4G- vs. 5G-Antennen: Hauptunterschiede, Leistung und zukünftige Trends
Während die Fortschritte der 4G-Ära noch andauern, ist 5G bereits am Horizont. Die Fortschritte in Geschwindigkeit, Effizienz und Leistungsfähigkeit, die mobile Geräte in kurzer Zeit bieten, sind erstaunlich. Dieser Artikel hilft den Lesern, die Unterschiede zwischen 4G- und 5G-Antennen und ihren Funktionen zu verstehen.
Es wird einen bedeutenden Sprung in Konnektivität, Geschwindigkeit und Leistungsfähigkeit in der Entwicklung der drahtlosen Kommunikationstechnologie von 4G zu 5G darstellen. Die Ermöglichung dieser drahtlosen Systeme ist tatsächlich durch die Antennen erfolgreich gelungen. Dieser Artikel erklärt alle Unterschiede in den Frequenzbändern, Typen, verschiedenen Vor- und Nachteilen, die mit 4G- und 5G-Antennen verbunden sind, sowie deren Funktionen in Bezug auf Latenz, Kapazität, Durchsatz und Energieeffizienz. Er untersucht auch die Anwendungsszenarien und zukünftigen Trends derselben und zeigt, wie Antennen das Rückgrat der modernen Telekommunikation bilden.
Vergleichstabelle: 4G-Antennen vs. 5G-Antennen
A. Elektrische Eigenschaften
Frequenz
900-930 MHz
S.W.R.
17dB
Impedanz
50 Ohm
Max. Leistung
50 W
B. Material- und mechanische Eigenschaften
Anschlusstyp
N-Buchse
Abmessung
256*256*40 mm
Radommaterial
ABS
Gewicht
1,0 kg
C. Umwelt
Betriebstemperatur
- 40 ˚C ~ + 85 ˚C
Lagertemperatur
- 40 ˚C ~ + 85 ˚C
Betriebsfeuchtigkeit
<95%
Nennwindgeschwindigkeit
36,9 m/s
2. Antennen-S-Parameter-Testdaten
Inhaltsverzeichnis
Was ist eine 4G-Antenne?
Was ist eine 5G-Antenne?
Frequenzbänder
Antennentypen
Vorteile von 4G- und 5G-Antennen
Nachteile von 4G- und 5G-Antennen
Latenz
Kapazität und Durchsatz
Anwendungsszenarien
Energieverbrauch
Fazit
Was ist eine 4G-Antenne?
4G ist die vierte Generation der Mobilfunktechnologie. Im Vergleich zu früheren Generationen zeichnet sich diese drahtlose 4G-Mobilkommunikationstechnologie durch höhere Datenübertragungsraten, stabileren Netzwerkzugang und erweiterte Sprach- und Videoanruffunktionen aus. 4G-Netzwerke können Upload-Raten von bis zu 50 Mbit/s und Download-Geschwindigkeiten von bis zu 100 Mbit/s ermöglichen. Da es eine geringe Latenz und vernachlässigbare Pufferung bietet, können Benutzer problemlos auf datenintensive Anwendungen, Online-Gaming und HD-Videostreaming auf mobilen Geräten zugreifen.
Eine Antenne für 4G ist speziell für den Empfang und das Senden von Signalen im 4G-Mobilfunknetz bestimmt. 4G-Antennen werden zur Verbesserung der Signalstärke und -abdeckung eines 4G-Netzwerks verwendet, um schnellere und zuverlässigere Datenübertragungsraten zu erhöhen. Diese Antennen unterstützen Multiple-Input-Multiple-Output (MIMO)-Technologien, die Hochgeschwindigkeitsdaten und eine bessere Spektrumseffizienz bieten. 4G-Antennen dienen normalerweise der großflächigen Abdeckung, relativ geringen Geschwindigkeiten und Zuverlässigkeit; sie arbeiten normalerweise in Frequenzbereichen von 700 MHz bis zu 2,6 GHz. Um die Konnektivität und Netzwerkleistung zu verbessern, werden 4G-Antennen häufig in Gebieten eingesetzt, entweder ländlich oder abgelegen, in denen die Signale recht schwach oder instabil sind.
Was ist eine 5G-Antenne?
5G ist die fünfte Generation der drahtlosen Mobilfunknetztechnologie. Grundsätzlich kann dies als Ersatz für 4G LTE bezeichnet werden, der im Vergleich dazu eine höhere Kapazität, weniger Latenz und schnellere Geschwindigkeiten bietet.5G-Netzwerkwird von Anwendungen wie Virtual Reality, Enhanced Reality, autonomen Autos und dem Internet der Dinge (IoT) unter Verwendung von Hochfrequenzbändern und komplexen Antennentechnologien benötigt, um schnellere Datenraten zu erzielen.
Eine 5G-Antenne spielt eine wichtige Rolle bei der Bereitstellung von Hochgeschwindigkeits- und Latenzarmen Konnektivität in 5G-Netzwerkarchitekturgeräten zum Senden und Empfangen von Signalen. Diese Antennen unterstützen fortschrittliche Technologien wie Beamforming, massives MIMO und Millimeterwellen (mm Wave)-Frequenzen, um hochstandardisierte Funktionen zu ermöglichen. Hauptsächlich arbeiten sie in den Frequenzbereichen von Sub-6 GHz bis mmWave (24 GHz und höher).
Diese Antenne für die drahtlose 5G-Kommunikation, die Signale sowohl im mm Wave- als auch im Sub-6-GHz-Frequenzbereich sendet und empfängt, trägt dazu bei, ihre Funktionen aufrechtzuerhalten. Die 5G-Antennen hängen von dem Frequenzbereich und den spezifischen Anforderungen des 5G-Netzwerks ab.
Frequenzbänder
4G-Antennen-Frequenzbereich
4G-Antennen sind für den Betrieb zwischen 700 MHz und 2600 MHz Frequenzbändern ausgelegt, was weltweit möglich ist. Bestimmte Bänder können jedoch je nach Region und Netzbetreiber variieren. Die Gesamtleistung der Antenne wird durch ihr Frequenzband beeinflusst, das für die Festlegung des Abdeckungsbereichs und der Signaldurchdringung durch Hindernisse unerlässlich ist.
Die am häufigsten verwendeten Frequenzbänder für 4G-Netzwerke sind: 700 MHz (Band 12/13/17), 800 MHz (Band 20), 900 MHz (Band 8), 1800 MHz (Band 3), 2100 MHz (Band 1), 2600 MHz (Band 7)
Diese Bänder werden von vielen 4G-Technologien wie WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) und LTE (Long-Term Evolution) genutzt. Welche Frequenzbänder von einer 4G-Antenne verwendet werden, hängt sowohl vom Netzbetreiber als auch von dem Gebiet ab, in dem sie verwendet wird.
5G-Antennen-Frequenzbereich
Je nach Anwendung wird eine große Bandbreite von Frequenzen von 5G verwendet, einschließlich Sub-6-GHz-Bändern und mmWave-Bändern (24 GHz und höher).
Sub-6 GHz: Dies umfasst Frequenzen wie 600 MHz, 2,5 GHz und 3,5 GHz, die alle unter 6 GHz liegen. Diese Art von Frequenzen eignet sich relativ gut zum Durchdringen von Wänden und anderen Barrieren; sie können verwendet werden, um eine großflächige Abdeckung zu gewährleisten.
mm Wave (Millimeterwelle): Dies deckt die Frequenzen über 24 GHz ab, wie z. B. 28 GHz und 39 GHz. Diese Frequenzen haben eine begrenzte Reichweite, werden leicht durch Hindernisse blockiert, werden aber für Hochgeschwindigkeitskommunikation über kurze Distanzen verwendet und bieten sehr hohe Datenübertragungsraten.
Die niedrigen, mittleren und hohen Frequenzbänder sind eine weitere Möglichkeit, 5G zu kategorisieren. Für eine optimale Leistung kann 5G mehr Frequenzen in allen drei Bändern nutzen und potenziell mehrere Frequenzen gleichzeitig verwenden. Aus diesem Grund sind 5G-Bänder anpassungsfähiger als frühere Mobilfunkgenerationen und bieten eine bessere Abdeckung und Zuverlässigkeit. Jedes Frequenzband hat unterschiedliche Eigenschaften und Fähigkeiten.
1. Low Band:
Im Vergleich zu anderen Bändern bietet Low Band 5G mehr Abdeckung, aber einen langsameren Datendurchsatz, da es Frequenzen unter 1 GHz verwendet. Langstrecken-Signalübertragung und Signaldurchdringung durch Hindernisse wie Bäume und Gebäude sind Merkmale von Low-Band-Antennen. Im Allgemeinen sind sie größer und haben einen geringeren Gewinn als Antennen mit höherer Frequenz.
2. Mid-Band:
Die von Mid-Band 5G verwendeten Frequenzen reichen von 1 GHz bis 6 GHz. Mit einer geringeren Abdeckung als ein Low Band bietet es schnellere Datenraten und behält gleichzeitig ein Gleichgewicht zwischen Kapazität und Abdeckung bei. Mid-Band-Antennen bieten einen besseren Gewinn und sind kleiner als Low-Band-Antennen. Sie werden häufig in Städten eingesetzt, um vielen Kunden den Zugang zu schnellem Internet zu ermöglichen.
3. High Band:
mmWave (Millimeterwelle) oder High Band 5G bezieht sich auf 5G auf Frequenzen über 24 GHz. Obwohl es einen sehr begrenzten Servicebereich hat und leicht durch Gebäude und andere Hindernisse blockiert wird, bietet es sehr hohe Geschwindigkeiten. High-Band-Antennen sind klein und haben einen sehr hohen Gewinn, um die eingeschränkte Abdeckung auszugleichen. Diese werden normalerweise in sehr bevölkerten Städten installiert und bieten extrem schnelle, latenzarme Konnektivität.
Der genaue Frequenzbereich kann sich ändern, da verschiedene Länder und Regionen möglicherweise unterschiedliche Frequenzbänder für 5G verwenden.
Antennentypen
Überblick über gängige 4G-Antennentypen
MIMO (Multiple-Input-Multiple-Output)-Antenne
Mit dieser Art von 4G-Antenne werden mehrere Sende- und Empfangsantennen verwendet, um die Datengeschwindigkeiten und die Zuverlässigkeit zu erhöhen. Um extrem hohe Datenraten bereitzustellen, verwenden 4G-Mobilfunknetze die MIMO-Technologie sowohl im Uplink- als auch im Downlink-Kanal. Die Grundlage der MIMO-Technologie ist die Verwendung mehrerer Antennensysteme sowohl in der Basisstation als auch im mobilen Endgerät.
Beamforming:
Senden von Signalen direkt an Benutzer, um die Kapazität und Abdeckung zu erhöhen. Die Beamforming-Technologie, eine hochentwickelte Signalverarbeitungstechnik, wird von 4G-Antennen verwendet, um die Energie der Übertragung auf einen bestimmten Benutzer oder ein bestimmtes Gerät zu lenken. Zusätzlich zur Verbesserung der Abdeckungsqualität und der Signaleffizienz verringert dies auch Interferenzen und Energieverschwendung.
Überblick über 5G-Antennentypen
Massives MIMO:
Die Massive-Multiple-Input-Multiple-Output (Massive MIMO)-Technologie wird typischerweise in 5G-Antennen verwendet. Durch den Einsatz von Dutzenden oder sogar Hunderten von Sende- und Empfangsantennenelementen steigert diese Technologie die Netzwerkkapazität und -effizienz und ermöglicht den gleichzeitigen Dienst für mehr Kunden. Im Vergleich zur MIMO-Technologie von 4G stellt dies eine deutliche Steigerung der Anzahl und Komplexität der Antennen dar.
Small Cells:
5G-Antennen können kleiner und kompakter gemacht werden, da Hochfrequenzübertragungen kürzere Wellenlängen haben. Dies ermöglicht es, sie freier in einer Reihe von Umgebungen einzusetzen, einschließlich Innenräumen, Gebäudeflächen und Lichtmasten.
Vorteile von 4G- und 5G-Antennen
4G-Antennen
Großflächige Abdeckung:
Im Vergleich zu herkömmlichen Wi-Fi-Routern können 4G-Antennen einen größeren Abdeckungsbereich bieten. Dies stellt sicher, dass Benutzer auch in größeren Entfernungen von der Netzwerkquelle nur minimale Signalverschlechterungen erfahren. Dies ist besonders hilfreich an Orten, an denen Breitbanddienste begrenzt sind, oder an abgelegenen Standorten, an denen kabelgebundene Internetverbindungen möglicherweise nicht verfügbar sind.
Ausgereifte Technologie mit etablierter Infrastruktur
Die Installation und Konfiguration der 4G-Antenne ist viel einfacher als die der 5G-Antenne. Sie können einfach über ein Ethernet-Kabel oder einen USB-Anschluss mit einem Computer oder Netzwerk verbunden werden, und sie werden häufig mit direkten Anweisungen geliefert. Daher sind sie eine gute praktische Wahl für Benutzer, die nicht technisch versiert sind oder die den Aufwand der Einrichtung einer herkömmlichen Internetverbindung nicht bewältigen möchten.
Kostengünstiger Einsatz
4G-Antennen können eine erschwingliche Option für Benutzer sein, die keinen Zugang zu einer Standard-Internetverbindung haben oder nicht bereit sind, dafür zu bezahlen. Diese bieten in der Regel Datenpläne, die anpassbar sind und es Kunden ermöglichen, auszuwählen, wie viele Daten sie verwenden, und ihre Rechnung entsprec