Czym jest antena CBRS? Kompletny przewodnik

Usługa Citizen Broadband Radio Service zmienia zasady gry w nowoczesnej domenie komunikacji bezprzewodowej. Anteny CBRS, specjalnie zaprojektowane do efektywnego wykorzystania pasma CBRS, odgrywają ważną rolę w tworzeniu sieci 5G, prywatnych systemów LTE i różnych aplikacji IoT. W tym artykule omówiono różne typy anten CBRS, ich przypadki użycia, ich zaangażowanie w przedsiębiorstwa i technologię bezprzewodową 5G. Ponadto omówiono w nim potencjał anten CBRS zoptymalizowanych pod kątem sztucznej inteligencji w kształtowaniu przyszłości technologii bezprzewodowych.

Wprowadzenie do CBRS

CBRS stanowi znaczące przedsięwzięcie w komunikacji bezprzewodowej, oferując współdzielone widmo, które równoważy dostępność, elastyczność i wydajność. Spektrum CBRS, obejmujące zakres od 3,55 GHz do 3,7 GHz, stanowi opłacalną alternatywę dla tradycyjnych opcji opartych na operatorach we wdrażaniu prywatnych sieci LTE i CBRS. Sieci 5G.

Anteny CBRS działają jako siła napędowa postępów przypisywanych domenie CBRS. Anteny te zapewniają szybką łączność o niskim opóźnieniu, co czyni je istotnym elementem zarówno obecnych, jak i przyszłych ekosystemów komunikacji bezprzewodowej.

Czym jest widmo CBRS?

Pasmo CBRS to pasmo o szerokości 150 MHz od 3,55 GHz do 3,7 GHz, dostępne wyłącznie w Stanach Zjednoczonych i regulowane przez Federal Communications Commission (FCC).

Zaprojektowany jako elastyczny zasób dla aplikacji takich jak prywatne sieci komórkowe, Rozszerzenia sieci makro i stały dostęp bezprzewodowy CBRS działa w systemie trójwarstwowym, aby zapewnić efektywne wykorzystanie. Na najwyższym poziomie znajdują się zasiedziali użytkownicy, tacy jak Marynarka Wojenna Stanów Zjednoczonych i naziemne stacje satelitarne, w pełni chronione przed zakłóceniami. Następne są licencje dostępu priorytetowego (PAL), którzy wykupili prawa dostępu do 10 kanałów MHz na okres do trzech lat. Wreszcie, użytkownicy General Authorized Access (GAA) mogą uzyskać dostęp do pasma za niewielką miesięczną opłatą, biorąc pod uwagę, że nie kolidują z użytkownikami wyższego poziomu.

Aby uniknąć konfliktów dostępu, system dostępu do widma (SAS) upoważniony przez FCC koordynuje wykorzystanie między poziomami, umożliwiając CBRS korzystanie z różnych aplikacji, jednocześnie wspierając innowacje w komunikacji bezprzewodowej.

Co to jest antena CBRS?

Anteny CBRS są specjalnie zaprojektowane do zastosowań w paśmie od 3,55 GHz do 3,7 GHz, znanym również jako pasmo 48. Anteny te są dostępne w różnych konfiguracjach, takich jak kierunkowe, dookólne, sektorowe i panelowe. Ta różnorodność konstrukcji umożliwia skuteczny zasięg zarówno w pomieszczeniach, jak i na zewnątrz, a także mobilną łączność dla pojazdów, poprawiając w ten sposób ogólną przepustowość i wydajność sieci.

Ponieważ wiele firm, instytucji, obiektów i zakładów pracy tworzy prywatne sieci LTE i 5G przy użyciu widma CBRS, anteny te odgrywają kluczową rolę w zapewnianiu szybkiej łączności dostosowanej do konkretnych potrzeb każdej organizacji. Co więcej, ponieważ anteny te obsługują przypadki użycia, takie jak integracja urządzeń IoT, inteligentna produkcja i zasięg sieci bezprzewodowej w całym kampusie, stały się one niezbędnymi elementami postępującej transformacji cyfrowej.

Anteny CBRS stanowią opłacalną alternatywę dla tradycyjnych sieci zarządzanych przez operatora, umożliwiając użytkownikom uwolnienie pełnego potencjału pasma CBRS. Oferują one lepsze prędkości transmisji danych, mniejsze opóźnienia i zwiększoną przepustowość sieci w środowiskach o dużym zapotrzebowaniu.

Rodzaje anten CBRS

Anteny CBRS są dostępne w różnych typach, z których każdy oferuje unikalne zalety w spełnianiu różnych wymagań w paśmie CBRS. Niektóre z kluczowych typów anten CBRS są następujące:

1. Antena panelowa

Anteny panelowe CBRS to anteny kierunkowe o charakterystycznym płaskim prostokątnym kształcie. Anteny te zwykle oferują zyski w zakresie od 6 dBi do 18 dBi z poziomymi szerokościami wiązki od 30 do 120 stopni, co czyni je idealnymi do ukierunkowanego pokrycia sygnałem.

Ponieważ anteny te są w stanie skupić energię o częstotliwości radiowej w określonym wąskim kierunku, są one szeroko stosowane w sieciach komórkowych, bezprzewodowych sieciach szerokopasmowych oraz w systemach komunikacji punkt-punkt w gęstych obszarach miejskich, gdzie występuje znaczna ilość zakłóceń.

2. Antena Yagi

Anteny te zazwyczaj składają się z elementu napędzanego, reflektora i kilku direktorów. Zaprojektowane w celu zapewnienia komunikacji dalekiego zasięgu, anteny te oferują zyski od 7 dBi do 20 dBi z typowymi szerokościami wiązki w zakresie 20-50 stopni.

Ponieważ anteny Yagi są w stanie wytworzyć skupiony wzór promieniowania, zwykle wyróżniają się w tworzeniu połączeń punkt-punkt, bezprzewodowym odbiorze mediów i zdalnym dostępie, gdzie istnieje potrzeba stabilnego, wysokiej jakości sygnału na dużych odległościach.

3. Antena sektorowa

Anteny sektorowe CBRS są przeznaczone do zastosowań wymagających szerokiego zasięgu w zakresach kątowych 60, 90 i 120 stopni.

Ponieważ anteny te zapewniają wysoki zysk w zakresie od 10 dBi do 18 dBi, mogą zagwarantować wydajną transmisję sygnału na dużych przestrzeniach, skutecznie zmniejszając liczbę anten wymaganych do optymalnego pokrycia. Zazwyczaj wiele anten sektorowych jest łączonych razem w celu utworzenia komórek, aby zminimalizować nakładanie się i zakłócenia we wdrożeniach CBRS.

Anteny te mogą być zaprojektowane do podwójnej polaryzacji i obsługują konfiguracje z wieloma wejściami i wyjściami (MIMO), idealnie nadają się do zastosowań, w których wymagana jest wysoka przepustowość danych i niezawodność.

4. Antena z włókna szklanego

Anteny z włókna szklanego charakteryzują się dookólnym wzorem promieniowania i są zamknięte w trwałej osłonie z włókna szklanego, co pozwala im wytrzymać trudne warunki zewnętrzne.
Ponieważ anteny te są w stanie wytrzymać ekstremalne warunki pogodowe, promieniowanie UV, korozję i silne wiatry, są one zwykle używane w morskich systemach komunikacji co1TP14, przemysłowych systemach monitorowania oraz w sieciach IoT, gdzie solidna, ale stała wydajność ma kluczowe znaczenie.
Oprócz wielokierunkowości, anteny te oferują przyzwoity zysk w zakresie od 2 dBi do 12 dBi, co czyni je dobrymi kandydatami do szerokich obszarów, w których kierunek sygnału podlega zmianom.

5. Antena sufitowa

Anteny te są antenami dookólnymi zaprojektowanymi specjalnie do użytku wewnątrz pomieszczeń.
Dzięki zyskom wahającym się od 3 dBi do 8 dBi, anteny te oferują niezawodną łączność w zamkniętych przestrzeniach, takich jak biura, szpitale i przestrzenie handlowe, jednocześnie łatwo wtapiając się w ich niskoprofilową estetykę.
Anteny montowane na suficie są zwykle używane do konfigurowania rozproszonych systemów antenowych (DAS), prywatnych sieci LTE i sieci korporacyjnych, ponieważ zapewniają najlepsze opcje zasięgu w pomieszczeniach.

6. Antena gumowa

Anteny gumowe to specjalnie zaprojektowane kompaktowe anteny, które są używane tylko w urządzeniach przenośnych do komunikacji krótkiego zasięgu.
Dzięki zyskom od 2 dBi do 5 dBi, anteny te są powszechnie stosowane w przenośnych urządzeniach radiowych, urządzeniach IoT i czujnikach przemysłowych.
Antena gumowa posiada spiralną cewkę, dzięki czemu jest elastyczna i trwała, odporna na obciążenia fizyczne i zużycie, co czyni ją praktycznym rozwiązaniem dla przenośnych wymagań CBRS.

Kluczowe zastosowania anten CBRS

CBRS dla sieci korporacyjnych

Anteny CBRS są niezbędnym elementem w tworzeniu prywatnych sieci LTE i 5G dla środowisk korporacyjnych, takich jak magazyny, kampusy i szpitale.

Zwłaszcza w magazynach anteny CBRS są wykorzystywane do maksymalizacji wydajności operacyjnej poprzez wspieranie śledzenia zasobów, zarządzania zapasami w czasie rzeczywistym i zautomatyzowanej obsługi materiałów poprzez szybką łączność między urządzeniami, skutecznie zmniejszając opóźnienia w logistyce i zwiększając ogólną produktywność.

Anteny CBRS są używane w kampusach, aby ułatwić lepszą łączność dla aplikacji inteligentnych budynków, takich jak oświetlenie z obsługą IoT, systemy HVAC i nadzór wideo w celu poprawy wydajności operacyjnej i produktywności pracowników.

W szpitalach sieci CBRS są wykorzystywane do wspomagania krytycznych zastosowań, takich jak monitorowanie pacjentów w czasie rzeczywistym, telezdrowie i bezprzewodowe urządzenia medyczne, zapewniając lepszą opiekę zdrowotną przy jednoczesnym zachowaniu zgodności z ustalonymi standardami.

Ulepszona niezawodność, zwiększone bezpieczeństwo i większa elastyczność oferowana przez anteny CBRS zapewniają przedsiębiorstwom lepszą kontrolę nad łącznością co1TP14, przy zmniejszonej zależności od zewnętrznych dostawców oferujących skalowalność wraz ze zmieniającymi się potrzebami.

Integracja z technologią 5G

Średnie pasmo (3,55 GHz - 3,7 GHz) wykorzystywane przez anteny CBRS oferuje 5G NR (New Radio) zrównoważoną przepustowość między prędkością a zasięgiem.

Średnie pasmo CBRS jest uważane za idealne, ponieważ jest szybsze niż niskie częstotliwości używane w starszych sieciach, a także obejmuje większe obszary niż pasma mmWave (ekstremalnie wysoka częstotliwość).

Anteny CBRS są skuteczne w rozszerzaniu zasięgu 5G na obszary od gęsto zaludnionych miast po wiejskie przedmieścia.

Co więcej, mogą one zwiększyć przepustowość sieci, umożliwiając Internetowi 5G obsługę wielu urządzeń jednocześnie.
Ponieważ anteny CBRS wykorzystują model współdzielonego widma, który zapobiega zakłóceniom i jest przystępny cenowo, pomagają firmom i instytucjom w tworzeniu własnych sieci 5G dla przedsięwzięć takich jak automatyzacja fabryk, urządzenia IoT i inteligentne rolnictwo w opłacalny sposób, bez narażania się na wzajemne zakłócenia.

Ponadto, ponieważ anteny CBRS oferują niskie opóźnienia i wysokie prędkości transmisji danych, mogą obsługiwać bardziej futurystyczne aplikacje 5G, takie jak rzeczywistość rozszerzona (AR), rzeczywistość wirtualna (VR) i autonomiczne samochody.

Podsumowując, anteny CBRS są niezbędnym elementem sukcesu 5G NR, ponieważ umożliwiają szybsze, bardziej niezawodne i przystępne cenowo sieci.

Rozszerzając zasięg 5G i wspierając związane z nim najnowocześniejsze aplikacje, anteny CBRS zapewniają, że technologia 5G może w pełni wykorzystać swój potencjał.

W Bezpieczeństwo publiczne i służby ratunkowe

Anteny CBRS mogą zapewnić dedykowane pasmo dla służb ratowniczych z niezawodną łącznością głosową i transmisją danych w sytuacjach awaryjnych.

Zwłaszcza w obszarach, w których istnieje ryzyko zakłóceń tradycyjnych sieci komórkowych z powodu klęsk żywiołowych lub sytuacji awaryjnych, anteny CBRS mogą zapewnić nieprzerwaną komunikację.

Ma to kluczowe znaczenie dla powodzenia aplikacji o znaczeniu krytycznym, takich jak operacje dronów, śledzenie lokalizacji i systemy monitorowania oparte na czujnikach.

Dla pojazdów połączonych i transportu

Vehicle-to-everything (V2X) napędzane przez urządzenia CBRS są skuteczne w zapewnianiu lepszego zarządzania ruchem, zmniejszaniu zatorów i przyczynianiu się do ogólnego bezpieczeństwa transportu.

Ponieważ anteny CBRS zapewniają niezawodną łączność o niskich opóźnieniach, są one wysoce pożądane dla pojazdów autonomicznych, które wymagają komunikacji w czasie rzeczywistym między pojazdem a infrastrukturą w celu zmniejszenia interwencji człowieka w zadaniach takich jak nawigacja i wykrywanie przeszkód.

Anteny CBRS są również bardzo skuteczne w systemach zarządzania flotą, zwłaszcza w logistyce i transporcie.

Są one wykorzystywane do śledzenia w czasie rzeczywistym, monitorowania wydajności pojazdów i optymalizacji operacji logistycznych, co ostatecznie zmniejsza koszty operacyjne i poprawia wydajność operacyjną.

Dostawcy i liderzy rynku anten CBRS

Wiodący dostawcy anten CBRS

Ponieważ anteny CBRS zyskują na popularności ze względu na ich potencjał w zakresie poprawy komunikacji bezprzewodowej, obserwuje się znaczny wzrost liczby dostawców oferujących różne rozwiązania antenowe CBRS. Niektórzy z kluczowych graczy, którzy wyróżniają się w oferowaniu rozwiązań antenowych CBRS, są następujący:

CommScope

CommScope oferuje szereg rozwiązań antenowych CBRS, w tym konstrukcje jedno- i wielopasmowe, które mogą obsługiwać zarówno CBRS, jak i starsze usługi. Ponadto anteny te oferują zoptymalizowane rozwiązania dla obszarów miejskich o dużej gęstości z zaawansowanymi możliwościami kształtowania wiązki w celu poprawy przepustowości i wydajności operacyjnej.

Mobile Mark

Mobile Mark oferuje dedykowane elastyczne rozwiązania antenowe dla prywatnych sieci LTE i CBRS. Gama rozwiązań obejmuje szeroki zakres konfiguracji, które są odpowiednie zarówno do zastosowań komercyjnych, jak i przemysłowych.

Anteny KP Performance

Ten dostawca rozwiązań oferuje zróżnicowany zestaw opcji anten CBRS do szerokiego zastosowania w stacjonarnym dostępie bezprzewodowym, szerokopasmowym dostępie wiejskim i konfiguracjach CBRS związanych z przedsiębiorstwami. Zapewnia również konfiguracje dwu- i wieloportowe, specjalnie ukierunkowane na aplikacje MIMO.

Kształt fali

Waveform specjalizuje się w wysokowydajnych antenach CBRS, takich jak antena kierunkowa QuadPRO o wysokim zysku, która posiada panel 4×4 MIMO z wąską wiązką. Dostarczają również kompaktowe rozwiązania odpowiednie zarówno dla komercyjnych, jak i mieszkalnych wymagań CBRS w środowisku miejskim i podmiejskim.

Samsung

Samsung oferuje rozwiązania CBRS o wysokim poziomie bezpieczeństwa i niskich opóźnieniach, które są bardzo skuteczne w zastosowaniach o znaczeniu krytycznym. Ich portfolio obejmuje szeroką gamę rozwiązań antenowych, od Massive MIMO po małe komórki zewnętrzne, wszystkie certyfikowane przez OnGo Alliance.

Porównanie produktów

Niektóre powszechnie używane anteny CBRS są następujące:

Uwaga: Ceny są przybliżone i mogą się różnić w zależności od sprzedawcy i konkretnych konfiguracji.

Przyszłe trendy w antenach CBRS

Inteligentne anteny i optymalizacja AI

Sztuczna inteligencja (AI) może zrewolucjonizować systemy antenowe CBRS pod względem projektowania i wydajności operacyjnej.

Rozważając optymalizację projektu, symulacje AI mogą usprawnić proces testowania anten, przyczyniając się do precyzyjnych wzorców promieniowania z adaptacyjnymi możliwościami szerokości pasma i zoptymalizowanym dopasowaniem impedancji. Co więcej, przewidując przeciążenie sieci, dynamiczną alokację zasobów i dostosowując zasięg w oparciu o wzorce użytkowania w czasie rzeczywistym, rozwiązania CBRS oparte na sztucznej inteligencji mogą zapewnić niezawodne działanie, zwiększając wydajność sieci.

Nowe technologie bezprzewodowe

Ponieważ technologie bezprzewodowe nadal ewoluują, anteny CBRS obiecująco dostosowują się do rosnących wymagań sieci IoT i 6G.

Anteny CBRS wyróżniają się obsługą łączności o dużej gęstości, dzięki czemu idealnie nadają się do zapewnienia niezawodnej komunikacji między urządzeniami IoT rozproszonymi w różnych środowiskach o różnej sile sygnału. Dzięki integracji adaptacyjnego kształtowania wiązki opartego na sztucznej inteligencji w antenach CBRS, inteligentne miasta i przemysłowe aplikacje IoT mogą znacznie skorzystać z ich zwiększonej wydajności.

Wraz z nadejściem technologii 6G anteny CBRS staną przed nowymi wyzwaniami i możliwościami. Ponieważ 6G kładzie nacisk na ultra niezawodną komunikację o niskim opóźnieniu (URLLC) i ogromną liczbę podłączonych urządzeń (mMTC), anteny CBRS muszą być w stanie obsługiwać wyższe pasma częstotliwości, takie jak widmo poniżej teraherca. Te postępy zapewnią antenom CBRS elastyczność i gotowość do sprostania rosnącym wymaganiom przyszłości z ulepszoną łącznością.

Wnioski

Anteny CBRS pozostają w czołówce nowoczesnego krajobrazu komunikacji bezprzewodowej. Ich zdolność do zapewnienia niezawodnej łączności w różnych środowiskach, przedsiębiorstwach i aplikacjach IoT stawia je na znaczącej pozycji w domenie komunikacji bezprzewodowej.

Ponieważ branża komunikacji bezprzewodowej nadal się rozwija, anteny CBRS będą nadal odgrywać kluczową rolę w spełnianiu wymagań obecnych i następnych generacji sieci telekomunikacyjnych.