Unterschätzen Sie nicht den Wert Ihrer Mobilfunknetzbasis

Für Kommunikationsdienstanbieter (CSPs) muss das Mobilfunknetz eine flächendeckende Abdeckung gewährleisten und seinen Nutzern die erforderliche Kapazität bereitstellen. Basisstationsantennen (BTS) sind mehr als nur „Komponenten des Netzwerks“, die die Endbenutzer „mit“ dem Mobilfunknetz verbinden. Der gesamte Mobilfunkverkehr läuft über die BTS-Antennen. Daher hat die Leistung der BTS-Antenne einen sehr wesentlichen Einfluss auf das Gesamterlebnis des Mobilfunknetzes. Da die Anforderungen an die Vielfalt und den Datendurchsatz von Anwendungen immer größer werden, werden der Datendurchsatz und die Qualität des Erlebnisses stark von den Antennen der Basisstation abhängen. Darüber hinaus stehen CSPs vor der Forderung, umweltfreundliche und nachhaltige Praktiken einzuführen, bei denen Antennen einen wesentlichen Beitrag leisten können.

Um der wachsenden Nachfrage nach Netzwerken gerecht zu werden, stehen Basisstationsantennen erneut vor neuen Herausforderungen, die den Entwicklungspfad für das nächste Jahrzehnt vorgeben. Angesichts immer datenintensiverer Anwendungen und heterogener Endbenutzeranforderungen müssen CSPs ihre Netzwerkleistung weiterhin maximieren und die beste Ausrüstung für ihre Mobilfunknetze einsetzen.

Bei BTS-Antennen ermöglicht der Übergang von der Analyse der „2D-Strahlungsmuster“ zu „3D-Strahlungsmustern“ dem CSP eine umfassendere Bewertung der Antennenleistung. Die Weiterentwicklung von Testgeräten und Computertechnologien hat es der Industrie ermöglicht, 3D-Muster zu erzeugen, die zuvor kostspielig und schwer zu erhalten waren.

Abbildung 1: Ein von einer Mobilfunksektorantenne erzeugtes 2D-Strahlungsmuster

Das 3D-Strahlungsmuster liefert detailliertere Informationen über die Leistung einer Basisstationsantenne. Das 3D-Strahlungsmuster liefert außerdem zusätzliche Informationen wie HF-Effizienz, Abdeckungseffizienz, Interferenzindikatoren, Strahlformungseffizienz und viele andere.

Abbildung 2: Ein von einer Mobilfunkantenne erzeugtes 3D-Strahlungsmuster

Um die Netzwerkleistung zu maximieren, müssen CSPs sicherstellen, dass die Wahl ihrer Basisstationsantennen ihren Einsatzanforderungen entspricht. Die Tiefe und Granularität der durch das 3D-Strahlungsmuster bereitgestellten Daten wird es CSPs ermöglichen, die Leistung von Basisstationsantennen besser zu bewerten. Dadurch wird sichergestellt, dass die optimale Ausrüstungsinvestition getätigt wird, die den Anforderungen des Einsatzszenarios entspricht (z. B. Abdeckung einer Autobahn oder Abdeckung eines statischen Wohngebiets). Eine weitere wichtige Auswirkung des 3D-Strahlungsmusters liegt in der HF-Planungsabteilung. 3D-Strahlungsmuster können HF-Planern dabei helfen, den Einsatz von Basisstationsantennen für ihr Mobilfunknetz besser zu planen, bereitzustellen und zu konfigurieren. Mit einem 3D-Strahlungsmuster erhält ein HF-Planer beispielsweise ein besseres Verständnis der von einer Antenne ausgehenden HF-Signalenergieverteilung und ermöglicht dem Bediener so die Gewissheit, dass die HF-Signalenergie dort ankommt, wo sie benötigt wird.

Die Mobilfunknetzstandorte entwickeln sich in der Regel parallel zu den sich ändernden Anforderungen an das Netzwerk und verbessern die Gesamtleistung. Dies bedeutet, dass CSPs neue Standorte für ihr Mobilfunknetz hinzufügen müssen, um sowohl Abdeckungs- als auch Kapazitätsbeschränkungen zu erfüllen. Bei der Bereitstellung neuer Standorte müssen CSPs die für bestehende Standorte erzielte Optimierung erneut überprüfen. Beispielsweise könnten sich Winkel und Richtung der HF-Strahlen von neuen und bestehenden Standorten überschneiden, was zu einer Leistungseinbuße führen würde. Daher müssen Antennen in der Lage sein, sich an die sich ändernde Umgebung anzupassen, in der sie eingesetzt werden. Dadurch können CSPs die Abdeckung von Basisstationsantennen optimieren und so sicherstellen, dass die Netzwerkleistung vollständig ausgeschöpft wird. Dies könnte in Form der Implementierung einer Antenne mit horizontaler und/oder vertikaler Strahlcharakteristik erfolgen, die dynamisch an eine bestimmte Umgebung oder einen bestimmten Standort angepasst werden kann. Mit solchen Funktionen können HF-Planer ihre Mobilfunknetze schnell und effektiv an zukünftige und szenariobasierte Anforderungen anpassen.

Die Aktiv-Passiv-Antennenplattform ist eine solche Innovation, die eine schnelle Innovation zeigt. Wir haben die Entwicklung von der mechanischen Integration zur elektronischen Integration beobachtet, bei der eine einzelne Massive-MIMO-Antenne nahtlos in die Rückseite einer passiven Mobilfunk-BTS-Antenne integriert werden kann. Da der Kapazitäts- und Leistungsbedarf am Mobilfunkstandort weiter wächst, muss die Antenne der Basisstation Vorkehrungen für zukünftige Massive-MIMO-Konfigurationen wie 64T64R oder noch höher treffen. Während die passiven Basisstationsantennen der künftigen Nachfrage nach Massive MIMOs gerecht werden, müssen sie auch eine zukünftige Aufrüstbarkeit über Hardware oder Software gewährleisten (z. B. durch die Integration von Beamforming-Funktionalität). Mit der steigenden Nachfrage nach Mobilfunknetzen ist es für Basisstationsantennen immer wichtiger geworden, MIMO-Konfigurationen höherer Ordnung zu übernehmen. Beispielsweise trägt der Übergang von einer 4T4R- zu einer 8T8R-Konfiguration dazu bei, die Abdeckung zu verbessern und ein besseres Benutzererlebnis zu bieten. Eine ständige Herausforderung für Outdoor-Mobilfunknetze ist die Fähigkeit, Geräten in Innenräumen ein ausreichendes Verbindungsbudget zur Verfügung zu stellen. Mit einer 8T8R-Antenne kann die Empfindlichkeit zum Senden und Empfangen von Signalen in Innenräumen effektiver sein.

Mit neuen Frequenzbändern sowie neuer RAN-Ausrüstung (z. B. Massive MIMO oder mehrere RRUs) stehen CSPs ständig vor der Herausforderung, ihre Mobilfunkstandorte zu optimieren. Passive Basisstationsantennen werden eine wichtige Rolle dabei spielen, die stetige und notwendige zukünftige Weiterentwicklung des Mobilfunkstandorts zu ermöglichen. Angesichts der unschätzbaren Rolle, die die Basisstationsantenne im Netzwerk spielt, sollten CSPs Antennenlösungen einsetzen, die einen „Zero-Touch“-Managementansatz unterstützen. Nach der Bereitstellung sollten passive Basisstationsantennen künftigen Änderungen und Upgrades sowohl in Bezug auf Software als auch Hardware gewachsen sein. Durch die Implementierung von Antennen, die Zero-Touch-Management unterstützen, können CSPs den Aufwand und den Zeit-/Personalaufwand für die Konfiguration/Neukonfiguration ihrer passiven Basisstationsantennen reduzieren. Dies kann CSPs auch dabei helfen, ihre TCO (Gesamtbetriebskosten) zu verwalten und ihre TTM (Time-to-Market) zu verkürzen. Zum Beispiel müssen Sie nicht in neue passive BTS-Antennen investieren, um das Mobilfunknetz zu erfüllen oder neue RAN-Geräte-Upgrades zu unterstützen.

Für CSPs sind Nachhaltigkeit und Betriebskosten insbesondere in unserer heutigen Zeit ständige Anliegen. Bessere Informationen, die eine genaue Ausrichtung der Antennen ermöglichen, können dazu beitragen, den Energieverbrauch bei gleicher Leistung zu reduzieren. Dies wird CSPs dabei helfen, ihre Umwelt-, Sozial- und Governance-Ziele (ESG) mit ihren Bemühungen, das Netzwerk umweltfreundlicher zu machen, in Einklang zu bringen und gleichzeitig die Effizienz und Leistung der Mobilfunknetze für Endbenutzer zu verbessern. Die Analyse und Interpretation des 3D-Strahlungsmusters wird es Telekommunikationsbetreibern ermöglichen, die Energieeffizienz, das Verbindungsbudget und die Abdeckungseigenschaften, die an die Endbenutzergeräte geliefert werden, zu bewerten und zu optimieren.

Grüne Initiativen umfassen nicht nur den Energieverbrauch. Eine weitere zentrale Herausforderung für CSPs sind die „Scope-3-Emissionen“. Scope 3 stellt die indirekten Treibhausgasemissionen aus der Wertschöpfungskette eines Unternehmens dar. Es gibt im Wesentlichen zwei Möglichkeiten, die Auswirkungen auf die Umwelt anzugehen: (i) die Auswirkungen der Herstellung und der Materialien, die ein Produkt auf die Umwelt hat, verringern; und (ii) die Lebensdauer und Benutzerfreundlichkeit eines einzelnen Produkts verlängern. Um die Lebensdauer von Basisstationsantennen zu verlängern, müssen sich Anbieter eingehender mit der Materialwissenschaft befassen, um die richtigen Materialien zu verstehen und auszuwählen, um sowohl die Nachhaltigkeits- als auch die Leistungsanforderungen zu erfüllen. Die Lebensdauer von Basisstationsantennen kann verlängert werden, indem die Antennen modularer gestaltet werden und sichergestellt wird, dass sie eine bessere Rekonfigurierbarkeit bieten und sich so an neue Anwendungsszenarien anpassen lassen.

Das 3D-Strahlungsmuster ermöglicht neben den erzielbaren Informationen die Ermittlung neuer Metriken und KPIs für Basisstationsantennen. Dadurch können Basisstationsantennen auch ihre Netzwerkleistung und Energienutzung besser optimieren. Nachhaltigkeit ist nicht nur ein lohnenswertes Ziel an sich, sondern kann auch sicherstellen, dass das Energieprofil des HF-Signals nicht übermäßig hoch ist oder in der lokalen Umgebung der Zelle schlecht verteilt ist. Durch die Bereitstellung der richtigen HF-Abdeckung kann auch der Stromverbrauch gesenkt werden.

Basisstationsantennen stehen im Mittelpunkt vieler Diskussionen über die Leistung, Kosten und Nachhaltigkeit von Mobilfunknetzen. Während sich das Gesamterscheinungsbild der Antenne im letzten Jahrzehnt nicht grundlegend verändert hat, weist sie doch eine Reihe neuartiger Innovationen auf. Angesichts der steigenden Anforderungen an das Mobilfunknetz müssen CSPs in allen Teilen ihrer Netze nach weiteren betrieblichen Effizienzsteigerungen streben.

Der gesamte Datenverkehr läuft über die Antenne der Basisstation. Daher wird es einen enormen Einfluss auf die Gesamtleistung des Mobilfunknetzes haben. Suboptimale Entscheidungen zur Antennenauswahl werden die Fähigkeit von CSPs, aktuelle und zukünftige Benutzererwartungen und gesellschaftliche Verpflichtungen zu erfüllen (z. B. Bereitstellung allgegenwärtiger Konnektivität), langsam beeinträchtigen. Da Antennenanbieter weiterhin die Grenzen der Innovation verschieben und neue Netzwerkfunktionen freischalten, sollten CSPs die Bedeutung und den Wert von Basisstationsantennen nicht vergessen. Das Mobilfunknetz ist nur so robust wie sein schwächstes Netzwerkvermögen.

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