¿Qué es una antena CBRS? Guía completa

El Servicio de Radio de Banda Ancha Ciudadana (CBRS) cambia las reglas del juego en el ámbito de las comunicaciones inalámbricas modernas. Las antenas CBRS, especialmente diseñadas para el uso eficiente de la banda CBRS, desempeñan un papel importante en la creación de redes 5G, sistemas LTE privados y diversas aplicaciones IoT. Este artículo explora los distintos tipos de antenas CBRS, sus casos de uso, su implicación en las empresas y la tecnología inalámbrica 5G. Además, también analiza el potencial de las antenas CBRS optimizadas para IA en la configuración del futuro de las tecnologías inalámbricas.

Introducción al CBRS

CBRS se presenta como una importante apuesta en la comunicación inalámbrica al ofrecer un espectro compartido que equilibra accesibilidad, flexibilidad y eficiencia. El espectro CBRS, que se extiende entre 3,55 GHz y 3,7 GHz, ofrece una alternativa rentable a las opciones tradicionales basadas en operadores para el despliegue de redes LTE y LTE privadas. Redes 5G.

Las antenas CBRS actúan como motor de los avances acreditados en el ámbito CBRS. Estas antenas garantizan una conectividad de alta velocidad y baja latencia, lo que las convierte en un elemento esencial de los ecosistemas de comunicaciones inalámbricas actuales y futuros.

¿Qué es el espectro CBRS?

La banda CBRS es un ancho de banda de 150 MHz comprendido entre 3,55 GHz y 3,7 GHz, disponible exclusivamente en Estados Unidos y regulada por la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC).

Diseñado como recurso flexible para aplicaciones como redes móviles privadas, El CBRS funciona con un sistema de tres niveles para garantizar un uso eficiente. En el nivel superior se encuentran los usuarios tradicionales, como la Marina estadounidense y las estaciones terrestres de satélite, totalmente protegidos de interferencias. A continuación están las licencias de acceso prioritario (PAL), que han adquirido derechos de acceso a 10 canales MHz con una duración de hasta tres años. Por último, los usuarios de Acceso General Autorizado (GAA) pueden acceder a la banda por una pequeña cuota mensual, dado que no interfieren con los usuarios de nivel superior.

Para evitar conflictos de acceso, el Sistema de Acceso al Espectro (SAS) ordenado por la FCC coordina el uso entre niveles, lo que permite a CBRS dar cabida a una variedad de aplicaciones al tiempo que fomenta la innovación en la comunicación inalámbrica.

¿Qué es una antena CBRS?

Las antenas CBRS están especialmente diseñadas para aplicaciones dentro del ancho de banda de 3,55 GHz a 3,7 GHz, también conocido como Banda 48. Estas antenas se presentan en una gran variedad de configuraciones, como diseños direccionales, omnidireccionales, sectoriales y de panel. Esta diversidad en el diseño permite una cobertura eficaz tanto en interiores como en exteriores, así como conectividad móvil para vehículos, lo que mejora la capacidad y eficiencia globales de la red.

A medida que muchas empresas, instituciones, instalaciones y lugares de trabajo establecen redes LTE y 5G privadas utilizando el espectro CBRS, estas antenas desempeñan un papel crucial en la entrega de conectividad de alta velocidad adaptada a las necesidades específicas de cada organización. Además, como estas antenas admiten casos de uso como la integración de dispositivos IoT, la fabricación inteligente y la cobertura inalámbrica en todo el campus, se han convertido en componentes esenciales para avanzar en la transformación digital.

Las antenas CBRS ofrecen una alternativa rentable a las redes tradicionales gestionadas por operadores, lo que permite a los usuarios aprovechar todo el potencial de la banda CBRS. Ofrecen velocidades de datos mejoradas, latencia reducida y mayor capacidad de red en entornos de alta demanda.

Tipos de antenas CBRS

Las antenas CBRS están disponibles en varios tipos, cada uno de los cuales ofrece ventajas únicas a la hora de abordar diferentes requisitos dentro de la banda CBRS. Algunos de los principales tipos de antenas CBRS son los siguientes:

1. Antena de panel

Las antenas CBRS Panel son antenas direccionales con una forma rectangular plana característica. Estas antenas suelen ofrecer ganancias que oscilan entre 6 dBi y 18 dBi con anchos de haz horizontales de 30 a 120 grados, lo que las hace ideales para una cobertura de señal específica.

Como estas antenas son capaces de concentrar la energía de radiofrecuencia en una dirección definida y estrecha, se utilizan mucho en redes celulares, banda ancha inalámbrica y sistemas de comunicación punto a punto en zonas urbanas densas donde hay muchas interferencias.

2. Antena Yagi

Estas antenas suelen constar de un elemento conducido, un reflector y varios directores. Diseñadas para proporcionar comunicaciones de largo alcance, estas antenas ofrecen ganancias de entre 7 dBi y 20 dBi con anchuras de haz típicas que oscilan entre 20 y 50 grados.

Como las antenas Yagi son capaces de producir un diagrama de radiación focalizado, suelen destacar en la formación de enlaces punto a punto, la recepción de medios por aire y el acceso remoto cuando se necesitan señales estables y de alta calidad a grandes distancias.

3. Antena sectorial

Las antenas sectoriales CBRS están diseñadas para aplicaciones que requieren una cobertura de área amplia dentro de los rangos angulares de 60, 90 y 120 grados.

Como estas antenas proporcionan una alta ganancia que oscila entre 10 dBi y 18 dBi, pueden garantizar una transmisión eficaz de la señal en grandes espacios, lo que reduce eficazmente el número de antenas necesarias para una cobertura óptima. Normalmente, se combinan varias antenas sectoriales para formar células con el fin de minimizar el solapamiento y las interferencias en los despliegues CBRS.

Estas antenas pueden diseñarse con doble polarización y admiten configuraciones multientrada y multisalida (MIMO), por lo que son ideales para entornos que requieren un alto rendimiento y fiabilidad de los datos.

4. Antena de fibra de vidrio

Las antenas de fibra de vidrio presentan un diagrama de radiación omnidireccional y están revestidas de una funda de fibra de vidrio duradera que les permite soportar entornos exteriores adversos.
Como estas antenas son capaces de resistir condiciones meteorológicas extremas, radiación UV, corrosión y vientos fuertes, se suelen utilizar en sistemas de comunicación marítimos, sistemas de monitorización industrial y en redes IoT, donde es fundamental un rendimiento robusto pero constante.
Además de la omnidireccionalidad, estas antenas ofrecen una ganancia decente que oscila entre 2 dBi y 12 dBi, lo que las convierte en buenas candidatas para zonas amplias donde la dirección de la señal está sujeta a variaciones.

5. Antena de montaje en techo

Estas antenas son omnidireccionales y están especialmente diseñadas para su uso en interiores.
Con ganancias que varían entre 3 dBi y 8 dBi, estas antenas ofrecen una conectividad fiable en espacios cerrados como oficinas, hospitales y locales comerciales, al tiempo que combinan fácilmente con su diseño estético de perfil bajo.
Las antenas de montaje en techo se suelen utilizar para instalar sistemas de antenas distribuidas (DAS), redes LTE privadas y redes empresariales, ya que ofrecen las mejores opciones de cobertura en interiores.

6. Antena de pato de goma

Las antenas de patito de goma son antenas compactas especialmente diseñadas que suelen utilizarse en dispositivos portátiles para comunicaciones de corto alcance.
Con ganancias de entre 2 dBi y 5 dBi, estas antenas se utilizan habitualmente en dispositivos de radio portátiles, dispositivos IoT y sensores industriales.
La antena de patito de goma cuenta con una bobina helicoidal que la convierte en una opción flexible y duradera capaz de resistir la tensión física y el desgaste, lo que la convierte en una solución práctica para los requisitos portátiles habilitados para CBRS.

Principales aplicaciones de las antenas CBRS

CBRS para redes empresariales

Las antenas CBRS son un elemento esencial para establecer redes privadas de evolución a largo plazo (LTE) y 5G para entornos empresariales como almacenes, campus y hospitales.

Especialmente en los almacenes, las antenas CBRS se utilizan para maximizar la eficiencia operativa mediante el seguimiento de activos, la gestión de inventarios en tiempo real y la manipulación automatizada de materiales a través de la conectividad de alta velocidad entre dispositivos, lo que reduce eficazmente los retrasos en la logística e impulsa la productividad general.

Las antenas CBRS se utilizan en entornos de campus para facilitar una mejor conectividad de las aplicaciones de edificios inteligentes, como la iluminación habilitada para IoT, los sistemas HVAC y la videovigilancia, con el fin de mejorar la eficiencia operativa y la productividad de los empleados.

En los hospitales, las redes CBRS se utilizan para ayudar en aplicaciones críticas como la monitorización de pacientes en tiempo real, la telesalud y los dispositivos médicos inalámbricos, proporcionando una mejor asistencia sanitaria al tiempo que se mantiene el cumplimiento de las normas establecidas.

La mayor fiabilidad, la seguridad mejorada y la mayor flexibilidad que ofrecen las antenas CBRS proporcionan a las empresas un mejor control de sus comunicaciones, con una menor dependencia de proveedores externos que ofrecen escalabilidad con necesidades cambiantes.

Integración con la tecnología 5G

El espectro de banda media (3,55 GHz - 3,7 GHz) utilizado por las antenas CBRS ofrece a 5G NR (New Radio) un ancho de banda equilibrado entre velocidad y cobertura.

El espectro de banda media CBRS se considera ideal porque es más rápido que las frecuencias de banda baja utilizadas en redes más antiguas y además cubre zonas más amplias que las bandas mmWave (de frecuencia extremadamente alta).

Las antenas CBRS son eficaces para ampliar la cobertura 5G a zonas que van desde ciudades urbanas densamente pobladas a suburbios rurales.

Además, pueden aumentar la capacidad de la red, permitiendo que Internet 5G gestione múltiples dispositivos a la vez.
Como las antenas CBRS utilizan un modelo de espectro compartido que evita las interferencias y es asequible, ayudan a las empresas e instituciones a establecer sus propias redes 5G para emprendimientos como la automatización de fábricas, los dispositivos IoT y la agricultura inteligente de forma rentable y sin enfrentarse a interferencias entre sí.

Además, como las antenas CBRS ofrecen baja latencia y altas velocidades de datos, pueden soportar las aplicaciones más futuristas de la 5G, como la realidad aumentada (RA), la realidad virtual (RV) y los coches autónomos.

En resumen, las antenas CBRS son un elemento esencial para el éxito de la 5G NR, ya que permiten redes más rápidas, fiables y asequibles.

Al ampliar el alcance del 5G y respaldar sus aplicaciones de vanguardia asociadas, las antenas CBRS garantizan que la tecnología 5G pueda alcanzar su máximo potencial.

En Seguridad Pública y Servicios de Emergencia

Las antenas CBRS pueden proporcionar una banda dedicada a los equipos de primera intervención con una conectividad de voz y datos fiable durante las emergencias.

Especialmente en zonas donde hay riesgo de interrupción de las redes celulares tradicionales por catástrofes naturales o emergencias, las antenas CBRS pueden garantizar una comunicación ininterrumpida.

Esto es fundamental para el éxito de aplicaciones de misión crítica como las operaciones de drones, el seguimiento de ubicaciones y los sistemas de vigilancia basados en sensores.

Para vehículos y transportes conectados

La tecnología vehículo a todo (V2X) impulsada por las instalaciones CBRS es eficaz para mejorar la gestión del tráfico, reducir la congestión y contribuir a la seguridad general del transporte.

Como las antenas CBRS proporcionan una conectividad fiable y de baja latencia, son muy deseables para los vehículos autónomos, que necesitan comunicación en tiempo real de vehículo a infraestructura para reducir la intervención humana en tareas como la navegación y la detección de obstáculos.

Las antenas CBRS también son muy eficaces en los sistemas de gestión de flotas, especialmente en logística y transporte.

Se utilizan para el seguimiento en tiempo real, la supervisión del rendimiento de los vehículos y la optimización de las operaciones logísticas, lo que en última instancia reduce los costes operativos y mejora la eficacia operativa.

Vendedores de antenas CBRS y líderes del mercado

Principales proveedores de antenas CBRS

A medida que crece la popularidad de las antenas CBRS por su potencial para mejorar las comunicaciones inalámbricas, aumentan considerablemente los proveedores de soluciones de antena CBRS. Algunos de los principales actores que destacan en la oferta de soluciones de antena CBRS son los siguientes:

CommScope

CommScope ofrece una gama de soluciones de antena CBRS que incluye diseños de banda única a multibanda que pueden admitir tanto CBRS como servicios heredados. Además, estas antenas ofrecen soluciones optimizadas para zonas urbanas de alta densidad con capacidades avanzadas de formación de haces para mejorar el rendimiento y la eficiencia operativa.

Marca móvil

Mobile Mark ofrece soluciones dedicadas de antena flexible para redes LTE y CBRS privadas. Su gama de soluciones incluye una amplia variedad de configuraciones adecuadas tanto para aplicaciones comerciales como industriales.

Antenas de alto rendimiento KP

Este proveedor de soluciones ofrece un conjunto diverso de opciones de antena CBRS para uso generalizado en acceso inalámbrico fijo, banda ancha rural y configuraciones CBRS relacionadas con empresas. También ofrece configuraciones de puertos dobles y múltiples especialmente orientadas a aplicaciones MIMO.

Forma de onda

Waveform está especializada en antenas CBRS de alto rendimiento, como su antena direccional de alta ganancia QuadPRO, que cuenta con un panel MIMO 4×4 con un haz de enfoque estrecho. También ofrecen soluciones compactas adecuadas para los requisitos CBRS comerciales y residenciales en entornos urbanos y suburbanos.

Samsung

Samsung ofrece soluciones CBRS de alta seguridad y baja latencia que resultan muy eficaces en aplicaciones de misión crítica. Su cartera incluye una amplia gama de soluciones de antena que van desde Massive MIMO hasta pequeñas células para exteriores, todas ellas certificadas por OnGo Alliance.

Comparación de productos

Algunas antenas CBRS muy utilizadas son las siguientes:

Nota: Los precios son aproximados y pueden variar según el distribuidor y las configuraciones específicas.

Tendencias futuras en antenas CBRS

Antenas inteligentes y optimización de la IA

La Inteligencia Artificial (IA) tiene el potencial de revolucionar los sistemas de antena CBRS en términos de diseño y eficiencia operativa.

Cuando se considera la optimización del diseño, las simulaciones de IA pueden agilizar el proceso de prueba de las antenas contribuyendo a patrones de radiación precisos con capacidades de ancho de banda adaptable y adaptación de impedancia optimizada. Además, al predecir la congestión de la red, la asignación dinámica de recursos y el ajuste de la cobertura en función de los patrones de uso en tiempo real, las soluciones CBRS basadas en IA pueden garantizar un funcionamiento fiable y mejorar el rendimiento de la red.

Tecnologías inalámbricas emergentes

A medida que las tecnologías inalámbricas siguen evolucionando, las antenas CBRS prometen adaptarse a las crecientes demandas del IoT y las redes 6G.

Las antenas CBRS destacan en el manejo de la conectividad de alta densidad, lo que las hace ideales para garantizar una comunicación fiable entre dispositivos IoT distribuidos en diversos entornos con distintas intensidades de señal. Con la integración de beamforming adaptativo impulsado por IA en las antenas CBRS, las aplicaciones IoT industriales y de ciudades inteligentes pueden beneficiarse significativamente de su rendimiento mejorado.

Con la llegada de la tecnología 6G, las antenas CBRS se enfrentarán a nuevos retos y oportunidades. Dado que la tecnología 6G hace hincapié en las comunicaciones ultra fiables de baja latencia (URLLC) y en el número masivo de dispositivos conectados (mMTC), las antenas CBRS deberán ser capaces de manejar bandas de frecuencia más altas, como el espectro de sub terahercios. Estos avances garantizarán que las antenas CBRS se mantengan flexibles y preparadas para satisfacer las crecientes demandas de un futuro con mayor conectividad.

Conclusión

Las antenas CBRS siguen estando a la vanguardia del panorama moderno de las comunicaciones inalámbricas. Su capacidad para ofrecer una conectividad fiable en diversos entornos, empresas y aplicaciones IoT las sitúa en una posición destacada en el ámbito de las comunicaciones inalámbricas.

A medida que el sector de las comunicaciones inalámbricas siga creciendo, las antenas CBRS seguirán desempeñando un papel fundamental para satisfacer las demandas de las redes de comunicaciones actuales y de próxima generación.