Статьи по усилению связи

Как операторы сотовой связи рассчитывают зону покрытия: искусство Link Budget

Как операторы сотовой связи рассчитывают зону покрытия: искусство Link Budget
Каждый сотовый оператор, прежде чем установить новую базовую станцию, должен оценить, какую зону покрытия она создаст. Этот процесс включает в себя расчет, называемый “бюджетом канала”. Название может показаться странным, но это не случайно, так как этот расчет включает все факторы, влияющие на сигнал, аналогично тому, как финансовый бюджет учитывает поступления и расходы денег.Существует множество препятствий, которые могут повлиять на сигнал сотовой связи. В расчетах “бюджета канала” учитываются, как минимум, следующие факторы:

  1. Затухание сигнала с расстоянием: Сигнал ослабевает по мере удаления от базовой станции.
  2. Затенение сигнала крупными препятствиями: Большие объекты, такие как здания, могут блокировать сигнал.
  3. Эффект многолучевости: Сигнал может отражаться от различных объектов, таких как здания и поверхность земли.

Эти факторы присутствуют в расчетах “бюджета канала” для любого стандарта сотовой связи, начиная с 1G и заканчивая 5G. Но на самом деле, существует гораздо больше препятствий для сигнала, и учет их в расчетах зависит от частотного диапазона, в котором передается сигнал.

С развитием стандартов сотовой связи частота передачи сигнала постоянно увеличивается. С каждым новым поколением сотовой связи эта частота растет в разы.

В расчеты для 2G обычно добавляются дополнительные потери сигнала, связанные с прохождением через тело человека, называемые “body loss“. Даже человеческая рука может создавать преграду на пути сигнала между смартфоном и базовой станцией.

Пример расчёта бюджета канала для станции 4G

В 3G и последующих стандартах добавляется интерференция, которая возникает из-за помех от соседних станций. Ведь начиная с 3G, все станции в сети работают на одной и той же частоте.

С 4G и особенно с 5G важными факторами, влияющими на сигнал, становятся естественные атмосферные явления, такие как дождь и снег. Даже листья деревьев должны быть учтены в расчетах. Фактически, покрытие сотовой связи становится зависимым от атмосферы и времени года.

Каждый день, а тем более каждый месяц или сезон, карта покрытия сотовой связи у операторов меняется. Это происходит из-за того, что с ростом частоты передачи сигнала сотовой связи он все ближе приближается к свету. И представьте, сколько преград может создать даже простое солнечное лучшее или свет лампочки.

Именно из-за этого с ростом частот и появлением новых стандартов сотовой связи операторам приходится устанавливать базовые станции все чаще. Там, где раньше можно было размещать станции 2G с километровыми интервалами, с 5G, особенно в частотных диапазонах выше 6 ГГц, их приходится размещать с интервалами всего несколько десятков метров.

Если перевести это в язык бюджета канала, факторы, ослабляющие сигнал, растут, а средства усиления остаются прежними. Расходы растут, а поступления остаются неизменными. Этот сотовый “бюджет” становится все более требовательным и ненасытным.