В предыдущей статье мы разобрались: что мешает операторам использовать всенаправленные антенны на базовых станциях. Теперь давайте выясним, почему именно 3 сектора? Не 2, 4,5 и т.д., а именно 3.
Для начала напомню, что сектором называют направление излучения сигнала сотовой связи. Для каждого диапазона или стандарта это направление может быть своё или может совпадать для всех. Но от 1G до 5G на подавляющем большинстве базовых станций именно 3 сектора.
Чтобы ответить на этот вопрос нам нужно вспомнить почему сотовую связь так назвали. Как вы понимаете, пчёлы тут ни при чём. А вот с ульями есть нечто общее - это структура.
Идеальная карта покрытия оператора сотовой связи, то есть та, которая проектируется изначально, разделена на небольшие ячейки. Они имеют форму шестиугольников или сот, как в пчелином улье. Собственно, именно поэтому сотовую связь так и назвали.
Многие ошибочно полагают, что базовые станции расположены в центрах этих сот. Это было бы проще всего, но крайне неэффективно. На самом деле, базовые станции ставят на пересечении (в вершине) трёх соседних сот. В таком случае потребуется в 3 раза меньше базовых станций, чем если бы каждая сота обслуживалась бы отдельной базовой станцией.
Но почему сота - это именно шестиугольник, а не квадрат, например? Тогда можно было бы устанавливать базовые станции в вершине четырёх квадратов, что потребовало бы ещё меньше базовых станций.
Чтобы понять это нужно посмотреть на диаграмму направленности отдельной антенны на базовой станции. Так вот она имеет округлые края и сверху похожа на каплю. Если попробовать найти максимально близкую геометрическую фигуру - получится шестиугольник.
Если взять квадрат - большая территория в углах окажется незадействованной, а если взять больше углов (семиугольник, восьмиугольник и т.д.) - не получится построить структуру без пропуска между фигурами.
То есть природа нам уже дала ответ: как должна выглядеть структура покрытия мобильной сети и сколько углов там должно быть. Шестиугольник, как в улье, подходит идеально.
На практике, базовые станции, конечно же, располагаются более хаотично. Если посмотреть на реальную карту, то соты там имеют неправильную форму и идеальных фигур там не найти. Мало того, можно встретить много станций с двумя, четырьмя или даже шестью секторами. Вообще, дороги в безлюдной местности очень удобно покрывать именно двухсекторными станциями.
Тем не менее, многолетняя практика эксплуатации сотовых сетей показала, что именно 3 сектора на базовой станции дают идеальное соотношение ёмкости сети к области покрытия. Да, именно это соотношение является ключевым при планировании покрытия. Мало того, всё производимое оборудование для сотовой связи уже давно заточено на цифру 3. Более 90% станций имеют именно три сектора.
Вот так природа сама подсказала ответ на достаточно сложный вопрос. Одним словом, нужно быть в гармонии: не только с законами физики, но и с природой.