bleiben der Kern von drahtlosen Netzwerken. Obwohl der Markt hierfür die Bezeichnung loser Verband benutzt, beinhalten Small Cells sowohl Micro Cells mit einem Bereich von bis zu 2 km sowie Pico und Metro Cells, die mit Radien von bis zu 200 m arbeiten. Femto Cells sind Knotenpunkte für kurze Distanzen von typischerweise etwa 10 m.

HET-NETs sind heterogene Netzwerke basierend auf Macro Cells, Small Cells und optionalen Wifi Zugangspunkten. Sie können die Kapazität der Netzwerke um einen Faktor von mehr als zehn verbessern und dies bei wesentlich geringeren Investitionskosten. Gleichzeitig nutzen sie das Spektrum besser aus als homogene Netzwerke, die nur aus Macro Cells bestehen.

Small Cells ergänzen das Kernnetzwerk

Da alle Anbieter im Wesentlichen sehr ähnliche Dienste anbieten, resultieren unterschiedliche Erfahrungen der Kunden auf Gebietsabdeckung, Zuverlässigkeit des Zugangs und Geschwindigkeit der drahtlosen Verbindung. Da die Anbieter zusätzlich zu ihrer 3G-Abdeckung auch Bereiche mit 4G/LTE einbinden, profitieren die oben genannten Eigenschaften von HET-NETs, die das aus Macro Cells bestehende Kernnetzwerk durch strategisch platzierte Small Cells ergänzen. Kosten sind ein kritischer Faktor in diesem umkämpften und schnell wachsenden Markt. Da die Industrie HET-NETs vermehrt einsetzt, erwarten Analysten von ARCchart, dass bis 2017 jährlich 1,4 Mio. Macro Cells, 5 Mio. Small Cells und 11,5 Mio. WIFI Access Points geliefert werden [3].

Small Cells wurden erstmals eingesetzt, um den sogenannten Schluchteneffekt in Städten abzuschwächen, bei dem große Gebäude einen HF-Schatten im Nahbereich erzeugen, was eine Totzone für das drahtlose Netzwerk bedeutet. Größere Strukturen erzeugen auch mehrfache Interferenzen, sodass Bereiche, die eigentlich durch eine Makro-Zelle abgedeckt werden könnten, trotzdem schlechtere Werte für die Kommunikationskanäle aufweisen als eine lokale Small Cell mit kleinerer Leistung und montiert in geringerer Höhe. Heute sind Small Cells weitaus mehr als geospezifische HF-Notlösungen.

Sie sind ein wichtiger Bestandteil der Netzbetreiberstrategie, indem sie verbesserte Netzkapazitäten, geografische Abdeckung, Effizienz des Spektrums sowie Kostenreduzierung beim Ausbau kombinieren. Die wachsende Abhängigkeit von Small Cells, vor allem in Bereichen mit hohem Publikumsverkehr wie Verkehrsknotenpunkte, Sport- und Veranstaltungsarenen, dichtbebauten Geschäftsvierteln und Einkaufszentren, steigern den Bedarf an unauffälligen und kostengünstigen Systemen. Small Cells ermöglichen auch den Betrieb von drahtlosen Netzwerkkomponenten auf einem niedrigeren HF-Signalpegel, was durch eine längere Betriebszeit pro bezahlter Gebühreneinheit auch zu einer Verbesserung der Kundenzufriedenheit führt.

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