Antennes directionnelles en milieu semi-urbain

Dans cet article, Pieter Prinsloo souligne les avantages de l'utilisation d'antennes directionnelles dans des environnements semi-urbains à l'aide d'une étude de cas client américaine. Il explique comment aligner le POYNTING XPOL-2-5G L'antenne peut améliorer la force du signal et met en évidence les directives à suivre lors de l'installation de ces antennes.

1. Introduction

 Cet article utilise la situation d'un client basé aux États-Unis pour montrer l'importance des antennes directionnelles dans un environnement semi-urbain. Pieter prend les emplacements réels de la tour et de la résidence et montre comment changer l'alignement du POYNTING XPOL-2-5G L'antenne peut faire une différence significative dans la force de votre signal.

Les antennes unidirectionnelles fonctionnent très bien dans les zones semi-urbaines où les distances entre les stations de base des opérateurs de réseau mobile (MNO) ont tendance à être grandes et peu peuplées. Il y a cependant quelques directives, en ce qui concerne l'installation des antennes directionnelles, qu'il est important de retenir.

Quand utiliser une antenne directionnelle ?

POYNTING Antennas conçoit et fabrique deux principaux types d'antennes pour le déploiement LTE, 4G et 5G.

2.  Antennes OMNIdirectionnelles

 Ces antennes sont principalement conçues pour les zones urbaines où se trouvent plusieurs stations de base d'un MNO particulier (le MNO de votre choix), généralement à quelques centaines de mètres ou de mètres de l'emplacement où l'antenne + le routeur LTE, 4G, 5G doivent être connectés. être installé.

La raison est que le routeur qui transmettra/recevra le signal vers/depuis ces stations de base disposera d'un signal radiofréquence (RF) suffisant de toutes ces stations de base en raison des courtes distances que le signal RF doit parcourir.

Généralement, le routeur « commutera » ensuite entre ces stations de base en utilisant diverses techniques utilisées par les ORM pour transmettre/recevoir plusieurs signaux.

3. Antennes unidirectionnelles

Dans les zones suburbaines, on constate souvent que les stations de base MNO sont plus éloignées les unes des autres, à plus de 1000 1000 yards (XNUMX XNUMX+ mètres), souvent avec des complexes résidentiels/de banlieue denses et/ou de nombreuses plantes/arbres ; tout cela contribue à une mauvaise qualité du signal nécessitant une antenne avec ce que l'on appelle « gain élevé ».

La mauvaise « qualité » du signal radio peut être :

  • Faibles niveaux de signal radio en raison des distances plus longues que le signal doit parcourir.
  • « Bruit » de fréquence radio [signaux radio aléatoires] provenant de sources telles que les transformateurs du réseau électrique, les machines à proximité, etc.
  • Interférence provenant d'« autres » sources radio interférant dans la « même » bande de fréquences que le signal radio souhaité que le routeur Internet tente de recevoir.

4. Comment choisir ?

Une antenne directionnelle est conçue pour surmonter les limites de la « mauvaise qualité du signal radio » en vertu de :

  • La « directivité » de ces antennes « concentre » le signal radio pour obtenir un gain plus élevé afin de surmonter les pertes de signal radio dues à la distance des stations de base.
  • « Supprime » une grande partie du « bruit » ou des « signaux radio aléatoires » en raison de cette « directivité » ainsi que des interférences « dans le canal » provenant d'autres stations de radio.

De nombreuses zones suburbaines souffrent des limitations des points 2.2 et 3.1 ci-dessus et donc une antenne directionnelle telle que celle de POYNTING XPOL-2-5G est un excellent choix pour de nombreuses zones suburbaines, comme le prouvent de nombreuses installations dans le monde.

5. Les choses à faire et à ne pas faire installer un Antenne Directionnelle

Considérons un scénario « réel » – la zone et l'opérateur de réseau mobile (T-Mobile) sont réels, l'exigence est fictive mais il s'agit néanmoins d'un scénario « réel ».

Figure 1 Maison et deux stations de base T-Mobile LTE (Image gracieuseté de cellmapper.net)

La figure 1 ci-dessus représente une véritable zone suburbaine aux États-Unis ; les rectangles montrent une résidence de banlieue (grisée) et les deux cercles encerclent deux stations de base T-Mobile LTE fonctionnant sur :

  • ID eNodeB – 889502 ; Bandes 12 (700 MHz) et 71 (600 MHz)
  • ID eNodeB – 69549 ; Bandes 2 (1900 12 MHz), 700 (66 MHz), 1700 (XNUMX XNUMX MHz)
Figure 2 Distance entre les tours et la résidence (Images fournies par Google Earth)

La figure 2 montre les distances entre ces tours et la résidence, coin supérieur gauche.

  • Supposons, aux fins de cet exercice, que les fréquences de bandes inférieures, 12 (700 MHz) et 71 (600 MHz) sont idéales pour la transmission des stations de base vers la zone où se trouve la résidence.
Figure 3 Obstructions sur le chemin (Image fournie par Google Earth)
Figure 4 XPOL-2-5G installé, mais obstruction causée par des arbres (Image fournie avec l'aimable autorisation de cellmapper.net)
  • Le propriétaire de la résidence passe chaque jour devant la station de base eNodeB ID 889502 et suppose qu'il s'agit de la bonne station de base à laquelle se « connecter » et que cette station de base prend en charge les bandes 12 et 71.
  • La distance jusqu'à la station de base LTE de T-Mobile, le FAI choisi par le propriétaire est de 1.51 milles (2.43 km).
  • CEPENDANT, le propriétaire (ou installateur) se lançant dans cette installation, ne se rend pas compte qu'il y a un obstacle à 820 yds (750m) de sa résidence ; quelques arbres très hauts et denses bloquant le chemin du signal vers l'eNodeB ID 889502 (Figure 3)
  • Le propriétaire (installateur) déploie le XPOL-2-5G selon la figure 4, mais obtient une mauvaise qualité de signal de l'eNodeB ID 889502 en raison du « blocage » du chemin du signal radio par les arbres, comme le montre la figure 3.
  • De plus, la « directivité » de l'antenne empêche le signal de la station de base eNodeB ID 69549 (voir Figure 4) où le « diagramme de rayonnement » est tel que le signal radio de l'eNodeB ID 69549 ne « tombe pas dans » l'« ouverture ». - ou 'Angle d'Acceptation' du XPOL-2-5G.
  • En raison des facteurs ci-dessus, à savoir une mauvaise perte de chemin radio et le non-alignement avec l'ID eNodeB 69549, le propriétaire subit de mauvais niveaux de signal et, par conséquent, de mauvaises performances de téléchargement/téléchargement, c'est-à-dire une mauvaise expérience utilisateur.

Un mot sur les antennes directionnelles :

  • Les antennes directionnelles ont la capacité d'augmenter le gain du signal radio dans une « direction » particulière.
  • Ceci est très avantageux lorsqu'une seule station de base, comme dans de nombreuses zones suburbaines, constitue la meilleure option ; il augmente le signal radio disponible pour le routeur et diminue la quantité de « bruit » radio (« émissions radio parasites ») et d'interférences provenant d'autres réseaux radio à proximité fonctionnant sur les mêmes fréquences.
  • La figure 5 ci-dessous montre la nature « directionnelle » de l'antenne (XPOL-2-5G) aux différentes fréquences radio utilisées par les opérateurs de réseaux mobiles ; ces « modèles de rayonnement » sont mesurés dans une chambre spéciale par les ingénieurs de POYNTING.
  • Dans la figure 4, j'ai "superposé" le "modèle de rayonnement" sur la carte pour montrer comment "l'angle d'acceptation", dirigé vers l'eNodeB ID 889502, sera trop étroit pour accepter les signaux de l'eNodeB ID 69549 - le
    XPOL-2-5G doit être « dirigé » correctement. (Voir la « Spécification technique » complète [T'S] sur www.POYNTING.tech).

La solution

Il est extrêmement important de savoir quelle station de base, fournie par votre FAI/opérateur de réseau mobile, fournira le meilleur signal radio possible. Sans cette connaissance, des heures interminables peuvent être perdues à essayer d’obtenir une bonne réception et de bonnes performances !

Considérez le propriétaire (installateur) sachant que :

  • Il existe un autre eNodeB situé à l'ID 69549 avec une « puissance de sortie élevée ».
  • L'importance de l'angle d'acceptation, puis diriger l'antenne vers l'eNodeB ID 69549.
  • La figure 6 ci-dessous représente la solution du point de vue de l'orientation correcte de l'antenne pour les circonstances présentées par cette installation particulière.
Figure 6 Le XPOL-2 avec une orientation différente. (Image gracieuseté de cellmapper.net)
Figure 7 Chemin plus clair vers cette tour (Images fournies avec l'aimable autorisation de Google Earth)

De plus, en regardant la figure 7, on peut voir que le chemin topographique est beaucoup plus clair que la situation difficile avec le chemin du signal radio vers l'eNodeB ID 889502.

Cables Pertes :

Figure 8 HDF195 et LMR400 Cable Calculs de pertes pour XPOL-2-5G
  • Un autre problème sérieux à considérer est Cable Pertes de l’antenne vers le routeur.
  • Considérez la figure 8 ci-dessus, un HDF-15 de 50 m (195 pieds) est une bonne qualité. cable mais il a plus de pertes RF par mètre que par exemple le LMR-400 également illustré sur la figure 7.
  • Le LMR-400 peut être légèrement plus difficile à installer en raison de sa rigidité et de son encombrement mais, comme vous pouvez le voir dans le tableau des résultats, un LMR-15 de 50 m (400 pieds) cable aura un énorme avantage en fournissant du double (2x) à trois fois (3x) le signal au routeur en raison de pertes plus faibles entre celui-ci et l'antenne.
  • Le modèle POYNTING A-XPOL-0002-V3-12 est équipé de connecteurs de type N précisément pour cette raison : installation du LMR-400, avec des connecteurs de type N installés, pour ces connecteurs plus longs.cable runs est requis.

Le résumé

  • Sachez où et comment pointer votre POYNTING XPOL-2-5G Antenne; la hauteur au-dessus du niveau moyen du sol est toujours un PLUS, montez-le aussi haut que possible sur un poteau/mât (et respectez les règles de « mise à la terre de l'antenne » sur les installations très élevées !).
  • Rester cables câbles entre l'antenne et le routeur sont aussi courts que possible et envisagez le LMR-400 (ou un autre « à faible perte » cable) pour ceux-ci plus longtemps cable court.
  • IMPORTANT: Certains routeurs dotés de ports d'antenne « externes » ont un « commutateur d'antenne interne/externe » qui doit être configuré (à partir des « Paramètres de configuration » de l'interface Web) avant d'« activer » ces ports pour le déploiement d'antenne externe.
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