रेडियो उपकरण आधार ट्रांसीवर स्टेशनों के सिग्नल कवरेज में सुधार कैसे कर सकते हैं?

बीटीएस सिग्नल संचरण और नेटवर्क विश्वसनीयता में रेडियो उपकरण की भूमिका

बेस ट्रांससीवर स्टेशन, या संक्षिप्त में BTS, ट्रांसीवर, पावर एम्पलीफायर और एंटीना जैसे कई महत्वपूर्ण भागों को एक साथ लाते हैं। ये हमारे सेल फोन नेटवर्क के माध्यम से यात्रा करने वाली आवाज़ के संचार और डेटा को रेडियो तरंगों में बदलने के लिए एक साथ काम करते हैं। अधिकांश आधुनिक BTS प्रणालियों का दिल वह होता है जिसे हम वितरित सेटअप कहते हैं। इसका तरीका यह है: बेसबैंड यूनिट (BBUs) सभी सिग्नल प्रोसेसिंग कार्यों को संभालती हैं, जबकि रिमोट रेडियो यूनिट (RRUs) वास्तव में आवृत्तियों का प्रसारण करती हैं। इन घटकों को देरी के बिना चीजों को सुचारू रूप से चलाने के लिए तेज फाइबर ऑप्टिक केबल द्वारा जोड़ा जाता है (पिछले साल फाइबकोनेट के शोध के अनुसार)। RRUs को स्वयं एंटीना के ठीक बगल में रखकर, नेटवर्क प्रदाता दूरी के आधार पर सिग्नल नुकसान को काफी हद तक कम कर सकते हैं। अच्छे कनेक्शन बनाए रखने के लिए, इंजीनियर OFDM मॉड्यूलेशन जैसी परिष्कृत विधियों के साथ-साथ विभिन्न त्रुटि सुधार रणनीतियों पर भरोसा करते हैं। ये प्रौद्योगिकियाँ सिग्नल हस्तक्षेप की समस्याओं से लड़ने में मदद करती हैं, जो उन भीड़ वाले शहरी क्षेत्रों में विशेष रूप से ध्यान देने योग्य हो जाती हैं जहाँ बहुत सारे उपकरण एक ही आवृत्तियों पर जगह के लिए प्रतिस्पर्धा कर रहे होते हैं।

रेडियो मॉड्यूल की विश्वसनीयता वास्तव में महत्वपूर्ण है, क्योंकि उनकी निरंतरता क्षमताओं के लिए नेटवर्क को सुचारु रूप से चलाए रखने में मदद मिलती है। अधिकांश समस्याएँ तब होती हैं जब संकेत अपने पथ से भटकते हैं और स्वचालित स्विच सक्रिय हो जाते हैं। 2024 में Hebeimailing द्वारा प्रकाशित हालिया उद्योग आंकड़ों के अनुसार, लगभग सभी नेटवर्क आउटेज वास्तव में आरएफ केबल या कनेक्टर्स के खराब होने के कारण होते हैं। इसीलिए अब कई ऑपरेटर ढालदार समाक्षीय केबल के उपयोग को प्राथमिकता देते हैं और अपनी प्रणालियों में सिग्नल शक्ति पर नियमित जांच करते हैं। जब सब कुछ ठीक से काम करता है, तो आज के बेस स्टेशन सेटअप व्यस्त घंटों में मांग बढ़ने पर भी 99.99 प्रतिशत उपलब्धता के साथ लगभग पूर्ण सेवा स्तर बनाए रख सकते हैं।

एंटीना प्रणाली और रेडियो-संवर्धित सिग्नल वितरण

कवरेज विस्तार में एंटीना प्रणाली और उनकी भूमिका

आज के बेस ट्रांससीवर स्टेशन या बीटीएस इकाइयाँ उन परेशान करने वाले कवरेज अंतरालों से निपटने के लिए स्मार्ट एंटीना सेटअप पर भारी मात्रा में निर्भर करते हैं जिनसे हम सभी बहुत अच्छी तरह से परिचित हैं। ओमनीडायरेक्शनल मॉडल सिग्नल को अपने चारों ओर सभी दिशाओं में फैला देते हैं, जिससे सीमा के भीतर लगभग सभी क्षेत्रों को कवर किया जा सके। दिशात्मक एंटीना अलग तरीके से काम करते हैं—वे विशेष क्षेत्रों की ओर शक्ति को केंद्रित करते हैं। पिछले वर्ष के फ़ील्ड परीक्षणों ने वास्तव में दिखाया कि कुछ उद्योग रिपोर्टों के अनुसार उपनगरीय क्षेत्रों में ये दिशात्मक तकनीकें सेल के किनारों पर सिग्नल शक्ति में 35 से 50 प्रतिशत तक की वृद्धि करती हैं। उन झंझट भरे ब्लैक स्पॉट्स को खत्म करने की कोशिश में सही प्रकार के एंटीना को सही ढंग से स्थापित करना बहुत महत्वपूर्ण होता है जहाँ सेवा बस गायब हो जाती है।

आधुनिक रेडियो-उपकरण वाले बीटीएस में बीमफॉर्मिंग और एमआईएमओ तकनीक

बीमफॉर्मिंग रेडियो सिग्नल के चरण और ताकत को बदलकर काम करता है ताकि वे विशिष्ट उपकरणों पर केंद्रित हों। इससे सिग्नल की गुणवत्ता में काफी सुधार हो सकता है, कभी-कभी स्थिर एंटेना द्वारा प्रदान किए जाने वाले सिग्नल की तुलना में लगभग 12 डीबी तक अधिक मजबूत बना देता है। बीमफॉर्मिंग को MIMO तकनीक के साथ जोड़ने से नई संभावनाएं खुलती हैं। एक साथ कई डेटा स्ट्रीम की अनुमति देने वाले एकाधिक इनपुट और आउटपुट के कारण नेटवर्क बिना अतिरिक्त स्पेक्ट्रम स्थान की आवश्यकता के तीन गुना अधिक ट्रैफ़िक संभाल सकते हैं। पिछले साल के क्षेत्र परीक्षणों ने एक दिलचस्प बात भी दिखाई। जब इंजीनियरों ने स्टेडियम में दूरस्थ रेडियो यूनिट को रणनीतिक रूप से लगाया, तो उन्होंने उन झंझट भरी समाक्षीय केबल हानि को आधा कर दिया। और भी बेहतर, उन्होंने उन बड़े आयोजनों के दौरान 2 मिलीसेकंड से कम की लेटेंसी बनाए रखी, जहाँ हजारों लोग एक साथ जुड़े होते हैं।

इष्टतम रेडियो कवरेज के लिए एंटेना की ऊंचाई, झुकाव और ध्रुवीकरण का मूल्यांकन करना

नेटवर्क योजनाकर्ता तीन मुख्य एंटेना पैरामीटर के माध्यम से कवरेज को अनुकूलित करते हैं:

• ऊंचाई समायोजन (30–50 मीटर आमतौर पर) हस्तक्षेप प्रबंधन के साथ संतुलन सिग्नल रेंज
• विद्युत झुकाव (4–10°) इलाके के अनुरूप ऊर्ध्वाधर कवरेज पैटर्न को सटीक बनाना
• संक्रमित एंटीना (±45°) शहरी बहु-पथ वातावरण में सिग्नल मद्धमता से निपटना

इन कारकों का उचित संरेखण 3GPP शहरी प्रसारण मॉडल के अनुसार 4G/5G सेवाओं के लिए 98% स्थान उपलब्धता सुनिश्चित करता है।

रेडियो-आधारित सिग्नल प्रसारण मॉडलिंग और कवरेज योजना

रेडियो वातावरण डेटा का उपयोग करके सिग्नल प्रसारण मॉडलिंग

विभिन्न वातावरणों में रेडियो संकेतों के प्रसार को मॉडल करना इस बात पर निर्भर करता है कि क्षेत्र की ऊँचाई क्या है, कुछ क्षेत्रों में इमारतें कितनी घनी हैं, और पेड़ कहाँ अधिक घने हैं। संकेत व्यवहार को समझने के लिए, विशेषज्ञ अब रे ट्रेसिंग और मशीन लर्निंग एल्गोरिदम जैसी विधियों का उपयोग करते हैं। ये उपकरण संकेत पथों में समस्याओं को चिह्नित करने में मदद करते हैं और कवरेज के अभाव वाले स्थानों के बारे में भी काफी सटीकता से बता सकते हैं। कुछ अनुसंधान में दिखाया गया कि पोनमैन संस्थान के आंकड़ों के अनुसार 2023 में उपनगरीय क्षेत्रों में परीक्षण करने पर इन मॉडलों की सटीकता की सीमा लगभग 3.5 dB थी। उदाहरण के लिए हाल के काम में शोधकर्ताओं ने वास्तविक शहरी परिदृश्यों पर कंवल्यूशनल न्यूरल नेटवर्क को प्रशिक्षित किया। उन्होंने विभिन्न शहरी सेटिंग्स में मिलीमीटर तरंग संकेत हानि का लगभग 89 प्रतिशत सफलता दर के साथ पूर्वानुमान लगाया। इसका अर्थ यह है कि नेटवर्क डिजाइनरों को यह देखने के लिए टावर बनाने की आवश्यकता नहीं होती कि वे काम करते हैं या नहीं। इसके बजाय, वे कंप्यूटर मॉडल पर सिमुलेशन चला सकते हैं, जिससे कंपनियों को नए नेटवर्क रोलआउट की योजना बनाते समय लगभग सात लाख चालीस हजार डॉलर की बचत होती है।

प्रिडिक्टिव रेडियो एनालिटिक्स के साथ बीटीएस के लिए कवरेज योजना और साइट चयन

BTS स्थापना के लिए सर्वोत्तम स्थान खोजने के मामले में, प्रागुक्तिक विश्लेषण प्रसारण मॉडल, ग्राहकों के केंद्रण वाले मानचित्र और नेटवर्क द्वारा संभाली जाने वाली ट्रैफ़िक मात्रा के बारे में भविष्यवाणियों को एक साथ लाता है। ऑपरेटर आमतौर पर चार-चरणीय प्रक्रिया का पालन करते हैं: पहले वातावरण विश्लेषण, फिर कवरेज योजना, उसके बाद पैरामीटरों को समायोजित करना और अंत में आयाम निर्धारित करना। इस दृष्टिकोण से बहु-ऑपरेटर नेटवर्क में क्षमता से जुड़ी समस्याओं में लगभग दो-तिहाई की कमी आती है। उन शानदार 3D रेडियो हीटमैप का उपयोग करने वाले नए उपकरण भी बहुत प्रभावी साबित हुए हैं, जो पुराने ढंग की सिग्नल शक्ति जाँच की तुलना में स्थल चयन के दौरान त्रुटियों में 40% से अधिक की कमी लाते हैं। लिंक बजट सिमुलेशन को उदाहरण के तौर पर लें—ये गणनाएँ अपलिंक और डाउनलिंक दोनों शक्ति स्तरों को देखती हैं और बिना किसी नए उपकरणों में निवेश किए ग्रामीण क्षेत्रों में कवरेज क्षेत्र को लगभग एक चौथाई तक बढ़ा सकती हैं।

BTS तैनाती में शहरी बनाम ग्रामीण रेडियो प्रसारण चुनौतियाँ

शहरी क्षेत्रों में आकाशहर्म्यों से होने वाली छाया को कम करने के लिए 7–9 डीबी अधिक सिग्नल मार्जिन की आवश्यकता होती है, जबकि ग्रामीण नेटवर्क को असमान भू-प्रदेश के कारण 12–18% अधिक विस्तृत कवरेज भिन्नता का सामना करना पड़ता है। एआई-संचालित योजना उपकरण इन चरम स्थितियों को हल करते हैं और मिश्रित भूभाग में 91% प्रथम-प्रयास कवरेज शुद्धता प्राप्त करते हैं।

उन्नत रेडियो तकनीकों के साथ 5G बीटीएस कवरेज का अनुकूलन

मिलीमीटर-वेव रेडियो सिस्टम का उपयोग करके 5G बेस स्टेशन कवरेज का अनुकूलन

MmWave रेडियो प्रणालियाँ प्रकृति के पिछले वर्ष के निष्कर्षों के अनुसार 28 से 47 गीगाहर्ट्ज़ की उच्च आवृत्ति सीमा में काम करके 5G प्रौद्योगिकी में कवरेज और क्षमता के बीच के नाजुक संतुलन को संभालती हैं। इन प्रणालियों कई गीगाहर्ट्ज़ में बैंडविड्थ प्रदान कर सकती हैं, जिसका अर्थ है कि डेटा गति पुराने सब-6 गीगाहर्ट्ज़ नेटवर्क की तुलना में लगभग दस गुना तेज़ होती है जिनका हम उपयोग कर रहे थे। लेकिन एक समस्या है। सिग्नल बहुत दूर तक नहीं जाता—वास्तव में केवल लगभग 300 से 500 मीटर तक, फिर यह धीरे-धीरे कमजोर होने लगता है। इसका अर्थ है कि ऑपरेटरों को इन प्रणालियों को कहाँ स्थापित करना है, इसके बारे में सावधानीपूर्वक सोचना होगा, अक्सर बीमफॉर्मिंग और मैसिव MIMO जैसी तकनीकों पर निर्भर रहना पड़ता है ताकि सिग्नल को ठीक से केंद्रित किया जा सके। 2023 में प्रकाशित कुछ अनुसंधान में mmWave तकनीक को पारंपरिक सब-6 गीगाहर्ट्ज़ आवृत्तियों के साथ मिलाने पर दिलचस्प परिणाम दिखाए। इमारतों से भरे शहरों में नेटवर्क कवरेज के अंतराल में महत्वपूर्ण सुधार देखा गया, वास्तव में लगभग 41% की कमी, जो शहरी वातावरण में कनेक्टिविटी समस्याओं को हल करने के लिए इन संकर दृष्टिकोणों को काफी आशाजनक बनाता है।

5G कवरेज बढ़ाने में छोटे सेल और वितरित रेडियो इकाइयाँ

जब वितरित रेडियो इकाइयाँ (DRUs) छोटे सेल तैनाती के साथ मिलकर काम करती हैं, तो वे mmWave प्रौद्योगिकी की उन झंझट भरी प्रसारण समस्याओं से बच जाती हैं, जिससे अत्यधिक घने नेटवर्क ढांचे का निर्माण होता है। ऑपरेटरों ने पाया है कि प्रति वर्ग किलोमीटर लगभग 120 से 150 नोड्स लगाने से इमारतों के भीतर सिग्नल पहुँचाने में बहुत फर्क पड़ता है, जिससे भेदन की दर लगभग 60 प्रतिशत तक बढ़ जाती है। इसके अलावा यह मुख्य मैक्रो BTS सिस्टम पर दबाव भी कम करता है। सीओल में किए गए परीक्षणों में हमने वास्तविकता में देखा कि इन DRU स्थापनाओं ने उन चुनौतीपूर्ण ऊँची इमारतों वाले क्षेत्रों में लगभग 98% तक विश्वसनीय कवरेज प्राप्त किया। उन्होंने एक चतुर तरीका अपनाया जहाँ वे वास्तविक समय में 28 गीगाहर्ट्ज़ और 3.5 गीगाहर्ट्ज़ आवृत्ति बैंड के बीच ट्रैफ़िक को उस समय के अनुसार स्विच करते रहे जब कोई भी बैंड सबसे अच्छा काम कर रहा था।

डायनामिक स्पेक्ट्रम शेयरिंग और रेडियो सिग्नल की पहुंच पर इसका प्रभाव

डायनामिक स्पेक्ट्रम शेयरिंग या DSS 1.8 से 2.1 गीगाहर्ट्ज़ आवृत्ति बैंड पर 4G और 5G नेटवर्क दोनों को एक साथ चलाने की अनुमति देता है। यह चतुर दृष्टिकोण ऑपरेटरों को अतिरिक्त स्पेक्ट्रम लाइसेंस की आवश्यकता के बिना लगभग एक तिहाई अधिक 5G कवरेज प्रदान करता है। यह प्रणाली स्वचालित रूप से अपनी मॉड्यूलेशन तकनीकों को समायोजित करती है, QPSK और 256-QAM के बीच स्विच करती है, जो सिग्नल की आवश्यकता के आधार पर तय होता है, जिससे कोशिका क्षेत्र के किनारे पर मात्र 65 dBm सिग्नल शक्ति के साथ भी कनेक्शन स्थिर बना रहता है। फील्ड परीक्षणों से पता चलता है कि DSS लागू करने वाले नेटवर्क प्रदाताओं ने नियमित मैक्रो सेल्स के mmWave उच्च गति वाले क्षेत्रों से मिलने के स्थानों पर लगभग पाँचवें हिस्से तक कॉल ड्रॉप में कमी देखी है। यह तर्कसंगत है क्योंकि ये संक्रमण स्थान हमेशा स्थिर सेवा के लिए समस्याग्रस्त रहे हैं।

आंकड़ों पर आधारित तकनीकों के माध्यम से रेडियो कवरेज की निगरानी और अनुकूलन

रीयल-टाइम निगरानी के लिए रेडियो सिग्नल शक्ति मूल्यांकन तकनीक

सिग्नल शक्ति निगरानी नेटवर्क ऑपरेटरों के लिए मानक प्रथा बन गई है जो बिट त्रुटि दर (BER) और सिग्नल-टू-शोर अनुपात (SNR) जैसे महत्वपूर्ण संकेतकों को ट्रैक करते हैं। जब नेटवर्क व्यस्त समय के दौरान वास्तविक समय में BER का विश्लेषण करते हैं, तो वे आधा तिहाई तक कवरेज समस्याओं को कम कर सकते हैं। इस बीच, विस्तृत SNR मानचित्र उन क्षेत्रों को चिह्नित करने में मदद करते हैं जहाँ सिग्नल कमजोर होते हैं, अक्सर लगभग 200 मीटर की दूरी पर। आजकल, उन्नत प्रणालियाँ वास्तव में BER और SNR डेटा को स्थानीय मौसम की स्थिति और भवनों की व्यवस्था के साथ जोड़ती हैं। इससे इंजीनियर रेडियो आवृत्ति बुनियादी ढांचे के विभिन्न हिस्सों में शक्ति स्तरों को गतिशील रूप से समायोजित कर सकते हैं, हालांकि जटिल शहरी वातावरण से निपटने वाली कई क्षेत्रीय टीमों के लिए इसे सुचारू रूप से काम करना एक चुनौती बनी हुई है।

ड्राइव-टेस्ट और सामूहिक-स्रोत रेडियो डेटा का उपयोग करके कवरेज ब्लाइंड स्पॉट की पहचान

सिग्नल समस्याओं का पता लगाने के लिए संकर दृष्टिकोण डेटा एकत्र करने के लिए घूमने वाली विशेष परीक्षण कारों और बाहर मौजूद अधिकांश कनेक्टेड उपकरणों से अज्ञात सूचना, जो शायद उनमें से लगभग 85% को कवर करती है, इन दो मुख्य घटकों को एक साथ लाता है। जब ये परीक्षण कारें सड़क पर होती हैं, तो वे मुख्य सड़कों के साथ-साथ विभिन्न बिंदुओं पर सिग्नल की ताकत को ट्रैक करती हैं, उन स्थानों को चिह्नित करती हैं जहाँ प्राप्ति स्तर हमारे द्वारा स्वीकार्य माने जाने वाले स्तर से नीचे गिर जाता है (-90 dBm कटऑफ है)। लेकिन यह केवल बड़े पैमाने के परीक्षणों तक सीमित नहीं है। वास्तविक जादू तब होता है जब आम उपयोगकर्ता भी अपने उपकरण डेटा का योगदान देते हैं। यह जनसंग्रहित जानकारी शहरी केंद्रों में इमारतों के बीच छिपे कभी-कभी 50 मीटर से भी कम चौड़ाई वाले छोटे मृत क्षेत्रों को दर्शाती है। और उद्योग रिपोर्टों के अनुसार, इस संयुक्त विधि द्वारा समस्याओं का पता लगभग 40 प्रतिशत अधिक बार चलता है जितना कि पुरानी तकनीकों द्वारा पहले किया जाता था।

पूर्वानुमानित कवरेज रखरखाव के लिए एआई-संचालित रेडियो विश्लेषण

अतीत के प्रदर्शन डेटा को देखकर, मशीन लर्निंग मॉडल अब यह भविष्यवाणी कर सकते हैं कि कवरेज लगभग तीन दिन पहले कैसे घटने लगता है। परतों में काम करने वाली एक विशेष एआई व्यवस्था ने सर्वोत्तम मॉड्यूलेशन सेटिंग्स का पता लगाने में लगभग 98.6% सटीकता दर प्राप्त की। पिछले साल नेचर में प्रकाशित शोध के अनुसार, क्षेत्र परीक्षणों में यह वास्तव में गिरे हुए कॉल की संख्या में लगभग 20-25% की कमी कर दी। इन प्रणालियों को वास्तव में उपयोगी बनाने वाली बात यह है कि वे बदलते स्पेक्ट्रम नियमों के साथ कैसे काम करती हैं। जब किसी क्षेत्र में अत्यधिक ट्रैफ़िक होता है, तो वे स्वचालित रूप से उसमें से कुछ ऐसी आवृत्तियों पर स्थानांतरित कर देते हैं जिनका उपयोग इतना नहीं किया जा रहा होता। इससे अधिकांश लोगों के लिए सेवा की गुणवत्ता स्थिर बनी रहती है, और पीक समय के दौरान भी उपयोगकर्ताओं के लगभग 95% ने कोई समस्या नहीं होने की रिपोर्ट दी।