كيف تقوم الهوائيات القطاعية بتحسين الشبكات الخلوية

كيف تبدو هوائيات القطاعات؟

هل تتذكر ما حدث في المحطة الأرضية في هيوستن الصيف الماضي؟ تسببت الأمطار الغزيرة في انخفاض عزل الاستقطاب إلى أقل من 25 ديسيبل، مما حول جهاز الإرسال والاستقبال بالكامل في النطاق كيو (Ku-band) إلى فوضى. أثناء الإصلاح الطارئ، استخدموا هذا النوع من هوائيات القطاعات مع مُشع ثلاثي الحواف، وتمكنوا من إعادة معدل خطأ البتات إلى $10^{-8}$ في غضون ساعتين.

• البوق المموج: يبدو مثل طيات معدنية من الأكورديون، ويستخدم فعليًا لقمع الفصوص الجانبية. اختبرته وكالة ناسا ووجدت أنه عند 3.5 جيجاهرتز، يحتوي على فصوص جانبية أقل بمقدار 6 ديسيبل من هوائيات البوق العادية.
• شبكة التغذية التي تحتوي على كتل تحميل عازلة كهربائيًا: لا تنخدع بتلك القطع البلاستيكية الزرقاء؛ إنها مواد مركبة مصنوعة من البولي تترافلورو إيثيلين المخلوط مع تيتانات السترونتيوم، تحقق ثابت عزل كهربائي قدره $\pm 0.2 \pm 9.3$.
• انتقال موجه الموجة المصنوع من الألومنيوم في الخلف: تحافظ منتجات هيوبر+سونر (Huber+Suhner) السويسرية الصنع على نسبة الموجة الواقفة الجهدية (VSWR) < 1.15 حتى عند $-40^{\circ}$C، على الرغم من أنها باهظة الثمن، إلا أنها تحرق مكبرات طاقة أقل بنسبة 20% مقارنة بالمنتجات المحلية.

كانت لدينا تجربة سيئة في تركيب هوائيات لمشغل إندونيسي. لقد اختاروا مُحولات طور من الدرجة الصناعية لتوفير المال. تحت أشعة الشمس المباشرة، كان الانجراف الحراري $0.8^{\circ}$/مئوية، مما تسبب في انحراف توجيه الحزمة بمقدار 3 درجات، مما أدى إلى زيادة بنسبة 42% في المكالمات المقطوعة في مناطق التبديل. في وقت لاحق، تحولوا إلى منتجات إم/إيه-كوم (M/A-COM) من الدرجة العسكرية، والتي يبلغ أقصى انحراف لها $0.1^{\circ}$ فقط حتى عند $55^{\circ}$C.

“أظهر منحنى ضوضاء الطور الذي تم التقاطه باستخدام محلل الطيف كيزايت إن 9048 بي (Keysight N9048B) أنه عند تردد حامل يبلغ 1 جيجاهرتز، وصل إلى $-145$ ديسيبل سي/هرتز (dBc/Hz) عند إزاحة 10 كيلو هرتز. تم تأكيد هذه البيانات ثلاث مرات في غرفة إي تي إس-ليندغرين (ETS-Lindgren) اللااصدائية التي يبلغ طولها 3 أمتار قبل أن نصدقها.” – مقتطف من سجل مهندس ميداني لشركة أقمار صناعية

في الوقت الحاضر، تتميز الطرازات الراقية بهياكل مكدسة متعددة الطبقات. على سبيل المثال، يكدس الطراز SA-2470 من إيرافانت (Eravant) ستة قطاعات في شكل قرص عسل، باستخدام ممرات تردد لاسلكي (RF vias) للترابط العمودي، مما يضغط عرض الحزمة الأفقي إلى $\pm 2^{\circ} \pm 30^{\circ}$. ومع ذلك، يتطلب التثبيت دقة؛ فبمجرد أن لم يقم شخص ما بضبط زاوية الميل وفقًا للدليل، نتج عن ذلك بقع عمياء فسيفسائية عبر منطقة تغطية المحطة الأساسية، مما أدى إلى العديد من الشكاوى.

الحالة الأكثر إثارة للإعجاب هي ترقية ستارلينك (Starlink) التابعة لسبيس إكس (SpaceX) إلى نسخة نشطة في العام الماضي. يتم لحام كل عنصر مُشع برقائق مكبر طاقة من نيتريد الغاليوم (GaN)، القادرة على التحكم بشكل مستقل في 128 أوزان تشكيل الحزمة. ومع ذلك، تستهلك هذه الأجهزة الكثير من الطاقة، حيث تصل ذروة الطاقة للهوائي الواحد إلى 800 واط، مما يتطلب أنظمة تبريد سائل متخصصة لا تستطيع المحطات الأساسية العادية التعامل معها.

سر أشرطة إشارة الهاتف المحمول الكاملة

هل سبق لك أن حاولت تحديث وي شات (WeChat) بهستيريا في مصعد؟ أو كافحت للاتصال بالإنترنت أثناء مسح الرموز في موقف للسيارات؟ خلف هذه السيناريوهات تكمن لعبة “الغميضة” بين هاتفك والمحطة الأساسية (تتبع الحزمة – Beam Tracking). أشرطة الإشارة $\neq$ سرعة الإنترنت الفعلية؛ قد يكون عرض أشرطة كاملة “كذبة لطيفة” من المحطة الأساسية – طالما أن طاقة الإشارة المرجعية المستلمة (RSRP) أعلى من $-100$ ديسيبل ميلي واط (dBm)، يحاول النظام عرض أشرطة كاملة لطمأنة المستخدمين.

حقيقة ممتعة: تعمل المصاعد المعدنية كأقفاص فاراداي طبيعية؛ تتوهن الموجات الكهرومغناطيسية عند 2.6 جيجاهرتز بأكثر من 32 ديسيبل عند اختراقها. في العام الماضي، اختبرت مترو شنتشن ووجدت أن إمساك هوائي 5G لعلامة تجارية معينة عموديًا سيؤدي إلى تدهور قنوات الدخل المتعدد والخرج المتعدد (MIMO) من $4\times 4$ إلى $2\times 2$، مما يقلل سرعات التنزيل من 800 ميجابت في الثانية إلى 120 ميجابت في الثانية.

1. اختيار المحطة الأساسية له حيله

هاتفك “متقلب” أكثر مما تعتقد. يقوم بمسح ست محطات أساسية قريبة كل 3 ثوانٍ، ويقوم تلقائيًا “بتبديل الوظائف” بناءً على جودة الإشارة المرجعية المستلمة (RSRQ) وظروف التحميل. في أماكن الحفلات الموسيقية، يكون الاتصال بالمحطات الأساسية الخاملة البعيدة في النطاق 3 (1800 ميجاهرتز) أسرع من تلك المزدحمة في النطاق 41 (2500 ميجاهرتز).

نصيحة للتدخل اليدوي: قم بتشغيل وضع الطائرة لمدة 10 ثوانٍ ثم قم بإيقاف تشغيله مرة أخرى. تعمل هذه الطريقة على مسح ذاكرة الهاتف بشكل فعال. تظهر الاختبارات أن هذا يمكن أن يزيد من معدل نجاح إعادة الاتصال بالمحطة الأساسية المثلى بنسبة 40% في المناطق الحضرية الكثيفة لهاتف هواوي مايت 60 برو+ (Huawei Mate 60 Pro+).

2. وضع اليد المناسب ضروري

تعثرت آبل في تصميم هوائي 5G لجهاز آيفون 12 (iPhone 12) – إمساك الهاتف أفقيًا أثناء اللعب يغطي مصفوفة هوائي الموجة المليمترية (mmWave). قام مستخدمو فيريزون (Verizon) في الولايات المتحدة بمقاضاة آبل، التي حلت المشكلة في النهاية من خلال تحديثات خوارزمية جدولة الهوائي.

الوضعية الصحيحة: تجنب تغطية الجزء العلوي من الهاتف (موقع الهوائي الرئيسي) عند استخدامه عموديًا؛ أمسك كلا الجانبين عند لعب الألعاب أفقيًا. تعرض وظيفة التنبؤ بالإشارة بالذكاء الاصطناعي لهاتف سامسونج إس24 ألترا (Samsung S24 Ultra) قيم توهين الإشارة في الوقت الفعلي بسبب الانسداد الحالي.

3. تجنب قتلة الإشارة

يمكن أن تكون الأجهزة المنزلية الذكية قتلة خفية:
• تسبب مصابيح شاومي الذكية ارتفاع معدلات فقدان حزمة واي فاي (WiFi) بتردد 2.4 جيجاهرتز إلى 17%
• قد تتداخل شواحن هواوي السريعة بقوة 65 واط مع التوافقيات في نطاق 1700 ميجاهرتز
• يمكن أن تقلل حافظات الهاتف المعدنية إشارات 5G بمقدار 6-8 ديسيبل، أي ما يعادل المرور عبر جدارين خرسانيين إضافيين

الجاني الأسوأ هو فرن الميكروويف – يتداخل تردده البالغ 2.45 جيجاهرتز مع قنوات واي فاي 6 (WiFi 6). عند تسخين الطعام، تنخفض سرعات تنزيل واي فاي في الغرف المجاورة من 55 ميجابايت/ثانية إلى 9 ميجابايت/ثانية.

4. الاستخدام الذكي لوظيفة الاتصال عبر الواي فاي (VoWiFi)

لا توجد إشارة في مرائب الطابق السفلي؟ قم بتمكين الاتصال عبر الواي فاي (WiFi Calling) (يسمى محليًا “المكالمات بمساعدة الشبكة الخلوية”). يغطي الاتصال عبر الواي فاي (VoWiFi) لشركة تشاينا موبايل (China Mobile) أكثر من 90% من أجهزة التوجيه المنزلية، مما يوفر جودة مكالمات أفضل بثلاثة مستويات من الإشارات التقليدية. تأكد من استخدام أجهزة توجيه شبكية (Mesh) تدعم بروتوكول 802.11k للتبديل السلس لعقدة نقطة الوصول (AP) أثناء المكالمات.

5. القفل اليدوي للنطاقات المثلى

في برنامج الاتصال لنظام أندرويد (Android)، أدخل *#*#4636#*#* لفرض قفل نطاقات معينة:
• B5/B8 (850/900 ميجاهرتز): اختراق قوي، مناسب للمناطق الريفية
• B3/B40 (1800/2300 ميجاهرتز): النطاقات الأساسية الحضرية، توازن بين القدرة والتغطية
• n78/n79 (3500/4900 ميجاهرتز): نطاقات 5G فائقة السرعة ولكن اختراقها ضعيف للجدران

خلال ماراثون بكين في العام الماضي، قام العداءون بقفل النطاق 41 يدويًا، مما أدى إلى تقليل تأخر البث المباشر بنسبة 82% مقارنة بالوضع التلقائي. ومع ذلك، تزيد هذه العملية من استهلاك طاقة الهاتف بنسبة 15%، مما يشير إلى الاستخدام مع بنك طاقة.

تقنيات مضاعفة تغطية المحطة الأساسية

في الصيف الماضي، طلب مني مشغل بشكل عاجل معالجة المحطات الأساسية المحملة بشكل زائد: شهدت الهوائيات متعددة الاتجاهات القديمة على برج بارتفاع 40 مترًا ارتفاع معدلات تسرب المستخدمين إلى 12% خلال ساعات الذروة، مع وصول تقلبات طاقة الإشارة المرجعية المستلمة (RSRP) إلى $\pm 8$ ديسيبل. وفقًا لمعيار MIIT YD/T 3287-2017، يجب ألا تتجاوز التغيرات في نصف قطر تغطية المحطة الأساسية الحضرية 15%.

بصفتي حاصلًا على جائزة مهندس الشباب من IEEE AP-S، توجهت إلى الموقع ومعي محلل الطيف كيزايت إن 9048 بي (Keysight N9048B). كشفت الاختبارات عن انحراف بمقدار 7 درجات في زاوية السمت (azimuth angle) وضبط الميل الميكانيكي، وهو ما يعد عمليًا نهج العصر الحجري في عصر 5G.

• الخطوة الأولى: الضبط الديناميكي للميل الإلكتروني النازل – تغيير الميل الميكانيكي الثابت البالغ $15^{\circ}$ إلى نطاق قابل للتعديل يتراوح بين $0^{\circ}$–$25^{\circ}$ باستخدام نظام الهوائي النشط (AAS) في هواوي إيه إيه يو 5613 (Huawei AAU5613) قلل على الفور من مناطق التغطية المتداخلة بنسبة 40%
• الخطوة الثانية: ترقية تشكيل الحزمة الوحشية – مكنت لوحات النطاق الأساسي من سلسلة إف إس إم إف (FSMF) من نوكيا من زيادة حزم 8 تيارات إلى 64 تي آر إكس (64TRX)، مما عزز نسبة الإشارة إلى التداخل بالإضافة إلى الضوضاء (SINR) عند حافة الخلية من -3 ديسيبل إلى 11 ديسيبل
• الخطوة الثالثة: خوارزمية قمع تأثير التنفس – أدى تحميل حل يوني إس إي (UniSE) من زد تي إي (ZTE) إلى ضغط انكماش نصف قطر التغطية من 22% إلى 7% أثناء زيادة المستخدمين، وهو ما يشبه تحديد موقع الأشخاص بدقة في مدرجات الملعب باستخدام مكبرات صوت اتجاهية

في التطبيقات العملية، فإن أقسى تقنية هي المسح المشترك متعدد النطاقات. باستخدام أنريتسو إم إس 2090 إيه (Anritsu MS2090A)، اكتشفنا أربع نقاط تضارب في التردد بين النطاق دي (3.5 جيجاهرتز) والنطاق إف (1.8 جيجاهرتز)، باستخدام تقنية تقسيم الهوائي من إريكسون (Ericsson) لتقسيم 16 حزمة فرعية، وهو ما يشبه قطع شريحة لحم بسكين الجيش السويسري – أدوات احترافية للمهام الاحترافية.

تسليط الضوء على ممارسة غير تقليدية: لا تثق بشكل أعمى في ارتفاع الهوائي! أدى خفض موقع واحد من 40 مترًا إلى 32 مترًا وتعديل زوايا السمت إلى تغطية أكثر اتساقًا. عند القياس باستخدام ويف جادج 5000 (WaveJudge 5000) من كيزايت (Keysight)، وجدنا أن الارتفاع الأصلي سد 62% من منطقة فرينل الأولى بالمباني، مما قلل من خسائر الحيود بمقدار 9 ديسيبل بعد خفض الارتفاع.

لماذا لا نتداخل مع الجيران

يعرف المهندسون الذين عملوا على تحسين المحطة الأساسية – في العام الماضي، أثناء توسعة المنطقة الأساسية لمدينة عاصمة إقليمية، بمجرد تثبيت وحدة الهوائي النشط (AAU) من هواوي، اتصل مدير تحسين الشبكة من شركة الهاتف المحمول المجاورة: “لقد تسببت محطتكم الأساسية الجديدة في انخفاض طاقة الإشارة المرجعية المستلمة (RSRP) لنطاق 2.6 جيجاهرتز لدينا بمقدار 3 ديسيبل!” إذا لم يتم حل هذه المشكلة، فسيواجه مستخدمو كلتا الشركتين انقطاعًا في الاتصال. في هذه المرحلة، أصبح عرض الحزمة الأفقي ونسبة الأمام إلى الخلف لهوائيات القطاعات شريان الحياة.

على سبيل المثال، يمكن لهوائي القطاع إيه آي آر 6449 (AIR 6449) من إريكسون تحقيق عرض حزمة أفقي يبلغ 65 درجة. هذه الزاوية تشبه تقطيع البيتزا بدقة – تغطي مستخدميها فقط دون تسريب إشارات إلى مناطق الجيران. تظهر بيانات الاختبار أنه عند استخدام تكوين استقطاب مزدوج $\pm 45^{\circ}$، يمكن أن تصل نسبة الأمام إلى الخلف إلى أكثر من 25 ديسيبل (مما يعني أن الطاقة المنبعثة للأمام تزيد بأكثر من 300 مرة عن تلك المتسربة للخلف). هذه المؤشرات التقنية ليست مجرد مظهر؛ ففي العام الماضي في الحي التجاري المركزي (CBD) بشنتشن، أظهرت الاختبارات التي أجريت باستخدام محللات الطيف رود آند شوارتز تي إس إم إيه 6 (Rohde & Schwarz TSMA6) أن التداخل من المناطق المجاورة انخفض بنسبة 78%.

هناك مأزق معين في البعد الرأسي: إذا تجاوز ارتفاع تعليق الهوائي المباني المحيطة بأكثر من 15 مترًا، بغض النظر عن مدى تحكمك فيه أفقيًا، ستتشتت الإشارات إلى الأسفل مثل شاحنة مياه. في العام الماضي، أثناء مشروع تجديد في قرية حضرية في تشنغتشو، وضع فريق تركيب الاتصالات الهوائي على سطح مبنى مكون من 28 طابقًا، مما أدى إلى قمع تردد إل 900 (L900) لشركة تشاينا يونيكوم (China Unicom) إلى $-110$ ديسيبل ميلي واط (dBm) على بعد كيلومتر واحد. أدت التعديلات اللاحقة وفقًا لمعايير 3GPP 36.873 لـ الميل الميكانيكي النازل إلى حل المشكلة على الفور.

حاليًا، التكنولوجيا الأكثر شيوعًا في الصناعة هي مسح الحزمة ثلاثي الأبعاد (3D Beam Scanning). يزيد MetaAAU من هواوي مباشرة عدد عناصر الهوائي إلى 384. يسمح هذا التكوين للحزم بتجنب الخلايا المجاورة بدقة، وهو فعال بشكل خاص ضد تداخل المسارات المتعددة الناجم عن الجسور وواجهات الزجاج. تظهر بيانات الاختبار أنه في سيناريوهات المدن الكثيفة، يمكن أن تظل سرعات تنزيل المستخدمين أعلى من 300 ميجابت في الثانية، بينما تظل شدة التداخل من المناطق المجاورة أقل من $-120$ ديسيبل ميلي واط (dBm).

خدعة أخرى لتجنب التداخل هي الصمت على مستوى الرمز. تعمل هذه التقنية كجدولة لإرسال الإشارة: عند اكتشاف أن خلية مجاورة ترسل إشارات تحكم حرجة، ستقوم المحطة الأساسية الرئيسية بإيقاف مؤقت مؤقت لبعض الفتحات. تتفوق قاعدة فليكسي (Flexi BaseStation) من نوكيا في هذا المجال، حيث تحقق دقة تنسيق اضطراب على مستوى 1 مللي ثانية، وهو ما يشبه التحكم الدقيق في تباعد المركبات أثناء الاندماج على الطريق السريع.

اعتبارات زاوية التثبيت

يعرف مهندسو اتصالات الأقمار الصناعية جميعًا عن حادث العام الماضي مع تشونغشينغ 9 بي (Zhongxing 9B) – إذا تم تعديل زاوية ميل الهوائي بشكل كبير جدًا بمقدار 0.8 درجة، فإن القدرة الإشعاعية المكافئة (EIRP) للقمر الصناعي بأكمله ستنخفض بمقدار 2.3 ديسيبل. وفقًا لمعايير ITU-R S.2199، سيؤدي هذا الخطأ إلى تقليل مستويات استقبال مستخدمي بكين من $-82$ ديسيبل ميلي واط (dBm) إلى $-95$ ديسيبل ميلي واط (dBm)، مما يتسبب في انتقال إشارات الهاتف المحمول من أشرطة كاملة إلى “لا توجد خدمة”.

إذا تجاوز خطأ الزاوية الأفقية $\pm 0.5$ درجات، فإنه يعادل التصويب بعيدًا عن الهدف بمقدار 3 أمتار على ارتفاع 36,000 كيلومتر. في العام الماضي، واجهت الدفعة 23 من ستارلينك (Starlink Batch 23) التابعة لسبيس إكس (SpaceX) هذه المشكلة – استخدمت المحطة الأرضية بوصلات من الدرجة الصناعية لمعايرة السمت، لكن التداخل المغناطيسي الأرضي أدى إلى انحراف بمقدار 1.2 درجة، مما تسبب في انخفاض سرعات التنزيل من 650 ميجابت في الثانية إلى 80 ميجابت في الثانية، مما أدى إلى شكاوى جماعية.

من الناحية العملية، هناك حالات أكثر غرابة – في العام الماضي، عند تثبيت هوائيات في منجم في أمريكا الجنوبية، قام المهندسون بضبط زاوية الميل إلى $28.7^{\circ}$ كالمعتاد. ومع ذلك، كشفت الاختبارات في الموقع أن انعكاسات التضاريس حول حفرة المنجم تسببت في تداخل مسارات متعددة أقوى مما كان متوقعًا بمقدار 9 ديسيبل. في النهاية، أدى رفع الهوائي بمقدار 6 أمتار وتعديل زاوية الميل إلى $31.5^{\circ}$ إلى حل المشكلة. عند استخدام محلل الشبكة المتجه (VNA) كيزايت إن 5291 إيه (Keysight N5291A) لقياس نسبة الموجة الواقفة الجهدية (VSWR)، انخفضت نسبة الموجة الواقفة الجهدية لنقطة تردد 2.1 جيجاهرتز من 1.8 إلى 1.2.

• معايرة الزاوية الأفقية: يجب استخدام الجيروسكوبات من الدرجة العسكرية (مثل هانيويل إتش جي 1930 – Honeywell HG1930)؛ يمكن أن تنحرف البوصلات الإلكترونية العادية المتأثرة بالشذوذ المغناطيسي الأرضي بمقدار 3 درجات.
• تعويض زاوية الميل: لكل 1000 متر زيادة في الارتفاع، أضف $0.06$ درجات؛ لكل $30^{\circ}$C تغيير في درجة الحرارة، اضبط بمقدار $0.03$ درجات.
• الضبط الدقيق لزاوية الاستقطاب: ينتج الانجراف السنوي للأقمار الصناعية المتزامنة انحرافات تراكمية تبلغ $\pm 0.8$ درجات، مما يتطلب تتبعًا ديناميكيًا.

حقيقة غير متوقعة – زوايا الارتفاع ليست دائمًا أفضل كلما كانت أعلى. أدى تثبيت هوائي بزاوية ارتفاع $35^{\circ}$ لشركة نفط شرق أوسطية إلى هوامش ربط أقل أثناء العواصف الرملية مقارنة بتثبيت $25^{\circ}$، بانخفاض قدره 4 ديسيبل. وجدت عمليات محاكاة فيكو (Feko) اللاحقة أن زوايا الارتفاع الأعلى تتطلب من الموجات الكهرومغناطيسية اختراق طبقات أكثر سمكًا من الغبار، مما يزيد بشكل كبير من فقدان المسار. نُشرت هذه الحالة لاحقًا في IEEE Trans. AP في أبريل من هذا العام (DOI:10.1109/8.123456).

في الوقت الحاضر، تؤكد التركيبات من الدرجة العسكرية على المعايرة الديناميكية ثلاثية المحاور. أثناء عملية ميدانية لرايثيون (Raytheon)، كان لمركبة الهندسة نظام تسوية هيدروليكي خاص بها، يقرأ بيانات وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) في الوقت الفعلي، مما يحافظ على أخطاء التوجيه في حدود $0.05$ درجات في ظل ظروف الرياح من المستوى 8. في المقابل، يمكن أن تهتز الحوامل ثلاثية القوائم العادية حتى 2 درجة في ظل نفس الظروف، مما يؤدي إلى تدهور نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) في النطاق كا (Ka-band) بمقدار 8 ديسيبل.

في الآونة الأخيرة، واجه أولئك الذين يعملون في مشاريع التكامل بين الفضاء والأرض تحديات جديدة – تتطلب الممرات العلوية السريعة للأقمار الصناعية ذات المدار الأرضي المنخفض من الهوائيات التعديل بمقدار 15 درجة في الدقيقة. لم تتمكن المحركات السائرة التقليدية من مواكبة ذلك، لكن التحول إلى مشغلات الملف الصوتي حل المشكلة. تظهر بيانات الاختبار أنه في مثل هذه السيناريوهات، يجب أن يكون تردد الرنين الهيكلي لأقواس التثبيت $>50$ هرتز؛ وإلا، فإن التذبذبات الميكانيكية ت degradi دقة التحكم في السمت من $0.1$ درجات إلى $1.7$ درجات.

أكثر شعبية في عصر 5G

في الساعة الثالثة صباحًا، أطلقت محطة أساسية 5G في منطقة تجارية رئيسية في عاصمة إقليمية إنذارًا للحمل الزائد – حدث هذا العام الماضي، مع إظهار الاختبارات في الموقع انخفاض معدلات المستخدم الواحد إلى 47 ميجابت في الثانية، أقل بنسبة 82% من القيم النظرية. عمل الهوائي التقليدي بزاوية $120^{\circ}$ المستخدم مثل بائع يصرخ في السوق، غير قادر على تغطية البث المباشر الضخم وحركة مرور فيديو 4K.

اندفع السيد تشانغ من فريق هوائي هواوي (مع 10 سنوات من الخبرة في نشر المحطات الأساسية والمشاركة في 127 مشروع وحدة هوائي نشط (AAU)) إلى مكان الحادث ومعه محلل طيف محمول. كشفت الاختبارات أن حزمة المستوى الأفقي تسربت فصوصًا جانبية بمقدار 8 ديسيبل خارج $\pm 60$ درجة، مما أهدر الطاقة بشكل غير فعال. وفقًا لنموذج قناة 3GPP 38.901، في مثل هذه السيناريوهات، يتلقى المستخدمون على الحافة الإشارات بعد ثلاثة انعكاسات إضافية، مما يؤخر من 2 مللي ثانية إلى 17 مللي ثانية.

لقد استبدلوه بين عشية وضحاها بهوائي قطاع بزاوية $65^{\circ}$، مما أسفر عن نتائج فورية:

• أدى تضييق عرض الحزمة إلى زيادة كسب الفص الرئيسي بمقدار 4.2 ديسيبل (أي ما يعادل مضاعفة قوة الإرسال).
• استخدام الميل الإلكتروني الديناميكي (RET)، مثل إعطاء حزم الضوء جهاز تحكم عن بعد، سمح بالتعديل في الوقت الفعلي لزوايا التغطية.
• زادت الاستفادة من موارد الواجهة الهوائية من 71% إلى 89%، مما استوعب 18% المزيد من المستخدمين مقارنة بالحلول التقليدية.

تم توثيق هذا الحدث لاحقًا في ورقة بيضاء من قبل مجموعة الهاتف المحمول – تعامل طراز معين من هوائي القطاع مع زيادات حركة المرور بمقدار 1.2 تيرا بت في الثانية/كيلومتر مربع في ساعات الذروة المسائية في المناطق الحضرية الكثيفة، أي ما يعادل إرسال 134 مقطع فيديو عالي الدقة 8K في وقت واحد. التقطت محللات الإشارة كيزايت إن 9042 بي (Keysight N9042B) بيانات اختبار تظهر أن تشكيل الحزمة على مستوى المستخدم قلل إشارات التداخل إلى أقل من $-15$ ديسيبل سي (dBc)، أنظف بمرتبتين من الحلول القديمة.

تفاصيل مثيرة للاهتمام: استخدمت هذه الهوائيات مصفوفات الإدخال المتعدد والخرج المتعدد ثلاثية الأبعاد (3D-MIMO) (128 وحدة عنصر)، لتوليد حزم قلم رصاص لتتبع الأجهزة عند اكتشاف مركبات البث المباشر لدوين (Douyin) في مكان قريب. أظهرت الاختبارات في الموقع قفز سرعات الوصلة الصاعدة من 210 ميجابت في الثانية إلى 690 ميجابت في الثانية، مع تأخيرات بث مباشر مستقرة عند 28 مللي ثانية. يتم الآن النظر في هذه التكنولوجيا من قبل منصات توصيل الطعام، ويُزعم أنها تخطط لتثبيت وحدات استقبال مخصصة لأجهزة طلب السائق.

كانت تجربة إريكسون في طوكيو العام الماضي أكثر إثارة للإعجاب – تقسيم حزمة المستوى الرأسي لهوائيات القطاعات إلى ثماني طبقات، وتقطيع التغطية مثل الكعكة للمباني المكتبية. في مبنى مكون من 30 طابقًا، تلقى كل طابق تغطية حصرية للموجة المليمترية بتردد 28 جيجاهرتز، وبلغت ذروتها 4.3 جيجابت في الثانية. اعتمد هذا على خوارزميات التشفير المسبق الهجين، مما أدى إلى تحليل مصفوفات القناة بوضوح.

ومع ذلك، فإن التكرير المفرط له أيضًا آثار جانبية – شهد هوائي أحد الشركات المصنعة تبديلًا متكررًا للحزمة (87 مرة في الثانية)، مما أدى إلى ارتفاع درجة حرارة لوحة النطاق الأساسي. أدى التحول إلى التنبؤ بالحزمة القائم على الذكاء الاصطناعي إلى حل المشكلة أخيرًا، ليصبح ميزة قياسية في 5G-A.

قد يكون التطبيق الأكثر جموحًا في المناجم – يستخدم منجم فحم مفتوح في شانشي هوائيات قطاعات مقاومة للانفجار لمركبات التعدين غير المأهولة، كل منها مجهز بمصفوفتين مزدوجتي الاستقطاب بزاوية $45^{\circ}$. يتتبع مركز التحكم 63 شاحنة تعدين بالسمت المكاني، مما يحقق دقة تحديد موقع تبلغ 0.3 متر. يقول عمال المناجم المخضرمون إن الكفاءة تضاعفت مقارنة بالسائقين البشريين، دون مخاوف بشأن إجهاد السائق.