Како радио опрема може побољшати покривеност сигнала базних трансиверских станица?

Улога радио опреме у преносу сигнала БТС-а и поузданости мреже

Станице базног преноса, или скраћено БТС, уједињују неколико важних делова укључујући предајнике, појачаваче снаге и антене. Ови делови заједно претварају разговоре и податке у радио таласе који се шире кроз мреже наших мобилних телефона. Срж већине модерних БТС система је оно што називамо дистрибуираним системом. Ево како функционише: јединице базног опсега (ББУ) брину се о свим задацима обраде сигнала, док јединице удаљених радио фреквенција (РРУ) заправо предају фреквенције. Ови компоненти повезани су брзим оптичким кабловима како би рад био глатак и без кашњења (према истраживању компаније Фибконет из прошле године). Тако што поставе РРУ у непосредној близини антена, оператери мрежа могу значајно смањити губитак сигнала на даљину. Да би одржали добру везу, инжењери користе напредне методе као што је модулација ОФДМ заједно са разним стратегијама исправљања грешака. Ове технологије помажу у борби против проблема интерференције сигнала, што је посебно изражено у густо насељеним урбаним подручјима где многи уређаји трке за простором на истим фреквенцијама.

Pouzdanost radio modula zaista ima značaja kada je u pitanju neometano funkcionisanje mreža zahvaljujući njihovim mogućnostima rezerviranja. Većina problema sa kojima se susrećemo nastaje zbog automatskog prebacivanja kada signali iziđu iz traka. Prema nedavnim podacima iz industrije koje je objavio Hebeimailing još 2024. godine, skoro svi prekidi u radu mreže zapravo potiču od kvarova na RF kablovima ili konektorima koji prestanu da rade. Zbog toga mnogi operateri sada daju prednost upotrebi opletenih koaksijalnih kablova i redovno proveravaju jačinu signala u svojim sistemima. Kada sve funkcioniše ispravno, savremene instalacije baznih stanica mogu održavati gotovo savršen nivo usluge dostižući dostupnost od 99,99 posto, čak i u periodima vršnog opterećenja.

Antenski sistemi i radio-poboljšana distribucija signala

Antenski sistemi i njihova uloga u proširenju pokrivenosti

Данашње базне трансиверне станице или јединице BTS-а у великој мери зависе од паметних антенских система како би се суочиле са оним досадним престанком покривености који сви превише добро познајемо. Омнидирекционални модели шире сигнале у свим правцима око себе, обухватајући готово све у својој радијусу. Дирекционалне антене функционишу другачије — концентришу снагу ка одређеним подручјима. Тестови на терену из прошле године заправо су показали да ови дирекционални приступи повећавају јачину сигнала на рубовима ћелија између 35 и 50 процената у предграђима, према неким извештајима из индустрије. Правилно инсталирање одговарајуће врсте антене има огроман значај када се покушава елиминисати досадне мртве тачке где услуга једноставно нестаје.

Технологије формирања зрака и MIMO у модерним радио-опремљеним BTS-овима

Беамформинг функционише тако што мења фазу и јачину радио сигнала како би се они фокусирали на одређене уређаје. Ово може значајно побољшати квалитет сигнала, понекад чинећи сигнале око 12 dB јачим него што обезбеђују статичне антене. Упаривање беамформинга са MIMO технологијом отвара нове могућности. Вишеструки улази и излази омогућавају више податних токова истовремено, што значи да мреже могу обрадити три пута више саобраћаја без потребе за додатним спектром. Теренски тестови из прошле године су показали и нешто занимљиво. Кад су инжењери стратешки поставили удаљене радио јединице преко стадиона, успели су да смање досадне губитке коаксијалног кабла за половину. Још боље, успели су да одрже латенцију испод 2 милисекунде током великих догађаја кад су хиљаде људи истовремено повезани.

Процена висине, нагиба и поларизације антене ради оптималног радио покривања

Планери мреже оптимизују покривање кроз три кључна параметра антене:

• Подешавања висине (30–50 м типично) достигање балансираног сигнала са управљањем интерференцијом
• Електрични нагиб (4–10°) прецизно подешава вертикалне шаблоне покривености у складу са релјефом
• Крос-поларизоване антене (±45°) борба против слабљења сигнала у урбаним срединама са вишеструким путањама сигнала

Правилно поравнање ових фактора обезбеђује доступност локације од 98% за 4G/5G услуге према 3GPP моделу ширења сигнала у урбаним срединама.

Моделовање ширења радио-сигнала и планирање покривености

Моделовање ширења сигнала коришћењем података о радио-средини

Моделовање начине на који се радио сигнали шире кроз различите средине подразумева анализу ствари као што су висина терена, зграде гушће смештене у одређеним областима и места где дрвеће расте најгушће. Када је реч о утврђивању понашања сигнала, стручњаци данас користе методе као што су трасирање зрака заједно са алгоритмима машинског учења. Ови алати помажу у откривању проблема са путањама сигнала и прилично тачно могу да укажу на празнине у покривености. Нека истраживања су показала да ови модели имају тачност од око 3,5 dB при тестовима у предграђима 2023. године, према истраживању института Понеман. Узмимо, на пример, недавни рад у ком су истраживачи обучили конволуцијске неуронске мреже на стварним урбаним пејзажима. Успели су да предвиде губитке сигнала у милиметарском таласном опсегу са успехом од око 89 процената у разним урбаним срединама. Све то значи да пројектанти мрежа више не морају градити трансмитере само да би проверили да ли функционишу. Уместо тога, могу да покрену симулације на рачунарским моделима, што компанијама уштеди отприлике седамсто четрдесет хиљада долара сваки пут када започну планирање нове мреже.

Планирање покривености и избор локација за БТС са предиктивном радио аналитиком

Када је у питању проналажење најбољих локација за инсталацију БТС-ова, предиктивна аналитика комбинује моделе ширења сигнала, мапе које приказују концентрацију корисника и прогнозе о количини саобраћаја који ће мрежа обрадити. Провайдери углавном прате четворофазни процес: прво анализу средине, затим планирање покривености, након тога подешавање параметара и на крају одређивање димензија. Овај приступ смањује проблеме са капацитетом за око две трећине у мрежама које опслужују више провайдера. Нови алати засновани на напредним 3Д радио топлотним мапама такође су показали изузетну ефикасност, смањујући грешке приликом бирања локације за више од 40% у поређењу са традиционалним проверама јачине сигнала. Узмимо као пример симулације буџета везе – ови прорачуни узимају у обзир нивое снаге како за уплоук, тако и за доунлинк, а могу заправо проширити области покривености у руралним регионима скоро за четвртину, без потребе за новим улагањима у опрему.

Урбани насупрот руралним изазовима ширења радио сигнала приликом имплементације БТС-ова

У градским срединама потребне су маргине сигнала веће за 7–9 dB како би се ублажило засенчивање од небодера, док мреже у руралним подручјима имају 12–18% већу варијацију покривености због неједнаке теренима. Алати за планирање засновани на вештачкој интелигенцији решавају ове екстреме, постижући тачност покривености од 91% при првом покушају у хибридним теренима.

Оптимизација покривености 5G БТС-а напредним радио технологијама

оптимизација покривености базне станице 5G коришћењем радио система милиметарског таласа

Радио системи са мм-таласом решавају тешку равнотежу између покривености и капацитета у 5G технологији тако што раде у високим фреквенцијским опсеговима од 28 до 47 ГГц, према налазима издања Nature из прошле године. Ови системи могу да испоруче опсег мерена у више гигагерца, што се преводи у брзине података око десет пута брже у поређењу са старијим мрежама под 6 ГцЗ које користимо. Али постоји и улов. Сигнал не путује далеко, само око 300 до 500 метара пре него што почне да нестаје. То значи да оператери морају пажљиво да размишљају о томе где постављају ове системе, често се ослањајући на технике као што су формација зрака и нешто што се зове Масивно МИМО да би правилно фокусирали сигнале. Неке студије објављене 2023. године показале су занимљиве резултате када се меша ммВев технологија са традиционалним фреквенцијама испод 6 ГГц. Градишта која су пуна зграда видела су значајно побољшање јаз на покривености мреже, заправо скоро 41% смањење, што чини ове хибридне приступе прилично обећавајућим за решавање проблема повезивања у урбаним окружењима.

Мале ћелије и дистрибуиране радио јединице у побољшању 5Г покривености

Када дистрибуиране радио јединице (ДРУ) раде заједно са малим ћелијским распоређивањем, они заправо превазилазе те досадне проблеме ширења који муче технологију ммВаве градећи ове супер густе мрежне поставке. Телепортери су открили да постављање око 120 до 150 чворова на сваки квадратни километар чини велику разлику у добијању сигнала унутар зграда, повећавајући стопу проналажења за око 60 посто. Плус, смањује притисак на главне макро БТС системе. Видели смо то у стварном животу током тестова у Сеулу где су ове ДРУ инсталације успеле да постигну скоро 98% поуздане покривености у тим тешкој високој области. Они су урадили ову паметну ствар где су пребацивали трафик напред и назад између 28 ГГц и 3,5 ГГц фреквенционих опсега у реалном времену у зависности од тога шта је најбоље радило у датом тренутку.

Динамичка спољна употреба спектра и њен утицај на досег радио сигнала

Динамичко делење спектра или ДСС омогућава да се и 4Г и 5Г мреже раде истовремено на тим фреквенцијским опсеговима од 1,8 до 2,1 ГГц. Овај паметни приступ пружа оператерима око трећине више 5G покривености без потребе за додатним лиценцама за спектар. Систем аутоматски прилагођава своје технике модулације, прелажући између КПСК и 256-КАМ у зависности од потребе сигнала, што одржава стабилне везе чак и када је неко на ивици подручја ћелије са само 65 дБм снаге сигнала. Теренски тестови показују да су провајдери мрежа који имплементирају ДСС видели приближно петтину смањења пада позива где редовне макро ћелије задовољавају те подручја високих брзина ммВаве. Има смисла, јер су ови прелазни делови увек били проблематични за конзистентну услугу.

Мониторинг и оптимизација радио покривености путем техника заснованих на подацима

Технике за процену снаге радиосигнала за праћење у реалном времену

Praćenje jačine signala postao je standardna praksa za operatere mreža koji prate ključne pokazatelje kao što su stopa grešaka po bitu (BER) i odnos signal/šum (SNR). Kada mreže analiziraju BER u realnom vremenu, mogu smanjiti probleme sa pokrivenošću za oko trećinu tokom perioda velikog opterećenja. U međuvremenu, detaljne SNR karte pomažu u utvrđivanju područja gde signali slabiju, često na rastojanju od oko 200 metara jedno od drugog. Danas napredni sistemi zapravo povezuju BER i SNR podatke sa lokalnim vremenskim uslovima i rasporedom zgrada. To omogućava inženjerima da dinamički podešavaju nivoe snage na različitim delovima radiofrekventne infrastrukture, iako implementacija svega ovoga bez prekida ostaje izazov za mnoge terenske timove koji se suočavaju sa složenim urbanim sredinama.

Identifikacija slepih zona pokrivenosti korišćenjem podataka sa testiranja vožnjom i radio podataka dobijenih od korisnika

Хибридни приступ за откривање проблема са сигналом обухвата два главна елемента: специјалне тест аутомобиле који возе око и прикупљају податке, као и анонимне информације већине повезаних уређаја тамо напољу, што вероватно обухвата нешто око 85% њих. Када су ови тест аутомобили на путу, у суштини прате колико су сигнали јаки у различитим тачкама дуж главних путева, означавајући места где пријем пада испод нивоа који сматрамо прихватљивим (-90 dBm је граница). Али није реч само о тим масовним тестовима. Права магија се дешава када свакодневни корисници такође допринесу подацима са својих уређаја. Ове информације засноване на учешћу јавности показују ситне мртве зоне, понекад ширине чак мање од 50 метара, скривене између зграда у центрима градова. Према извештајима из индустрије, ова комбинована метода открива проблеме око 40 процената чешће него што су то радиле старије технике у прошлости.

Радио аналитика заснована на вештачкој интелигенцији за предиктивно одржавање покривености

Analizirajući podatke o prethodnim performansama, modeli mašinskog učenja sada mogu predvideti kada pokrivenost počinje da opada otprilike tri dana unapred. Jedan određeni AI sistem koji funkcioniše u slojevima postigao je tačnost od oko 98,6% u određivanju najboljih postavki modulacije. Ispitivanja na terenu su pokazala da je to zaista smanjilo broj prekinutih poziva za otprilike 20-25%, prema istraživanju objavljenom u časopisu Nature prošle godine. Ono što ove sisteme čini stvarno korisnim je njihovo funkcionisanje uz promene u pravilima spektra. Kada je u jednom području prisutno previše saobraćaja, oni automatski prebacuju deo saobraćaja na frekvencije koje se manje koriste. To pomaže u održavanju stabilnog kvaliteta usluge za većinu korisnika, pri čemu oko 95% korisnika izveštava o tome da nisu imali problema čak ni u vršnim periodima.