Kako radio oprema može poboljšati pokrivenost signala baznih prijenosnih stanica?

Uloga radio opreme u prijenosu signala BTS-a i pouzdanosti mreže

Stanice osnovnog prijenosnika, ili BTS u skraćenici, ujedinjuju nekoliko važnih dijelova uključujući prijemnike, pojačala snage i antene. Ovi dijelovi zajedno pretvaraju glasovne pozive i podatke u radio valove koji putuju kroz naše mreže mobilnih telefona. Srž većine modernih BTS sustava je ono što nazivamo distribuirana postava. Evo kako to funkcionira: jedinice za obradu signala (BBU) brinu se o svim zadacima obrade signala, dok udaljene radio jedinice (RRU) zapravo prenose frekvencije. Ovi komponenti povezani su brzim optičkim kabelima kako bi se osigurala glatka i bez kašnjenja komunikacija (prema istraživanju tvrtke Fibconet iz prošle godine). Postavljanjem RRU jedinica točno pored samih antena, pružatelji mreže mogu znatno smanjiti gubitak signala na udaljenosti. Kako bi održali dobre veze, inženjeri koriste sofisticirane metode poput modulacije OFDM uz različite strategije ispravljanja pogrešaka. Ove tehnologije pomažu u borbi protiv smetnji signala, koje su posebno izražene u guštvarenim gradskim područjima gdje mnogo uređaja konkuriše za prostor na istim frekvencijama.

Pouzdanost radio modula zaista je važna kada je u pitanju neometano funkcioniranje mreža zahvaljujući njihovim mogućnostima rezerviranja. Većina problema s kojima se susrećemo nastaje zbog automatskog prebacivanja kada signali izađu iz traga. Prema nedavnim industrijskim podacima tvrtke Hebeimailing iz 2024. godine, gotovo svi prekidi u radu mreže zapravo su posljedica kvarova RF kabela ili spojnica. Zbog toga mnogi operateri sada daju prioritet uporabi oplaštenih koaksijalnih kabela i redovito provode provjere jačine signala unutar svojih sustava. Kada sve pravilno funkcionira, današnji postrojenja baznih stanica mogu održavati gotovo savršene razine usluge dostupnosti od 99,99 posto, čak i tijekom vršnih sati kada je potražnja najveća.

Antenski sustavi i radio-poboljšana distribucija signala

Antenski sustavi i njihova uloga u proširenju pokrivenosti

Današnje bazne prijemne stanice ili BTS jedinice u velikoj mjeri ovise o pametnim postavkama antena kako bi se riješili te dosadne praznine pokrivenosti koje svi dobro znamo. Omnidirectional modeli šire signale u svim smjerovima oko njih, pokrivanje gotovo sve u dometu. Direkcijske antene rade drugačije iako koncentrišu snagu prema određenim područjima. Terenski testovi iz prošle godine pokazali su da su ti usmjereni pristupi povećali snagu signala na rubovima stanica za 35 do 50 posto u predgrađskim područjima, prema nekim izvješćima iz industrije. To je vrlo važno kada se pokušavaju ukloniti one dosadne mrtve točke gdje se slušanje jednostavno nestaje.

Tehnologije oblikovanja zraka i MIMO u modernim radio opremljenim BTS-ovima

Beamforming radi mijenjanjem faze i snage radio signala tako da se fokusiraju na određene uređaje. To može značajno poboljšati kvalitetu signala, ponekad čineći signale oko 12 dB jačim od onoga što statičke antene pružaju. U kombinaciji s tehnologijom MIMO otvara se nova mogućnosti. Više ulaza i izlaza omogućuje nekoliko tokova podataka odjednom, što znači da mreže mogu nositi tri puta više prometa bez potrebe za dodatnim prostorom spektra. I prošlogodišnji terenski testovi pokazali su nešto zanimljivo. Kad su inženjeri strateški postavljali udaljene radio jedinice na stadionu, smanjili su gubitak koaksijalnih kablova za polovinu. Još bolje, uspjeli su zadržati kašnjenje ispod 2 milisekunde tijekom velikih događaja gdje su tisuće ljudi povezano istovremeno.

Procjena visine, nagibanja i polarizacije antene za optimalno radio pokriće

Planeri mreže optimiziraju pokrivenost kroz tri ključna parametra antene:

• Upravljanje visine (tipno 30-50 m) doseg signala ravnoteže s upravljanjem smetnjama
• Električna nagib (410°) fino podešavanje vertikalnih uzoraka pokrivanja kako bi se poklopili s terenem
• S druge dimenzije (± 45°) slabljenje borbene signala u urbanim područjima s više putova

U skladu s člankom 3. stavkom 1. točkom (a) Uredbe (EU) br. 528/2012 Europska komisija je odlučila o uvođenju mjera za utvrđivanje dostupnosti lokacije za 4G/5G usluge.

U skladu s člankom 4. stavkom 1.

Modeling širenja signala pomoću podataka o radio-okolini

Modeling kako se radio signali šire kroz različita okruženja uključuje promatranje stvari poput visine terena, zgrada koje su skupljene u određenim područjima i gdje stabla rastu najgušće. Kada je riječ o otkrivanju ponašanja signala, stručnjaci sada koriste metode poput praćenja zraka zajedno s algoritmima strojnog učenja. Ovi alati pomažu uočiti probleme s putanjama signala i mogu nam reći o rupama u pokrivanju prilično točno. Neka istraživanja su pokazala da su ovi modeli dosegli oko 3,5 dB preciznosti kada su testirani u predgrađu 2023. godine, prema nalazima Ponemon Instituta. Uzmimo za primjer nedavni rad u kojem su istraživači trenirali konvolucijske neuronske mreže na stvarnim gradskim krajolikima. Uspjeli su predvidjeti gubitak millimetarskih valova s 89 posto uspješnosti u različitim urbanim područjima. Sve to znači da mrežni dizajneri ne moraju graditi kule samo da vide rade li prvo. Umjesto toga, oni mogu pokrenuti simulacije na računalnim modelima što kompanijama štedi otprilike sedam stotina i četrdeset tisuća dolara svaki put kada počnu planirati novo uvođenje mreže.

Planiranje pokrivanja i odabir lokacije za BTS s prediktivnom radio analizom

Kada je riječ o pronalaženju najboljih mjesta za BTS instalacije, prediktivna analiza okuplja modele širenja, karte koje pokazuju gdje su pretplatnici koncentrirani i predviđanja o tome koliko će promet mreža nositi. U slučaju da se ne provede ispitivanje, to se može učiniti na temelju podataka iz članka 4. stavka 1. U skladu s člankom 3. stavkom 1. stavkom 2. Novi alati koji koriste te 3D radijske toplinske karte pokazali su se vrlo učinkovitim, smanjujući pogreške pri izboru lokacije za više od 40% u usporedbi s starim provjerama snage signala. Uzimajući kao primjer simulacije proračuna za veze, ove izračune gledaju na razine snage i za uzlazna i za silazna veza i zapravo mogu povećati područja pokrivenosti u ruralnim područjima za gotovo četvrtinu bez potrebe za ulaganjima u novu opremu.

Urban vs. ruralni radio propagacija izazovi u BTS implementacije

U gradskim područjima potrebne su veće margine signala od 7–9 dB kako bi se ublažilo zaklanjanje uslijed nebodera, dok ruralne mreže imaju 12–18% veću varijaciju pokrivenosti zbog neravnomjerne reljefa. Alati za planiranje zasnovani na umjetnoj inteligenciji rješavaju ove ekstreme, postižući točnost pokrivenosti od 91% već pri prvom pokušaju u hibridnim terenima.

Optimizacija pokrivenosti 5G BTS-a s naprednim radio tehnologijama

optimizacija pokrivenosti 5G bazne stanice korištenjem milimetarskih valova

MmWave radijski sustavi rješavaju složenu ravnotežu između pokrivenosti i kapaciteta u 5G tehnologiji tako što rade u tim visokim frekvencijskim rasponima od 28 do 47 GHz, prema nalazima objavljenim u časopisu Nature prošle godine. Ovi sustavi mogu osigurati propusne opsege izmjerene u više gigaherca, što se prevodi u brzine prijenosa podataka otprilike deset puta veće u usporedbi s ranijim mrežama ispod 6 GHz koje smo dosad koristili. No, postoji jedan problem. Signal ne putuje baš daleko — zapravo, svega oko 300 do 500 metara prije nego što počne slabiti. To znači da operateri moraju pažljivo razmisliti o tome gdje postavljaju ove sustave, često se oslanjajući na tehnike poput oblikovanja snopa (beamforming) i nečega što se zove Massive MIMO kako bi pravilno usmjerili signale. Nekakva istraživanja objavljena 2023. godine pokazala su zanimljive rezultate kada se mmWave tehnologija kombinira s tradicionalnim frekvencijama ispod 6 GHz. Gradovi prepunjeni zgradama imali su značajno poboljšanje u rupama mrežne pokrivenosti, zapravo smanjenje za oko 41%, što čini ove hibridne pristupe vrlo obećavajućima za rješavanje problema povezanosti u urbanim okruženjima.

Male ćelije i distribuirane radio jedinice u proširenju pokrivenosti 5G

Kada distribuirane radio jedinice (DRU) rade u kombinaciji s postavkama malih ćelija, zapravo zaobilaze one dosadne probleme širenja signala koji pogađaju mmWave tehnologiju stvaranjem izuzetno gustih mrežnih konfiguracija. Operateri su otkrili da postavljanje otprilike 120 do 150 čvorova po kvadratnom kilometru znatno poboljšava prijem signala unutar zgrada, povećavajući stopu prodora za oko 60 posto. Osim toga, time se smanjuje opterećenje glavnih makro BTS sustava. Ovo smo vidjeli na djelu tijekom testova provedenih u Seoulu, gdje su te instalacije DRU postigle pouzdanu pokrivenost od gotovo 98% u onim zahtjevnim područjima s visokim zgradama. Pri tome su primijenili pametnu tehniku prebacivanja prometa naprijed-nazad između frekvencijskih opsega od 28 GHz i 3,5 GHz u stvarnom vremenu, ovisno o tome što je u svakom trenutku najučinkovitije.

Dinamičko dijeljenje spektra i njegov utjecaj na dosege radio signala

Dinamičko dijeljenje spektra ili DSS omogućuje istodobno funkcioniranje 4G i 5G mreža na frekvencijskim opsezima od 1,8 do 2,1 GHz. Ovaj pametni pristup operatorima omogućuje povećanje pokrivenosti 5G-om za oko trećinu bez potrebe za dodatnim licencama spektra. Sustav automatski prilagođava tehnike modulacije, prebacujući se između QPSK-a i 256-QAM-a ovisno o zahtjevima signala, čime održava stabilne veze čak i kada se korisnik nalazi na rubu stanice s jačinom signala od samo 65 dBm. Testovi u terenu pokazuju da su operateri koji implementiraju DSS zabilježili smanjenje prekida poziva za otprilike petinu u područjima gdje se obične makro stanice susreću s visokobrzinskim mmWave zonama. To je logično, budući da su ta prijelazna područja uvijek bila problematična za dosljednu uslugu.

Praćenje i optimizacija radijske pokrivenosti putem metoda temeljenih na podacima

Metode procjene jačine radijskog signala za praćenje u stvarnom vremenu

Praćenje jačine signala postao je standardna praksa za operatore mreža koji prate ključne pokazatelje poput stope grešaka po bitu (BER) i omjera signal/šum (SNR). Kada mreže u stvarnom vremenu analiziraju BER, mogu smanjiti probleme s pokrivanjem za otprilike trećinu tijekom gužvi. U međuvremenu, detaljne SNR karte pomažu u preciznom određivanju područja u kojima signali slabiju, često na udaljenosti od oko 200 metara. Danas napredni sustavi zapravo povezuju BER i SNR podatke s lokalnim vremenskim uvjetima i rasporedom zgrada. To omogućuje inženjerima da dinamički podešavaju razinu snage na različitim dijelovima radiofrekvencijske infrastrukture, iako implementacija svega toga bez problema ostaje izazov za mnoge terenske timove koji rade u složenim urbanih okruženjima.

Određivanje mrtvih točaka pokrivanja korištenjem podataka iz vožnje i radio podataka prikupljenih putem crowd-sourcinga

Hibridni pristup za otkrivanje problema s signalom uključuje dvije glavne komponente: posebne test vožnje koje se kreću i prikupljaju podatke, uz anonimne informacije iz većine povezanih uređaja na tržištu, vjerojatno pokrivajući otprilike 85% njih. Kada su te test vožnje na putu, one zapravo prate jakost signala u različitim točkama duž glavnih cesta, označavajući mjesta gdje prijem padne ispod prihvatljivih razina (-90 dBm je granica). No, riječ nije samo o tim velikim testovima. Pravi čarolija nastaje kada i svakodnevni korisnici doprinose podacima sa svojih uređaja. Ove informacije dobivene od korisnika pokazuju male mrtve zone, ponekad široke svega 50 metara, skrivene između zgrada u centrima gradova. Prema izvještajima iz industrije, ovaj kombinirani pristup otkriva probleme otprilike 40 posto češće nego što su to stariji postupci radili nekada.

AI-pogonena radio analitika za prediktivno održavanje pokrivenosti

Analizirajući podatke o prethodnim performansama, modeli strojnog učenja sada mogu predvidjeti kada pokrivenost počinje opadati otprilike tri dana unaprijed. Jedan određeni postav AI-a koji radi u slojevima postigao je točnost od oko 98,6% u određivanju najboljih postavki modulacije. Testovi na terenu pokazali su da je to zapravo smanjilo broj prekinutih poziva za otprilike 20-25%, prema istraživanju objavljenom u časopisu Nature prošle godine. Ono što ove sustave čini stvarno korisnima je njihov rad uz promjenjiva pravila spektra. Kada postoji previše prometa u jednom području, oni automatski premještaju dio prometa na frekvencije koje se manje koriste. To pomaže u održavanju stabilnog kvalitete usluge za većinu korisnika, pri čemu oko 95% korisnika izvješćuje o odsustvu problema čak i tijekom vršnih sati.