Bei der drahtlosen Datenkommunikation werden Funkwellen verwendet, um Daten, hauptsächlich Internetdaten, „über Funk“ an Endpunkte zu übertragen, die einen Internet-Datenzugriff benötigen. Das hat einen Vorteil gegenüber cabling-Systeme einschließlich Glasfaser cabLektion.
Wireless hat den großen Vorteil, dass es extrem schnell und einfach bereitzustellen ist. Es sind lediglich Basisstationen von MNOs in angemessener Entfernung vom Kundengelände erforderlich.
Darüber hinaus haben sich die modernsten Techniken zur Übermittlung von Daten über ein Funksignal so weit verbessert, dass sehr zufriedenstellende Datenübertragungsraten, dh eine gute Upload-/Download-Leistung, erzielt werden können.
Die Übertragung von Daten von einem MNO zu Räumlichkeiten, wie unten beschrieben, wird als Fixed Wireless Access (FWA) bezeichnet, da sie sich auf die Nutzung der drahtlosen Datenübertragung zwischen zwei festen Standorten bezieht.
Bei diesen „festen Standorten“ handelt es sich einerseits um die „Basisstationen“ des MNO, die mit dem Internet verbunden sind und mit Geräten vor Ort (Customer Premises Equipment, CPE) wie Routern in Wohnhäusern, Büros, Fabriken, Industriestandorten wie Produktionsstätten, Bergwerken usw. kommunizieren.
Eine Antenne bietet die Möglichkeit dazu 'Erfassen' das von der Basisstation des MNO gesendete Funksignal. Viele von MNOs verwendete Router verfügen jedoch über integrierte Antennen, wenn Sie sich Abbildung 1 ansehen. Unten sehen Sie, dass Funksignale in den meisten Umgebungen, in denen sie eingesetzt werden, Schwierigkeiten haben, die Wände und Außenstrukturen zu durchdringen.
Hier kann eine externe Antenne einen großen Unterschied zwischen einem äußerst unzufriedenen Kunden und dem Gegenteil ausmachen. Es gibt jedoch einige Grundprinzipien, die eine externe Antenne erfüllen muss, um dem Router erfolgreich einen guten Signalpegel zu liefern.
Um alle Signale auf den verschiedenen Frequenzen zu empfangen, sollte eine gute Antenne alle Frequenzen abdecken, die ein Mobilfunknetzbetreiber (MNO) voraussichtlich sendet und empfängt. Es ist wichtig, beim Hersteller ein entsprechendes Frequenzgangdiagramm anzufordern. Wir bei POYNTING sind stolz darauf, zu den weltweit führenden Antennenentwicklern zu gehören, und dies spiegelt sich im Frequenzgang unserer Antennen wider.
Der Gewinn einer Antenne ist ein Maß für die von der Antenne bereitgestellte Verbesserung. Je höher der Gewinn einer Antenne ist, desto besser ist ihre Fähigkeit, schwächere Signale zu empfangen. Bei POYNTING sind wir nicht nur stolz auf den oben erwähnten guten Frequenzgang, sondern auch auf die branchenweit beste Verstärkung pro Frequenz.
Das dritte wichtige Merkmal einer Antenne ist ihr Strahlungsmuster. Dies ist ein Maß dafür, wie gut die Antenne auf alle Frequenzen aus der Richtung des Basisstationsturms reagiert, mit anderen Worten, wie gut der Gewinn in einer bestimmten Richtung ist.
Antennen werden in zwei Hauptkategorien unterteilt: omnidirektionale und unidirektionale Antennen, auch einfach als „Richtungsantennen“ bekannt.
Omnidirektionale Antennen:
Wie der Name schon sagt, handelt es sich dabei um externe Antennen, die Funksignale aus jeder Richtung empfangen können. Das Strahlungsmuster dieser Antennen ähnelt einem Kreis, wenn man die horizontale Ebene betrachtet. Dies bedeutet, dass die Antenne in jede Richtung ausgerichtet werden kann und dennoch einen guten Standardfrequenzgang bei einem guten Verstärkungsfaktor aufweist.
Auch hier bietet Ihnen POYNTING eine hervorragende Lösung. Unsere Antennen verfügen über nahezu perfekte omnidirektionale Strahlungsmuster, was bedeutet, dass Sie bei jeder MNO-Standardfrequenz aus jeder Richtung die beste Leistung in Bezug auf den Gewinn erzielen.
Unidirektionale Antennen (oder einfach „Richtungsantennen“)
Auch hier handelt es sich, wie der Name schon sagt, um Antennen, die speziell für den Empfang von Signalen aus einer bestimmten Richtung hergestellt wurden. Die Anwendungsbereiche für diese Antennen sind Situationen, in denen ein einzelner Basisstationsturm die einzige MNO-Übertragungsquelle in der Region ist.
Unsere POYNTING-Antennen verfügen ebenso wie unsere omnidirektionalen Antennen über eine außergewöhnliche Richtleistung. Dies bedeutet, dass der Gewinn unserer Richtantenne in Richtung der Basisstation des MNO auf allen Standardfrequenzen, auf denen der MNO senden/empfangen möchte, hervorragend ist.
Alle modernen Kommunikationssysteme verwenden einen Mechanismus namens Cyclic Redundancy Checking (CRC), um sicherzustellen, dass die Integrität der über die Funk-Internetverbindung hochgeladenen oder heruntergeladenen Kommunikation nicht beeinträchtigt wird. Wenn der CRC des Uplink/Downlink fehlschlägt, fordert das Kommunikationssystem eine erneute Übertragung der Daten an, die bei der Übertragung zwischen der Basisstation und dem CPE, dem Router, verloren gegangen sind.
Figure 1
Der größte Einzelfaktor, der zu einer ständigen Neuübertragung von Daten führt, ist eine schlechte Signalqualität.
Wenn ein großer Teil der mit einer bestimmten Basisstation verbundenen Benutzer eine schlechte Signalqualität feststellen, beginnen die Signalverarbeitungsmechanismen der Basisstation, die für einzelne Clients verfügbare Bandbreite zu begrenzen, und das Endergebnis ist eine extrem schlechte Datenübertragungsleistung, d. h. ein extrem schlechter Upload/Download wird auch als hohe Bitfehlerrate (BER) bezeichnet.
Router, die für den Empfang von Signalen von MNOs ausgelegt sind, verfügen normalerweise über interne Antennen. Diese Antennen funktionieren nur unter bestimmten Umständen gut. Es hat sich jedoch gezeigt, dass das Eindringen von MNO-Signalen in das Gebäudeinnere eine große Herausforderung darstellt und das Signal innerhalb eines Gebäudes bis zu 100-mal schwächer sein kann als außerhalb des Gebäudes.
Es ist daher klar, dass eine externe Antenne mit einem hervorragenden Verstärkungsfaktor, einem hervorragenden Frequenzgang und einer hervorragenden omni- und/oder unidirektionalen Fähigkeit ein viel besseres Signal liefert, was zu einer viel besseren FWA-Leistung führt.
Dieses geschwächte Signal verursacht ein schlechtes SINR (Signal-zu-Interferenz-Rausch-Verhältnis), was aufgrund der hohen BER den Router wiederum dazu zwingt, auf Demodulationsverfahren niedrigerer Ordnung wie Quadraturphasenumtastung (QPSK) zurückzugreifen. Dieser Mechanismus wird von Basisstations-Transceivern eingesetzt, um die Datenintegrität in Umgebungen mit schlechtem SINR zu gewährleisten.
Abbildung 1. Oben sind die beiden Szenarien, Innenantenne vs. Außenantenne, dargestellt. In diesem Beispiel hat die Innenantenne einen Verstärkungsfaktor von 1.2, während die Außenantenne einen Verstärkungsfaktor von 2 hat.
Wenn in diesem Beispiel alle Teilnehmer über eine Außenantenne mit verbessertem Verstärkungsfaktor verfügten, könnte die Basisstation bequem 150 Kunden erreichen. Im Gegensatz dazu verfügte keiner der Kunden über Außenantennen, die Basisstation kann nur 40 Kunden einen zufriedenstellenden Service bieten, was eindeutig eine enorme Verbesserung für den Mobilfunknetzbetreiber darstellt.
Dies bedeutet, dass 60/150 = 60 % der Kunden in diesem Beispiel den vollen Nutzen aus dem höchstmöglichen Durchsatz und damit der höchstmöglichen Leistung ihres vom MNO bereitgestellten FWA-Dienstes ziehen werden.
Figure 2
Abgesehen davon ist dies eine Gelegenheit für MNOs, den von ihnen bereitgestellten Routern eine externe Antenne als Teil ihres Dienstes hinzuzufügen. Dies wird einen großen Beitrag dazu leisten, ihren Kunden eine gute FWA mit der bestmöglichen Daten-Download-/Upload-Leistung zu bieten und so die Kundenzufriedenheit zu steigern.
Eine Kosten-Nutzen-Analyse klärt dieses Argument zugunsten der Installation einer externen Antenne leicht auf. Berücksichtigen Sie die Kosten einer externen Antenne, wie in Abbildung 2 dargestellt.
Figure 3
Figure 3. Oben ist der Kostenvorteil des Szenarios mit externer Antenne zusammengefasst. Es ist klar, dass der MNO ohne das erhöhte SINR, wie in Abbildung 1. und 3. oben dargestellt, nur zuverlässig erreichen kann 40 Kunden, die in einem Zeitraum von 19 Monaten ein monatliches Einkommen von 200.00 € ergeben.
Vergleichen Sie dies mit der Möglichkeit, 150 Kunden in der gleichen Branche zu erreichen. Obwohl sich die Kosten für die Antenne + Installation auf 39 € belaufen, sind die Einnahmen im Laufe des 000.00-Monats-Zeitraums nun auf 72 € gestiegen, was zu einem höheren Nettoeinkommen von 000.00 € im Vergleich zu einem Einkommen von 24 € führt (Abbildung 3.) für denselben Sektor, der keine externen Antennen eingesetzt hat.
Da der Kapitalaufwand für externe Antenne + Installation einmalig ist, bedenken Sie den enormen Unterschied im Nettoeinkommen gegenüber einem 48-Monats-Zeitraum von 105 € gegenüber 000.00 € (Abbildung 38.)
Manchmal wird argumentiert, warum der MNO externe Antennen für Kunden bereitstellen sollte, die diese möglicherweise nicht benötigen. Die Berechnung zeigt jedoch deutlich, dass die Bereitstellung der gleichen Grundinstallation für jeden Kunden die Komplexität bei der Bestimmung verringert, welcher Kunde eine externe Antenne erhält welche nicht.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ein MNO, der einen FWA-Dienst anbietet, in jedem Fall an Benutzerzufriedenheit und Kostenvorteilen gewinnt, wenn er für alle seine Kunden externe Antennen installiert.
Geschrieben von Pieter Prinsloo – Technischer Marketingingenieur
