Was ist eine CBRS-Antenne? Vollständiger Leitfaden

Der Citizen Broadband Radio Service (CBRS) ist ein Wendepunkt in der modernen drahtlosen Kommunikation. CBRS-Antennen, die speziell für die effiziente Nutzung des CBRS-Bands entwickelt wurden, spielen eine wichtige Rolle beim Aufbau von 5G-Netzen, privaten LTE-Systemen und verschiedenen IoT-Anwendungen. In diesem Artikel werden die verschiedenen Arten von CBRS-Antennen, ihre Anwendungsfälle, ihr Einsatz in Unternehmen und die 5G-Mobilfunktechnologie untersucht. Darüber hinaus wird das Potenzial von KI-optimierten CBRS-Antennen für die Gestaltung der Zukunft der Mobilfunktechnologien erörtert.

Einführung in CBRS

CBRS stellt ein bedeutendes Projekt im Bereich der drahtlosen Kommunikation dar, da es ein gemeinsam genutztes Spektrum bietet, das Zugänglichkeit, Flexibilität und Effizienz in Einklang bringt. Das CBRS-Spektrum liegt zwischen 3,55 GHz und 3,7 GHz und bietet eine kosteneffiziente Alternative zu den herkömmlichen Optionen für den Einsatz von privatem LTE und 5G-Netze.

CBRS-Antennen sind die treibende Kraft hinter den Fortschritten, die dem CBRS-Bereich zugeschrieben werden. Diese Antennen sorgen für Hochgeschwindigkeitsverbindungen mit geringer Latenz, was sie zu einem wesentlichen Element in aktuellen und zukünftigen drahtlosen Kommunikationsökosystemen macht.

Was ist das CBRS-Spektrum?

Das CBRS-Band umfasst eine Bandbreite von 150 MHz von 3,55 GHz bis 3,7 GHz, die ausschließlich in den Vereinigten Staaten verfügbar ist und von der Federal Communications Commission (FCC).

Konzipiert als flexible Ressource für Anwendungen wie private Mobilfunknetze, Makro-Netzerweiterungen und den festen drahtlosen Zugang arbeitet das CBRS mit einem dreistufigen System, um eine effiziente Nutzung zu gewährleisten. Auf der obersten Ebene befinden sich die etablierten Nutzer, wie die US-Marine und Satellitenbodenstationen, die vollständig vor Störungen geschützt sind. Danach folgen die Priority Access License (PAL)-Nutzer, die Zugangsrechte zu 10 MHz-Kanälen mit einer Laufzeit von bis zu drei Jahren erworben haben. Schließlich können die Nutzer des allgemeinen autorisierten Zugangs (General Authorized Access, GAA) gegen eine geringe monatliche Gebühr auf das Band zugreifen, vorausgesetzt, sie stören die Nutzer der höheren Stufe nicht.

Um Zugangskonflikte zu vermeiden, wird das Frequenzzugangssystem (SAS) koordiniert die Nutzung zwischen den einzelnen Ebenen und ermöglicht es CBRS, eine Vielzahl von Anwendungen zu unterstützen und gleichzeitig Innovationen in der drahtlosen Kommunikation zu fördern.

Was ist eine CBRS-Antenne?

CBRS-Antennen sind speziell für Anwendungen innerhalb der Bandbreite von 3,55 GHz bis 3,7 GHz, auch bekannt als Band 48, konzipiert. Diese Antennen sind in einer Vielzahl von Konfigurationen erhältlich, wie z. B. Richt-, Rundstrahl-, Sektor- und Panel-Designs. Diese Designvielfalt ermöglicht eine effektive Abdeckung sowohl im Innen- als auch im Außenbereich sowie eine mobile Konnektivität für Fahrzeuge und verbessert so die Gesamtnetzkapazität und -effizienz.

Da viele Unternehmen, Institutionen, Einrichtungen und Baustellen private LTE- und 5G-Netzwerke unter Verwendung des CBRS-Spektrums einrichten, spielen diese Antennen eine entscheidende Rolle bei der Bereitstellung von Hochgeschwindigkeits-Konnektivität, die auf die spezifischen Anforderungen jeder Organisation zugeschnitten ist. Da diese Antennen außerdem Anwendungsfälle wie die Integration von IoT-Geräten, intelligente Fertigung und campusweite drahtlose Abdeckung unterstützen, sind sie zu wesentlichen Komponenten bei der Förderung der digitalen Transformation geworden.

CBRS-Antennen sind eine kosteneffiziente Alternative zu herkömmlichen Carrier-Managed-Netzen und ermöglichen es den Nutzern, das volle Potenzial des CBRS-Bandes zu erschließen. Sie bieten höhere Datengeschwindigkeiten, geringere Latenzzeiten und eine verbesserte Netzwerkkapazität in Umgebungen mit hoher Nachfrage.

Arten von CBRS-Antennen

CBRS-Antennen gibt es in verschiedenen Ausführungen, die jeweils einzigartige Vorteile für unterschiedliche Anforderungen im CBRS-Band bieten. Einige der wichtigsten CBRS-Antennentypen sind wie folgt:

1. Panel-Antenne

CBRS-Panel-Antennen sind Richtantennen, die eine charakteristische flache rechteckige Form aufweisen. Diese Antennen bieten in der Regel Gewinne von 6 dBi bis 18 dBi mit horizontalen Strahlenbreiten von 30 - 120 Grad, wodurch sie ideal für eine gezielte Signalabdeckung sind.

Da diese Antennen in der Lage sind, Hochfrequenzenergie in eine bestimmte enge Richtung zu bündeln, werden sie häufig in Mobilfunknetzen, drahtlosen Breitbandnetzen und in Punkt-zu-Punkt-Kommunikationssystemen in dichten städtischen Gebieten eingesetzt, in denen es zu erheblichen Störungen kommt.

2. Yagi-Antenne

Diese Antennen bestehen in der Regel aus einem angetriebenen Element, einem Reflektor und mehreren Direktoren. Diese Antennen sind für die Kommunikation über große Entfernungen konzipiert und bieten Gewinne zwischen 7 dBi und 20 dBi mit typischen Öffnungswinkeln von 20-50 Grad.

Da Yagi-Antennen in der Lage sind, ein fokussiertes Strahlungsmuster zu erzeugen, eignen sie sich besonders gut für Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, den Empfang von Medien über Funk und den Fernzugriff, wenn stabile, hochwertige Signale über größere Entfernungen benötigt werden.

3. Sektor-Antenne

CBRS-Sektorantennen sind für Anwendungen konzipiert, die eine großflächige Abdeckung innerhalb der Winkelbereiche von 60, 90 und 120 Grad erfordern.

Da diese Antennen einen hohen Gewinn zwischen 10 dBi und 18 dBi bieten, können sie eine effiziente Signalübertragung über große Flächen gewährleisten und die Anzahl der für eine optimale Abdeckung erforderlichen Antennen effektiv reduzieren. In der Regel werden mehrere Sektorantennen zu Zellen zusammengefasst, um Überlappungen und Interferenzen bei CBRS-Einsätzen zu minimieren.

Diese Antennen können doppelt polarisiert werden und unterstützen MIMO-Konfigurationen (Multi-Input und Multi-Output). Sie eignen sich ideal für Anwendungen, die einen hohen Datendurchsatz und eine hohe Zuverlässigkeit erfordern.

4. Fiberglas-Antenne

Glasfaserantennen haben ein omnidirektionales Strahlungsdiagramm und sind von einem robusten Glasfasermantel umhüllt, so dass sie auch rauen Außenbedingungen standhalten können.
Da diese Antennen extremen Witterungsbedingungen, UV-Strahlung, Korrosion und starkem Wind widerstehen können, werden sie in der Regel in Schiffskommunikationssystemen, industriellen Überwachungssystemen und in IoT-Netzwerken eingesetzt, wo eine robuste und dennoch gleichbleibende Leistung entscheidend ist.
Neben der Omnidirektionalität bieten diese Antennen einen ordentlichen Gewinn von 2 dBi bis 12 dBi, was sie zu guten Kandidaten für weite Bereiche macht, in denen die Signalrichtung Schwankungen unterworfen ist.

5. Antenne für die Deckenmontage

Diese Antennen sind Rundstrahlantennen, die speziell für den Einsatz in Innenräumen konzipiert sind.
Mit einem Gewinn zwischen 3 dBi und 8 dBi bieten diese Antennen zuverlässige Konnektivität in geschlossenen Räumen wie Büros, Krankenhäusern und Einzelhandelsgeschäften und fügen sich dabei problemlos in ihr ästhetisches Design ein.
Deckenantennen werden in der Regel bei der Einrichtung von verteilten Antennensystemen (DAS), privatem LTE und Unternehmensnetzwerken verwendet, da sie die besten Abdeckungsmöglichkeiten in Innenräumen bieten.

6. Gummi-Enten-Antenne

Gummientenantennen sind speziell entwickelte kompakte Antennen, die häufig in tragbaren Geräten für die Kommunikation im Nahbereich eingesetzt werden.
Mit einem Gewinn zwischen 2 dBi und 5 dBi werden diese Antennen häufig in Handfunkgeräten, IoT-Geräten und industriellen Sensoren eingesetzt.
Die Gummientenantenne verfügt über eine spiralförmige Spule, die sie zu einer flexiblen und langlebigen Option macht, die physischer Belastung und Abnutzung standhält, was sie zu einer praktischen Lösung für tragbare CBRS-fähige Anforderungen macht.

Wichtige Anwendungen von CBRS-Antennen

CBRS für Unternehmensnetze

CBRS-Antennen sind ein wesentliches Element bei der Einrichtung privater Long-Term-Evolution- (LTE) und 5G-Netzwerke für Unternehmensumgebungen wie Lagerhäuser, Campus und Krankenhäuser.

Vor allem in Lagern werden CBRS-Antennen zur Maximierung der betrieblichen Effizienz eingesetzt, indem sie die Verfolgung von Vermögenswerten, die Bestandsverwaltung in Echtzeit und den automatisierten Materialumschlag durch Hochgeschwindigkeitsverbindungen zwischen Geräten unterstützen, wodurch Verzögerungen in der Logistik effektiv reduziert und die Gesamtproduktivität gesteigert werden.

CBRS-Antennen werden in Campus-Umgebungen eingesetzt, um eine bessere Konnektivität für intelligente Gebäudeanwendungen wie IoT-fähige Beleuchtung, HLK-Systeme und Videoüberwachung zu ermöglichen und so die Betriebseffizienz und Mitarbeiterproduktivität zu verbessern.

In Krankenhäusern werden CBRS-Netze zur Unterstützung kritischer Anwendungen wie Echtzeit-Patientenüberwachung, Telemedizin und drahtlose medizinische Geräte eingesetzt, um eine bessere Gesundheitsversorgung unter Einhaltung etablierter Standards zu gewährleisten.

Bessere Zuverlässigkeit, höhere Sicherheit und größere Flexibilität, die CBRS-Antennen bieten, ermöglichen Unternehmen eine bessere Kontrolle über ihre Kommunikation und eine geringere Abhängigkeit von externen Anbietern, die eine Skalierbarkeit bei sich verändernden Anforderungen bieten.

Integration mit 5G-Technologie

Das von CBRS-Antennen genutzte Mittelbandspektrum (3,55 GHz - 3,7 GHz) bietet 5G NR (New Radio) eine ausgewogene Bandbreite zwischen Geschwindigkeit und Abdeckung.

Das CBRS-Mittelbandspektrum gilt als ideal, da es schneller ist als die in älteren Netzen verwendeten Niedrigbandfrequenzen und außerdem größere Gebiete abdeckt als mmWave-Bänder (extrem hohe Frequenzen).

CBRS-Antennen eignen sich für die Ausweitung der 5G-Abdeckung auf Gebiete, die von dicht besiedelten Großstädten bis zu ländlichen Vororten reichen.

Außerdem können sie die Netzkapazität erhöhen, sodass das 5G-Internet mehrere Geräte gleichzeitig bedienen kann.
Da CBRS-Antennen ein gemeinsam genutztes Frequenzmodell verwenden, das Interferenzen verhindert und erschwinglich ist, helfen sie Unternehmen und Institutionen dabei, ihre eigenen 5G-Netzwerke für Vorhaben wie Fabrikautomatisierung, IoT-Geräte und intelligente Landwirtschaft auf kostengünstige Weise aufzubauen, ohne sich gegenseitig zu stören.

Da CBRS-Antennen niedrige Latenzzeiten und hohe Datengeschwindigkeiten bieten, können sie außerdem die futuristischeren Anwendungen von 5G wie Augmented Reality (AR), Virtual Reality (VR) und autonome Autos unterstützen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass CBRS-Antennen ein wesentliches Element für den Erfolg von 5G NR sind, da sie schnellere, zuverlässigere und erschwingliche Netze ermöglichen.

Durch die Erweiterung der Reichweite von 5G und die Unterstützung der damit verbundenen hochmodernen Anwendungen sorgen CBRS-Antennen dafür, dass die 5G-Technologie ihr volles Potenzial entfalten kann.

In Öffentliche Sicherheit und Notdienste

CBRS-Antennen können ein eigenes Band für Ersthelfer bereitstellen, das in Notfällen eine zuverlässige Sprach- und Datenverbindung ermöglicht.

Insbesondere in Gebieten, in denen die Gefahr besteht, dass herkömmliche Mobilfunknetze aufgrund von Naturkatastrophen oder Notfällen unterbrochen werden, können CBRS-Antennen eine ununterbrochene Kommunikation gewährleisten.

Dies ist entscheidend für den Erfolg unternehmenskritischer Anwendungen wie Drohnenbetrieb, Standortverfolgung und sensorgestützte Überwachungssysteme.

Für vernetzte Fahrzeuge und Transport

Durch CBRS-Einrichtungen betriebene Vehicle-to-Everything (V2X) können das Verkehrsmanagement verbessern, Staus reduzieren und zur allgemeinen Verkehrssicherheit beitragen.

Da CBRS-Antennen zuverlässige Konnektivität mit geringer Latenz bieten, sind sie für autonome Fahrzeuge, die eine Echtzeit-Kommunikation zwischen Fahrzeug und Infrastruktur benötigen, um menschliche Eingriffe bei Aufgaben wie Navigation und Hinderniserkennung zu reduzieren, äußerst wünschenswert.

CBRS-Antennen sind auch in Flottenmanagementsystemen, insbesondere in der Logistik und im Transportwesen, sehr effektiv.

Sie werden für die Echtzeitverfolgung, die Überwachung der Fahrzeugleistung und die Optimierung der logistischen Abläufe eingesetzt, wodurch letztlich die Betriebskosten gesenkt und die betriebliche Effizienz verbessert werden.

Anbieter von CBRS-Antennen und Marktführer

Führende Anbieter von CBRS-Antennen

Da CBRS-Antennen aufgrund ihres Potenzials, die drahtlose Kommunikation zu verbessern, immer beliebter werden, gibt es einen beträchtlichen Zuwachs an Anbietern, die verschiedene CBRS-Antennenlösungen bereitstellen. Einige der Hauptakteure, die sich durch das Angebot von CBRS-Antennenlösungen auszeichnen, sind wie folgt:

CommScope

CommScope bietet eine Reihe von CBRS-Antennenlösungen an, die sowohl CBRS- als auch Legacy-Dienste unterstützen können. Außerdem bieten diese Antennen optimierte Lösungen für städtische Gebiete mit hoher Dichte und fortschrittlichen Beamforming-Funktionen zur Verbesserung des Durchsatzes und der Betriebseffizienz.

Mobile Markierung

Mobile Mark bietet spezielle flexible Antennenlösungen für private LTE- und CBRS-Netze. Das Lösungsangebot umfasst eine breite Palette von Konfigurationen, die sowohl für kommerzielle als auch für industrielle Anwendungen geeignet sind.

KP Performance-Antennen

Dieser Lösungsanbieter bietet eine Vielzahl von CBRS-Antennenoptionen für den weit verbreiteten Einsatz in drahtlosen Festnetzzugängen, ländlichen Breitbandnetzen und unternehmensbezogenen CBRS-Konfigurationen. Sie bieten auch Dual- und Multi-Port-Konfigurationen, die speziell auf MIMO-Anwendungen ausgerichtet sind.

Wellenform

Waveform ist auf Hochleistungs-CBRS-Antennen spezialisiert, wie z. B. die QuadPRO High-Gain-Richtantenne mit einem 4×4 MIMO-Panel und einem eng fokussierten Strahl. Sie bieten auch kompakte Lösungen, die sowohl für kommerzielle als auch private CBRS-Anforderungen in städtischen und vorstädtischen Umgebungen geeignet sind.

Samsung

Samsung bietet hochsichere CBRS-Lösungen mit geringer Latenz an, die sich für unternehmenskritische Anwendungen als äußerst effektiv erweisen. Das Portfolio umfasst eine breite Palette von Antennenlösungen, die von Massive MIMO bis zu kleinen Zellen für den Außenbereich reichen und alle von der OnGo Alliance zertifiziert sind.

Produktvergleich

Einige weit verbreitete CBRS-Antennen sind die folgenden:

Hinweis: Die Preise sind ungefähre Angaben und können je nach Händler und spezifischen Konfigurationen variieren.

Künftige Trends bei CBRS-Antennen

Intelligente Antennen und KI-Optimierung

Künstliche Intelligenz (KI) hat das Potenzial, CBRS-Antennensysteme in Bezug auf Design und Betriebseffizienz zu revolutionieren.

Bei der Designoptimierung können KI-Simulationen den Antennentestprozess rationalisieren und zu präzisen Strahlungsmustern mit adaptiven Bandbreitenfunktionen und optimierter Impedanzanpassung beitragen. Darüber hinaus können KI-gesteuerte CBRS-Lösungen durch die Vorhersage von Netzüberlastungen, die dynamische Zuweisung von Ressourcen und die Anpassung der Abdeckung auf der Grundlage von Echtzeit-Nutzungsmustern einen zuverlässigen Betrieb gewährleisten und die Netzleistung verbessern.

Aufkommende drahtlose Technologien

Im Zuge der Weiterentwicklung der Mobilfunktechnologien sind CBRS-Antennen vielversprechend, um sich an die wachsenden Anforderungen von IoT- und 6G-Netzen anzupassen.

CBRS-Antennen zeichnen sich durch eine hohe Konnektivitätsdichte aus und sind daher ideal für die zuverlässige Kommunikation zwischen IoT-Geräten, die in verschiedenen Umgebungen mit unterschiedlichen Signalstärken verteilt sind. Mit der Integration von adaptivem Beamforming, das durch KI in CBRS-Antennen gesteuert wird, können Smart-City- und industrielle IoT-Anwendungen erheblich von ihrer verbesserten Leistung profitieren.

Mit der Einführung der 6G-Technologie ergeben sich für CBRS-Antennen neue Herausforderungen und Möglichkeiten. Da 6G den Schwerpunkt auf eine extrem zuverlässige Kommunikation mit geringer Latenzzeit (URLLC) und eine große Anzahl verbundener Geräte (mMTC) legt, müssen CBRS-Antennen in der Lage sein, höhere Frequenzbänder wie das Sub-Terahertz-Spektrum zu verarbeiten. Diese Fortschritte werden dafür sorgen, dass CBRS-Antennen flexibel und bereit sind, die steigenden Anforderungen einer Zukunft mit verbesserter Konnektivität zu erfüllen.

Schlussfolgerung

CBRS-Antennen stehen nach wie vor an der Spitze der modernen drahtlosen Kommunikationslandschaft. Ihre Fähigkeit, zuverlässige Konnektivität in verschiedenen Umgebungen, Unternehmen und IoT-Anwendungen zu liefern, verschafft ihnen eine bedeutende Position im Bereich der drahtlosen Kommunikation.

Da die Branche der drahtlosen Kommunikation weiter wächst, werden CBRS-Antennen auch in Zukunft eine zentrale Rolle bei der Erfüllung der Anforderungen heutiger und zukünftiger Kommunikationsnetze spielen.