mast1.jpg

פריסת אנטנות סלולריות - כיסוי מרחבי

תקשורת סלולרית היא תקשורת המבוססת על חלוקה גיאוגרפית של שטח הכיסוי התקשורתי לתאים. המילה סלולרי נובעת מהמילה cell באנגלית שפירושה תא. אנטנות תקשורת הסלולר הן המרכיב המפיק את קרינת הרדיו לצורך מימוש התקשורת האלחוטית התאית, והן פרוסות מרחבית בצורת תאים, בהתאמה לכיסוי התקשורת הנדרש. טכנולוגיה זו נועדה לתת מענה למספר גדול יותר של משתמשים בו זמנית. גודל התא משתנה בהתאם לצפיפות האוכלוסין (ומכאן מספר המָנויים) בכל איזור. בדרך כלל, באזורים כפריים בהם כמות המשתמשים קטנה יותר, התאים מכסים אזור גדול יותר (רדיוס תא עד כ- 15 ק"מ) בעוד שבערים כל תא מכסה שטח קטן הרבה יותר.

 

מערכת הטלפונים (הסלולרית) משתמשת במספר תדרים מוגדר בכל תא. כל תדר יכול לאכלס מספר מסוים של משתמשים. טכנולוגיה זו נועדה לתת מענה למספר גדול יותר של משתמשים בו זמנית. עם זאת כיוון שמספר התדרים בכל תא מוגבל, גם מספר המשתמשים בתוך כל תא מוגבל.

 

תאים סמוכים משתמשים בתדרים שונים כדי למנוע הפרעה בין-תאית. למשל, אם תא מסוים משתמש ב"סט א" של תדרים, התאים הצמודים לו משתמשים ב"סטים ב', ג' ו-ד" של תדרים, והתאים המרוחקים יותר יכולים לחזור ולהשתמש ב"סט א". שיטה זו נקראת מיחזור תדרים.

 

  

הרשת הסלולרית וטכנולוגיות התקשורת

כל רשת סלולרית פועלת באחת מטכנולוגיית התקשורת הקיימות, וחלק מהרשתות מאפשרות תקשורת במספר טכנולוגיות במקביל. כל טכנולוגיה מתאפיינת בתחום תדרים שלה ובשיטות ניהול שיחות טלפון, מסרונים, נתונים, או מולטימדיה.

 

ברשתות תקשורת סלולריות הנפוצות כיום, הטלפונים הניידים פועלים בגלי רדיו בתחומי תדרים מסוימים, למשל, 900/1800 מגה הרץ (GSM), או 800/900 מגה הרץ (WCDMA), או 1800 מגה הרץ (LTE) ו-2100 מגה הרץ (UMTS). 

 

 

אנטנות סלולר בתחנות בסיס ורשת הסלולר

בכל תא ישנה תחנת בסיס אחת וכל הטלפונים והמכשירים הניידים באותו תא מתקשרים עם תחנת הבסיס בתחומה הם נמצאים. תחנת הבסיס מנתבת את הקישור (שיחות, מסרונים, נתונים וכד') לתחנות בסיס בתאים אחרים באופן אלחוטי, או לרשת קווית, או בניתוב משולב אלחוטית וקווית. כל תא מחולק ל-3 סקטורים (גזרות) ובכל גזרה נעשה שימוש באנטנת שידור ובאנטנת קליטה אחת הפועלות באותם תדרים של התא. החלוקה לגזרות מיועדת לשיפור איכות התקשורת שהתא מספק, מחד, והקטנת עצמת הקרינה, מאידך.

 

חזור

 

השוואת עצמת קרינה בין תא גדול (אזור כפרי) לתא קטן (אזור עירוני)

האיור הבא מתאר את השפעת פריסת האנטנות בצפיפות גבוהה לעומת צפיפות נמוכה. ככל שהתא גדול יותר, קיים צורך בהספקי שידור גבוהים יותרהן במכשיר הנייד והן בתחנות הבסיס. עובדה זו עלולה לגרום לחשיפה גדולה יותר לקרינה, במיוחד מהמכשיר הנייד הפועל בצמוד לגוף המשתמש (ראש ויד).

 

פריסה צפופה מביאה לירידת ההספק של כל אנטנה. באזורים עירוניים בהם מתקינים אנטנות צפופות יותר, ההספק הנדרש לקליטה במכשירים הסלולריים קטן בצורה חדה מאוד (יותר מאשר ריבוע המרחק). למשל, הקטנת רדיוס התא פי 2 יכולה לגרום להפחתת ההספק הנדרש  פי 4 ומעלה. על כן השימוש במספר רב של אנטנות כדי לשרת אזור המיושב בצפיפות לא גורם לחשיפה גבוהה יותר לקרינה, אלא מצמצם אותה (ראו איור).

 

נמחיש זאת גם בצורה הבאה: נניח לדוגמא, תא סלולרי בעל רדיוס של 90 מ'. כדי לאפשר תקשורת סלולרית תקינה, יש צורך בהספק מסוים בין תחנת הבסיס לבין המכשיר הנייד הנמצא על גבול התא. אם נדחס בתוך שטח התא, עד תשעה (7-9) תאים מוקטנים בעלי רדיוס עד 30 מ', למשל, נדרש להספק קרינה קטן בהרבה, שיכול להגיע לתשיעית ההספק הקודם.  בכך, הכיסוי בהספק הכולל של התאים הקטנים, מסתכם בקירוב להספק הקרינה של התא הגדול. המשמעות היא הקטנת החשיפה לקרינה עד פי 9 בתאים הקטנים בהשוואה לתא היחיד הגדול. עדיין התקשורת תהיה תקינה ואולי אף משופרת. המסקנה הנובעת מכך היא, שככל שמספר תאי השידור בכיסוי שטח תקשורתי יגדל עם יותר אנטנות שהעצמות שלהן נמוכות יותר, כך תקטן רמת החשיפה לקרינה הסלולרית.

 

כיסוי שטח תא סלולרי גדול כיסוי שטח תא סלולרי גדול בתאים קטנים  

 

הגדלת צפיפות מקורות שידור בכיסוי תקשורת סלולרית מתבטאת בהקטנת עצמת הקרינה בשטח

 

חזור

 

חשיפה לקרינה בדיבור לעומת העברת נתונים תוך שימוש ברשת הסלולרית

יצוין כי קיים הבדל בעצמות הקרינה בין השימוש במכשיר הקשר הנייד כטלפון (בהספקי שידור  נמוכים) לבין השימוש  בו לתקשורת נתונים באינטרנט, שלא באמצעות חיבור WiFi. במצב זה, הספקי השידור הינם גבוהים יותר (עד כדי 600 מילי-ואט בזמן העברת תמונה/וידאו מהנייד). אמנם בשימוש זה הנייד אינו מוצמד לראש, אלא מצוי דרך כלל במרחק מסוים ממנו, אולם עדיין החשיפה לגוף המשתמש קיימת ועלולה להיות גבוהה יחסית. זאת עקב ההספק הגדול יחסית וכיוון שהמכשיר הנייד עדיין צמוד, בדרך כלל לאיבר כשלהו בגוף למשל לידיים או לרגליים של המשתמש.

 

חזור

 

רשימת מקורות

  • Ian Poole, Cellular Communications Explained: From Basics to 3G, March 31, 2006, ISBN-13: 978-0750664356. 
 
 
תאריך עדכון: 18.8.14