Антенны для базовых станций сетей сотовой связи

Реферат

 

Тема: «Современные антенны микроволнового диапазона».

 

Выполнил:

Факультет:                  РЭФ

Студент: Карацюпа Д. В.

 

Проверил:

Синельников А.В.

 

Новосибирск, 2010

Антенны для базовых станций сетей сотовой связи

Антенно-фидерный тракт базовых станций (БС) сотовых сетей является важнейшим элементом сетевой инфраструктуры, от которого во многом зависит качество связи. В свою очередь, антенны, как ключевой элемент этого тракта, практически определяют качество покрытия, которое все больше становится одним из основных маркетинговых аргументов в конкурентной борьбе операторов сотовой связи. В этой связи, представляет интерес обзор антенн для БС, поставляемых на российский рынок ведущими западными компаниями-производителями антенно-фидерных устройств (АФУ). Современные антенны БС, при внешней простоте конструкции, представляют собой достаточно сложные СВЧ-устройства, работающие на открытом вохдухе в условиях повышенной влажности и существенных перепадов температур, подверженные обледенению, повышенным ветровым нагрузкам, агрессивному воздействию городского смога. В этих условиях, обеспечение стабильности основных электрических параметров и механических свойств антенн в течение всего срока их службы представляет собой достаточно сложную инженерную задачу, решить которую под силу только компаниям, имеющим в своем арсенале самые современные технологии производства СВЧ-оборудования и контроля его качества, а также высококачественные конструкционные материалы, обеспечивающие высокую надежность и долговечность антенн, достигающую, как показывает практика, 10 и более лет.

Основные электрические параметры антенн

В качестве основных электрических параметров в таблице 1 приведены частотный диапазон, ширина диаграмм направленности (ДН) в горизонтальной и вертикальной плоскостях, коэффициент усиления (КУ) антенны, угол электрического наклона главного лепестка ДН, максимально допустимая входная мощность, коэффициент стоячей волны (КСВ), коэффициент развязки по поляризации, коэффициент подавления 1-го верхнего бокового лепестка (1-st upper side lobe suppression), отношение значений ДН в направлениях «вперед-назад» (front-to-back), коэффициент заполнения провала между основным лепестком и 1-м нижним боковым лепестком (null fill), коэффициент развязки между входами, коэффициент кросс-поляризации.

Значения параметров взяты из каталогов компаний Kathrein, LGP Allgon AB, RFS Celwave, Andrew-Decibel и охватывают диапазон между минимальным и максимальным значениями каждого из параметров.

В табл.2 приведены также детальные параметры антенн БС, наиболее популярных, на данный момент, по мнению авторов обзора, среди российских операторов GSM, а именно, Xpol 900, Xpol 1800, XXPol 900/1800, Vpol 900-65, Vpol 900-90. Как видно из табл.2, технические параметры антенн трех наиболее продвинутых в России производителей достаточно близки, что свидетельствует о высоком уровне производства, не позволяющем отдать однозначное предпочтение той или иной технологии.

Рынок антенн БС

Российский сегмент мирового рынка оборудования для БС сетей GSM, в том числе антенн БС, характеризуется достаточно быстрыми темпами роста – по экспертным оценкам, три ведущих российских оператора GSM – МТС, ВымпелКом и Мегафон, устанавливают в год до 2000-3000 базовых станций каждый. Региональные операторы, СМАРТС, Теле2 и др, также активно развивают свои сети, прибавляя к указанной выше цифре до 1000 БС в год. При установке, в среднем, на одной БС до 4-5 антенн общий объем продаж антенн БС составляет сегодня до 40000-50000 в год.

Наиболее активно работающими на российском рынке компаниями-производителями антенн БС являются, на данный момент, Kathrein (Германия), LGP Allgon AB (Швеция), RFS Celwave (Германия), Andrew - Decibel (США), предлагающие операторам практически полный ассортимент антенн, необходимых для развития сетей GSM. Менее известны антенны таких компаний, как Huber&Suhner (Швейцария), Telewave (США), Cushcraft (Великобритания), MAT JAYBEAM (Франция), “XAHT” (КНР), Racal (Великобритания) и др. Антенны российских производителей, таких как компания «Московские микроволны», «Радиал» пока не занимают на нашем рынке сколько-нибудь заметного места.

Среди российских дистрибьюторов антенн указанных выше компаний можно отметить компанию RayCom Wireless (антенны LGP Allgon), компании РКК и РК Телеком (антенны Kathrein), компанию “T-Helper” (антенны RFS Celwave), обеспечивающие до 90% всех продаж. Заканчивая краткий обзор антенн БС производства ведущих западных компаний, получивших наибольшее распространение среди российских операторов сетей GSM, хотелось бы отметить. что в целом антенны всех четырех компаний имеют примерно одинаковый уровень электрических и механических параметров, что не позволяет сделать однозначный вывод о предпочтительности антенны того или иного производителя.

При выборе производителя антенн проектировщикам приходится учитывать целую гамму факторов, среди которых на первом месте стоит ассортимент наиболее востребованных антенн на российском рынке, т.е. наличие у поставщика антенн с популярными углами раскрыва ДН в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Далее следует набор доступных типов антенн, различающихся по виду поляризации, частотному диапазону, коэффициентам усиления, углам электрического наклона ДН. Большое значение имеет также наличие линейки антенн с расширенными функциональными возможностями, например, антенн с малошумящими усилителями (LGP Allgon), сдвоенных антенн, перекрывающих диапазоны GSM и UMTS (RFS, Kathrein, LGP Allgon), комбинированных антенн Xpol/Vpol (Andrew-Decibel). Далее по приоритету следуют опыт использования антенны в российских условиях (статистика наработки на отказ в различных регионах) и наличие опытного дистрибьютора, обеспечивающего весь комплекс мер по сертификации антенны, сроков ее доставки к заказчику и послепродажному обслуживанию. В функции дистрибьютора входят также и вопросы обеспечения тесного информационного взаимодействия заказчика с производителем, позволяющего последнему вносить необходимые коррективы в конструкцию антенн, и даже создавать новые типы антенн, (например, упоминавшиеся выше комбинированные антенны Xpol/Vpol), имеющих определенную нишу на российском рынке (и рынке стран СНГ) в связи со спецификой развития сетей в условиях частотного дефицита и ограничений по использованию частот.

Дальнейшее развитие российского рынка антенн и его динамики будет во многом определяться стратегией и тактикой развития сетей GSM ведущих операторов в условиях обостряющейся конкурентной борьбы на внутреннем рынке и набирающей силу экспансии в направлении стран бывшего союза. Начало развертывания сетей UMTS, появление нового конкурирующего стандарта CDMA450 внесут в этот процесс дополнительную интригу. Конкуренция среди производителей антенно-фидерных устройств также нарастает. Вчерашние аутсайдеры и новые игроки делают все более настойчивые попытки проникновения на рынок СНГ.

Авторы обзора выражают признательность компаниям, представившим фактический материал для заполнения таблиц и надеются, что представленная информация поможет заинтересованному читателю составить некоторое представление о сложившейся структуре рынка антенн БС.

Качество покрытия

Необходимость оптимизации покрытия обусловлена динамическим характером сетей UMTS, зоны покрытия которых изменяются в зависимости от нагрузки. Небольшие размеры этих зон при обслуживании абонентов вызывают проблему организации хэндовера, т.е. перехода абонента из зоны действия одной БС в зону действия другой без потери разговора. Без оптимизации покрытия абонент, находясь в зоне действия нескольких БС, использует ресурс нескольких сот. В результате уменьшается общая емкость сети, снижаются уровень обслуживания и качество предоставляемых услуг.

Проблемы организации качественного покрытия в условиях динамически меняющейся нагрузки во многом решаются при использовании антенн с регулировкой угла наклона диаграммы направленности (ДН), обес-

РАДИОПОКРЫТИЕ

Задача оптимизации радиопокрытия в сетях 3G, в условиях ограниченного частотного ресурса, имеет решающее значение для обеспечения
высокого качества передачи голоса и данных. В предыдущем номере мы подробно остановились на особенностях новейших панельных антенн с кроссполяризацией (X-Pol) для сетей UMTS. В продолжение этой темы мы бы хотели предложить читателям журнала небольшой обзор антенных комплексов, создаваемых на базе этих антенн. Дело в том, что при развертывании сетей UMTS операторам приходится решать проблемы совместимости с имеющейся инфраструктурой сетей GSM и действующей в сети системой управления, проблемы возможности дистанционного управления основными параметрами, обеспечения эстетичного внешнего вида. Ведущие мировые производители антенного оборудования для сотовой связи активно предлагают на российском рынке антенные системы на базе панельных антенн X-Pol. Эти системы не только позволяют размещать базовые станции (БС) UMTS на сайтах GSM, но и существенно упрощают монтаж элементов антенно-фидерного тракта за счет их интеграции в корпус антенны. Одновременно улучшается внешний вид антенной системы, повышается ее общая надежность. Встроенный механизм электрического управления углом наклона диаграммы направленности антенны придает комплексам дополнительную очень важную функциональность, связанную с возможностью обеспечения дистанционного управления площадью радиопокрытия.

 

Реферат

 

Тема: «Современные антенны микроволнового диапазона».

 

Выполнил:

Факультет:                  РЭФ

Студент: Карацюпа Д. В.

 

Проверил:

Синельников А.В.

 

Новосибирск, 2010

Антенны для базовых станций сетей сотовой связи

Антенно-фидерный тракт базовых станций (БС) сотовых сетей является важнейшим элементом сетевой инфраструктуры, от которого во многом зависит качество связи. В свою очередь, антенны, как ключевой элемент этого тракта, практически определяют качество покрытия, которое все больше становится одним из основных маркетинговых аргументов в конкурентной борьбе операторов сотовой связи. В этой связи, представляет интерес обзор антенн для БС, поставляемых на российский рынок ведущими западными компаниями-производителями антенно-фидерных устройств (АФУ). Современные антенны БС, при внешней простоте конструкции, представляют собой достаточно сложные СВЧ-устройства, работающие на открытом вохдухе в условиях повышенной влажности и существенных перепадов температур, подверженные обледенению, повышенным ветровым нагрузкам, агрессивному воздействию городского смога. В этих условиях, обеспечение стабильности основных электрических параметров и механических свойств антенн в течение всего срока их службы представляет собой достаточно сложную инженерную задачу, решить которую под силу только компаниям, имеющим в своем арсенале самые современные технологии производства СВЧ-оборудования и контроля его качества, а также высококачественные конструкционные материалы, обеспечивающие высокую надежность и долговечность антенн, достигающую, как показывает практика, 10 и более лет.