გიორგი თაბუაშვილი
მაგთიკომის რადიოსიხშირეთა მენეჯერი

უკანასკნელი 20-30 წლის მანძილზე მობილური კავშირი " კავშირგაბმულობის მოხერხებული და ხშირ შემთხვევაში შეუცვლელი სახე " მსოფლიოში ინტენსიურად ვითარდება. ფართო გამოყენება რადიოკავშირის ფიჭურმა სისტემებმა, განსაკუთრებით კი GSM (Global System for Mobile Communication) სისტემამ ჰპოვა, რომელიც XX საუკუნის 80-90-იანი წლების უდიდეს სამეცნიერო-ტექნიკურ მიღწევებზეა დაფუძნებული. ამგვარი სისტემების ძირითად სამუშაო გარემოს რადიოსიხშირეთა შეზღუდული სპექტრი წარმოადგენს, სადაც თანხვდომ მუშა სიხშირეებს იყენებენ სივრცით განცალკევებული საბაზო სადგურები და მათ მიერ კონტროლირებად ზონაში მყოფი მობილური აპარატები. ამ პირობებში, საბაზო სადგურების განლაგებისა და სიმძლავრეების რეგულირებისთვის, ქსელის დიზაინი ფაქიზ და ზუსტ მიდგომას ითხოვს.

"ფიჭების" აგების პრინციპიდან გამომდინარე, საბაზო სადგურები მცირე სიმძლავრით მუშაობენ. თუ გავითვალისწინებთ გადამცემის ანტენებთან დამაკავშირებელ ფიდერებში 2-3 დეციბელ ენერგიის დანაკარგს (დბ), ანტენებში შემავალი მაქსიმალური სიმძლავრე 900-იანი დიაპაზონისათვის 10-12 ვტ-ს, ხოლო 1800-იანისათვის 8-10 ვტ-ს შეადგენს. მაგრამ, როგორც ზემოთ აღვნიშნეთ, ეს მაქსიმალური მაჩვენებლებია. GSM სტანდარტები, სისტემის მოქნილობისთვის, საბაზო სადგურების სიმძლავრის ფართო დიაპაზონში (0.00062 ვტ-დან 12 ვტ-მდე) რეგულირების საშუალებას იძლევიან. საბაზო სადგურების ოპტიმიზაციის ერთ-ერთი ელემენტია სიმძლავრის შემცირება იმ მნიშვნელობამდე, რაც უზრუნველყოფს: ტრაფიკის მეზობელ ფიჭებთან ოპტიმალურ გადანაწილებას და თანხვედრილ სიხშირეზე მომუშავე ფიჭებზე უარყოფითი ზეგავლენის შემცირებას.

დღეს, როდესაც ცივილიზებული სამყარო ელექტროფიცირებულია და, შესაბამისად, თითოეული მოქალაქის ირგვლივ, სახლში თუ გარეთ, უამრავი სხვადასხვა სიმძლავრის ელექტრომაგნიტური ველის წყარო არსებობს, სტატიაში მოყვანილი რიცხვები საკმაოდ უსუსურად გამოიყურება: ოთახის 220 ვოლტიანი ელექტროგაყვანილობა, მაღალი ძაბვის ელექტროგადამცემი ხაზები, ტელევიზორები, მიკროტალღური ღუმლები, და სხვ., ანუ ყოველივე, სადაც ძაბვა გარკვეული სიხშირით იცვლის მნიშვნელობას, სწორედ ასეთ წყაროს წარმოადგენს. ცნობილია, რომ სინათლის სხივი თავისი ბუნებით ელექტრომაგნიტური ტალღაა. ჩვეულებრივი განათების ნათურის მოხმარებული ენერგიის 90 " 95% გარდაიქმნება სითბოდ, ხოლო დარჩენილი 5 " 10% ხილული ელექტრომაგნიტური ველის ანუ სინათლის სახით განიბნევა. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თუ ოთახის ჭაღის ჯამური მოხმარებული სიმძლავრე 300 ვტ-ის ტოლია, მაშინ ხილულ ელექტრომაგნიტურ ველზე მოსული სიმძლავრე შესაბამისად 15 " 30 ვტ-ს შეადგენს.

GSM მობილური აპარატი ძალზედ რთული და სრულყოფილი ხელსაწყოა. მასში უკანასკნელი სამეცნიერო-ტექნიკური მიღწევებია რეალიზებული და, მუშაობის ლოგიკით, სრულად ექვემდებარება GSM სტანდარტებს. დანიშნულების მიხედვით მობილური აპარატების სხვადასხვა კლასი არსებობს, მაგრამ უდიდესი ნაწილი ჯიბის ან სატარებელია. მათი მაქსიმალური სიმძლავრე 900-იანი დიაპაზონისათვის 2 ვტ-ი, ხოლო 1800-იანისათვის " 0.8 ვტ-ი (შესაბამისად 33 და 29 დეციბელ-მილივატი (დბმ)). თუკი მობილური აპარატის მიმღების შესასვლელზე სიგნალის დონე საკმარისზე მეტია, GSM სტანდარტის თანახმად, მობილური აპარატი გადაცემის მაქსიმალურ სიმძლავრეს არ იყენებს და მას მინიმალურ მნიშვნელობამდე " 0.08 ვტ-მდე (19 დბმ) ამცირებს, რაც, უდაოდ, მობილური აპარატის აკუმულატორის მუშაობის დროს ახანგრძლივებს და ინტერფერენციის საერთო ფონზე დადებითად მოქმედებს (ინტერფერენცია კავშირგაბმულობაში ერთი მიმღებ-გადამცემის მიერ მეორეზე უარყოფით ზეგავლენას ნიშნავს).
ამაში მარტივად დარწმუნდებით, თუკი ერთი და იმავე ბოლომდე დამუხტული აპარატით, ერთ შემთხვევაში, კარგი დაფარვის ზონიდან (როდესაც ანტენის მაჩვენებელი მაქსიმალურია, მეტია "65 დბმ-ზე) და მეორე შემთხვევაში, შედარებით სუსტი დაფარვის ზონიდან A(როდესაც ანტენის მაჩვენებელი არ აღემატება 3 ხაზს, ნაკლებია "85 დბმ-ზე) ილაპარაკებთ. უფრო გასაგებად რომ ვთქვათ, კარგი დაფარვის ზონას, ანუ საშუალოდ კარგი რადიოსიგნალის დონეს, "60 დბმ-ს " ვატის მემილიარდედი ნაწილის სიმძლავრე, ხოლო ცუდი დაფარვის ზონას, ანუ სუსტი რადიოსიგნალის დონეს, "90 დბმ-ს " 10-12 წ-ი სიმძლავრე შეესაბამება. პირველ შემთხვევაში, აკუმულატორის რესურსის ბოლომდე გამოყენებისას, საუბრის დროის საერთო ხანგრძლივობა მეტი იქნება, ვიდრე მეორე შემთხვევაში. რა თქმა უნდა, ამ თვალსაზრისით, მცირე სიმძლავრეებით ოპერირებისას მიზანშეწონილია მჭიდროდ დასახლებულ ადგილებში საბაზო სადგურების ხშირი განთავსება, მითუმეტეს, თუ რადიოსიგნალის სიმძლავრე თავისუფალ სივრცეში მანძილის კვადრატის უკუპროპორციულად მცირდება, პრაქტიკაში ზემოაღნიშნულ ადგილებში უკეთეს შემთხვევაში მანძილის კუბის უკუპროპორციულია. რადიოსიგნალის სიმძლავრის დამოკიდებულებას მანძილზე განსაზღვრავს რიგი ფაქტორები, მათ შორის: გამოყენებული სიხშირე და ურბანიზაციის დონე (ნახ. 1).

ნახაზიდან ნათლად ჩანს, რომ რადიოსიგნალის შესუსტება შედარებით მაღალ DCS 1800 სიხშირეთა დიაპაზონში მეტია, ვიდრე GSM 900 დიაპაზონში; ხოლო საბაზო სადგურიდან 3 კმ-ზე რადიოსიგნალის დონე 40 დბ-ით უფრო სუსტია, ანუ 10 000-ჯერ ნაკლებია, ვიდრე 0.2 კმ-ზე. რადიოხაზის ბიუჯეტის საანგარიშოდ დეციბელების გამოყენება უფრო მოხერხებულია, რადგან გადაცემის ტრაქტის სხვადასხვა საფეხურზე გაძლიერებისა და მილევადობის მნიშვნელობები მარტივად იკრიბება შესაბამისი ნიშნებით. ფინანსური ბიუჯეტის მსგავსად, რადიოხაზის ბიუჯეტი, დასმული ამოცანის შესასრულებლად, კავშირის საჭირო ხარისხს განსაზღვრავს. ასეთი ბიუჯეტის ანალიზის დროს საჭიროა მხედველობაში მივიღოთ როგორც დბ-ების გამზრდელი (მაგ. გადამცემის სიმძლავრე, ანტენის გაძლიერების კოეფიციენტი), ასევე შემამცირებელი ფაქტორები (მაგ. სიგნალის მიყუჩება). კავშირის გარანტირებული ხარისხისათვის მიმღები მოწყობილობის შესასვლელზე უნდა იყოს სიგნალის გარკვეული დონე დბ-ებში და ამას დამატებული მიყუჩების საწინააღმდეგოდ გარკვეული მარაგი. რადგან ტალღის სიგრძე GSM 900-სათვის 30 სმ-ია, ხოლო DCS 1800-სათვის " 15 სმ, GSM სიგნალის გავრცელებაზე გარემოს დიდი ზეგავლენა აქვს. თითოეული ობიექტი: გორაკი, შენობა, ავეჯი, ავტომანქანა და ა.შ. გარკვეულწილად ასუსტებს რადიოსიგნალის დონეს (ცვლის მის მიმართულებას ან თვისებებს). ძირითადი ზემოქმედების შედეგები შეიძლება შემდეგნაირად დაიყოს:

შესუსტება (Attenuation)
შესუსტებას ადგილი აქვს, როდესაც ელექტრომაგნიტურ ველს გავრცელების გზაზე ხვდება დაბრკოლება რაიმე ობიექტის ან საგნის სახით. როგორც წესი, GSM დიაპაზონისათვის ასეთი შესუსტება ძალზე მნიშვნელოვანია და დამოკიდებულია საგნის მასალასა და ზომებზე.

არეკვლა (Reflection)
არეკვლას ადგილი აქვს, როდესაც რადიოტალღა ეცემა შედარებით სწორ და გამტარ ზედაპირს. ტალღა დაცემის კუთხით აირეკლება. ამით აიხსნება ის, რომ ზღვის წყალი გაცილებით უკეთესი ამრეკვლია, ვიდრე, მაგალითად, ქვიშა. სხვათა შორის, ამ თვისებას პრაქტიკაში სასარგებლოდ იყენებენ რადიოსარელეო სისტემებში პასიური ელემენტების გამოსაყენებლად.

გაფანტვა (Scattering)
როდესაც რადიოტალღა ეცემა უსწორმასწორო, ხორკლიან ზედაპირზე, იგი მრავალი მიმართულებით აირეკლება და ადგილი ექნება ენერგიის გაფანტვას.

დიფრაქცია (Deffraction)
ხშირია, როდესაც რადიოტალღა თავის ნორმალურ მიმართულებას აგრძელებს და ამავე დროს ადგილი აქვს მის შეცვლას (გადაღუნვას). ასეთი რამ მაშინ ხდება, როდესაც რადიოსიგნალს გზაზე რაიმე მახვილი საგანი ან ობიექტის კუთხე (მაგ. სახურავის ან კედლის) ხვდება. დიფრაქციის ხარისხი იზრდება სიხშირის ზრდასთან ერთად.

რადიოსიგნალის მაღალი მილევადობის შემთხვევები გამოიხატება ჩრდილოვანი ზონების არსებობაში და ფიჭის დაფარვის ზონაში შედარებით სუსტ ადგილებს წარმოადგენს. ასეთ ადგილებში მობილურ აპარატზე სიგნალის დონის მაჩვენებელი ხაზების ნაკლებ რაოდენობას აჩვენებს. სხვადასხვა ქალაქში ჩატარებულმა გამოკვლევებმა აჩვენა, რომ ჩრდილოვანი ზონები ახლო მანძილებზეც კი იწვევს სიგნალის მილევას 20 დბ-ით (ანუ სუსტდება 100-ჯერ). მილევის მიზეზი შეიძლება მცენარეული საფარიც კი აღმოჩნდეს: აშშ-ში, ნიუ-ჯერსის შტატში 836 მეგაჰერც (მგჰც) სიხშირეზე ჩატარებულმა ექსპერიმენტმა აჩვენა, რომ ზაფხულში სიგნალის დონე 10 დბ-ით ნაკლებია, ვიდრე ზამთარში, როდესაც ხეები შეუფოთლავია. უმთავრესი მოვლენა, რომლის გათვალისწინებაც ფიჭური სტრუქტურის შექმნისასაა აუცილებელი, არეკვლის შედეგად სიგნალის მრავალსხივიანი გავრცელებაა. ეს ერთი მხრივ კარგია, რადგან რადიოტალღები აღწევენ შენობაში, მიწისქვეშა ავტოფარეხებში, გვირაბებში და ა.შ., ხოლო მეორე მხრივ ისეთ პრობლემებსაც იწვევს, როგორიცაა სიგნალის დაყოვნების გაწელვა, რელეის მიყუჩება და სხვ. ეს პრობლემები, მიმღებ მოწყობილობაში, დამოუკიდებელი გზებით, სხვადასხვა ფაზის მქონე სიგნალის მიღებითაა გამოწვეული, რასაც ჯერ კიდევ ინგლისელი ფიზიკოსი რეილი (1842-1919) იკვლევდა. თუ ასეთ შემთხვევაში ფაზები დაძრულია 180°-ით, ჯამური სიგნალი ნულამდეც კი შეიძლება დაეცეს. რეალურ სივრცეში რადიოსიგნალი, საბაზო სადგურიდან მობილურ აპარატამდე და პირიქით, რთულ გზას გადის და კომპლექსურ ცვლილებებს განიცდის. ამ გზის მოდელირების სხვადასხვა მეთოდი არსებობს. ფაქტობრივად, რადიოსიგნალის გავრცელების მოდელირება არის სივრცეში ელექტრომაგნიტური ველის ცვლილების ალგორითმი საბაზო სადგურებისა და მობილური ტელეფონების კონფიგურაციის გათვალისწინებით, სხვადასხვა ურბანიზაციის დონისა და სიხშირის პირობებში. ამ მიმართულებას ჯერ კიდევ გასული საუკუნის 60-იან წლებში ამუშავებდა იაპონელი ინჟინერი ოკუმურა. მისი მეთოდი პრაქტიკულ ცდებზე იყო დაფუძნებული და აღწერდა 150-დან 2000 მგჰც სიხშირეთა დიაპაზონისა და 1-დან 100 კმ-დე მანძილისათვის, სხვადასხვა პირობებში, სიგნალის გავრცელებას. შემდგომში მისმა თანამემამულე ჰატამ კიდევ უფრო განავრცო ოკუმურას მეთოდი და გამოყენებისას მეტად პრაქტიკული გახადა. დღეს, დაგეგმარებისა და ანალიზის ინსტრუმენტებში სიგნალის გავრცელების პროგნოზირების მოდელებში, ამ მეთოდს, სხვა მეთოდებთან ერთად, მსოფლიოს მსხვილი ოპერატორები, მათ შორის მაგთი GSM-იც იყენებს.
ჩვენ შევეცადეთ, მკითხველისათვის მარტივად აგვეხსნა ის, თუ რა ტექნიკურ სირთულეებს აწყდება და რისი დაძლევა უხდება რადიოინჟინერსა თუ ქსელის დიზაინერს GSM სისტემებში.
მათ შორის მაგთი GSM-იცაა, რომელიც მუდამ ზრუნავს, აბონენტებს ხარისხიანი და უსაფრთხო სერვისი შესთავაზოს.