Якісний сигнал. Як технологія BeamForming покращує продуктивність бездротової мережі
Побутує думка, що Beamforming – це обов’язково промінь базової станції, що стежить за абонентом або абонентами та змінює свою форму, напрямок та дальність. Насправді, це поняття ширше, а перші реалізації з’явилися ще в 3G. Але про все по порядку.
Beamforming у перекладі з англійської – формування променя. Якщо сказати максимально просто, це технологія поділу одного стільника на кілька. У найпростішому варіанті beamforming полягає в поділі одного стільника на дві за рахунок установки спеціальної антени, що має в одному діапазоні відразу 2 основних пелюстки діаграми спрямованості в одному діапазоні. На такому секторі необхідно встановити також 2 радіо-модулі, оскільки, практично ємність і ресурс такого сектора подвоюється. Це називається статичний beamforming і він досить часто використовується в мережах 3G.
Бувають ситуації, коли навантаження на станції дуже велике, а можливості встановити ще одну станцію поблизу немає або це не має економічного сенсу.
Крім поділу по горизонталі сектор також можна поділити по вертикалі. В цьому випадку два нових стільники будуть розташовані один під одним. Це більш ексклюзивний варіант beamforming, який може бути використаний для створення покриття у хмарочосах або на гірськолижних схилах. Поєднання горизонтального та вертикального поділу сектора приведе нас до цілої матриці променів – секторів, яка дуже добре уживається з іншою технологією – MIMO. У 4G можуть застосовуватися антени з MIMO до 32T32R. Фактично це збільшує ресурс одного сектора у 32 рази.
Подальший розвиток цієї технології називається динамічним beamforming, коли потужність сусідніх променів не дорівнює один одному. Задіяні ті пелюстки, у яких спостерігається навантаження в даний момент часу. У цьому випадку базова станція може посилити потужність в одному напрямку та знизити в іншому, що помітно покращує якість обслуговування та швидкості у будинках, підвальних приміщеннях, переходах тощо.
Однак є і варіант beamforming, коли промінь дійсно йде за абонентом або скупченням абонентів. Це називається 3D beamforming. Причому, сама антена залишається нерухомою, а форма променя змінює рахунок зміни напруги на різних елементах антенної решітки. 3D beamforming дозволяє нарощувати ємність сектора практично безкінечно, але є одне але. Вартість антен для цієї технології є дуже високою. Вона істотно перевищує вартість решти станції та знайти реальну сферу застосування цієї технології в даний час дуже складно. Як ви бачите, beamforming має безліч варіацій: від найпростіших, до вкрай складних та дорогих. Ця технологія як чарівна паличка зараз є основною рушійною силою, що дозволяє збільшувати спектральну ефективність нових стандартів стільникового зв’язку. З приходом 5G у операторів з’являється дедалі більше варіантів її застосування практично, що у майбутньому дозволити забезпечити покриття всередині будинків навіть у дуже високих частотних діапазонах.