26. Частотные диапазоны сетей мобильной связи 2g, 3g, 4g, 5g
В отличии от системы первого поколения (1G), рассчитанной на облуживание национальных границ и использующей аналоговую частотную модуляцию для передачи речевых сигналов и системы второго поколения (2G), спроектированной с учетом роуминга и использующей цифровые устройства с программным управлением (для передачи речевых сигналов и данных), CCМC (Системы Сотовой Мобильной Связи) 3G и 4G позволяют абонентам пользоваться услугами связи в неограниченной области пространства и иметь доступ к ним с помощью любого терминала на основе присвоенного ему персонального номера. Системы 3G и 4G могут включать в себя микроячейки для пешеходов, с радиусом обслуживания до 1 км, макроячейки для автомобильного и рельсового (железнодорожный, трамвайный транспорт) — до нескольких десятков километров и гиперячейки до сотен и тысяч километров для морских, речных и воздушных судов, обслуживаемых системами мобильной спутниковой связи
Антенно-фидерный тракт BTS [Base Transceiver Station] ССМС является важнейшим элементом сетевой инфраструктуры, от которого во многом зависит качество связи: для создания равномерного радиопокрытия территории сот (или секторов в пределах соты), устойчивого приема от мобильных станций (при минимизации помех), определения местоположения мобильных станций MS и т.п.
Современные антенны BTS, при внешней простоте конструкции, представляют собой достаточно сложные СВЧ-устройства, работающие на открытом воздухе в условиях повышенной влажности и существенных перепадов температур, подверженные обледенению, повышенным ветровым нагрузкам, агрессивному воздействию городского смога и другим негативным воздействиям окружающей среды.
Поэтому к антеннам BTS предъявляются достаточно высокие требования как по аппаратурным параметрам, так и по технологии антенных систем
В нормальных действующих сотовых системах выигрыш по мощности за счет использования антенн BTS обычно составляет от 7 до 15 дБ, при этом должны быть выполнены следующие требования:
— излучение в соте (или в секторе с углами 1200, 600) должно быть равномерным, уменьшающимся по радиусу примерно по закону — 1/rn (где 2<n<4-5);
— подавление межканальных помех (за счет разнесенного приема и использовании направленных антенн);
— широкополосность (более 7%, при коэффициенте стоячей волны КСВН < 1,5) для одновременной передачи/приема большого числа каналов (одновременно до 30-60 каналов);
— диаграмму направленности (в идеальном случае: в вертикальной плоскости: а в горизонтальной: либо круговую либо в пределах сектора),обеспечивающую равномерное радиопокрытие зоны при уверенном уровне приема и минимальном уровне боковых лепестков;
— минимальное время задержки при распространении электромагнитных волн;
— малые размеры, вес и стоимость.
Антенны станций 2G
С точки зрения технологии создания антенн, отвечающих выше рассмотренным требованиям, в сотовых системах мобильной связи 2G различных стран могут использоваться :
- три разнесенные антенны с диаграммами направленности сформированными в угловых секторах 1200 в пределах соты;
- в пределах соты шесть секторных антенн, сo сформированными диаграммами направленности в секторах 600.
Наиболее часто используется пространственное разнесение (при d/l = 5-10).
Ведущие мировые производители антенно-фидерных устройств (АФУ) предлагают сегодня антенны BTS для любых стандартов и частотных диапазонов, в том числе и для действующих в настоящее время 3G и 4G сетей. Антенны работают в диапазонах 900 МГц, 1800 МГц, 1710-2170 МГц как на открытом воздухе (outdoor), так и в закрытых помещениях (indoor).
В зависимости от решаемой задачи по организации радиопокрытия проектировщики сетей используют
- всенаправленные (omni) и
- секторные антенны с вертикальной поляризацией (Vpol) или с наклонной кросс-поляризацией (Xpol). Они могут быть как однодиапазонные, так и двухдиапазонные, трехдиапазонные и широкополосные.
Для стандарта GSM используются частоты в диапазоне 900 МГц и 1800 МГц. В некоторых регионах могут использоваться также частоты в диапазоне 850 МГц и 1900 МГц.
Для стандарта UMTS используются частоты в диапазоне 2100 МГц, а также некоторые операторы могут использовать частоты в диапазоне 900 МГц и 1700-1900 МГц.
Для стандарта LTE используются частоты в диапазоне 700 МГц, 800 МГц, 900 МГц, 1800 МГц, 2100 МГц, 2300 МГц и 2600 МГц.
Для стандарта 5G используется большое количество частотных диапазонов, включая 600 МГц, 700 МГц, 800 МГц, 1900 МГц, 2100 МГц, 2300 МГц, 2500 МГц, 3300 МГц, 3400 МГц, 3600 МГц и 28000 МГц.