5G: sieci telekomunikacyjne nowej generacji

Anteny w telefonach komórkowych pełnią dwie kluczowe funkcje - są odpowiedzialne zarówno za odbieranie, jak i nadawanie sygnałów radiowych. W każdym telefonie znajduje się co najmniej jedna antena spełniająca dwie funkcje – nadawczą i odbiorczą. Ale, co do zasady, antena odbiorcza zbiera fale elektromagnetyczne z otoczenia, a antena nadawcza wysyła sygnały dostarczane z nadajnika telefonu.

System odbiorczy w telefonach komórkowych składa się z kilku kluczowych elementów, które współpracują w celu skutecznego odbierania sygnałów radiowych. Pierwszym elementem jest, oczywiście, antena odbiorcza, która zbiera fale elektromagnetyczne z otoczenia. Jak wspomniano wcześniej, wiele nowoczesnych telefonów korzysta z technologii MIMO, co pozwala na uzyskanie lepszej jakości odbioru sygnałów.

Kolejnym etapem jest filtr, który ma za zadanie selektywne odfiltrowanie sygnałów o pożądanych częstotliwościach. Ten proces jest kluczowy, ponieważ w spektrum radiowym występuje wiele różnych sygnałów, a filtr pozwala wybrać tylko te odpowiednie dla danego kanału komunikacyjnego.

Po filtracji, sygnały są wzmacniane przez wzmacniacz, który zwiększa ich siłę, aby mogły być dalej przetwarzane przez pozostałe elementy systemu odbiorczego.

Kolejnym etapem jest demodulacja i dekodowanie sygnałów, czyli w dość dużym uproszczeniu – przetworzenie fal elektromagnetycznych na dane w postaci cyfrowej, które po kolejnych obróbkach można następnie odczytać i wyświetlić na ekranie telefonu. Ten proces pozwala użytkownikowi odczytać wiadomości tekstowe, przeglądać strony internetowe, a także prowadzić rozmowy głosowe.

Podobnie jak w systemie odbiorczym, system nadawczy w telefonach komórkowych działa w sposób kompleksowy, aby przekształcić dane na odpowiednie fale elektromagnetyczne i nadać je w odpowiedni sposób. Wszystko zaczyna się od modulatora, który przekształca dane na postać odpowiednią do transmisji radiowej.

Następnie, sygnały docierają do wzmacniacza mocy, który zwiększa ich siłę, aby mogły być przesłane na większe odległości. To szczególnie ważne w kontekście zapewnienia dobrego zasięgu sieci komórkowej.

Filtr w systemie nadawczym również pełni istotną rolę – selektywnie odfiltrowuje sygnały, aby zapewnić wymaganą czystość widmową nadawanego sygnału.

Po przefiltrowaniu, sygnały są przekształcane w fale elektromagnetyczne za pomocą anteny nadawczej. Antena ta wysyła sygnały do otoczenia, gdzie następnie są one odbierane przez anteny odbiorcze stacji bazowych znajdujące się w pobliżu

Ewolucja technologii telefonii komórkowej jest niezwykle dynamiczna, a anteny stanowią jedną z kluczowych dziedzin rozwoju. Współczesne anteny w telefonach komórkowych wykorzystują multipleksację przestrzenną (MIMO), co pozwala na przesyłanie i odbieranie wielu sygnałów jednocześnie, co znacznie zwiększa przepustowość i niezawodność łącza. Dodatkowo, anteny zostały zoptymalizowane pod względem wielkości i wydajności, aby idealnie współgrać z nowoczesnymi, smukłymi telefonami.

Nie sposób przecenić znaczenia BTS-ów w całym ekosystemie telefonii komórkowej. Base Transceiver Station to kluczowe elementy infrastruktury sieciowej, które pełnią funkcję łączników między telefonami komórkowymi a siecią operatora.

Kiedy użytkownik korzysta z telefonu komórkowego, sygnał z jego urządzenia dociera do najbliższej BTS, a następnie jest przekazywany przez system połączeń obejmujących m.in. kolejne stacje bazowe, aby wreszcie dotrzeć do swojego celu, na przykład innego telefonu. BTS również przekazuje sygnały z sieci do telefonów komórkowych, umożliwiając użytkownikom nawiązywanie połączeń, przesyłanie danych i korzystanie z różnych usług sieciowych.

Multipleksacja przestrzenna (MIMO) to zaawansowana technologia, która znacznie poprawia wydajność i jakość połączenia w telefonii komórkowej. Wykorzystuje ona kilka anten odbiorczych i nadawczych, które pracują równocześnie, co pozwala na zwiększenie przepustowości łącza oraz zredukowanie zakłóceń i opóźnień sygnału. Technologia MIMO może przyspieszyć transmisję danych, co jest szczególnie istotne w przypadku przesyłania dużych plików, strumieniowania wideo czy korzystania z zaawansowanych aplikacji internetowych na smartfonach.

Smart Antenna System (SAS) to kolejny krok w rozwoju technologii anten w telefonach komórkowych. Te inteligentne systemy antenowe umożliwiają dynamiczne dostosowywanie kierunku, w którym główna wiązka anteny odbiorczej lub nadawczej skierowana jest w danej chwili. Dzięki temu telefon może automatycznie wybrać optymalny kierunek, aby odbierać sygnał najlepszej jakości lub nadać sygnał z większą mocą w określonym kierunku. To znacznie poprawia jakość połączenia i zwiększa zasięg sieci komórkowej, szczególnie w obszarach o dużym zagęszczeniu użytkowników.

Innowacje w dziedzinie technologii anten i systemów komunikacji mają bezpośredni wpływ na jakość i zasięg sieci komórkowych. Wraz z postępem technologicznym, anteny stały się bardziej zaawansowane, co pozwoliło na zwiększenie przepustowości, stabilności i efektywności sieci. Dzięki temu użytkownicy mogą korzystać z usług telekomunikacyjnych w bardziej wymagający sposób, bez obaw o przerwane połączenia czy niską jakość rozmów.

Innowacje w technologii anten wpłynęły również na możliwości implementacji sieci 5G. Technologia 5G wymaga bardziej zaawansowanych i wydajnych anten, które są w stanie obsłużyć ogromną liczbę połączeń jednocześnie i przetwarzać duże ilości danych. Sieć 5G jest kluczowa dla rozwoju Internetu rzeczy (IoT), autonomicznych pojazdów, telemedycyny i wielu innych zaawansowanych aplikacji, które stają się coraz bardziej powszechne w naszym życiu.

Anteny w telefonach komórkowych są nieodzownym elementem umożliwiającym komunikację między telefonami a infrastrukturą sieciową. Systemy odbiorcze i nadawcze w telefonach komórkowych składają się z kilku kluczowych elementów, takich jak anteny, filtry, wzmacniacze i układy demodulacji/modulacji, które razem tworzą kompleksowy system komunikacji. Wraz z postępem technologicznym, anteny w telefonach komórkowych ulegają ciągłej ewolucji, umożliwiając jeszcze bardziej zaawansowane i wydajne rozwiązania w przyszłości. Również rozwój infrastruktury BTS odgrywa istotną rolę w zapewnieniu skutecznej komunikacji i niezawodności sieci telefonii komórkowej. Dzięki ciągłym innowacjom i dążeniu do doskonałości, technologia telefonii komórkowej będzie kontynuować swój dynamiczny rozwój, przyczyniając się do jeszcze lepszego i bardziej zaawansowanego świata komunikacji.

O projekcie

Projekt „Sprawna telekomunikacja mobilna jako klucz do rozwoju i bezpieczeństwa" realizowany przez Ministerstwo Cyfryzacji we współpracy z Instytutem Łączności - Państwowym Instytutem Badawczym w ramach Programu Operacyjnego Polska Cyfrowa Działanie 3.4. Kampania ma na celu zwiększenie świadomości Polaków w zakresie działania, wykorzystania, bezpieczeństwa i znaczenia mobilnych sieci telekomunikacyjnych, a tym samym usług (w tym publicznych) opartych o te sieci. W ramach projektu zrealizowane zostaną działania w następujących obszarach: walka z dezinformacją, edukacja, podstawy prawne procesu inwestycyjnego, bezpieczeństwo i jakość życia.