Как радиооборудването може да подобри обхвата на сигнала на базовите предавателни станции?

Ролята на радио оборудването в предаването на сигнала на БТС и надеждността на мрежата

Базовите предавателни станции, или накратко BTS, обединяват няколко важни компонента, включително приемо-предаватели, усилватели на мощност и антени. Те работят заедно, за да преобразуват гласови разговори и данни в радиовълни, които се предават чрез мобилните ни мрежи. Сърцето на повечето съвременни BTS системи е това, което наричаме дистрибутирана архитектура. Ето как работи: базовите широколентови устройства (BBU) се справят с всички задачи по обработка на сигнала, докато дистанционните радиоустройства (RRU) всъщност предават честотите. Тези компоненти са свързани чрез бързи оптични кабели, за да се осигури плавна работа без закъснения (според проучване на Fibconet от миналата година). Като поставят RRU директно до самите антени, мрежовите доставчици могат значително да намалят загубата на сигнал с разстоянието. За поддържане на качествена връзка инженерите разчитат на сложни методи като модулация OFDM, както и на различни стратегии за корекция на грешки. Тези технологии помагат при борбата с проблеми от интерференция на сигнала, които особено се забелязват в гъсто населени градски райони, където много устройства се състезават за място върху едни и същи честоти.

Надеждността на радиомодулите наистина има значение, когато става въпрос за непрекъснатата работа на мрежите благодарение на техните възможности за резервно осигуряване. Повечето проблеми, които наблюдаваме, възникват поради тези автоматични превключвания, които се задействат, когато сигналите излязат от курса. Според данни от отрасъла през 2024 г. на Hebeimailing, почти всички прекъсвания в мрежата се дължат на повредени RF кабели или разрушени съединители. Затова много оператори в момента дават приоритет на използването на екранирани коаксиални кабели и планират редовни проверки на силата на сигнала в своите системи. Когато всичко работи правилно заедно, днешните базови станции могат да поддържат почти перфектно ниво на обслужване с достъпност от 99,99 процента, дори и при възходящи върхове на търсенето по време на пикови часове.

Антенни системи и радио-подсилена дистрибуция на сигнала

Антенни системи и тяхната роля в разширяването на обхвата

Днешните базови станции или BTS са силно зависими от интелигентни антени, за да се справят с тези досадни пропуски в покритието, които всички знаем твърде добре. Общонасочните модели разпространяват сигнали във всички посоки около тях, покривайки почти всичко в обхвата. Насочните антени работят по различен начин, въпреки че концентрират мощността към определени области. Тестванията от миналата година всъщност показват, че тези насочени подходи увеличават силата на сигнала на ръбовете на клетките между 35 и 50 процента в предградията според някои отрасли. Да се инсталира правилно подходящ тип антена е много важно, когато се опитваме да елиминираме тези досадни мъртви точки, където услугата просто изчезва.

Технологии за формиране на лъча и MIMO в съвременните радиооборудени BTS

Формирането на лъч работи чрез промяна на фазата и силата на радиосигналите, така че те да се фокусират върху конкретни устройства. Това може значително да подобри качеството на сигнала, понякога увеличавайки го с около 12 dB спрямо статичните антени. Комбинирането на формирането на лъч с MIMO технология отваря нови възможности. Множествените входове и изходи позволяват няколко потока данни едновременно, което означава, че мрежите могат да обработват три пъти повече трафик, без да се нуждаят от допълнително спектрално пространство. Полеви тестове от миналата година показаха още нещо интересно. Когато инженерите разположиха стратегически дистанционни радиоустройства в стадиони, те намалиха наполовина досадните загуби по коаксиалните кабели. Още по-добре, успяха да задържат латентността под 2 милисекунди по време на големи събития, при които хиляди хора са свързани едновременно.

Оценка на височината, наклона и поляризацията на антената за оптимално радио покритие

Планировчиците на мрежи оптимизират покритието чрез три ключови параметъра на антената:

• Регулиране на височината (30–50 м типично) балансирано достигане на сигнала с управление на интерференцията
• Електрическо накланяне (4–10°) прецизно настройва вертикалните модели на покритие, за да съвпадат с терена
• Крос-поляризирани антени (±45°) противодействат на засилване на сигнала в градски среди с множество отражения

Правилното подравняване на тези фактори осигурява 98% достъпност на местоположението за 4G/5G услуги според 3GPP моделите за разпространение в градска среда.

Моделиране на разпространението на радиосигнала и планиране на покритието

Моделиране на разпространението на сигнала чрез данни за радиусредата

Моделирането на разпространението на радиосигнали през различни среди включва анализ на елементи като височината на терена, плътно застроени сгради в определени райони и местата с най-гъста растителност. Когато става въпрос за определяне на поведението на сигнала, експертите използват методи като трасиране на лъчи заедно с алгоритми за машинно обучение. Тези инструменти помагат да се идентифицират проблеми с пътя на сигнала и могат доста точно да покажат зони с лошо покритие. Според проучване на Института Понеман от 2023 г., някои изследвания показват, че тези модели постигат точност в рамките на около 3,5 dB при тестове в предградия. Например, в последно проучване изследователи обучават конволюционни невронни мрежи върху реални градски пейзажи. Учениците успяват да прогнозират загубите на милиметрови вълни с успех от около 89 процента в различни градски условия. Това означава, че проектиращите мрежи вече не са длъжни да строят кули, за да проверят дали ще работят. Вместо това могат да извършват симулации върху компютърни модели, което спестява на компаниите около 740 000 долара при всяко ново планиране на разширяване на мрежата.

Планиране на покритието и избор на местоположение за БТС с предиктивна радиоанализа

Когато става въпрос за намиране на най-добрите места за инсталиране на БТС, предиктивният анализ обединява модели на разпространение, карти, показващи къде са концентрирани абонатите, и прогнози за трафика, който мрежата ще обработва. Операторите обикновено следват четириетапен процес: първо анализ на околната среда, след това планиране на покритието, коригиране на параметрите и накрая определяне на размерността. Този подход намалява проблемите с капацитета с около две трети в мрежи, обслужващи множество оператори. Новите инструменти, използващи онези модерни 3D радио топлинни карти, също са доказали голяма ефективност – те намаляват грешките при избора на местоположение с повече от 40%, в сравнение с традиционните проверки на силата на сигнала. Вземете например симулациите на линковия бюджет – тези изчисления вземат предвид нивата на мощност както при възходящия, така и при низходящия канал и всъщност могат да разширят зоните на покритие в провинциални райони с почти една четвърт, без да се изискват нови инвестиции в оборудване.

Градски срещу селски предизвикателства при разпространението на радиосигнала при разполагане на БТС

Градските разположения изискват с 7–9 dB по-високи граници на сигнала, за да се компенсира засенчването от небостъргачи, докато в селските мрежи се наблюдава 12–18% по-голяма вариация в обхвата поради неравномерния релеф. Планиращи инструменти, задвижвани от изкуствен интелект, преодоляват тези екстремни условия и постигат точност от 91% при първия опит за покритие в хибридни терени.

Оптимизиране на обхвата на 5G BTS с напреднали радиотехнологии

оптимизация на обхвата на базовата станция за 5G чрез използване на радиосистеми в милиметров диапазон

Системите за радиовълни в милиметров диапазон поемат сложното равновесие между обхват и капацитет в технологията 5G, като работят във високочестотния диапазон от 28 до 47 GHz, както сочат изследванията на Nature от миналата година. Тези системи могат да осигурят честотни ленти с ширина от няколко гигахерца, което се превежда в скорост на предаване на данни около десет пъти по-висока в сравнение с по-старите мрежи под 6 GHz, които сме използвали досега. Но има едно но. Сигналът не изминава много голямо разстояние — всъщност само около 300 до 500 метра, преди да започне да изчезва. Това означава, че операторите трябва внимателно да преценяват къде разполагат тези системи, често разчитайки на техники като формиране на лъч и така наречения Massive MIMO, за да фокусират правилно сигналите. Някои изследвания, публикувани през 2023 г., показаха интересни резултати при смесване на mmWave технология с традиционни честоти под 6 GHz. Градовете, претъпкани със сгради, отбелязаха значително подобрение в мрежовото покритие — всъщност намаление на празнините с около 41%, което прави тези хибридни подходи доста перспективни за решаване на проблемите с връзката в урбанизирани среди.

Малки клетки и разпределени радиочасти в укрепването на покритието с 5G

Когато разпределените радио единици работят заедно с малки клетки, те всъщност заобикалят тези досадни проблеми с разпространението, които измъчват технологията на ммВ, като изграждат тези супер плътни мрежови настройки. Превозвачите са открили, че поставянето на около 120 до 150 възела на всеки квадратен километър прави голяма разлика в получаването на сигнали в сградите, увеличавайки нивата на проникване с около 60 процента. Плюс това намалява натиска върху основните макро системи на BTS. Видяхме това в реалния живот по време на тестове, проведени в Сеул, където тези DRU инсталации успяха да достигнат почти 98% надеждно покритие в тези сложни високи райони. Те направиха това умно нещо, където превключиха трафика напред и назад между честотните ленти 28 GHz и 3,5 GHz в реално време в зависимост от това, което работи най-добре в даден момент.

Динамично споделяне на радиочестотния спектър и неговото въздействие върху обхвата на радиосигналите

Динамичното споделяне на спектъра или DSS позволява на двете 4G и 5G мрежи да работят едновременно в тези честотни ленти от 1,8 до 2,1 GHz. Този интелигентен подход дава на операторите около една трета повече 5G покритие, без да се нуждаят от допълнителни лицензи за спектър. Системата регулира своите модулационни техники автоматично, превключвайки между QPSK и 256-QAM в зависимост от това, от какво се нуждаят сигналите, което поддържа връзките стабилни дори когато някой е точно на ръба на клеточната зона с само 65 dBm силен сигнал. Тестванията на поле показват, че доставчиците на мрежи, прилагащи DSS, са видели приблизително петнадесето намаляване на спада на повикванията, когато редовни макро клетки отговарят на тези области с висока скорост на mmWave. Има смисъл, тъй като тези преходни точки винаги са били проблем за последователното обслужване.

Наблюдение и оптимизиране на радио покритието чрез техники, базирани на данни

Техники за оценка на силата на радиосигналите за мониторинг в реално време

Мониторингът на силата на сигнала се превърна в стандартна практика за мрежовите оператори, които проследяват ключови показатели като процент на грешки на битовете (BER) и съотношението сигнал-шум (SNR). Когато мрежите анализират BER в реално време, те могат да намалят проблемите с покритието с около една трета по време на натоварени периоди. Междувременно подробните карти на SNR помагат за идентифициране на областите, където сигналите се борят, често до около 200 метра. Днес модерните системи всъщност свързват BER и SNR данни с местните метеорологични условия и планировки на сградите. Това позволява на инженерите да променят динамично нивата на мощността в различни части на радиочестотната инфраструктура, въпреки че работата на всичко това е предизвикателство за много полеви екипи, работещи в сложни градски среди.

Идентифициране на сляпото петно на покритието с помощта на радио данни от тестове на шофиране и радио данни от публични източници

Хибридният подход за откриване на проблеми със сигнала обединява два основни компонента: специални тестови коли, които шофират и събират данни, плюс анонимна информация от повечето свързани устройства, вероятно покриващи около 85% от тях. Когато тези тестови коли са на пътя, те в основата си проследяват колко силни са сигналите в различни точки по големите пътища, маркирайки места, където приемът пада под това, което считаме за приемливо ниво (-90 dBm е границата). Но не става въпрос само за тези големи тестове. Истинската магия се случва, когато всекидневните потребители допринасят и с данните от собствените си устройства. Тази информация показва малки мъртви зони, понякога не по-големи от 50 метра, скрити между сгради в центъра на града. И според докладите на индустрията, този комбиниран метод открива проблеми с около 40 процента по-често, отколкото по-старите техники са правили по онова време.

Радиоаналитика с помощта на ИИ за прогнозно поддържане на покритието

Като разглеждат миналите данни за ефективността, моделите за машинно обучение сега могат да предскажат кога покритието започва да се влошава около три дни по-рано. Една конкретна AI настройка, която работи в слоеве достига около 98.6% точност, когато става въпрос за определяне на най-добрите настройки на модулацията. Тестванията на полето показаха, че това всъщност намалява броя на пропуснатите обаждания с около 20-25%, според изследване, публикувано в Nature миналата година. Това, което прави тези системи наистина полезни е как работят заедно с променящите се правила на спектъра. Когато има твърде много трафик в една област, те автоматично преместват част от него на честоти, които не се използват толкова много. Това помага за поддържане на стабилно качество на услугата за повечето хора, като около 95% от потребителите съобщават за никакви проблеми дори по време на пиковите часове.