Что называют антенной 5G
Отдельного «стандарта антенны 5G» нет. Антенной 5G называют антенну, которая работает в полосах, отведённых под сети пятого поколения (5G NR), и имеет нужное число портов для MIMO. Часть этих полос — те же 700, 1800, 2100 и 2600 МГц, где сегодня работает 4G. Новая для сетей полоса — около 3,5 ГГц: именно её чаще всего имеют в виду, когда говорят об антенне 5G.
Поэтому первый вопрос при выборе — не «5G или нет», а «какие полосы». Если сеть 5G развёрнута в полосе 4G, подойдёт обычная антенна этого диапазона. Если в полосе 3,5 ГГц — нужна антенна, которая её закрывает: старые антенны 698–2700 МГц на 3,5 ГГц не работают.
Диапазоны 5G NR
Полосы 5G обозначают буквой n и номером. Номера полос, совпадающих с 4G, повторяют номера LTE: n3 — это 1800 МГц, n7 — 2600 МГц. Ниже — полосы, которые встречаются в проектах чаще всего.
| Полоса | Частоты, МГц | Дуплекс | Привычное название |
|---|---|---|---|
| n28 | 703–803 | FDD | 700 МГц |
| n3 | 1710–1880 | FDD | 1800 МГц |
| n1 | 1920–2170 | FDD | 2100 МГц |
| n7 | 2500–2690 | FDD | 2600 МГц |
| n78 | 3300–3800 | TDD | 3,5 ГГц |
| n77 | 3300–4200 | TDD | 3,3–4,2 ГГц |
| n79 | 4400–5000 | TDD | 4,4–5 ГГц |
Синие — полосы с частотным дуплексом (FDD), общие с 4G; оранжевые — полосы с временным дуплексом (TDD) на 3,3–5 ГГц.
Сколько антенн закрывают каждую полосу
Посчитаем по каталогу KADAMM: сколько антенн перекрывают каждую полосу целиком. Картина показательная: полосы 4G закрывают сотни моделей, а полосу 3,5 ГГц — заметно меньше, потому что для неё нужны другие излучатели.
Число залитых на kadamm.com антенн, рабочая полоса которых целиком перекрывает полосу NR. Одна многодиапазонная антенна учтена в нескольких строках.
Важно. Антенна с полосой 698–2700 МГц — это 5G только в полосах n28, n3, n1 и n7. Если оператор развернул 5G на 3,5 ГГц, нужна антенна с полосой до 3800 МГц или выше.
TDD на 3,5 ГГц: что это меняет для антенны
В полосах 4G приём и передача идут на разных частотах — это частотный дуплекс (FDD). В полосе 3,5 ГГц приём и передача идут на одной частоте по очереди — это временной дуплекс (TDD). Для антенны это значит, что один и тот же порт работает и на передачу, и на приём; дуплексер не нужен, но станции соседних операторов должны переключаться синхронно, иначе передатчик одной станции попадает в приёмник другой.
Поэтому у станций 3,5 ГГц обязательна синхронизация по времени — обычно от антенны ГНСС на той же площадке. При проектировании узла 5G к секторным антеннам добавляют навигационную антенну и кабель к ней.
Для пассивного оборудования TDD тоже меняет требования. Репитер и DAS на 3,5 ГГц не разделяют направления фильтрами: они повторяют кадровую структуру станции и переключают усилители вслед за ней. Фильтры и делители в такой системе должны просто закрывать полосу 3300–3800 МГц с малыми потерями.
Порты и MIMO
Пропускная способность 5G во многом держится на MIMO — передаче нескольких потоков данных через разные порты антенны. Число портов у антенн 3,5 ГГц в каталоге — от одного до двадцати четырёх.
Распределение антенн KADAMM, закрывающих 3,3–3,8 ГГц, по числу портов. Однопортовые — внутренние и всенаправленные, 2–4 порта — абонентские и для DAS, 8–24 — антенны базовых станций.
| Конфигурация | Портов | Где применяют |
|---|---|---|
| 1 порт | 1 | внутренние антенны DAS с одним трактом, простые всенаправленные |
| 2T2R | 2 (±45°) | модемы, репитеры, малые соты |
| 4T4R | 4 | секторные антенны, внутренние MIMO-антенны, модемы с четырьмя входами |
| 8T8R | 8 | антенны базовых станций с формированием луча в полосе 3,5 ГГц |
| Комбинированные | 16–24 | одна панель на FDD 700–2690 МГц и TDD 3,5 ГГц: меньше антенн на опоре |
Комбинированные панели на 16–24 порта решают частую задачу оператора: добавить 5G на опору, где уже нет места. Одна антенна заменяет старую четырёхпортовую 4G-панель и отдельную антенну 3,5 ГГц.
Почему портов больше, чем антенн
Два порта на одной панели — это обычно две поляризации, +45° и −45°. Они почти не мешают друг другу, поэтому по ним идут два независимых потока. Четыре порта — две колонны излучателей с двумя поляризациями каждая. Восемь и больше — решётка из нескольких колонн, которой базовая станция управляет как одним целым и формирует луч на абонента.
Формирование луча
Антенны базовых станций 3,5 ГГц с восемью и более портами работают как управляемая решётка: радиомодуль подбирает фазы и амплитуды на портах так, чтобы энергия шла узким лучом к конкретному абоненту. Это частично компенсирует бо́льшие потери на 3,5 ГГц и позволяет обслуживать нескольких абонентов одновременно разными лучами. Для абонентского оборудования и DAS формирование луча не нужно: там важны полоса и число портов.
3,5 ГГц затухает сильнее
Потери в свободном пространстве растут с частотой: на 3,5 ГГц они на 5,8 дБ больше, чем на 1,8 ГГц, при той же дальности. Стены и стёкла ослабляют 3,5 ГГц ещё сильнее. Поэтому сота 5G на 3,5 ГГц меньше соты 4G на 1800 МГц, а внутри зданий без DAS или малых сот сигнал 3,5 ГГц быстро пропадает.
Отчасти разницу закрывает усиление: антенны 3,5 ГГц того же размера дают на 3–5 дБ больше, чем антенны 1800 МГц, а антенны с формированием луча направляют энергию на абонента. Но для абонентского модема на краю зоны выигрыш даёт прежде всего наружная направленная антенна.
| Расстояние | Потери на 1800 МГц | Потери на 3500 МГц | Разница |
|---|---|---|---|
| 0,5 км | 91,5 дБ | 97,3 дБ | 5,8 дБ |
| 1 км | 97,5 дБ | 103,3 дБ | 5,8 дБ |
| 2 км | 103,6 дБ | 109,3 дБ | 5,8 дБ |
| 5 км | 111,5 дБ | 117,3 дБ | 5,8 дБ |
Расчёт — для свободного пространства: L = 32,44 + 20·lg f(МГц) + 20·lg d(км). Разница между частотами постоянна на любом расстоянии; та же потеря на 3,5 ГГц набирается примерно на вдвое меньшей дистанции.
Какая антенна 5G нужна под задачу
| Задача | Что выбрать | Модели KADAMM |
|---|---|---|
| Базовая станция, добавить 3,5 ГГц | комбинированная панель FDD + TDD на 16–24 порта или отдельная 8T8R | K861166R21 и серия антенн 5G TDD/FDD |
| Секторная антенна 3,5 ГГц | 4 порта, 65°, 17 дБи | APXX-3338-1765IR |
| Малая сота, площадь, улица | многолучевая антенна 3,3–3,8 ГГц | K8811126F31 и серия малых сот |
| 5G внутри здания (DAS) | внутренние антенны до 3800–4000 МГц, 2–4 порта | I-ATO5-3300/4000M, I-ATP8-698/3800M |
| Донорная антенна репитера | направленная 698–3800/4000 МГц | ALP-0740V14, O-ATP12-698/4000S |
| Модем 5G на объекте | наружная направленная 3,3–3,8 ГГц с двумя портами | O-ATP17-3300/3800M |
| Широкополосная всенаправленная | до 6 ГГц, 4 порта | AOU-617/6000-8 |
Как читать паспорт антенны 5G
- Полосы по портам: у многодиапазонных панелей разные порты отвечают за разные полосы — сверьте, какие порты работают на 3,3–3,8 ГГц.
- Усиление и ширина луча указаны для каждой полосы отдельно; на 3,5 ГГц усиление обычно выше, а луч уже.
- Электрический наклон: у антенн базовых станций он регулируется блоком RET или задан при заказе.
- Развязка между портами: чем выше, тем меньше взаимное влияние трактов MIMO.
- Интермодуляция PIM3 важна, если на панели одновременно работают несколько полос FDD.
- Разъёмы: у антенн базовых станций — 4.3-10, у абонентских — N или SMA.
Сколько антенн на опоре
Оператор, который добавляет 5G на действующую площадку, упирается в место на опоре и ветровую нагрузку. Есть три пути: поставить рядом отдельную антенну 3,5 ГГц, заменить 4G-панель комбинированной на FDD и TDD или поставить радиомодуль с антенной в одном корпусе. Комбинированная панель на 16–24 порта занимает одно место вместо двух, но требует нового кабельного хозяйства и согласования всех операторов на опоре.
5G внутри здания
Внутри офиса, склада или цеха 5G на 3,5 ГГц с улицы почти не проходит. Есть три решения. Для одного рабочего места — модем с наружной направленной антенной 3,3–3,8 ГГц. Для этажа или небольшого здания — репитер с донорной антенной до 3800–4000 МГц и внутренними антеннами той же полосы. Для крупного объекта с несколькими операторами — распределённая антенная система (DAS), у которой и пассивные элементы — делители, ответвители, комбайнеры — должны работать до 3800 МГц.
Установка
- Кабель на 3,5 ГГц теряет заметно больше, чем на 1800 МГц: держите трассу короткой или ставьте радиомодуль у антенны.
- У антенн MIMO все порты подключают одинаковыми по длине и типу кабелями.
- Направленную антенну модема наводят по уровню сигнала 5G, а не 4G: соты 3,5 ГГц могут стоять на другой площадке.
- На узле TDD предусмотрите антенну ГНСС для синхронизации.
- После монтажа проверьте КСВН каждого порта на частотах 3,3–3,8 ГГц.
Частые ошибки
- Антенна 698–2700 МГц куплена «для 5G», а оператор работает в 3,5 ГГц.
- Модем с четырьмя входами подключён к двухпортовой антенне — половина потоков MIMO не используется.
- Длинный тонкий кабель на 3,5 ГГц съедает весь выигрыш наружной антенны.
- Внутри здания с энергосберегающими стёклами ждут сигнал 3,5 ГГц с улицы — без DAS или малых сот его не будет.
Что прислать для подбора
- Оператор и полосы 5G на вашем объекте.
- Задача: базовая станция, малая сота, DAS, репитер или модем.
- Число портов оборудования.
- Место установки и длину кабеля.
Модели KADAMM
Антенны KADAMM для 5G — в разделах антенн 5G TDD/FDD, внутренних антенн и антенн для репитеров.
| Усиление | 17,7 дБи |
| Усиление | 17,3 дБи |
| Усиление | 5 дБи |
| Усиление | 17 дБи |