Czy to antena 5G? Wyjaśniamy, jak odróżnić antenę 5G od pozostałych

Wraz z rozwojem sieci piątej generacji pojawia się coraz więcej anten ją obsługującą. Nie wiesz, jak je odróżnić od innych? Tłumaczą eksperci Instytutu Łączności Państwowego Instytutu Badawczego.

Potocznie anteną nazywa się zarówno maszt, faktyczną antenę jak i urządzenia odbiorczo nadawcze. W praktyce w skład "anteny" wchodzi kilka urządzeń.

Stacja bazowa systemu telefonii komórkowej to ten element sieci, która odpowiada za nawiązanie połączenia z np. telefonem, ale także urządzeniami M2M (ang. Machine to Machine) wyposażonym w odpowiedni interfejs radiowy.

Połączenie pomiędzy stacją bazową a terminalem użytkownika jest zestawiane drogą radiową za pośrednictwem anten stanowiących wyposażenie stacji bazowej. W tradycyjnym ujęciu anteny instaluje się na posadowionej na gruncie, dedykowanej wieży kratowej lub betonowej albo na maszcie. Takie rozwiązania są nadal spotykane na obszarach o małej gęstości zaludnienia, np. na terenach wiejskich. W miastach raczej trudno wyobrazić sobie wybudowanie wysokiej wieży, stąd wykorzystuje się istniejącą już infrastrukturę. Anteny instaluje się na niewielkich konstrukcjach wsporczych, umieszczanych na dachach budynków o odpowiedniej wysokości, czy też wprost na kominach, wieżach kościołów, elewacjach itp.

Oczywiście stacja bazowa to nie tylko anteny. Do anten dołączane są urządzenia nadawczo-odbiorcze. W ujęciu tradycyjnym urządzenia nadawczo-odbiorcze znajdują się zazwyczaj w kontenerze posadowionym u podstawy wieży/masztu lub w przeznaczonym do tego pomieszczeniu i są łączone z antenami za pomocą długich, ciężkich, grubych i sztywnych kabli (tzw. feeder). W kontenerze znajdują się także urządzenia sterujące oraz zasilające.

Należy pamiętać, że stacje bazowe nie działają niezależnie, ale funkcjonują w sieciach i są ze sobą połączone za pośrednictwem tzw. sieci szkieletowej. W tym celu wykorzystuje się albo łącza światłowodowe, albo dedykowane łącza radiowe, tzw. radiolinie.

Stacje bazowe pokryciowe i pojemnościowe

Można zauważyć pewną zależność: w terenach otwartych o niskiej zabudowie i małej gęstości zaludnienia dominują stacje bazowe wykorzystujące wysokie wieże i maszty, podczas gdy w miastach ustępują one miejsca mniej ingerującym w krajobraz konstrukcjom na dachach wieżowców, elewacjach bloków itp. Ze względu na zdecydowanie inne wymagania na obszarach podmiejskich i wiejskich, a inne w metropoliach, zróżnicowane są również parametry związane z gęstością rozmieszczania stacji bazowych oraz częstotliwości ich pracy.

Do obsłużenia dużego obszaru o małej liczbie użytkowników wystarczy niewielka liczba stacji bazowych pracujących na niższych częstotliwościach, które oferują lepsze pokrycie sygnałem radiowym – takie rozwiązanie nazywamy pokryciowym.

Inaczej przedstawia się sytuacja w metropoliach, gdyż tu priorytetem jest możliwość obsłużenia jak największej liczby użytkowników. Aby sprostać temu wyzwaniu, należy optymalnie lokalizować stacje bazowe, których zagęszczenie jest większe niż np. na obszarach podmiejskich, ale pracują z mniejszą mocą i na wyższych częstotliwościach, dzięki czemu obsługują dużo więcej użytkowników na małym obszarze – takie rozwiązanie nazywamy pojemnościowym.

W stacjach bazowych typowo wykorzystuje się dwa rodzaje anten:

• anteny sektorowe, przeznaczone do pokrycia sygnałem radiowym tych miejsc, w których mogą przebywać abonenci,
• anteny radiolinie, zapewniające łączność z siecią szkieletową, nie są przeznaczone do łączności z abonentami.

Anteny sektorowe przeważnie rozmieszcza się w trzech zestawach, a każdy taki zestaw odpowiada za pokrycie sygnałem radiowym wybranego sektora o szerokim kącie, równym w przybliżeniu 120°. Stąd też właśnie anteny tego typu nazywane są antenami sektorowymi. To właśnie anteny sektorowe nadają i odbierają sygnały na częstotliwościach 800 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 2100 MHz czy 2600 MHz, które są odbierane i nadawane przez urządzenia abonentów. Aby sygnał radiowy z anten sektorowych skutecznie docierał do większego obszaru, na którym znajdują się abonenci, anteny te są w nieznacznym stopniu odchylane od pionu (kilka stopni) i pochylane w stronę powierzchni ziemi. Natomiast anteny radiolinii pracują na częstotliwościach rzędu kilkunastu-kilkudziesięciu GHz i emitują sygnał skupiony w niezwykle wąskiej wiązce. Anteny radiolinii nie są przeznaczone do łączności z abonentami, dlatego też nie pochyla się ich w kierunku ziemi.

Jak rozróżnić anteny?

Najprościej odróżnić anteny sektorowe od anten radiolinii. Anteny sektorowe stosowane w systemach 2G, 3G i 4G, to podłużne, prostopadłościenne elementy, których szerokość wynosi ok. 30 cm – 40 cm (choć zdarzają się także anteny o szerokości ok. 50 cm) a wysokość, która zależy m.in od częstotliwości pracy (po prostu im niższa częstotliwość tym wyższa antena), sięga nawet ok. 250 cm.
Anteny radiolinii mają zazwyczaj kształt cylindryczny lub sferyczny. Ich średnica, podobnie jak wysokość anten sektorowych, związana jest z częstotliwością pracy i wynosi przeważnie kilkadziesiąt centymetrów.

Anteny 5G

Anteny, czy raczej zintegrowane z anteną urządzenia nadawczo-odbiorcze, przeznaczone do pracy w systemie 5G to jak na razie nowość.

Wbrew pozorom nie jest to takie łatwe zadanie i wymaga pewnej wprawy, łatwo więc np. można pomylić modernizację stacji 4G z budową stacji 5G. Można próbować oszacować rozmiar anteny oraz proporcję jej wysokości do szerokości. Podczas, gdy anteny pracujące w systemach 2G, 3G czy 4G są raczej wąskie i wysokie (kształtem przypominają wąski prostokąt), anteny przeznaczone dla 5G są zdecydowanie szersze i niższe (kształt przeobraża się w kierunku kwadratu).

Przykładowe wymiary, na podstawie danych katalogowych anteny model AIR 6468 firmy Ericsson: szerokość ok. 52 cm, wysokość ok. 98,8 cm.

Chcesz wiedzieć więcej? Zapraszamy tutaj

Powyższy artykuł pochodzi ze strony na Facebooku Instytutu Łączności PIB. Jego autorami są Jakub Kwiecień i Rafał Pawlak.