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        無線通信
        2024/5/22 09:25

        酷暑之下、誰來安撫躁動的無線網絡

        C114通信網  

        高溫天氣容易讓人心煩氣躁,在炎熱的天氣下打電話、刷抖音、視頻直播有沒有覺得沒有日常流暢,聽不清、轉圈圈、卡頓等各種問題層出不窮。是的,這種不流暢不是因為你心煩氣躁,而是手機信號在酷暑下也會躁動亂竄,造成網速給熱“崩”了,這種現象被稱為大氣波導現象,早在4G就已大面積出現,5G愈發嚴重。隨著高溫天氣的到來,較大范圍的用戶將會遇到這種現象。

        大氣波導是一種在對流層環境中形成的異常大氣結構,主要是由于大氣的逆溫和逆濕引起的。當對流層中的某層出現逆溫或水汽急劇減小,導致空氣密度和折射率的垂直變化很大時,無線電波射線會發生超折射傳播。這種電磁能量在波導層的上下壁之間來回反射向前傳播的現象,被稱為大氣波導。大氣波導環境會改變電磁波傳播路徑和范圍,使得通信、探測、導航等系統出現特殊的傳播特征,其中無線網絡通信信號能在這種環境中傳播400公里甚至更遠的距離。

        我國的大氣波導分布范圍很廣,其中主要存在兩種不同類型的波導干擾:海面蒸發波導和內陸表面波導。

        海面蒸發波導主要影響沿海地市,發生頻度高,干擾持續時間長,全天24小時都可能發生。而內陸表面波導主要影響內陸城市,一般發生在晚上7點到第二天11點左右。大氣波導在春夏秋三季都會發生,其中夏季強度較大。

        具體來說,我國的一些地區,如環渤海區域,主要受海面蒸發波導的影響。而江浙滬區域、山河四省中部地區可能會受到內陸表面波導的干擾。這些波導干擾對無線電波的影響范圍很廣,極限頻率主要集中在30 MHz~5 GHz,對L波段、S波段和C波段的無線電系統的影響尤為顯著。

        大氣波導現象不就意味著無線信號形成超遠距離覆蓋?按理說會增強信號覆蓋,網速應該變得更好才對。但很可惜,信號傳播不是簡單地疊加。

        手機信號說到底可以分成兩大類,一種是你手機發送給基站,比如開直播,畫面信息要上傳,這種叫做上行數據;還有一種是基站發送給你的,看視頻、下載游戲,數據從基站來,這種叫做下行數據。

        目前國內三大運營商5G網絡主要采用的是TDD模式,TDD 學名叫做時分雙工( Time Division Duplexing ),接收和發送在同一頻率信道的不同時間進行的,用時間來區分接收和發送信道。有點像生活中的潮汐車道,只有一條道,需要上行就變成上行鏈路,需要下行就變成下行鏈路。

        即使傳輸數據速度再快,從基站發出到用戶收到還是需要時間的,為了避免接收和發送的碰撞,在接收和發送之間設計了類似于交通燈中的黃燈GP作為緩沖區,在黃燈GP時間段,既不做上行數據業務也不做下行數據業務。

        但是黃燈 GP 到底要持續多久,是經過精密計算的,可當發生大氣波導干擾時,遠處的信號傳輸距離太大,當傳播信號的時長超過GP規定的時長時,上下行數據就亂成一鍋粥,網速也就崩了。

        大氣波導干擾現象是TDD制式網絡繞不過去的痛,近兩年得到越來越多的重視和提及的主要原因是5G網絡用戶數激增和直播業務的蓬勃發展,大氣波導干擾下的5G網絡無法滿足各類用戶的需求。

        為了應對大氣波導對無線網絡的影響,運營商已經采取了系列技術措施,如修改特殊子幀時隙配比、優化網絡參數、網絡結構調整等,以改善網絡性能并減少干擾。但至今也沒有徹底解決大氣波導干擾問題,依然有大量用戶因大氣波導干擾而無法隨時隨地享受5G網絡帶來的高速率、低延時體驗。

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