Antenas direccionales en un entorno semiurbano

En este artículo, Pieter Prinsloo destaca los beneficios de utilizar antenas direccionales en entornos semiurbanos utilizando un estudio de caso de un cliente estadounidense. Explica cómo alinear el POYNTING XPOL-2-5G La antena puede mejorar la intensidad de la señal y destaca las pautas a seguir al instalar estas antenas.

1. Introducción

 Este artículo utiliza la situación de un cliente de EE. UU. para mostrar la importancia de las antenas direccionales en un entorno semiurbano. Pieter toma las ubicaciones reales de la torre y la residencia y muestra cómo cambiar la alineación de POYNTING XPOL-2-5G La antena puede marcar una diferencia significativa en la intensidad de la señal.

Las antenas UNI-direccionales funcionan muy bien en áreas semiurbanas donde las distancias entre las estaciones base de los operadores de redes móviles (MNO) tienden a ser grandes y escasamente pobladas. Sin embargo, existen algunas pautas, en lo que respecta a la instalación de antenas direccionales, que es importante recordar.

¿Cuándo utilizar una antena direccional?

POYNTING Antennas diseña y fabrica dos tipos principales de antenas para la implementación de LTE, 4G y 5G.

2.  Antenas OMNI-direccionales

 Estas antenas están diseñadas principalmente para áreas urbanas donde se encuentran múltiples estaciones base de un MNO en particular (el MNO de su elección), generalmente a unos cientos de yardas o metros de la ubicación donde se encuentra la antena + el enrutador LTE, 4G, 5G. estar instalado.

La razón es que el enrutador que transmitirá/recibirá la señal hacia/desde estas estaciones base tendrá una amplia señal de radiofrecuencia (RF) de todas estas estaciones base debido a las cortas distancias que debe recorrer la señal de RF.

Normalmente, el enrutador luego "conmutará" entre estas estaciones base utilizando diversas técnicas empleadas por los MNO para transmitir/recibir múltiples señales.

3. Antenas unidireccionales

En áreas suburbanas, a menudo uno encuentra que las estaciones base de MNO están ubicadas más separadas, a más de 1000 yardas (1000+ metros), a menudo con densos complejos de viviendas suburbanas y/o muchas plantas/árboles; todo lo cual contribuye a una mala calidad de la señal, lo que requiere una antena con lo que se conoce como "alta ganancia".

La "calidad" deficiente de la señal de radio puede deberse a:

  • Niveles bajos de señal de radio debido a distancias más largas que debe recorrer la señal.
  • 'Ruido' de radiofrecuencia [señales de radio aleatorias] de fuentes como transformadores de red eléctrica, maquinaria cercana, etc.
  • Interferencia de "otras" fuentes de radio que interfieren en la "misma" banda de frecuencia que la señal de radio deseada que el enrutador de Internet está intentando recibir.

4. ¿Cómo elegir?

Una antena direccional está diseñada para superar las limitaciones de la "mala calidad de la señal de radio" en virtud de:

  • La 'direccionalidad' de estas antenas 'enfoca' la señal de radio para lograr una mayor ganancia para superar las pérdidas de señal de radio debido a la distancia desde las estaciones base.
  • "Cierra" una gran proporción del "ruido" o "señales de radio aleatorias" debido a esta "direccionalidad", así como a la interferencia "en el canal" de otras estaciones de radio.

Muchas áreas suburbanas sufren las limitaciones de 2.2 y 3.1 anteriores y, por lo tanto, una antena direccional como la de POYNTING XPOL-2-5G es una excelente opción para muchas áreas suburbanas, como lo demuestran muchas instalaciones en todo el mundo.

5. Lo que se debe y lo que no se debe hacer instalando un Antena direccional

Consideremos un escenario de la "vida real": el área y el operador de red móvil (T-Mobile) son reales, el requisito es ficticio pero, no obstante, es un escenario de la "vida real".

Figura 1 Casa y dos estaciones base LTE de T-Mobile (Imagen cortesía de cellmapper.net)

La Figura 1 arriba muestra un área suburbana real en los EE. UU.; los rectángulos muestran una residencia suburbana (atenuada) y los dos círculos rodean dos estaciones base LTE de T-Mobile que operan en:

  • ID de eNodoB: 889502; Bandas 12 (700MHz) y 71 (600MHz)
  • ID de eNodoB – 69549; Bandas 2 (1900MHz), 12 (700MHz), 66 (1700MHz)
Figura 2 Distancia a las torres desde la residencia (Imágenes cortesía de Google Earth)

La Figura 2 muestra las distancias a estas torres desde la residencia, esquina superior izquierda.

  • Supongamos, para efectos de este ejercicio, que las Frecuencias más bajas de las Bandas, 12 (700MHz) y 71 (600MHz) son ideales para la transmisión desde las Estaciones Base hasta el área donde se encuentra la residencia.
Figura 3 Obstrucciones en el camino (Imagen cortesía de Google Earth)
Figura 4 XPOL-2-5G instalado, pero obstrucción por árboles (Imagen cortesía de cellmapper.net)
  • El propietario de la residencia pasa por la estación base eNodeB ID 889502 todos los días y asume que esta es la estación base correcta a la que "conectarse" y que esta estación base admite las bandas 12 y 71.
  • La distancia a la estación base LTE de T-Mobile, el ISP elegido por el propietario, es de 1.51 millas (2.43 km).
  • SIN EMBARGO, el propietario (o instalador) que realiza esta instalación no se da cuenta de que hay una obstrucción a 820 yardas (750 m) de su residencia; algunos árboles muy altos y densos bloquean la ruta de la señal hacia el eNodoB ID 889502 (Figura 3)
  • El propietario (instalador) implementa el XPOL-2-5G según la Figura 4, pero obtiene una calidad de señal deficiente del eNodeB ID 889502 debido al "bloqueo" de la ruta de la señal de radio por parte de los árboles, como se muestra en la Figura 3.
  • Además, la 'direccionalidad' de la antena evita que la señal de la estación base eNodeB ID 69549, (ver Figura 4), donde el 'patrón de radiación' sea tal que la señal de radio del eNodeB ID 69549 no 'caiga dentro' de la 'apertura' - o 'Ángulo de aceptación' del XPOL-2-5G.
  • Debido a los factores anteriores, a saber, una mala pérdida de ruta de radio y no estar alineado con el eNodeB ID 69549, el propietario experimenta malos niveles de señal y, posteriormente, un rendimiento deficiente de descarga/carga, es decir, una mala experiencia de usuario en general.

Unas palabras sobre antenas direccionales:

  • Las antenas direccionales tienen la capacidad de aumentar la ganancia de la señal de radio en una "dirección" particular.
  • Esto resulta muy ventajoso cuando una única Estación Base, como en muchas zonas suburbanas, es la mejor opción; aumenta la señal de radio disponible para el enrutador y disminuye la cantidad de "ruido" de radio ("emisiones de radio espurias") y la interferencia de otras redes de radio cercanas que operan en las mismas frecuencias.
  • La Figura 5 a continuación muestra la naturaleza 'direccional' de la antena (XPOL-2-5G) en las diferentes Frecuencias de Radio utilizadas por los Operadores de Redes Móviles; Estos 'patrones de radiación' son medidos en una cámara especial por los ingenieros de POYNTING.
  • En la Figura 4, he 'superpuesto' el 'Patrón de radiación' en el mapa para mostrar cómo el 'Ángulo de aceptación', dirigido al eNodeB ID 889502, será demasiado estrecho para aceptar señales del eNodeB ID 69549: el
    XPOL-2-5G necesita ser "dirigido" correctamente. (Consulte la 'Especificación técnica' [T'S] completa en www.POYNTING.tech).

La Solución

Es extremadamente importante saber qué estación base, proporcionada por su ISP/operador de red móvil, proporcionará la mejor señal de radio posible. Sin este conocimiento, se pueden perder interminables horas tratando de lograr una buena recepción y rendimiento.

Considere que el propietario (instalador) sabe que:

  • Hay otro eNodoB situado en ID 69549 con 'Alta potencia de salida'.
  • La importancia del Ángulo de Aceptación y luego dirigir la Antena al eNodeB ID 69549.
  • La Figura 6 a continuación muestra la solución desde el punto de vista de la orientación correcta de la antena para las circunstancias presentadas por esta instalación en particular.
Figura 6 El XPOL-2 con una orientación diferente. (Imagen cortesía de cellmapper.net)
Figura 7 Camino más claro de esta torre (Imágenes cortesía de Google Earth)

Además, al observar la Figura 7, se puede ver que el camino topográfico es mucho más claro que la situación desafiante con el camino de la señal de radio hacia el eNodeB ID 889502.

Cablas pérdidas:

Figura 8 HDF195 y LMR400 CabCálculos de pérdidas para XPOL-2-5G
  • Otro tema serio a considerar es Cable Pérdidas de la antena al enrutador.
  • Considere la Figura 8 anterior: un HDF-15 de 50 m (195 pies) es de buena calidad. cable pero tiene más pérdidas de RF por metro que, por ejemplo, el LMR-400, que también se muestra en la Figura 7.
  • LMR-400 puede ser un poco más difícil de instalar debido a su rigidez y volumen pero, como puede ver en la tabla de resultados, un LMR-15 de 50 m (400 pies) cabTendrá una gran ventaja al proporcionar desde el doble (2x) hasta el triple (3x) la señal al enrutador debido a las menores pérdidas entre este y la antena.
  • El modelo POYNTING A-XPOL-0002-V3-12 está equipado con conectores tipo N precisamente por esta razón: instalar LMR-400, con conectores tipo N instalados, para estos más largos.cablas carreras' requeridas.

El resumen

  • Sepa dónde y cómo apuntar su POYNTING XPOL-2-5G Antena; La altura sobre el nivel medio del suelo es siempre un PLUS, Móntelo lo más alto posible en un poste/mástil (¡y respete las reglas de "conexión a tierra de la antena" en instalaciones muy altas!).
  • Guardar cabLos archivos entre la antena y el enrutador son lo más cortos posible y considere LMR-400 (u otro modelo de "baja pérdida"). cable) para estos más largos cable corre.
  • IMPORTANTE: Algunos enrutadores con puertos de antena 'externos' tienen un 'conmutador de antena interno/externo' que debe configurarse (desde los 'Ajustes de configuración' de la interfaz web) antes de 'activar' estos puertos para la implementación de antena externa.
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