隨著通過移動電話網絡連接到互聯網的智能手機和其他數字設備數量的大量增加，現有設備的覆蓋范圍和容量都面臨壓力。業界已轉向小型電池來解決這個問題：metrocells，femtocells和picocells。這種新型設備的范圍從低成本產品到家庭中的移動電話信號，可安裝在燈柱上的街道級電池，以及提供更廣覆蓋范圍的高通量metrocell。

研究和市場1，在其最新報告中，小型蜂窩：Femtocell，Picocell（以及中繼器，DAS和Wi-Fi）預測小型蜂窩電池的“爆炸式增長”，特別是那些用于基于LTE的高容量城市網絡。該公司預計，到2017年，小型電池的出貨量將達到7000萬臺。

ABIResearch2的預測較為溫和，預計企業和消費者家庭電池的復合年均復合增長率僅為63％，到2017年將實現34億美元的收入增長。研究人員稱，室外metrocell正在吸引更多關注。

這些小型電池的共同點是低功率運行，以及太陽能供電的潛力。太陽能小型電池已經應用于城市和偏遠農村地區的許多應用中。

本文將考慮這些新一代小型電池的功率要求，并研究太陽能技術的方式可以采用這些方法，審查來自多個供應商的一系列解決方案，包括Parallax 33000 34 W太陽能電池板套件; IXYS Ixolar高效太陽能電池，SLMD480H12L;和Sanyo Energy（松下）AM-5706非晶太陽能電池。

細胞分裂增加覆蓋范圍

許多人認為小微蜂窩的部署是無線的唯一可行方式網絡提供商將能夠滿足通過下一代數字設備處理大量移動數據所設想的需求。這不僅包括智能手機，平板電腦和筆記本電腦等各種消費設備，還包括與“物聯網”運動相關的新興應用。

例如，ETSI M2M中的歐洲研究項目通信軌道正致力于基于3GPP蜂窩技術的道路交通信息和輔助系統。預計3G和LTE都將成為用于車輛的主要蜂窩無線接入標準。預計寬帶移動網絡的預期可用性將成為智能交通系統的催化劑。研究人員已經注意到，通過使用毫微微蜂窩基站（符合3GPP規范）來創建低延遲的本地3G連接，充當位于路邊的交通應用服務器，可以有效地增強蜂窩覆蓋。

雖然仍然存在技術挑戰需要克服，小小區有望限制干擾，減少切換，最大限度地減少掉線，提高服務質量，同時最大限度地提高容量并支持高速應用。小蜂窩網絡被整合到宏蜂窩網絡中，創建了異構網絡（HetNets）。

雖然市場觀察者同意要成功，但這些微蜂窩必須價格低廉，運營成本低，體積小，功耗低，關于哪種電子硬件/軟件設計將勝出的不同意見。一方面，有一種觀點認為，低成本基站只能通過使用大量可用的標準化部件來實現，遠離目前在宏基站中流行的完全可編程類型的設備，如FPGA和DSP。相反，一些芯片制造商預測將向片上系統（SoC）設備發展，這些設備集成了DSP，CPU和加速核心，以支持3G，4G和Wi-Fi，以及一些媒體處理能力，每個可能高達100美元。但是，所有各方都認為低功耗是必不可少的。

Micro，pico，femto，metro

Microcell和small cell是用于小于宏蜂窩或傳統移動設備的所有小區的通用術語電話基站。幾年前首次推出的femtocell被認為是最初的微蜂窩。通常，它們是主要用于家庭或小型辦公室的小型終端，其缺乏良好的蜂窩信號覆蓋。在此類應用中，femtocell使用消費者的寬帶連接進行回程，尤其是高帶寬移動數據連接。在一些開放式和HetNet安裝中，毫微微蜂窩基站可以集成到托管網絡中，并通過網關訪問宏蜂窩網絡。

雖然有些人認為femtocell僅限于住宅應用，但它仍然成功地部署在偏遠地區，發達國家，覆蓋范圍廣泛但覆蓋面不足，以及新興市場。在電信基礎設施很少的國家的遠程位置安裝毫微微蜂窩基站，可以通過PC和標準寬帶連接繞過傳統的互聯網接入路線。

圖1：印度Kolar的太陽能電信裝置。它最初由柴油發電機提供動力。太陽能系統使運營成本整體降低了86％，二氧化碳排放量每年減少21噸。投資回收期為3年。資料來源：Solar Novus。

低功率毫微微蜂窩基站，功率低于5瓦，可以通過太陽能發電輕松維持，使用電池存儲能量并在夜間提供備用。對于毫微微蜂窩基站而言，5 W并不罕見，而且2010年首次推出的5 W參考設計的BoM為50美元。

Femtocell還可以通過衛星網絡提供有效和高效的回程連接。衛星容量的急劇增長促進了低成本，低功率（20 W或更低）衛星接收機的發展，當與3G femtocell結合并由太陽能電池供電時，它可以幾乎在任何地方以低成本的方式提供服務。這些有時被稱為更大的毫微微蜂窩或微微蜂窩。亞太地區位于泰國的寬帶衛星運營商Ipstar為偏遠地區提供基于femtocell的回程蜂窩服務。它也可以由太陽能供電。

3G和4G/LTE metrocell通常由移動服務提供商部署，以提供密集城區的增加容量。它們既可以安裝在室內也可以安裝在室外，通常可以在視線或近視線的基礎上覆蓋許多街道或商業中心或火車站的同等區域。

最近部署metrocell和femtocell的一個令人印象深刻的例子是Telefonica去年為倫敦奧運會安裝的網絡。倫敦已經在400個路燈上安裝了Metrocell。在倫敦奧運村，1500個metrocell和開放式室內femtocell混合使用，每平方公里的吞吐量達到1 Gbit/s。該網絡還包括14,000個Wi-Fi接入點，部署在每四個路燈上。

關于小型蜂窩部署的主要問題是站點獲取，電源和回程，具有規劃，安裝技能和維護也很重要。從功率角度來看，一些新一代微蜂窩需要交流電源，或者可以從以太網供電（如果可用）中受益。太陽能選擇正在變得流行。來自阿爾卡特朗訊的小型太陽能femtocell，總功耗為15 W（包括回程），已成功部署在Telefonica試驗中。

<圖2：Telefonica UK首個太陽能3G/4G/Wi-Fi接入點。

節能

如果網絡容量和覆蓋范圍不夠，那么大規模部署微蜂窩的另一個主要動力是全球節能。據報道，信息和通信技術（ICT）占全球二氧化碳排放量的2％至2.5％。根據國際電聯的數據，大約10％的ICT總排放量來自移動電話網絡，超過一半的數量來自無線電接入網絡。 Macrocell基站的功耗通常在2.5到4 kW之間。

小功率電池以低功率（2 W或更低）運行，并將覆蓋范圍和容量提供到所需的位置，被認為在能量和射頻功率方面更高效，即使需要大量電池來覆蓋大型城市地區。另外一個好處是手機更容易連接到網絡，從而延長了電池續航時間。

許多電信公司都制定了自己的節能目標，而政府正在鼓勵各行業幫助滿足國際社會的努力。減少全球碳足跡。計劃包括太陽能和風能發電的補貼，以及新建筑和設施的立法。

直接的結果是，許多微蜂窩和毫微微蜂窩設計人員正在實施復雜的電源管理集成電路并采用睡眠模式等專門技術，以降低功耗。所有這些都使得替代的，可再生的和收獲的能源成為許多應用中為小電池供電的有力競爭者。對于許多毫微微蜂窩基站和微蜂窩以及Wi-Fi接入點，太陽能是一種有吸引力且可行的選擇。它特別適用于臨時應用，例如奧運會等重大事件，受地震和洪水襲擊地區的災難恢復，甚至是戰區。

太陽能電池選項

在一些地區，可以安裝大型太陽能發電裝置，為村里的一系列必要設備提供能源。太陽能電池總是需要為小型隔離設備提供電力。毫微微蜂窩基站背后的想法是它們可以輕松，快速和經濟地部署。

單晶太陽能電池被認為是最有效的電池類型，在低光照條件下表現良好。它們非常堅固，非常適合戶外和室內應用。

適用于此類應用的一種太陽能電池板是Parallax的34 W太陽能電池板套件。這是業余愛好者的最愛，它也是一種專業級套件，可產生高達34 W的清潔，綠色和電能。它具有12個2.85 W，18.5％效率的單晶電池陣列。

圖3：Parallax的34 W太陽能電池板套件。

這些非常適合為小型電池供電，因為這些面板可以在室外環境中使用。該設備具有高透光性，可永久密封，增強堅固性，最高可提供6 VDC。因此，該套件專門設計用于為小型設備提供電力，例如遠程監控和控制系統。此外，多個單元可以菊花鏈式連接在一起，以獲得更高的電壓和電流或功率輸出，使其成為太陽能充電備用電池的理想選擇。

替代單晶電池產品是IXEX的Ixolar系列SolarBIT產品。這些是室內和室外電信應用的理想選擇，可用于直接為遠程安裝供電或為備用電池充電。例如，SLMD480H12L是該系列中的典型型號，它使用12個串聯電池，電池效率為22％，提供7.56 V開路電壓，6.06 V典型電壓和18 mA典型電流。

圖4：IXYS Ixolar SolarBIT系列太陽能電池。

另一種選擇是使用無定形面板。這些在將收集的光轉換成電能方面效率較低，但即使在部分遮蔽時也具有繼續充電的益處。它們也可以更便宜購買，包括三洋能源（現在是松下的一部分）在內的多家供應商突出了允許多個電池在電池形成的同時輕松串聯連接的技術，這意味著創建系統很簡單具有不同電壓，完全適合預期的應用。