Che cos'è un'antenna CBRS? Guida completa

Il Citizen Broadband Radio Service è un elemento che cambia le carte in tavola nel moderno dominio della communicazione wireless. Le antenne CBRS, appositamente progettate per un uso efficiente della banda CBRS, svolgono un ruolo importante nella creazione di reti 5G, sistemi LTE privati e varie applicazioni IoT. Questo articolo esplora i vari tipi di antenne CBRS, i loro casi d'uso, il loro coinvolgimento nelle imprese e nella tecnologia wireless 5G. Inoltre, discute il potenziale delle antenne CBRS ottimizzate per l'intelligenza artificiale nel plasmare il futuro delle tecnologie wireless.

Introduzione al CBRS

Il CBRS si presenta come un'iniziativa significativa nella communicazione wireless, offrendo uno spettro condiviso che bilancia accessibilità, flessibilità ed efficienza. Lo spettro CBRS, che si estende tra la gamma 3,55 GHz e 3,7 GHz, offre un'alternativa economicamente vantaggiosa alle opzioni tradizionali basate sui carrier per l'implementazione di reti LTE e LTE private. Reti 5G.

Le antenne CBRS sono la forza trainante dei progressi attribuiti al settore CBRS. Queste antenne assicurano una connettività ad alta velocità e a bassa latenza, il che le rende un elemento essenziale negli ecosistemi di communicazione wireless attuali e futuri.

Che cos'è lo spettro CBRS?

La banda CBRS è una larghezza di banda di 150 MHz da 3,55 GHz a 3,7 GHz, disponibile esclusivamente negli Stati Uniti e regolata dalla Federal Communications Commission (FCC).

Progettato come risorsa flessibile per applicazioni come le reti mobili private, Il CBRS opera secondo un sistema a tre livelli per garantire un utilizzo efficiente. Al livello più alto si trovano gli utenti storici, come la marina militare statunitense e le stazioni di terra dei satelliti, completamente protetti dalle interferenze. Seguono le licenze di accesso prioritario (PAL), che hanno acquistato i diritti di accesso a 10 canali MHz con una durata fino a tre anni. Infine, gli utenti General Authorized Access (GAA) possono accedere alla banda con un piccolo canone mensile, a condizione che non interferiscano con gli utenti di livello superiore.

Per evitare conflitti di accesso, il sistema di accesso allo spettro radio (SAS), richiesto dalla FCC, coordina l'utilizzo tra i vari livelli, consentendo a CBRS di soddisfare una varietà di applicazioni e di promuovere l'innovazione nella communicazione wireless.

Che cos'è un'antenna CBRS?

Le antenne CBRS sono state progettate appositamente per le applicazioni nella larghezza di banda da 3,55 GHz a 3,7 GHz, nota anche come banda 48. Queste antenne sono disponibili in diverse configurazioni, come quelle direzionali, omnidirezionali, a settori e a pannelli. Questa diversità di design consente una copertura efficace sia all'interno che all'esterno, nonché la connettività mobile per i veicoli, migliorando così la capacità e l'efficienza complessiva della rete.

Dal momento che molte aziende, istituzioni, strutture e cantieri hanno creato reti private LTE e 5G utilizzando lo spettro CBRS, queste antenne svolgono un ruolo cruciale nel fornire connettività ad alta velocità su misura per le esigenze specifiche di ciascuna organizzazione. Inoltre, poiché queste antenne supportano casi d'uso come l'integrazione dei dispositivi IoT, la produzione intelligente e la copertura wireless a livello di campus, sono diventate componenti essenziali per portare avanti la trasformazione digitale.

Le antenne CBRS rappresentano un'alternativa economica alle reti tradizionali gestite dai carrier, consentendo agli utenti di sfruttare appieno il potenziale della banda CBRS. Offrono una maggiore velocità dei dati, una latenza ridotta e una maggiore capacità di rete in ambienti ad alta domanda.

Tipi di antenne CBRS

Le antenne CBRS sono disponibili in vari tipi, ognuno dei quali offre vantaggi unici per soddisfare i diversi requisiti della banda CBRS. Alcuni dei principali tipi di antenna CBRS sono i seguenti:

1. Antenna a pannello

Le antenne a pannello CBRS sono antenne direzionali caratterizzate da una caratteristica forma rettangolare piatta. Queste antenne offrono solitamente guadagni che vanno da 6 dBi a 18 dBi con un'ampiezza del fascio orizzontale di 30 - 120 gradi, che le rende ideali per una copertura del segnale mirata.

Poiché queste antenne sono in grado di focalizzare l'energia a radiofrequenza in una direzione definita e ristretta, sono ampiamente utilizzate nelle reti cellulari, nella banda larga senza fili e nei sistemi di communicazione punto-punto in aree urbane dense in cui è presente una quantità significativa di interferenze.

2. Antenna Yagi

Queste antenne sono tipicamente costituite da un elemento pilotato, un riflettore e diversi direttori. Progettate per fornire una comunicazione a lungo raggio, queste antenne offrono guadagni compresi tra 7 dBi e 20 dBi con larghezze di fascio tipiche che vanno da 20 a 50 gradi.

Poiché le antenne Yagi sono in grado di produrre un diagramma di radiazione focalizzato, di solito eccellono nella formazione di collegamenti punto-punto, nella ricezione di media via etere e nell'accesso remoto, quando è necessario disporre di segnali stabili e di alta qualità su lunghe distanze.

3. Antenna a settore

Le antenne CBRS Sector sono progettate per applicazioni che richiedono una copertura ad ampio raggio negli intervalli angolari di 60, 90 e 120 gradi.

Poiché queste antenne forniscono un guadagno elevato, compreso tra 10 dBi e 18 dBi, possono garantire una trasmissione efficiente del segnale su grandi spazi, riducendo di fatto il numero di antenne necessarie per una copertura ottimale. Di solito, più antenne settoriali vengono combinate insieme per formare celle, al fine di ridurre al minimo le sovrapposizioni e le interferenze nelle distribuzioni CBRS.

Queste antenne possono essere progettate con doppia polarizzazione e supportano configurazioni multi-input e multi-output (MIMO); sono quindi ideali in contesti in cui sono richieste elevate velocità di trasmissione dei dati e affidabilità.

4. Antenna in fibra di vetro

Le antenne in fibra di vetro sono caratterizzate da un diagramma di radiazione omnidirezionale e sono racchiuse in una resistente guaina in fibra di vetro, che consente loro di resistere agli ambienti esterni più difficili.
Poiché queste antenne sono in grado di resistere a condizioni atmosferiche estreme, ai raggi UV, alla corrosione e ai venti forti, vengono solitamente utilizzate nei sistemi di comunicazione marittima, nei sistemi di monitoraggio industriale e nelle reti IoT, dove è fondamentale ottenere prestazioni robuste e costanti.
Oltre all'omnidirezionalità, queste antenne offrono un discreto guadagno che va da 2 dBi a 12 dBi, rendendole buone candidate per aree ampie in cui la direzione del segnale è soggetta a variazioni.

5. Antenna a soffitto

Queste antenne sono antenne omnidirezionali appositamente progettate per l'uso in interni.
Con guadagni che variano da 3 dBi a 8 dBi, queste antenne offrono una connettività affidabile in spazi chiusi come uffici, ospedali e negozi, integrandosi facilmente con il loro design estetico a basso profilo.
Le antenne a soffitto sono generalmente utilizzate per l'installazione di sistemi di antenne distribuite (DAS), LTE private e reti aziendali, in quanto offrono le migliori opzioni di copertura in ambienti chiusi.

6. Antenna per anatre di gomma

Le antenne a papera di gomma sono antenne compatte appositamente progettate e utilizzate esclusivamente nei dispositivi portatili per la comunicazione a corto raggio.
Con guadagni compresi tra 2 dBi e 5 dBi, queste antenne sono utilizzate esclusivamente nei dispositivi radio portatili, nei dispositivi IoT e nei sensori industriali.
L'antenna a paperella di gomma è dotata di una bobina elicoidale che la rende un'opzione flessibile e durevole in grado di resistere alle sollecitazioni fisiche e all'usura, rendendola una soluzione pratica per i requisiti portatili abilitati al CBRS.

Applicazioni chiave delle antenne CBRS

CBRS per le reti aziendali

Le antenne CBRS sono un elemento essenziale per la creazione di reti private LTE (Long Term Evolution) e 5G per ambienti aziendali come magazzini, campus e ospedali.

Soprattutto nei magazzini, le antenne CBRS vengono utilizzate per massimizzare l'efficienza operativa supportando il tracciamento degli asset, la gestione dell'inventario in tempo reale e la movimentazione automatizzata dei materiali attraverso la connettività ad alta velocità tra i dispositivi, riducendo di fatto i ritardi nella logistica e aumentando la produttività complessiva.

Le antenne CBRS sono utilizzate nei campus per facilitare una migliore connettività per le applicazioni di smart building, come l'illuminazione abilitata dall'IoT, i sistemi HVAC e la videosorveglianza, al fine di migliorare l'efficienza operativa e la produttività dei dipendenti.

Negli ospedali, le reti CBRS sono utilizzate per assistere applicazioni critiche come il monitoraggio dei pazienti in tempo reale, la teleassistenza e i dispositivi medici wireless, fornendo una migliore assistenza sanitaria e mantenendo la conformità agli standard stabiliti.

La maggiore affidabilità, la maggiore sicurezza e la maggiore flessibilità offerte dalle antenne CBRS consentono alle aziende di avere un migliore controllo sulle proprie commicazioni, riducendo la dipendenza da fornitori esterni e offrendo una scalabilità in base all'evoluzione delle esigenze.

Integrazione con la tecnologia 5G

Lo spettro a banda media (3,55 GHz - 3,7 GHz) utilizzato dalle antenne CBRS offre al 5G NR (New Radio) una larghezza di banda bilanciata tra velocità e copertura.

Lo spettro a banda media CBRS è considerato ideale in quanto è più veloce delle frequenze a banda bassa utilizzate nelle reti più vecchie e copre anche aree più ampie rispetto alle bande mmWave (ad altissima frequenza).

Le antenne CBRS sono efficaci per espandere la copertura 5G in aree che vanno dalle città densamente popolate alle periferie rurali.

Inoltre, possono aumentare la capacità della rete, consentendo a Internet 5G di gestire più dispositivi contemporaneamente.
Poiché le antenne CBRS utilizzano un modello di spettro condiviso che impedisce le interferenze ed è conveniente, aiutano le aziende e le istituzioni a creare le proprie reti 5G per iniziative come l'automazione di fabbrica, i dispositivi IoT e l'agricoltura intelligente in modo economicamente vantaggioso, senza subire interferenze reciproche.

Inoltre, poiché le antenne CBRS offrono una bassa latenza e un'elevata velocità dei dati, possono supportare le applicazioni più futuristiche del 5G, come la realtà aumentata (AR), la realtà virtuale (VR) e le auto autonome.

In sintesi, le antenne CBRS sono un elemento essenziale per il successo del 5G NR, in quanto consentono di realizzare reti più veloci, affidabili ed economiche.

Ampliando la portata del 5G e supportando le applicazioni all'avanguardia ad esso associate, le antenne CBRS garantiscono che la tecnologia 5G possa esprimere tutto il suo potenziale.

In Sicurezza pubblica e servizi di emergenza

Le antenne CBRS possono fornire una banda dedicata ai primi soccorritori con una connettività voce e dati affidabile durante le emergenze.

Soprattutto nelle aree in cui vi è il rischio di interruzione delle reti cellulari tradizionali a causa di disastri naturali o emergenze, le antenne CBRS possono garantire la communicazione ininterrotta.

Ciò è fondamentale per il successo delle applicazioni mission-critical come le operazioni dei droni, la localizzazione e i sistemi di monitoraggio basati su sensori.

Per i veicoli connessi e i trasporti

Il Vehicle-to-everything (V2X) guidato dalle strutture CBRS è efficace per migliorare la gestione del traffico, ridurre la congestione e contribuire alla sicurezza generale dei trasporti.

Poiché le antenne CBRS forniscono una connettività affidabile e a bassa latenza, sono altamente desiderabili per i veicoli autonomi, che necessitano di una communicazione in tempo reale tra veicolo e infrastruttura per ridurre l'intervento umano in attività come la navigazione e il rilevamento degli ostacoli.

Le antenne CBRS sono molto efficaci anche nei sistemi di gestione delle flotte, soprattutto nei settori della logistica e dei trasporti.

Vengono utilizzati per la localizzazione in tempo reale, il monitoraggio delle prestazioni dei veicoli e l'ottimizzazione delle operazioni logistiche, che in ultima analisi riducono i costi operativi e migliorano l'efficienza operativa.

Fornitori di antenne CBRS e leader di mercato

I principali fornitori di antenne CBRS

Con l'aumento della popolarità delle antenne CBRS, dovuto al loro potenziale di miglioramento della comunicazione wireless, si registra una notevole crescita dei fornitori che offrono varie soluzioni di antenne CBRS. Alcuni dei principali operatori che eccellono nell'offerta di soluzioni per antenne CBRS sono i seguenti:

CommScope

CommScope offre una gamma di soluzioni di antenne CBRS, tra cui progetti a banda singola e multibanda in grado di supportare sia i servizi CBRS che quelli legacy. Inoltre, queste antenne offrono soluzioni ottimizzate per le aree urbane ad alta densità con funzionalità avanzate di beamforming per migliorare il throughput e l'efficienza operativa.

Marchio mobile

Mobile Mark offre soluzioni di antenne flessibili dedicate per reti private LTE e CBRS. La gamma di soluzioni presenta un'ampia scelta di configurazioni adatte sia per applicazioni commerziarie che industriali.

Antenne KP Performance

Questo fornitore di soluzioni offre una serie di opzioni di antenne CBRS per un uso diffuso nell'accesso wireless fisso, nella banda larga rurale e nelle configurazioni CBRS aziendali. Offre inoltre configurazioni a due e più porte, appositamente studiate per le applicazioni MIMO.

Forma d'onda

Waveform è specializzata in antenne CBRS ad alte prestazioni, come l'antenna direzionale ad alto guadagno QuadPRO, dotata di un pannello MIMO 4×4 con un fascio di luce stretto. Waveform fornisce inoltre soluzioni compatte adatte a requisiti CBRS sia commerciali che residenziali in contesti urbani e suburbani.

Samsung

Samsung offre soluzioni CBRS ad alta sicurezza e bassa latenza, molto efficaci nelle applicazioni mission critical. Il portafoglio comprende un'ampia gamma di soluzioni d'antenna che vanno dal Massive MIMO alle small cell per esterni, tutte certificate da OnGo Alliance.

Confronto tra i prodotti

Alcune antenne CBRS ampiamente utilizzate sono le seguenti:

Nota: i prezzi sono approssimativi e possono variare in base al rivenditore e alle configurazioni specifiche.

Tendenze future delle antenne CBRS

Antenne intelligenti e ottimizzazione dell'intelligenza artificiale

L'intelligenza artificiale (AI) ha il potenziale per rivoluzionare i sistemi di antenna CBRS in termini di progettazione ed efficienza operativa.

Quando si considera l'ottimizzazione del progetto, le simulazioni di intelligenza artificiale possono semplificare il processo di collaudo delle antenne, contribuendo a creare modelli di radiazione precisi con capacità di larghezza di banda adattiva e corrispondenza di impedenza ottimizzata. Inoltre, prevedendo la congestione della rete, l'allocazione dinamica delle risorse e la regolazione della copertura in base ai modelli di utilizzo in tempo reale, le soluzioni CBRS basate sull'intelligenza artificiale possono garantire un funzionamento affidabile e migliorare le prestazioni della rete.

Tecnologie wireless emergenti

Con la continua evoluzione delle tecnologie wireless, le antenne CBRS promettono di adattarsi alle crescenti esigenze delle reti IoT e 6G.

Le antenne CBRS eccellono nella gestione della connettività ad alta densità e sono quindi ideali per garantire una communicazione affidabile tra i dispositivi IoT distribuiti in ambienti diversi con intensità di segnale variabili. Con l'integrazione del beamforming adattivo guidato dall'intelligenza artificiale nelle antenne CBRS, le applicazioni IoT industriali e per le smart city possono beneficiare in modo significativo delle loro migliori prestazioni.

Con l'arrivo della tecnologia 6G, le antenne CBRS dovranno affrontare nuove sfide e opportunità. Poiché il 6G pone l'accento sulla comunicazione ultra affidabile a bassa latenza (URLLC) e sul numero massiccio di dispositivi connessi (mMTC), le antenne CBRS dovranno essere in grado di gestire bande di frequenza più elevate, come lo spettro sub terahertz. Questi progressi garantiranno alle antenne CBRS di rimanere flessibili e preparate a soddisfare le crescenti esigenze di un futuro con una connettività avanzata.

Conclusione

Le antenne CBRS rimangono all'avanguardia nel moderno panorama della comunicazione wireless. La loro capacità di fornire una connettività affidabile in diversi ambienti, aziende e applicazioni IoT le colloca in una posizione di rilievo nel settore della comunicazione wireless.

Con la continua crescita del settore della communicazione wireless, le antenne CBRS continueranno a svolgere un ruolo fondamentale nel soddisfare le esigenze delle reti di communicazione attuali e di prossima generazione.