Petites stations cellulaires

Solutions sans fil pour bâtiments

Les petites cellules transmettent des données vers et depuis des appareils sans fil, fournissant une couverture réseau et ajoutant une capacité ciblée à l’intérieur ou à l’extérieur. Elles améliorent la couverture sans fil en redistribuant les signaux des opérateurs cellulaires, en les amenant à l'intérieur ou en les dispersant sur une vaste zone.

Petites cellules d'intérieur : aperçu

Un réseau cellulaire est composé de nombreux sites macrocellulaires qui abritent des équipements électroniques et des antennes-relais servant à fournir une connectivité aux dispositifs mobiles fonctionnant dans le spectre sous licence. Une macrocellule peut connecter plus de 1 000 dispositifs sur une grande surface (jusqu'à 35 km). De nombreux facteurs déterminent la portée et la quantité de périphériques que ces macrocellules peuvent prendre en charge.

Dans les zones où la densité de population est plus élevée, et où la couverture est entravée (par exemple par les bâtiments, le paysage géographique, etc.), des nœuds de réseau cellulaire plus petits et de moindre puissance peuvent être déployés pour améliorer la couverture et la capacité. Ces nœuds de réseau cellulaire peuvent être décrits comme suit :

 

  • Microcellules, qui fournissent 500 nœuds sur un rayon de 2 km
  • Picocellules, qui fournissent 250 nœuds sur un rayon de 250 m
  • Femtocellules, qui fournissent 10-50 nœuds sur un rayon de 20 m

Une petite cellule peut prendre la forme de n'importe lequel de ces nœuds de réseau cellulaire plus petits et de moindre puissance. Ce guide des applications met l'accent sur les petites stations cellulaires pour l'intérieur des bâtiments, qui sont généralement considérées comme des picocellules ou des femtocellules.


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  • Évolution de la technologie des petites cellules
  • Point de démarcation
  • Unité distribuée
  • Unité radio (petite cellule)
  • Considérations
  • Défis
Les réseaux cellulaires ont été mis en œuvre pour la première fois au Japon en 1979, puis aux États-Unis en 1983. Cette première génération de réseaux cellulaires impliquait des systèmes analogiques dans la région inférieure à 1 GHz fournissant uniquement la voix.

En 1991, le premier système mondial de communications mobiles (GSM) est déployé en Finlande. Cette deuxième génération de réseaux cellulaires a permis l'itinérance entre différents opérateurs, a amélioré la couverture et a introduit la messagerie texte.

En 2001, le Japon déploie la troisième génération de réseaux cellulaires, qui normalise le protocole réseau pour permettre l’itinérance internationale. D'autres améliorations, notamment l'augmentation de la vitesse et de la largeur de bande, ont permis de renforcer les fonctionnalités de vidéoconférence, de streaming et de voix sur IP (VoIP). C'est à cette époque que de nouveaux appareils, tels que le BlackBerry et l'iPhone, sont apparus pour connecter totalement les individus à l'Internet via le réseau cellulaire. C'est également à cette époque que les petites cellules ont été inventées.

3GPP, ou Projet de partenariat de 3e génération, réunit plusieurs organismes de normalisation sous une seule spécification de réseau cellulaire. En 2008, les petites cellules ont été ajoutées à la version 3 du 9GPP et utilisées principalement comme technique de déchargement.

En 2009, la Suède et la Norvège déploient la technologie d'évolution à long terme (LTE). Ce réseau cellulaire de quatrième génération apporte une amélioration considérable aux technologies précédentes pour nous offrir une meilleure qualité en terme de vidéo, de streaming, de couverture et de communication internationale, comme c'est le cas aujourd'hui. Les petites cellules ne sont plus seulement destinées au déchargement, mais jouent également un rôle dans les réseaux hétérogènes (HetNets). Les réseaux hétérogènes assurent une transition transparente entre les différentes couches et les différentes interfaces radio du réseau cellulaire, offrant ainsi une expérience utilisateur fluide sur les appareils mobiles.

Aujourd'hui, les réseaux cellulaires évoluent pour prendre en charge la 5G. Contrairement aux précédentes mises à niveau « à format unique », la 5G offre une pléthore d’options en fonction du service requis. La 5G fournit une prise en charge optimisée pour une variété de services, de charges de trafic et de communautés d’utilisateurs finaux. Elle allie les dernières technologies LTE avec les nouvelles technologies 5G Radio pour rendre possible la prise en charge du haut débit mobile amélioré, les communications massives de type machine ou les communications ultrafiables à faible latence. En fonction des besoins de l'application, les différents niveaux de la série d'objectifs seront personnalisés afin de s'adapter aux réseaux des clients. La 5G est une ÉVOLUTION, pas une RÉVOLUTION.

Pour offrir tous les avantages de la 5G, un nouveau spectre est mis à disposition. Le CBRS (Citizens Broadband Radio Service, un système de partage dynamique dans la bande 3,5 GHz) augmentera la couverture sans fil, en particulier à l’intérieur. Le spectre abondant disponible dans les bandes d’ondes millimétriques de 38 GHz permettra de grandement accélérer la transmission des données à courte portée de l’antenne. Les petites cellules continueront à être utilisées pour le déchargement, les réseaux hétérogènes et la couverture afin de promouvoir davantage l'utilisation des technologies 5G.

 

 

Il s'agit du point physique où la connexion de liaison terrestre (interface S1) du fournisseur de services de communications sans fil pénètre dans le bâtiment. C'est là que le contrôle opérationnel ou la propriété se transforme en réseau privé à l'intérieur du bâtiment.

 

Pour faciliter le déploiement d'un câblage structuré dans le plafond, des boîtiers de zone peuvent être utilisés pour le raccordement des câbles de l'infrastructure du plafond. Le raccordement des câbles de l'infrastructure du plafond se compose de câblages horizontaux étirés vers des boîtiers de zone. Dans ces boîtiers de zone se trouvent des panneaux équipés de prises REVConnect ou des coupleurs.

Les assemblages sont déployés à partir des panneaux des boîtiers de zone vers les points d’accès sans fil. Le déploiement initial peut être rendu encore plus rapide à l’aide de câbles pré-brochés. Sachant qu'un bâtiment intelligent requiert souvent des modifications, des déplacements et des ajouts, en raison de l'évolution de ses besoins, dans ce cas, seul l’assemblage allant du boîtier de zone vers le nouvel emplacement WAP devrait être modifié.

Le raccordement des câbles de l'infrastructure du plafond peut être pris en charge par une méthodologie traditionnelle où une sortie de la zone de travail contenant une prise est connectée au WAP grâce à une rallonge. Une méthodologie plus récente est possible, impliquant un câblage horizontal (à partir du boîtier de zone ou du répartiteur intermédiaire) terminé par une fiche (ou Flex-Plug) et directement connecté au WAP. Les deux méthodes sont acceptées par les normes et le choix de la méthode à utiliser est entièrement laissé au concepteur du système.


Dans les bâtiments intelligents, le câblage servant à connecter les données et l’alimentation au WAP se trouve désormais dans les plafonds. L'espace d'air situé dans le plafond est généralement rattaché à l'espace d'air du bâtiment. Pour cette raison, nous devons veiller à ce que le câblage et les composants qui sont connectés au WAP respectent les normes de plénum. Le câblage doit être classé CMP et les composants doivent être classés UL 2043.

Il n’existe pas de réseau « entièrement sans fil ». L’infrastructure Wi-Fi doit se reconnecter à un réseau câblé haute performance et sécurisé. Le sans fil n'est rien d'autre qu'un système câblé amélioré. Derrière tout système sans fil se trouve en réalité une infrastructure câblée devant prendre en charge la technologie sans fil émergente ainsi que les points d'accès sans fil, les petites cellules et les périphériques qui s'y connectent. La performance d'un réseau sans fil d’entreprise dépend de la qualité de son infrastructure de câblage (couche 0). Au fur et à mesure que l'installation de points d'accès et de petites cellules augmentera pour améliorer la couverture sans fil, la quantité de câblage de voie nécessaire pour prendre en charge une capacité de réseau accrue augmentera également.

Lorsque l'on souhaite s'épargner les préoccupations liées aux temps d’arrêt, aux connexions inégales ou aux services sans fil non fiables, comment choisir le bon type de système de câblage capable de prendre en charge les technologies sans fil émergentes ?

Considérez ce qui suit :

Ce système prendra-t-il en charge les technologies sans fil émergentes et les points d’accès sans fil (en particulier les appareils 802.11ac Wave 2 et Wi-Fi 6) ?

Les points d'accès sans fil de prochaine génération ont des besoins en Ethernet qui dépassent le 1000BASE-T, ce qui nécessite un système Cat 6A.

Le système dispose-t-il de plusieurs liaisons à connecteurs modulaires (MPTL) ?

La fiabilité et la simplicité du système de bout en bout sont essentielles pour connecter les périphériques au réseau.

Que se passera-t-il si votre réseau sans fil tombe en panne à cause d'un problème de câble ou de connectivité ? Ou si un système de sécurité connecté au réseau tombe en panne ?

La plupart des applications sans fil ne peuvent se permettre que très peu, voire pas du tout de temps d’arrêt et nécessitent un câble et une connectivité garantissant une fiabilité 24 heures sur 24, 7 jours sur 7.

La technologie Power Over Ethernet (PoE) est-elle impliquée dans cette application ? (Le système prendra-t-il en charge les terminaux très énergivores tels que les caméras de sécurité, le contrôle d’accès et les capteurs de bâtiment ?)

Le PoE s’appuie sur un câblage Cat 6A équilibré à 4 paires et à paires torsadées et permet de meilleures performances en raison de sa capacité à réduire la résistance et le gaspillage d’énergie.
Le déploiement sans fil est confronté à plusieurs défis. Les interférences peuvent entraîner des ralentissements et des temps d’arrêt susceptibles d'impacter les performances des appareils connectés. Bien que les interférences soient parfois dues à des facteurs externes, elles peuvent également être causées par une infrastructure de câblage mal pensée ou défectueuse. Le Wi-Fi est une technologie sans fil, mais l’infrastructure câblée joue un rôle crucial dans le déploiement réussi du réseau sans fil. Si l’infrastructure de câblage ne fonctionne pas correctement, le Wi-Fi peut être inégal, se connecter et se déconnecter de manière inattendue ou tomber en panne. Les applications Wi-Fi sont également confrontées à d’autres défis.

Les interférences RF
Le « bruit » est présent dans de nombreux environnements, qu’il s’agisse d’une installation industrielle (machines ou équipements à proximité) ou d’un environnement de bureau (éclairage fluorescent, câbles d’alimentation, nombreux câbles à proximité fonctionnant à des vitesses différentes, etc). Ce bruit peut avoir un impact sur les performances des câbles et de la connectivité sans fil, la transmission de données et le trafic réseau. Les niveaux inférieurs de catégorie de câblage ne sont pas conçus pour minimiser ce bruit externe (par ex., Cat 5e). Le câblage Cat 6A est le seul conçu pour réduire le bruit externe sans utiliser de techniques d’atténuation. Il prend en charge la mise en œuvre complète (canaux de 100 m dans les applications haute densité) de liaisons montantes Wi-Fi et Ethernet multi-Gigabit de 1G à 10G.

Le système REVConnect 10GXW de Belden offre un équilibre exceptionnel avec des niveaux TCL et ELTCTL supérieurs, ce qui se traduit par une immunité au bruit supérieure qui est essentielle à l’optimisation des performances du réseau sans fil dans le bâtiment. En d'autres termes, les signaux de données atteindront les terminaux sans rencontrer de problèmes de fiabilité tels que des ralentissements ou des temps d'arrêt.

Alimentation électrique
De nombreux appareils sans fil, en particulier les appareils IoT tels que les caméras et les points d’accès sans fil, nécessitent une transmission de données et une alimentation efficace. Bon nombre de ces appareils doivent être placés à des endroits où l’alimentation n’est pas facilement accessible (plafonds, sommet du mur, plénums).
Le Power over Ethernet (PoE) transmet les données et l’alimentation via un câble Ethernet standard. Il s’agit d’une technologie de câblage qui vous permet de déployer des appareils n'importe où, même loin des prises électriques. Cette technologie attribue également à chaque appareil connecté une adresse IP dédiée pour la gestion et le contrôle individuels.

Si l'on compare les options de câblage de catégorie pour les applications Wi-Fi, le câble Cat 6A est la meilleure option. Il fonctionne à des fréquences allant jusqu’à 500 MHz, soit deux fois celle du Cat 6, et fournit la puissance la plus efficace pour réduire au minimum le gaspillage d’énergie.

Génération de chaleur
Étant donné que l’énergie est transportée via un câble Ethernet dans la plupart des applications Wi-Fi, il est possible que de la chaleur supplémentaire soit générée. Lorsque les câbles sont groupés, la chaleur peut s’accumuler davantage et avoir un impact négatif sur les performances des câbles. Certains câbles de catégorie 6A ont une marge d'atténuation d'insertion suffisante pour supporter la chaleur supplémentaire générée par la fourniture d’une puissance élevée dans des câbles serrés sans affecter les performances.

Par exemple, le câble Belden 10GXS peut supporter la chaleur supplémentaire tout en maintenant ses performances maximales de 100 m. C’est le seul câble de catégorie 6A qui en est capable. (Certains câbles passent rapidement à 85 m si l’augmentation de température est trop élevée.)

Direct Connect (MPTL)
De nombreux appareils sans fil et IoT sont aujourd'hui installés au-dessus du plafond ou sur les murs pour des raisons pratiques et esthétiques. Cela signifie que les méthodes traditionnelles de connexion réseau doivent changer. Une nouvelle topologie dite « liaison à connecteurs modulaires » (MPTL, pour Modular Plug Terminated Link), aussi appelée à « connexion directe », permet d'avoir une prise RJ45 capable de se connecter directement à un périphérique à l'une des extrémités du câble horizontal. Cette technologie simplifie le délai et les coûts d’installation, offre une meilleure sécurité ainsi qu'un aspect plus épuré, et prend en charge les applications plénum.

La ligne de connectivité REVConnect, qui prend en charge la topologie MPTL, utilise un processus de terminaison unique pour chaque application. Elle offre une solution de connectivité complète pour les câbles Cat 5e, 6 et 6A blindés et non blindés, vous permettant de passer d'une prise à une fiche (ou vice versa) sans avoir à poser une nouvelle terminaison.

Connectivité à conformité plénum
Étant donné que bon nombre d'appareils se connectent au-dessus du plafond, les prises et les rallonges utilisés dans ces applications doivent désormais être adaptées à une utilisation en plénum. Les systèmes de connectivité REVConnect de Belden sont classés UL 2043 pour les espaces plénum afin de vous offrir la tranquillité d'une connectivité sécurisée, quel que soit l’emplacement de l’appareil.