В сотовых сетях используются параллельно несколько частотных диапазонов. Например, 900, 1800, 2100, 2600 МГц. Основная причина такого разнообразия в нехватке ёмкости в одном из них. Обслужить всех абонентов всеми возможными стандартами только лишь в одном диапазоне просто невозможно.
Основное отличие между диапазонами в дальности обслуживания. Чем выше частота - тем меньше радиус покрытия. Почему это так мы поговорим в сегодняшней статье.
Наверняка, многие скажут, что чем выше частота - тем хуже сигнал проникает внутрь помещений и огибает препятствия. И с этим не поспоришь.
Но давайте себе представим высокую базовую станцию в поле, вокруг которой равнина на десятки километров. Если мы запустим одновременно один и тот же стандарт в разных частотных диапазонах, например, 4G в 1800 и 2600 диапазоне уже через пару километров мы увидим заметную разницу в уровнях сигналов.
С чем это связано? Чтобы найти ответ на этот вопрос нам нужно вспомнить теорию и школьный курс физики.
Сигнал сотовой связи - это электромагнитная волна. Как и у любой другой волны, например, у волны на поверхности моря, у неё есть вершины и впадины. Они чередуются друг за другом, образуя волну.
Расстояние между двум последовательными вершинами (или впадинами) называется периодом волны. Чем растянутее (длиннее) волна - тем больше период.
С другой стороны, чем больше период - тем ниже частота волны. Если мы представим волну в океане без сильного ветра - частота будет низкой, а у ряби на поверхности лужи от резкого порыва ветра будет высокая частота.
То есть у сигнала сотовой связи с частотой 900 МГц период больше, а 1800 МГц - меньше. Чем выше частота - тем меньше период.
Следующий важный момент заключается в том, что базовые станции в разных частотных диапазонах работают с одинаковой мощностью. Конечно же бывают исключения. Например, местные частотные ограничения или соседство с сопредельными государствами, где могут действовать другие нормы.
Но в большинстве случаев, базовая станция в 900 МГц и в 1800 МГц будет работать с одной и той же мощностью. Например, 20 Вт.
При это энергия заключённая в каждое колебание волны останется той же. Но так как длинна волны в более высоком частотном диапазоне меньше - волна сможет проделать меньшее расстояние, чем волна с более низкой частотой.
Иными словами, уровень сигнала от базовой станции в разных частотных диапазонах будет одинаковым на разном расстоянии. Например, если мы будем удаляться от башни: мы увидим пустую шкалу на индикаторе телефона через 10 км в 1800 МГц, а в 900 МГц через 20 км. Это главная причина разности покрытия в разных диапазонах.
Как вы видите, есть соблазн придумать пропорцию: в 900 МГц покрытие в 2 раза дальше, чем в 1800 МГц. Но я бы так не утверждал. На практике есть множество факторов, которые вносят свои коррективы.
Например, углы наклона антенн, высота их подвеса, диаграмма направленности, застройка, рельеф местности и т.д. Тем не менее, разница в покрытии между разными частотными диапазонами есть и она тем заметнее, чем больше разница в номиналах частот.
Особенно сильно она чувствуется с появлением новых стандартов сотовой связи, таких как 4G и, тем более, 5G. В последнем, возможный диапазон рабочих частот расширен до 100 ГГц. Только представьте во сколько раз меньше радиус покрытия соты в диапазоне 20 ГГц, по сравнению с 0,9 ГГц (900 МГц).
К слову, это одна из причин увеличения частоты установки станций. Чтобы создать приемлемое покрытие в диапазоне 2600 МГц нужно гораздо больше базовых станций, чем когда мобильные операторы эксплуатировали сети лишь 900 и 1800 МГц.
🚩 Читайте Блог и Telegram