Streszczenie

Celem tego raportu jest przedstawienie kompleksowego porównania wydajności nieszczelnego podajnika i helianteny kal, w oparciu o rzeczywiste wdrożenia w różnych podziemnych projektach bezprzewodowych. Analiza koncentruje się na kluczowych wskaźnikach wydajności (KPI), takich jak zasięg sygnału, siła sygnału, zakłócenia wielodrożne i efektywność polaryzacji. 

Dyskusja

Wiadomo, że w przypadku nieszczelnych systemów zasilających zapewniają one równomierne pokrycie sygnałem w środowiskach zamkniętych lub o nieregularnym kształcie, takich jak tunele, kopalnie i obiekty podziemne. Rozproszony charakter nieszczelnego systemu zasilania pomaga utrzymać stałą siłę sygnału na całym obszarze pokrycia. Jednak nieszczelne podajniki mają niższą wydajność i zasięg w przypadku protokołów komunikacyjnych specyficznych dla danych, takich jak Wi-Fi lub komórkowe (dowolne częstotliwości powyżej 1 GHz) z powodu strat wzdłuż pasma cable i po opuszczeniu sygnału cable. Ponadto propagacja polaryzacji liniowej różni się znacznie w zależności od wymiarów i powierzchni tunelu.

Z drugiej strony, helianteny kal doskonale nadają się nie tylko do środowisk na otwartej przestrzeni i komunikacji punkt-punkt, ale także do środowisk zamkniętych lub o nieregularnym kształcie, takich jak tunele, kopalnie i inne obiekty podziemne. Ich kierunkowy charakter pozwala na bardziej skupioną transmisję i odbiór sygnału, co skutkuje większym zasięgiem komunikacji. Wszystkie pomiary tuneli pokazują, że polaryzacja pionowa lub pozioma rozprzestrzenia się lepiej, w zależności od konkretnych wymiarów tunelu. Za pomocą helianteny kal zapewnia, że ​​niezależnie od tego, która polaryzacja rozprzestrzenia się lepiej w konkretnym tunelu, fala kołowa, przy wszystkich polaryzacjach, w naturalny sposób dostosowuje się i zapewnia, że ​​polaryzacja, która najlepiej się rozchodzi, przedostaje się na drugą stronę skuteczniej, zapewniając większy zasięg i pokrycie.

Nieszczelne podajniki są zazwyczaj wąskie pasmo, np. pracują tylko dla 900 MHz lub tylko 900+1800 MHz. Helianteny kal może być zaprojektowany do wdrożeń szerokopasmowych zgodnie z wymaganiami nowoczesnych sieci 4G/5G. Rozbudowa sieci staje się łatwiejsza, gdy pasma częstotliwości są „zagospodarowane”, zmieniane lub optymalizowane. Antena szerokopasmowa jest bardziej przyszłościowa i zapobiega wycofywaniu starego systemu z eksploatacji w celu jego modernizacji dla nowych pasm częstotliwości (np. dodaniu 3.5 GHz) lub konieczności podwojenia systemu i dodania nowego nieszczelnego zasilacza dla określonego pasma częstotliwości.

Siła sygnału

Nieszczelne zasilacze zazwyczaj wykazują niższą siłę sygnału w porównaniu do helianteny kal z powodu wycieku sygnału wzdłuż cable. Powyżej 1 GHz nieszczelne zasilacze wymagają zbyt wielu wzmacniaczy liniowych, aby utrzymać sygnał na akceptowalnym poziomie. Wzmacniacze te wymagają dodania wielu punktów mocy wzdłuż tunelu i powodują komplikacje w zakresie częstotliwości radiowych, takie jak szum w systemie, trudne do wykrycia awarie i słaby C/I. W przeciwieństwie, helianteny kal zazwyczaj zapewniają wyższą siłę sygnału ze względu na skupiony i kierunkowy wzór promieniowania. Siła sygnału może się różnić w zależności od orientacji anteny i odległości od nadajnika.

Nieszczelne systemy podajników wysyłają wokół siebie sygnały bez rozróżnienia. W przypadku zastosowań o niskim C/I lub zastosowaniach o niskiej przepustowości może to być akceptowalne, ale w przypadku zastosowań o większej przepustowości może to być problematyczne, ponieważ pożądane są wyższe poziomy sygnału (lepsze C/I) na ograniczonym obszarze na punkt dostępowy. Nieszczelne zasilacze nie oferują żadnych rzeczywistych korzyści MIMO, ponieważ nie ma różnorodności polaryzacji i prawie nie ma różnorodności przestrzennej, co prowadzi do niższych przepustowości i większych opóźnień. W czasach, gdy radia 4×4 stają się coraz bardziej powszechne, nakłada to znaczne ograniczenia na wydajność systemu. Co więcej, nieszczelne zasilacze pozostają liniowe i pojedynczo spolaryzowane, co utrudnia walkę z blaknięciem i zmianami polaryzacji.

W przeciwieństwie, helianteny kal okazały się bardziej odporne na napotykanie przeszkód, takich jak lokomotywy i maszyny ciągnące w tunelu. Niektóre polaryzacje propagują się lepiej przez te przeszkody niż inne, co oznacza, że ​​anteny o polaryzacji kołowej zawierające wszystkie polaryzacje zapewniają najlepszą możliwą propagację obok takich przeszkód. Polaryzacja kołowa omija przeszkody w tunelach znacznie bardziej niezawodnie, ponieważ wokół takich przeszkód pewne polaryzacje zawsze rozchodzą się lepiej niż inne.

Polaryzacja liniowa zmienia się w sposób nieprzewidywalny w tunelu, co oznacza, że ​​w niektórych punktach tunelu sygnał dla anteny liniowej na urządzeniu użytkownika końcowego (laptopie, smartfonie, tablecie, pojeździe) jest niewielki lub nie ma go wcale. Dodatkowo polaryzacja liniowa ulega interferencji z pierwszymi odbiciami, ponieważ polaryzacja liniowa zmienia fazę po pierwszym odbiciu. Powoduje to, że fala odbita wychodząca z boku tunelu zakłóca falę bezpośrednią, powodując znaczne zmiany sygnału wraz ze zmianami odległości.

Helianteny kal użyj polaryzacji kołowej, która zawiera wszystkie polaryzacje, pomagając zachować integralność sygnału i zmniejszyć wpływ niedopasowania polaryzacji i zanikania wielodrożnego. Udowodniono, że polaryzacje wielokrotne mogą rozprzestrzeniać się obok lokomotywy (przy minimalnym uderzeniu) w tunelu o średnicy 3 m – co będzie miało podobne korzyści w przypadku tuneli kołowych. Fale kołowe zmieniają się z polaryzacji kołowej prawoskrętnej (RHC) na polaryzację kołową lewoskrętną (LHC) po odbiciu, co oznacza, że ​​nie zakłócają się już po pierwszym odbiciu, znacznie redukując zakłócenia wielodrożne.

Wniosek

Podsumowując helianteny kal wykazują znaczną przewagę nad nieszczelnymi systemami zasilającymi do zastosowań w podziemnej komunikacji bezprzewodowej. Ich zdolność do zapewniania skupionej transmisji i odbioru sygnału, dostosowywania się do określonych wymiarów tunelu i utrzymywania integralności sygnału dzięki polaryzacji kołowej czyni je idealnym wyborem dla takich środowisk. HeliAnteny calowe są również lepsze od nieszczelnych zasilaczy pod względem siły sygnału, redukcji zakłóceń wielościeżkowych i wydajności polaryzacji, co bezpośrednio przekłada się na lepszą wydajność w zastosowaniach o większej przepustowości i lepszą ogólną odporność systemu.

Ponadto, heliAnteny calowe okazały się skuteczniejsze w pokonywaniu wyzwań związanych z przeszkodami w tunelach i dostosowywaniu się do różnych scenariuszy polaryzacji. Ta zdolność adaptacji zapewnia bardziej niezawodną komunikację i lepszy zasięg w środowiskach podziemnych.

Biorąc pod uwagę te istotne korzyści, heliAnteny calowe wydają się być lepszym wyborem dla podziemnych systemów komunikacji bezprzewodowej w porównaniu z rozwiązaniami z nieszczelnymi liniami zasilającymi. Wybierając heliantenami calowymi organizacje mogą poprawić wydajność, niezawodność i efektywność swojej infrastruktury komunikacji bezprzewodowej w lokalizacjach pod ziemią.