Tipos de antenas utilizadas en micro estaciones base celulares

Las microestaciones base requieren antenas especializadas para garantizar una transmisión de señal, cobertura y capacidad eficientes en las redes celulares, particularmente para  implementaciones de 4G LTE y 5G. La elección de la antena depende de factores como el entorno de implementación, las bandas de frecuencia y la arquitectura de la red.

1. Antenas de panel (antenas direccionales)

Descripción:

• Antenas planas y rectangulares diseñadas para enfocar las señales de RF en una dirección específica.
• Proporciona alta ganancia (señal más fuerte) y cobertura extendida.
• A menudo se monta en postes, paredes o torres.

Casos de uso:

• Despliegues urbanos: Micro estaciones base en calles de ciudades y áreas densas.
• Cobertura interior: Grandes edificios, estadios, centros comerciales.
• Redes empresariales/privadas: Campus corporativos, fábricas.

Ejemplos:

• Antenas de panel de doble polarización (compatibles con MIMO para mejorar el rendimiento).
• Antenas de panel multibanda (para compatibilidad 4G/5G).

2. Antenas omnidireccionales

Descripción:

• Antenas cilíndricas o en forma de varilla que irradian señales en un patrón de 360°.
• Se utiliza cuando se requiere una cobertura uniforme.

Casos de uso:

• Zonas rurales: Amplia cobertura con menos estaciones base.
• Espacios públicos: parques, campus y calles.
• Ambientes interiores: Sistemas de antenas distribuidas (DAS).

Ejemplos:

• Antenas Omni de bajo perfil para despliegues urbanos.
• Antenas Omni de alta ganancia para cobertura rural.

3. Antenas de celdas pequeñas

Descripción:

• Antenas compactas integradas con micro estaciones base.
• Diseñado para cobertura de baja potencia y corto alcance.

Casos de uso:

• Zonas densamente pobladas: Calles, estaciones de tren, centros comerciales.
• Densificación de la red 5G: Mejora de la capacidad en zonas de alto tráfico.
• Redes privadas: Fábricas, hospitales, ciudades inteligentes.

Ejemplos:

• Antenas de celdas pequeñas 5G integradas para farolas o postes de servicios públicos.
• Antenas multihaz para mejorar la eficiencia en entornos densos.

4. Antenas MIMO masivas

Descripción:

• Antenas multi-entrada, multi-salida (MIMO) con múltiples elementos para aumentar la capacidad de datos.
• Se utiliza para la formación de haces, que mejora la intensidad y la eficiencia de la señal.

Casos de uso:

• Áreas urbanas de alta densidad con alta demanda de datos.
• Ciudades inteligentes en las que se necesita una dirección precisa de las señales.
• Micro estaciones base 5G que requieren una mayor eficiencia espectral.

Ejemplos:

• 64T64R (64 transmisión, 64 recepción) Antenas MIMO masivas para redes de alta capacidad.
• Antenas MIMO 32T32R para micro estaciones base de nivel medio.

5. Antenas de formación de haces

Descripción:

• Antenas controladas electrónicamente que dirigen las señales hacia usuarios o áreas específicas.
• Esencial para las redes 5G, ya que optimiza la eficiencia de la señal y reduce las interferencias.

Casos de uso:

• Despliegues en calles urbanas: Entrega de señales dirigida en lugares concurridos.
• Sistemas de transporte inteligentes: Conectando vehículos autónomos.
• Acceso inalámbrico fijo (FWA): Internet de alta velocidad para hogares/empresas.

Ejemplos:

• Antenas de formación de haz phased-array para adaptar la dirección de la señal.
• Antenas 5G mmWave para conexiones ultrarrápidas en el centro de las ciudades.

6. Antenas de onda milimétrica (mmWave)

📡 Descripción:

• Diseñado para micro estaciones base 5G que operan en bandas de alta frecuencia (24 GHz – 100 GHz).
• Ofrecen transmisión de datos de ultra alta velocidad pero cobertura de corto alcance.

Casos de uso:

• Microceldas urbanas: Proporcionan 5G en el centro de las ciudades.
• Backhaul inalámbrico de alta velocidad: Conexión de estaciones base a redes de fibra.
• 5G en interiores: estadios, aeropuertos y grandes recintos.

Ejemplos:

• Antenas de guía de onda optimizadas para frecuencias mmWave.
• Antenas de matriz para un rendimiento de alta ganancia y baja latencia.

7. Antenas integradas

Descripción:

• Integrado directamente en gabinetes de micro estaciones base para una implementación compacta y estética.
• Reduzca el desorden visual en ciudades inteligentes y paisajes urbanos.

Casos de uso:

• Estaciones base montadas en farolas: Celdas pequeñas disfrazadas.
• Despliegues 5G en interiores: Oficinas, aeropuertos, hospitales.
• Infraestructura de telecomunicaciones oculta: Evitar problemas regulatorios.

Ejemplos:

• Antenas furtivas integradas en infraestructuras urbanas.
• Antenas integradas multibanda que soportan varias frecuencias.

El mercado de micro estaciones base se basa en una combinación de tipos de antenas, según los escenarios de implementación y las necesidades de la red. A medida  que el 5G se expande,  las antenas Massive MIMO, Beamforming y mmWave más avanzadas  desempeñarán un papel clave en la mejora del rendimiento celular.

Uso de antenas externas para mejorar el rendimiento de la microestación base celular

 A veces se agregan antenas externas a las microestaciones base celulares para mejorar el alcance, la cobertura y el rendimiento, según el escenario de implementación. Las micro estaciones base están diseñadas para aplicaciones de celdas pequeñas, pero pueden beneficiarse de antenas externas en casos específicos.

¿Cuándo se añaden las antenas externas?

1. Ampliación del área de cobertura

• Las microestaciones base suelen tener un alcance corto (100-500 metros), por lo que las antenas externas pueden ampliar la cobertura en zonas rurales o suburbanas.
• Ejemplo: La adición de una antena direccional de alta ganancia puede ampliar el alcance de la señal para cubrir edificios remotos o grandes áreas al aire libre.

2. Mejorar la penetración de la señal en interiores

• Las células pequeñas a menudo tienen dificultades para penetrar las paredes de los edificios grandes.
• Agregar un panel externo o una antena omnidireccional fuera del edificio puede mejorar la cobertura interior.

3. Mejora de la capacidad con MIMO (entrada múltiple, salida múltiple)

• Algunas micro estaciones base admiten antenas MIMO externas para mejorar la velocidad y la confiabilidad de la red.
• Ejemplo: La conexión de una antena externa MIMO 4x4 mejora el rendimiento 5G en entornos urbanos.

4. Reducción de interferencias en redes densas

• En áreas con múltiples micro estaciones base,  pueden producirse interferencias.
• El uso de antenas de formación de haces o sectoriales puede ayudar a enfocar la señal y reducir el ruido de las celdas cercanas.

5. Adaptación a diferentes bandas de frecuencia

• Algunas micro estaciones base admiten múltiples bandas de frecuencia (LTE, 5G, CBRS, redes privadas).
• Las antenas multibanda externas permiten cambiar entre banda baja (mejor alcance) y banda media/alta (mayor capacidad).

Tipos de antenas externas utilizadas para micro estaciones base

1. Antenas omnidireccionales (cobertura de 360°)

Ideal para:

• Ampliación de la gama en espacios públicos al aire libre.
• Proporcionar cobertura uniforme en centros comerciales, parques y campus.

Ejemplo:

• Antena omnidireccional de 5 dBi para aumentar la cobertura LTE de una micro estación base en un gran complejo de oficinas.

2. Antenas de panel direccional (cobertura focalizada)

Ideal para:

• Extender la cobertura al aire libre en una dirección específica.
• Mejora la penetración de la señal en interiores cuando se monta fuera de un edificio.

Ejemplo:

• Antena de panel de 9 dBi para extender la cobertura de celdas pequeñas 5G a lo largo de una calle concurrida.

3. Antenas sectoriales (amplia cobertura, múltiples direcciones)

Ideal para:

• Cubriendo grandes áreas al aire libre (estadios, distritos comerciales).
• Reducción de interferencias en despliegues urbanos densos.

Ejemplo:

• Antena sectorial de 120° para optimizar el rendimiento de las celdas pequeñas en un centro abarrotado.

4. Antenas MIMO masivas (alta capacidad, listas para 5G)

Ideal para:

• Aumento de la capacidad de la red en entornos de alta densidad.
• Admite múltiples conexiones simultáneas.

Ejemplo:

• Antena MIMO 64T64R para micro estaciones base 5G en un centro de negocios urbano.

5. Antenas de onda milimétrica (aplicaciones de alta velocidad 5G)

Ideal para:

• Aumento del rendimiento de las ondas milimétricas (24 GHz – 100 GHz).
• Proporcionando  servicios 5G de alta velocidad y baja latencia.

Ejemplo:

• Antena de formación de haces phased-array para una micro estación base en un estadio.

Desafíos del uso de antenas externas

Si bien las antenas externas pueden mejorar el rendimiento, conllevan desafíos:

1. Restricciones regulatorias
   • Algunos operadores de telecomunicaciones restringen el uso de antenas externas para evitar interferencias.
2. Pérdida de señal debido a largos tramos de cable
   • Es necesario utilizar cables coaxiales de baja pérdida (LMR-400, LMR-600) para mantener la intensidad de la señal.
3. Montaje y estética
   • Algunas regulaciones de la ciudad limitan las antenas externas en postes o edificios debido al impacto visual.
4. Consideraciones sobre la potencia y el backhaul
   • La adición de antenas externas puede requerir  actualizaciones adicionales de potencia y backhaul de fibra.

Conclusión:

Las antenas externas se utilizan a menudo con micro estaciones base para mejorar la cobertura, la penetración, la capacidad y la eficiencia.
Mejores escenarios para agregar antenas externas:

• Zonas rurales o suburbanas (extensión del área de distribución).
• Entornos urbanos de alta densidad (aumento de capacidad con MIMO o beamforming).
• Despliegues en interiores donde la penetración es débil.