ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МОБИЛЬНЫХ СЕТЕЙ 4G/5G В ЭКРАНИРОВАННЫХ ГОРОДСКИХ УСЛОВИЯХ ЗА СЧЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ АНТЕННЫХ СИСТЕМ GPON-DAS
DOI:
https://doi.org/10.52167/1609-1817-2026-142-1-195-213Ключевые слова:
5G, 4G, качество мобильной связи, плотная городская застройка, RSRP, GPON DAS, распределённые антенные системы.Аннотация
В данной статье рассматривается качество мобильной связи в густонаселенных городских районах с учетом особенностей распространения радиосигнала, геометрии зданий и экранирующих свойств строительных материалов. Параметры приема сигналов 4G и 5G были экспериментально изучены в многоэтажном жилом комплексе с высокой плотностью застройки и сложной радиосредой. Качество связи измерялось по уровню сигнала RSRP различных мобильных операторов на разных уровнях и в разных помещениях.
Полученные результаты показали значительные колебания уровней сигнала внутри зданий, а также то, что традиционная макросотовая архитектура оказалась очень слабой в обеспечении стабильного покрытия в экранированных зонах. Для повышения эффективности связи была внедрена система распределенных антенн (GPON DAS) на основе GPON, которая обеспечила равномерное распределение радиосигнала в пределах здания. Экспериментальные данные подтвердили значительное улучшение параметров приема как сетей 4G, так и 5G, особенно в местах, где изначально уровни сигнала были низкими.
Результаты исследования доказывают высокую эффективность внедрения GPON DAS в густонаселенных городских районах и возможность масштабирования таких решений на жилые, коммерческие и промышленные объекты. Полученные результаты применимы при проектировании современных интеллектуальных телекоммуникационных систем и сетей пятого поколения.
Данное исследование было профинансировано Комитетом науки Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан в рамках гранта № IRN BR24993051 «Разработка системы интеллектуального города на основе IoT и анализа данных».
Библиографические ссылки
Sheikh, M.U.; Ruttik, K.; Jäntti, R. DAS and UDN Solutions for Indoor Coverage at Millimeter Wave (mmWave) Frequencies. In: IEEE Vehicular Technology Conference (VTC2019-Fall), 2019, Article 8891580.
Hasabelnaby, M.A. et al. From Centralized RAN to Open RAN: A Survey on the Evolution of Distributed Antenna Systems. arXiv, 2024, arXiv:2411.12166. https://doi.org/10.48550/arXiv.2411.12166
Kollia, A.; Bouras, C.; Papazois, A.; Kokkinos, V. Techno-Economic Analysis of Ultra-Dense and DAS Deployments in Mobile 5G. In: IEEE International Symposium on Wireless Communication Systems, 2015. https://doi.org/10.1109/ISWCS.2015.7454337
Allawi, Y.M.; Mohammed, A.F.Y.; Lee, J.; Choi, S.G. A Sustainable Business Model for a Neutral Host Supporting 5G and Beyond Ultra-Dense Networks. Sensors, 2022, 22, 5215. https://doi.org/10.3390/s22145215
Kim, E.S. et al. Coverage Extension of Indoor 5G Network Using RoF-Based Distributed Antenna System. IEEE Access, 2020, 8, 194992–194999. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.3033592
Osman, H. et al. Achievable Rate Evaluation of In-Building Distributed Antenna Systems. IEEE Transactions on Wireless Communications, 2013, 12, 3510–3521. https://doi.org/10.1109/TWC.2013.060513.121755
Yanikomeroglu, H.; Sousa, E.S. CDMA Distributed Antenna System for Indoor Wireless Communications. In: Proceedings of the IEEE International Conference on Universal Personal Communications, 1993, pp. 990–994. https://doi.org/10.1109/ICUPC.1993.528527
Borges, R.; Marins, T.; Borsato, M.; Filgueiras, H.; Costa, I.; Silva, R.; Spadoti, D.; Mendes, L.; Cerqueira, A.S., Jr. Integration of a GFDM-Based 5G Transceiver in a GPON Using Radio over Fiber Technology. Journal of Lightwave Technology, 2018. https://doi.org/10.1109/JLT.2018.2826483
Yunas, S.F.; Valkama, M.; Niemelä, J. Cell Planning for Outdoor Distributed Antenna Systems in Dense Urban Areas. In: International Telecommunications Network Strategy and Planning Symposium (Networks), 2014, pp. 1–7. https://doi.org/10.1109/NETWKS.2014.6959264
Ziółkowski, C.; Kelner, J.M. Empirical Models of the Azimuthal Reception Angle—Part I: Comparative Analysis of Empirical Models for Different Propagation Environments. Wireless Personal Communications, 2016, 91, 771–791. https://doi.org/10.1007/s11277-016-3496-1
Rappaport, T.S.; Sun, S.; Mayzus, R.; Zhao, H.; Azar, Y.; Wang, K.; Wong, G.N.; Schulz, J.K.; Samimi, M.; Gutierrez, F. Millimeter Wave Mobile Communications for 5G Cellular: It Will Work! IEEE Access, 2013, 1, 335–349. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2013.2260813
Liu, X.; Goldsmith, A. Cross-layer Design of Control over Wireless Networks. In: Advances in Control, Communication Networks, and Transportation Systems: In Honor of Pravin Varaiya. Boston, MA: Birkhäuser Boston, 2005, pp. 111–136. https://doi.org/10.1007/0-8176-4409-1_8
3GPP TR 38.901. Study on Channel Model for Frequencies from 0.5 to 100 GHz; Release 16; 3GPP: Sophia Antipolis, France, 2020.
Andrews, J.G.; Buzzi, S.; Choi, W.; Hanly, S.V.; Lozano, A.; Soong, A.C.K.; Zhang, J.C. What Will 5G Be? IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 2014, 32, 1065–1082. https://doi.org/10.1109/JSAC.2014.2328098
Xu, Y.; Larsson, E.G.; Jorswieck, E.A.; Li, X.; Jin, S.; Chang, T.H. Distributed Signal Processing for Extremely Large-Scale Antenna Array Systems: State-of-the-Art and Future Directions. IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing, 2025. https://doi.org/10.1109/JSTSP.2025.3541386
CellAntenna. Cellular Distributed Antenna Systems (DAS): Solving Coverage and Capacity Issues in Wireless Networks. Available online: https://cellantenna.com/solutions/cellular-das-installation/ (accessed on 6 August 2025).
MCA. Why Upgrading Your DAS for 5G Is Essential. Available online: https://callmc.com/upgrading-das-5g/ (accessed on 6 August 2025).
The Fiber Optic Association. Distributed Antenna Systems (DAS). Available online: https://fiberu.org/Wireless/DAS.html (accessed on 6 August 2025).
Boingo Wireless. Distributed Antenna Systems: Wireless Solutions for the Hospitality Industry. Available online: https://www.boingo.com/good-stuff/distributed-antenna-systems-wireless-solutions-for-the-hospitality-industry/ (accessed on 6 August 2025).
Boccardi, F.; Heath, R.W.; Lozano, A.; Marzetta, T.L.; Popovski, P. Five Disruptive Technology Directions for 5G. IEEE Communications Magazine, 2019, 52, 74–80. https://doi.org/10.1109/MCOM.2014.6736746
Rangan, S.; Rappaport, T.S.; Erkip, E. Millimeter-Wave Cellular Wireless Networks: Potentials and Challenges. Proceedings of the IEEE, 2019, 102, 366–385. https://doi.org/10.1109/JPROC.2014.2299397
Zhang, J.; Ge, X.; Li, Q.; Guizani, M.; Zhang, Y. 5G Millimeter-Wave Antenna Array: Design and Challenges. IEEE Wireless Communications, 2020, 24, 106–112. https://doi.org/10.1109/JPROC.2014.2299397
Polese, M.; Giordani, M.; Zugno, T.; Roy, A.; Zorzi, M. Integrated Access and Backhaul in 5G mmWave Networks: Potential and Challenges. IEEE Communications Magazine, 2020, 58, 62–68. https://doi.org/10.1109/MCOM.001.1900346
Basar, E.; Yildirim, I.; Kilinc, F. Indoor and Outdoor Physical Channel Modeling and Efficient Positioning for Reconfigurable Intelligent Surfaces in mmWave Bands. IEEE Transactions on Communications, 2021, 69(12), 8600–8611. https://doi.org/10.1109/TCOMM.2021.3113954
Rappaport, T.S.; Xing, Y.; MacCartney, G.R.; Molisch, A.F.; Mellios, E.; Zhang, J. Overview of Millimeter Wave Communications for 5G Wireless Networks. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2017, 65, 6213–6230. https://doi.org/10.1109/TAP.2017.2734243
ITU-R P.1411-10. Propagation Data and Prediction Methods for the Planning of Short-Range Outdoor Radiocommunication Systems and Radio Local Area Networks; ITU: Geneva, Switzerland, 2019.
ITU-R P.1238-11. Propagation Data and Prediction Methods for the Planning of Indoor Radiocommunication Systems and Radio Local Area Networks; ITU: Geneva, Switzerland, 2021.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Категории
Лицензия
Copyright (c) 2026 Жансая Аяпберген, Кырмызы Тайсариева, Жулдыз Кальпеева
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
