Зачем базовая станция меняет мощность передатчика смартфона?
Мощность излучения передатчика любого телефона в любом стандарте – величина не постоянная. Во время соединения с сетью она постоянно меняется в широких пределах. Что на это влияет и зачем это нужно мы сегодня и поговорим.
Для начала вспомним с какой максимальной мощностью мобильный телефон может передавать сигнал. Для большинства современных смартфонов эта величина ограничена 0,2-0,25 Вт.
Да, есть исключения. Например, старые телефоны 2G могли работать с мощностью до 1 Вт. А стандартом GSM для 900 диапазона предусмотрена мощность абонентских терминалов до 8 Вт! Но такие устройства ещё нужно поискать.
Если взять среднестатистический смартфон максимум по мощности передатчика – это примерно четверть ватта.
Хотя, на самом деле, такую мощность телефон достигает лишь в 2G. В 3G и 4G такие цифры – это большая редкость. Ниже на графике я показал мощность телефона во время голосового звонка в сети 3G.
Цифры колеблются от -10dBm до +10dBm. В натуральном выражении – это мощность от 0,01 Вт до 0.0001 Вт:
Причём этот график показывает лишь среднюю мощность за четверть секунды. На самом деле, в сети 4G мощность может меняться до 1000 раз в секунду, а в 3G – до 1500. Зачем это нужно?
Первое, что приходит на ум – экономия заряда смартфона. И это действительно так. Какой смысл заставлять смартфон передавать данные на максимальной мощности, когда он находится в прямой видимости от базовой станции?
С другой стороны, когда абонент оказывается за городом, важно своевременно поднимать мощность передатчика телефона, чтобы соединение не оборвалось.
Но для того, чтобы экономить заряд батареи или поддерживать заданный уровень ошибок вовсе не надо менять мощность смартфона более тысячи раз в секунду. Вполне хватило бы команд с частотой 0,5-1 сек. Примерно так и есть в 2G.
Всё дело в том, что базовые станции 3G и 4G в сети одного оператора переиспользуют одну и ту же полосу частот. Да, есть несколько диапазонов и каналов внутри диапазона. Но каждый из них используется соседними базовыми станциями.
Если все смартфоны будут передавать данные на максимальной мощности – в системе будет царить хаос. Базовые станции не будут понимать от каких смартфонов к ним поступает информация, а сами сигналы будут мешать друг другу, накладываться. Всё это называется внутренняя интерференция.
Это как если бы в одном небольшом помещении одновременно разговаривали бы несколько десятков пар или групп собеседников и все бы пытались разговаривать как можно громче. Никто бы никого не слышал, постоянно бы переспрашивали. То есть диалога ни у кого не получится.
Чтобы исключить подобную ситуацию достаточно всем собеседникам разговаривать максимально тихо, на сколько это возможно. Так, чтобы собеседники и слышали друг друга, но и не мешали соседям. И хотя некоторый фоновый шум всё равно будет оставаться в помещении, он уже не будет мешать общению всех присутствующих.
Точно также и в сотовой сети. Базовые станции непрерывно и очень часто меняют мощность передатчиков смартфона для поддержания минимально возможного уровня интерференции и наилучшего качества соединения. Это вторая, и пожалуй, самая важная причина регулировки мощности.
Если же подвести итог, то изменение мощности необходимо, чтобы сберегать ресурсы: как сети, так и смартфона.