Pojemność systemów komórkowych stał się głównym problemem dla projektantów po prostu ze względu na jego wartość ekonomiczną i rosnącą liczbę użytkowników. Istnieje tylko tyle użytkowników, które mogą być włączone w każdym systemie komórkowym bez pogorszenia jakości lub wydajności tego konkretnego systemu komórkowego. Tak więc, jak liczba użytkowników wzrasta, ruch na jednostkę czasu wzrasta, jak również w wyniku, to stawia obciążenie na przydzielonym systemie, który stopniowo dostaje zatłoczone. Pojemność kanału maleje i potrzebne będą nowe techniki, aby zapewnić dodatkowe kanały. Przyglądamy się dwóm konkretnym sposobom – Cell Splitting i Cell Sectoring – na zwiększenie pojemności systemu telefonii komórkowej i próbujemy zrozumieć różnice między nimi, aby lepiej zrozumieć, jak działają.

Co to jest Cell Splitting?

Wraz ze wzrostem liczby użytkowników wzrastają zakłócenia, co wpływa na pojemność systemu komórkowego. Jednym z natychmiastowych rozwiązań tego problemu jest podział komórki na dwie lub więcej mniejszych komórek. Metoda ta nazywana jest podziałem komórki. Jest to więc proces, w którym obszar komórki lub niezależny obszar pokrycia systemu komórkowego jest dzielony na więcej obszarów komórek, przy czym każda komórka ma własną stację bazową i następującą po niej redukcję wysokości anteny i mocy nadajnika.

Co to w zasadzie robi – dzieli komórki w obszarach o wysokim wykorzystaniu na wiele mniejszych komórek zwanych mikrokomórkami. Tak więc wymagałoby to ustanowienia dodatkowych BS w miejscu każdej nowej komórki, która została zainstalowana w celu zwiększenia pojemności w zatłoczonych obszarach. Tak więc, celem podziału komórek jest zwiększenie pojemności kanału oraz poprawa dostępności i niezawodności sieci telefonii komórkowej, zapewniając wzrost stopnia ponownego wykorzystania częstotliwości.

Co to jest Cell Sectoring?

Jednym ze sposobów na zwiększenie pojemności sieci komórkowej, aby nadrobić rosnącą liczbę abonentów, jest zastąpienie dookólnej anteny w stacji bazowej szeregiem anten kierunkowych. Metoda ta nosi nazwę cell sectoring. Jest to bardzo powszechna technika stosowana w systemie makrokomórkowym w celu poprawy wydajności wobec zakłóceń współkanałowych, w której każda komórka jest podzielona na radialne sektory z kierunkowymi antenami BS.

W praktyce na jednej wieży mikrofalowej znajdującej się w centrum komórki montuje się szereg anten sektorowych, a następnie instaluje się kolejną liczbę anten pokrywających pełne 360 stopni komórki. W sektorowaniu komórek zmniejsza się liczba komórek w danym klastrze oraz zmniejsza się separacja pomiędzy współkanałami. Sektorowanie komórek odnosi się więc zasadniczo do metody zmniejszania zakłóceń współkanałowych w celu zwiększenia pojemności systemu komórkowego poprzez zastosowanie anten kierunkowych dla każdego sektora w komórce.

Różnica pomiędzy Cell Splitting a Cell Sectoring

Technika

– Chociaż obie techniki są wykorzystywane do zwiększenia pojemności systemu sieci telefonii komórkowej, zapewniając w ten sposób usługi dla maksymalnej liczby abonentów, działają one zupełnie inaczej. Podział komórek jest techniką, w której obszar komórki lub niezależny obszar zasięgu systemu komórkowego jest podzielony na więcej obszarów komórek. Aby poradzić sobie ze zwiększonym ruchem, komórka jest dzielona na kilka mniejszych komórek zwanych mikrokomórkami, przy czym każda komórka ma własną stację bazową. Z kolei sektorowanie komórek to proces dzielenia komórki na szereg sektorów w kształcie klina, z których każdy ma własny zestaw kanałów.

Współczynnik ponownego wykorzystania kanału

– Podział komórki poprawia pojemność systemu sieci komórkowej poprzez zmniejszenie promienia komórki (R) przy zachowaniu współczynnika ponownego wykorzystania kanału (D/R ratio) bez zmian (D jest odległością separacji kanałów), zwiększając tym samym liczbę kanałów na jednostkę powierzchni. Z kolei w sektorowaniu komórek zmniejsza się liczba komórek w określonym klastrze, a więc zmniejsza się współczynnik ponownego wykorzystania kanału współbieżnego, natomiast promień komórki pozostaje niezmieniony, w przeciwieństwie do podziału komórek.

Efekty

– Cell splitting tworzy mniejsze komórki; dzięki temu ta sama liczba kanałów może być wykorzystana dla małych obszarów pokrycia, a więcej użytkowników może zostać przydzielonych. Zwiększa pojemność kanału, zapewniając tym samym wzrost stopnia ponownego wykorzystania częstotliwości. Powoduje to jednak większą liczbę handoffów (przeniesień stacji bazowej) na połączenie, a w konsekwencji większe obciążenie przetwarzania. Sektorowanie komórek poprawia zakłócenia współkanałowe, ale również dzieli zestawy kanałów na mniejsze grupy, zmniejszając tym samym efektywność trunkingu. Jednak efektywność widmowa całego systemu ulega poprawie.

Cell Splitting vs Cell Sectoring: Wykres porównawczy

Podsumowanie Cell Splitting i Cell Sectoring



Chociaż cel zarówno podziału komórek, jak i sektorowania komórek jest taki sam – zwiększenie pojemności kanału i poprawa niezawodności sieci telefonii komórkowej – działają one zupełnie inaczej. Cell splitting osiąga wyższą pojemność kanału poprzez podział obszaru komórki na kilka mniejszych obszarów komórki, zapewniając w ten sposób zwiększenie stopnia ponownego wykorzystania częstotliwości. Z kolei sektorowanie komórek redukuje zakłócenia współkanałowe poprzez zmniejszenie liczby interferentów, na które narażona jest każda komórka, przy czym każda komórka jest podzielona na radialne sektory z kierunkowymi antenami BS. Praktycznie rzecz biorąc, efekt anteny dookólnej można uzyskać poprzez zainstalowanie szeregu anten kierunkowych, aby pokryć całe 360 stopni.