Hoe werkt een zendmast? - De componenten

. Geschreven door Jeffrey


Zendmast voorbeeldEen zendmast met sectorantennes van 2 verschillende providers.

Je ziet ze overal, zendmasten van zo'n 30 tot 40 meter hoog met witte antennes erin. Of witte antennes op daken van gebouwen. Deze antennes zijn onderdeel van het landelijke 2G, 3G, 4G en 5G netwerk. Hoe werken de zendmasten? Wat maakt iets een geschikte plek om een zendmast te bouwen? En hoe herken je verschillende generaties apparatuur, en van welke provider een zendmast is? Als je hierover graag meer wilt weten ben je bij ons op de goede plek.

Allereerst: Wat doen ze? Wat zijn die witte dingen? Dit zijn antennes voor mobiele netwerken. Specifiek zijn het sectorantennes, dat houdt in dat de antenne niet rondom zendt, maar uitsluitend zendt naar het gebied waarop deze is gericht. De meeste van deze sectorantennes die je zult zien zenden in een gebied van 120 graden. Er hangen bijna altijd drie van deze antennes rondom de mast, wat totaal ongeveer op 360 graden uitkomt.

Deze sectorantennes zijn in principe gemaakt voor een gebied van 120 graden, maar het signaal is het sterkste recht voor de antenne, en wordt zwakker naar mate je verder uit het middelpunt loopt. Ook zenden deze antennes nooit in een horizontale lijn, maar zenden altijd naar beneden. Dat is nodig omdat de gebruikers van het netwerk zich op de grond bevinden, niet in de lucht. Deze straalhoek is in de meeste gevallen op afstand instelbaar door de providers. Hierover later meer.

Deze antennes hebben twee functies. Het zenden van gegevens naar je telefoon toe, en het ontvangen van gegevens die je telefoon verstuurt. Ze zijn dus verantwoordelijk voor het upload- en downloadverkeer. Deze sectorantennes worden voornamelijk gebruikt voor mobiele communicatie, maar kunnen ook voor andere doeleinden worden ingezet.

Deze antennes zijn passief. Dat houdt in dat er (bijna) geen actieve onderdelen in de antennes aanwezig zijn. Je kunt dit vergelijken met de antenne op het dak van je auto, of zoals je op bepaalde woningen ziet staan. De zender/ontvanger staat ergens binnen en is met een coax-kabel, ook wel 'feeder' genoemd, verbonden met de antenne.

De zenders en ontvangers

Je hebt vast al eens gezien dat onder zendmasten meestal vrij veel kasten staan. In deze kasten zitten de zenders en verbindingsapparatuur. Zoals hierboven beschreven zijn de antennes passief. De daadwerkelijke zenders en ontvangers zijn dan via een feeder (dikke coax-kabel) verbonden met de antenne.

Vroeger hingen de zenders altijd in de kasten onderaan de zendmast. Vanaf hier werden dikke coax-kabels de zendmast in getrokken, welke bovenin de mast werden verbonden met de antennes. Naar mate efficientie steeds belangrijker werd om hogere snelheden te halen bleek dat dit problemen met zich meebrengt. Deze lange coax-kabels hebben namelijk vrij veel signaalverlies.

Voor de zendende kant is dit probleem makkelijk te compenseren, door simpelweg de zenders iets harder te zetten. Dit heeft een hoger stroomverbruik tot gevolg, maar lost het probleem van signaalverlies deels op. Wat dit niet oplost is het signaalverlies bij het uploadsignaal van de telefoon naar de mast toe. Dit signaal komt namelijk erg zwak binnen op de zendmast en elk stukje verlies hierin vermindert de dekking van de mast.

Kasten met zenders/ontvangers en verbindingsapparatuur.Kasten met zenders/ontvangers en verbindingsapparatuur.

Masthead Amplifiers (Versterkers in de zendmast)

Aan het begin van het 3G-tijdperk werd de eerste oplossing hiervoor breed ingezet in Nederland: De masthead amplifier of MHA. Dit is een kleine signaalversterker die bovenin de zendmast dicht achter de antennes wordt gehangen.

Deze MHA wordt aangesloten tussen de antennes en de kasten op de grond. Hierdoor wordt het uploadsignaal van de telefoon meteen versterkt voordat het de lange coax-kabels ingaat. Daardoor is de lengte van de coax kabels een minder groot probleem geworden. De MHAs worden gevoed vanuit de coax kabels. Om te compenseren voor het signaalverlies van de zenders wordt het zendvermogen iets opgeschroefd. Daardoor heb je bij deze oplossing alsnog last van een veel hoger stroomverbruik.

MHAs achterop ontmantelde antennes.MHAs achterop ontmantelde antennes.

Remote Radio Units (Zenders in de zendmast)

Tegen het einde van het 3G-tijdperk en het begin van het 4G-tijdperk werd een andere oplossing hiervoor zichtbaar in Nederland: de Remote Radio Unit (RRU) of Remote Radio Head (RRH). Beide namen beschrijven hetzelfde ding, maar niet iedereen in de industrie gebruikt dezelfde naam. Een RRU is een zender zoals normaal in de kast onderaan de zendmast hangt, maar hangt dan bovenin de mast achter de antennes. De coax-kabel tussen de antenne en de RRU is dan maar een halve meter in plaats van tientallen meters lang.

De RRU wordt vervolgens aangesloten op de kasten onder de mast met losse glasvezelkabels en stroomkabels. Bijkomend voordeel is dat deze kabels veel dunner en lichter zijn dan de coax kabels. Er zijn meestal meerdere RRUs per antenne aanwezig omdat meerdere frequentiebanden worden uitgezonden voor verschillende doelen. Hierover lees je verderop meer.

Drie RRUs achterop een antenne.Drie RRUs achterop een antenne.

Actieve antennes

Een andere manier om het probleem van overmatig stroomverbruik en signaalverlies op te lossen gaat nog een stap verder: de actieve antenne. Een actieve antenne is een antenne met ingebouwde zenders en ontvangers. In feite is dit een antenne met ingebouwde RRU. Deze antennes sluit je dus niet meer aan met coaxkabels, maar met glasvezel en stroomkabels. De rest gebeurt in de antenne zelf.

Vodafone heeft in de beginperiode van het 4G-tijdperk veel van deze antennes geplaatst. De laatste jaren gebruikt Vodafone echter 'normale' passieve antennes met RRUs. KPN en T-Mobile zijn in de aanloop naar 5G in bepaalde situaties ook actieve antennes aan het plaatsen. Naast het stroomverbruik zijn hiervoor andere redenen, waarover later meer zal worden uitgelegd.

Actieve antennes van Vodafone.Actieve antennes van Vodafone.

Reacties