Что такое антенна CBRS? Полное руководство

Гражданская широкополосная радиосвязь - это переломный момент в современной сфере беспроводной связи. Антенны CBRS, специально разработанные для эффективного использования диапазона CBRS, играют важную роль в создании сетей 5G, частных систем LTE и различных приложений IoT. В этой статье рассматриваются различные типы антенн CBRS, варианты их использования, их применение на предприятиях и в беспроводных технологиях 5G. Кроме того, в статье рассматривается потенциал CBRS-антенн, оптимизированных с помощью искусственного интеллекта, в формировании будущего беспроводных технологий.

Введение в CBRS

CBRS представляет собой значительное начинание в области беспроводной связи, предлагая общий спектр, который обеспечивает баланс между доступностью, гибкостью и эффективностью. Расположенный в диапазоне 3,55-GHz - 3,7-GHz спектр CBRS представляет собой экономически эффективную альтернативу традиционным операторским вариантам развертывания частных сетей LTE и Сети 5G.

Антенны CBRS выступают в качестве движущей силы достижений, приписываемых области CBRS. Эти антенны обеспечивают высокую скорость и низкую задержку соединения, что делает их важным элементом как нынешних, так и будущих экосистем беспроводной связи.

Что такое спектр CBRS?

Диапазон CBRS - это полоса 150 MHz от 3,55 GHz до 3,7 GHz, доступная исключительно в Соединенных Штатах и регулируемая Федеральной комиссией по связи (FCC).

Разработан как гибкий ресурс для таких приложений, как частные мобильные сети, Расширение макросети и фиксированный беспроводной доступ CBRS работает по трехуровневой системе для обеспечения эффективного использования. На самом верхнем уровне находятся действующие пользователи, такие как ВМС США и наземные спутниковые станции, полностью защищенные от помех. Далее идут пользователи с лицензией приоритетного доступа (PAL), которые приобрели права доступа к 10 каналам MHz сроком до трех лет. Наконец, пользователи General Authorized Access (GAA) могут получить доступ к диапазону за небольшую ежемесячную плату, при условии, что они не будут мешать пользователям более высокого уровня.

Чтобы избежать конфликтов при доступе, система доступа к спектру (SAS), утвержденный FCC, координирует использование между уровнями, позволяя CBRS использовать разнообразные приложения и способствуя инновациям в беспроводной связи.

Что такое антенна CBRS?

Антенны CBRS специально разработаны для применения в полосе частот от 3,55 GHz до 3,7 GHz, также известной как Band 48. Эти антенны имеют различные конфигурации, такие как направленные, всенаправленные, секторные и панельные. Такое разнообразие конструкций обеспечивает эффективное покрытие как в помещении, так и на улице, а также мобильную связь для транспортных средств, что повышает общую емкость и эффективность сети.

Поскольку многие предприятия, учреждения, объекты и рабочие места создают частные сети LTE и 5G, используя спектр CBRS, эти антенны играют важнейшую роль в обеспечении высокоскоростного подключения с учетом конкретных потребностей каждой организации. Более того, поскольку эти антенны поддерживают такие сценарии использования, как интеграция устройств IoT, интеллектуальное производство и покрытие беспроводной сетью всего кампуса, они становятся важнейшими компонентами в продвижении цифровой трансформации.

Антенны CBRS представляют собой экономически эффективную альтернативу традиционным сетям, управляемым операторами связи, позволяя пользователям полностью раскрыть потенциал диапазона CBRS. Они обеспечивают повышенную скорость передачи данных, снижение задержек и увеличение пропускной способности сети в условиях высокого спроса.

Типы антенн CBRS

Антенны CBRS доступны в различных типах, каждый из которых предлагает уникальные преимущества для удовлетворения различных требований в диапазоне CBRS. Ниже перечислены некоторые из основных типов антенн CBRS:

1. Панельная антенна

Панельные антенны CBRS - это направленные антенны, имеющие характерную плоскую прямоугольную форму. Эти антенны обычно предлагают усиление от 6 dBi до 18 dBi с шириной горизонтального луча 30 - 120 градусов, что делает их идеальными для целевого покрытия сигнала.

Поскольку эти антенны способны фокусировать радиочастотную энергию в определенном узком направлении, они широко используются в сотовых сетях, беспроводной широкополосной связи, а также в системах связи "точка-точка" в плотных городских районах, где наблюдается значительное количество помех.

2. Антенна Yagi

Эти антенны обычно состоят из управляемого элемента, рефлектора и нескольких директоров. Предназначенные для обеспечения дальней связи, эти антенны обеспечивают усиление от 7 dBi до 20 dBi с типичной шириной луча в диапазоне 20-50 градусов.

Поскольку антенны Yagi способны формировать сфокусированную диаграмму направленности излучения, они, как правило, отлично подходят для формирования каналов связи "точка-точка", приема эфирного мультимедиа и удаленного доступа, когда требуется стабильный и качественный сигнал на больших расстояниях.

3. Секторная антенна

Секторные антенны CBRS предназначены для приложений, требующих широкой зоны покрытия в угловых диапазонах 60, 90 и 120 градусов.

Поскольку эти антенны обеспечивают высокий коэффициент усиления в диапазоне от 10 dBi до 18 dBi, они могут гарантировать эффективную передачу сигнала на больших пространствах, эффективно сокращая количество антенн, необходимых для оптимального покрытия. Обычно несколько секторных антенн объединяются в соты, чтобы минимизировать перекрытие и помехи при развертывании CBRS.

Эти антенны могут иметь двойную поляризацию и поддерживать конфигурации с несколькими входами и выходами (MIMO), поэтому они идеально подходят для использования в условиях, где требуется высокая пропускная способность и надежность передачи данных.

4. Антенна из стекловолокна

Антенны из стекловолокна имеют всенаправленную диаграмму направленности излучения и заключены в прочную оболочку из стекловолокна, что позволяет им выдерживать суровые условия внешней среды.
Поскольку эти антенны способны противостоять экстремальным погодным условиям, ультрафиолетовому излучению, коррозии и сильным ветрам, они обычно используются в морских системах связи, промышленных системах мониторинга и в сетях IoT, где важна надежная и стабильная работа.
Помимо всенаправленности, эти антенны обладают приличным коэффициентом усиления в диапазоне от 2 dBi до 12 dBi, что делает их хорошими кандидатами для использования на обширных территориях, где направление сигнала подвержено колебаниям.

5. Антенна для потолочного монтажа

Эти антенны являются всенаправленными антеннами, специально разработанными для использования в помещениях.
Благодаря усилению от 3 dBi до 8 dBi, эти антенны обеспечивают надежное соединение в закрытых помещениях, таких как офисы, больницы и торговые площади, легко сочетаясь с их низкопрофильным эстетичным дизайном.
Потолочные антенны обычно используются при создании распределенных антенных систем (DAS), частных сетей LTE и корпоративных сетей, поскольку они обеспечивают наилучшее покрытие в помещениях.

6. Антенна для резиновой утки

Антенны типа "резиновая уточка" - это специально разработанные компактные антенны, которые обычно используются в портативных устройствах для связи на коротких расстояниях.
Эти антенны с коэффициентом усиления от 2 dBi до 5 dBi обычно используются в портативных радиоустройствах, устройствах IoT и промышленных датчиках.
Антенна "резиновая утка" оснащена спиральной катушкой, которая делает ее гибкой и прочной, способной противостоять физическим нагрузкам и износу, что делает ее практичным решением для портативных устройств с поддержкой CBRS.

Основные области применения антенн CBRS

CBRS для корпоративных сетей

Антенны CBRS являются важным элементом для создания частных сетей долгосрочной эволюции (LTE) и 5G в корпоративных средах, таких как склады, кампусы и больницы.

Особенно на складах антенны CBRS используются для повышения эффективности работы за счет поддержки отслеживания активов, управления запасами в режиме реального времени и автоматизированной обработки материалов благодаря высокоскоростному соединению устройств, что позволяет эффективно сократить задержки в логистике и повысить общую производительность.

Антенны CBRS используются в университетских городках для обеспечения лучшей связи для приложений "умных" зданий, таких как освещение, системы ОВКВ и видеонаблюдения с поддержкой IoT, чтобы повысить эффективность работы и производительность сотрудников.

В больницах сети CBRS используются для помощи в таких критически важных приложениях, как мониторинг состояния пациента в режиме реального времени, телемедицина и беспроводные медицинские устройства, обеспечивая более качественное медицинское обслуживание при соблюдении установленных стандартов.

Улучшенная надежность, повышенная безопасность и гибкость антенн CBRS позволяют предприятиям лучше контролировать свои коммуникации, снижая зависимость от внешних провайдеров и обеспечивая масштабируемость в соответствии с меняющимися потребностями.

Интеграция с технологией 5G

Среднеполосный спектр (3,55 GHz - 3,7 GHz), используемый антеннами CBRS, обеспечивает 5G NR (New Radio) сбалансированную полосу пропускания между скоростью и покрытием.

Спектр среднего диапазона CBRS считается идеальным, поскольку он быстрее, чем низкие частоты, используемые в старых сетях, а также охватывает большую площадь, чем диапазоны ммВолны (чрезвычайно высокие частоты).

Антенны CBRS эффективны для расширения зоны покрытия 5G на территориях от густонаселенных городов до сельских пригородов.

Кроме того, они могут увеличить пропускную способность сети, позволяя интернету 5G обслуживать множество устройств одновременно.
Поскольку антенны CBRS используют модель совместного использования спектра, которая предотвращает помехи и является доступной по цене, они помогают компаниям и учреждениям создавать собственные сети 5G для таких предприятий, как автоматизация заводов, устройства IoT и умное сельское хозяйство, с минимальными затратами, не сталкиваясь с помехами друг от друга.

Кроме того, поскольку антенны CBRS обеспечивают низкую задержку и высокую скорость передачи данных, они могут поддерживать более футуристические приложения 5G, такие как дополненная реальность (AR), виртуальная реальность (VR) и автономные автомобили.

Подводя итог, можно сказать, что антенны CBRS являются важным элементом для успеха 5G NR, поскольку они обеспечивают более быстрые, надежные и доступные сети.

Расширяя сферу применения 5G и поддерживая связанные с ней передовые приложения, антенны CBRS обеспечивают максимальную реализацию потенциала технологии 5G.

В сфере общественной безопасности и аварийных служб

Антенны CBRS могут обеспечить выделенный диапазон для служб экстренного реагирования, обеспечивая надежную голосовую связь и передачу данных во время чрезвычайных ситуаций.

Особенно в районах, где существует риск нарушения работы традиционных сотовых сетей из-за стихийных бедствий или чрезвычайных ситуаций, антенны CBRS могут обеспечить бесперебойную связь.

Это очень важно для успешной работы таких критически важных приложений, как беспилотные летательные аппараты, системы отслеживания местоположения и сенсорные системы мониторинга.

Для подключенных транспортных средств и транспорта

Системы "транспортное средство - все" (V2X), управляемые средствами CBRS, эффективны для улучшения управления движением, уменьшения заторов и повышения общей транспортной безопасности.

Поскольку антенны CBRS обеспечивают надежную связь с низкой задержкой, они очень желательны для автономных транспортных средств, которым требуется связь между транспортными средствами и инфраструктурой в режиме реального времени, чтобы уменьшить вмешательство человека в такие задачи, как навигация и обнаружение препятствий.

Антенны CBRS также очень эффективны в системах управления автопарком, особенно в логистике и транспорте.

Они используются для отслеживания в режиме реального времени, мониторинга работы транспортных средств и оптимизации логистических операций, что в конечном итоге позволяет снизить операционные расходы и повысить эффективность работы.

Поставщики антенн CBRS и лидеры рынка

Ведущие поставщики антенн CBRS

Поскольку популярность антенн CBRS растет благодаря их потенциалу для улучшения беспроводной связи, наблюдается значительный рост поставщиков, предлагающих различные антенные решения CBRS. Среди ключевых игроков, предлагающих антенные решения CBRS, можно назвать следующих:

CommScope

CommScope предлагает ряд антенных решений CBRS, включая одно- и многодиапазонные конструкции, которые могут поддерживать как CBRS, так и традиционные услуги. Кроме того, эти антенны предлагают оптимизированные решения для городских районов с высокой плотностью населения с расширенными возможностями формирования луча для повышения пропускной способности и эффективности работы.

Мобильная марка

Mobile Mark предлагает специализированные гибкие антенные решения для частных сетей LTE и CBRS. В линейке решений представлен широкий спектр конфигураций, которые подходят как для коммерческих, так и для промышленных приложений.

Антенны KP Performance

Этот поставщик решений предлагает разнообразные варианты антенн CBRS для широкого использования в системах фиксированного беспроводного доступа, широкополосного доступа в сельской местности и корпоративных системах CBRS. Они также предлагают двух- и многопортовые конфигурации, специально предназначенные для приложений MIMO.

Форма волны

Waveform специализируется на высокопроизводительных антеннах CBRS, таких как QuadPRO High gain directional antenna, которая имеет панель 4×4 MIMO с узконаправленным лучом. Они также предлагают компактные решения, подходящие как для коммерческих, так и для жилых помещений, где требуется CBRS в городских и пригородных условиях.

Samsung

Samsung предлагает решения CBRS с высоким уровнем безопасности и низкой задержкой, которые очень эффективны в критически важных приложениях. Портфолио компании включает широкий спектр антенных решений, начиная от Massive MIMO и заканчивая уличными малыми сотами, сертифицированными OnGo Alliance.

Сравнение продуктов

Ниже приведены некоторые широко используемые антенны CBRS:

Примечание: Цены являются приблизительными и могут отличаться в зависимости от продавца и конкретной конфигурации.

Будущие тенденции в области антенн CBRS

Умные антенны и оптимизация с помощью искусственного интеллекта

Искусственный интеллект (ИИ) способен произвести революцию в антенных системах CBRS с точки зрения дизайна и эффективности работы.

При оптимизации конструкции моделирование с помощью ИИ может упростить процесс тестирования антенн, способствуя получению точных диаграмм направленности излучения с адаптивной полосой пропускания и оптимизированным согласованием импеданса. Кроме того, прогнозирование перегруженности сети, динамическое распределение ресурсов и регулировка зоны покрытия на основе моделей использования в реальном времени позволяют решениям CBRS на основе искусственного интеллекта обеспечить надежную работу, повышая производительность сети.

Новые беспроводные технологии

Поскольку беспроводные технологии продолжают развиваться, антенны CBRS демонстрируют перспективность в адаптации к растущим требованиям сетей IoT и 6G.

Антенны CBRS отличаются высокой плотностью связи, что делает их идеальными для обеспечения надежной связи между устройствами IoT, распределенными в различных средах с разным уровнем сигнала. Благодаря интеграции адаптивного формирования луча на основе искусственного интеллекта в антенны CBRS, приложения "умного города" и промышленные IoT могут значительно выиграть от их повышенной производительности.

С появлением технологии 6G антенны CBRS столкнутся с новыми проблемами и возможностями. Поскольку 6G делает акцент на сверхнадежной связи с низкой задержкой (URLLC) и массовом количестве подключенных устройств (mMTC), антенны CBRS должны быть способны работать в более высоких частотных диапазонах, таких как субтерагерцовый спектр. Эти усовершенствования позволят антеннам CBRS оставаться гибкими и готовыми к удовлетворению растущих требований будущего с расширенными возможностями подключения.

Заключение

Антенны CBRS занимают ведущее место в современном ландшафте беспроводной связи. Их способность обеспечивать надежное соединение в различных средах, на предприятиях и в IoT-приложениях ставит их на значительное место в сфере беспроводной связи.

По мере развития отрасли беспроводной связи антенны CBRS будут играть ключевую роль в удовлетворении потребностей нынешних и следующих поколений сетей связи.