Базовая станция

Основа сотовой сети — как строят базовые станции

Мобильная связь третьего поколения распространяется в российских регионах практически со скоростью звука — все федеральные операторы ведут активное строительство по всей лицензионной территории. Конечно, особое внимание уделяется крупным городам-миллионникам и областям вокруг них — тем местам, где самое большое количество абонентов. Потребители здесь требовательные, и качество связи должно быть на высоте. Итак, давайте посмотрим, как строят, монтируют и обслуживают базовые станции (БС) сотовой связи на земле, в метро и в мобильном режиме.

Краткая типология БС

Основной элемент сотовой сети любого стандарта — это базовая станция (BSS, Base Station System), которая занимается приемом звонков абонентов и передачей данных по радиоканалу. В зависимости от стандарта связи, базовые станции (БС) работают в диапазоне частот от 450 до 2100 МГц. БС составляют основу макроячеек, так называемых сот. Поскольку радиус работы таких станций составляет порядка 10-12 км за городом и около 3-5 км в городе, их строят много и располагают относительно недалеко друг от друга. Полностью автономные и автоматизированные базовые станции представляют собой небольшие контейнеры, которые устанавливаются, как правило, на крыше зданий. В обязательном порядке имеется беспроводной или кабельный канал связи с центром управления сетью, куда передается огромный поток данных — входящие и исходящие вызовы от абонентов. Кстати, мощность излучения базовых станций в течение суток не является постоянной. Загрузка определяется количеством сотовых телефонов в зоне обслуживания конкретной базовой станции и интенсивностью разговоров. А это, в свою очередь, зависит от времени суток, дня недели и др. В ночные часы загрузка базовых станций практически равна нулю, поэтому станции «молчат». Теоретически, стандартная 3-секторная двухдиапазонная БС может обслужить около 150 абонентов одновременно. Существует мнение, что базовые станции очень вредны для здоровья. Исследования электромагнитной обстановки на территории, прилегающей к БС, неоднократно проводились специалистами стран ЕС, США и России. Если изучить результаты этих измерений, то становится видно, что в 100% уровень электромагнитного поля в здании, на котором установлена БС, не отличается от фонового. А на прилегающей к станции территории в 91% случаев зафиксированный уровень электромагнитного поля был в 10 раз меньше ПДУ (предельно допустимого уровня), установленного для радиотехнических объектов в Москве.

Практика строительства

В городе БС предпочитают устанавливать на уже существующих конструкциях — в основном, на высотных зданиях деловых центров или государственных органов власти: здесь и охрана помещения, и доминирующее положение по высоте присутствует. Антенны монтируют на кромке крыши или внешнем подвесе, чтобы не портить внешний вид таких зданий. Антенна базовой станции — часто только такой элемент указывает на то, что на здании располагается базовая станция сотовой связи А на открытом пространстве все более наглядно — красно-белые вышки здесь уже давно часть сельского пейзажа. Если прокатиться по любой автомагистрали, то можно отметить, что форма этих башен различна: у одних три опоры, у других — четыре. Есть разница и в силуэте — большинству пользователей это не заметно, но тренированный взгляд все видит сразу. Станции для GSM-сетей обычно ставят на расстоянии 10-15 км друг от друга, а для UMTS — в два раза чаще, особенно в городе, где их эффективная дальность снижается из-за множества железобетонных зданий. Еще одна интересная особенность — базовые станции можно размещать не только на башнях, но и на существующих высотных сооружениях (трубы, элеваторы и т. д.). Зачастую это позволяет прилично сэкономить на стоимости мачты, высота которой составляет 72-100 м. Кстати, требования к расположению башни обычно очень строгие — желательно самое высокое место в округе, доступ к электричеству (если необходимо — устанавливают собственный трансформатор), вблизи населенных пунктов. Таких башен только в Московской области в летний период (наиболее пригодный для активного строительства) ставится по 30-40 штук в месяц. Вышки мобильной связи — уже давно привычная деталь российского пейзажа

Типовой монтаж

Смотреть на то, как монтируется оборудование на зданиях в городе, скучно — кран, рабочие и большая часть операций скрыта от глаз самых обычных пользователей. А вот вертолетный монтаж — это гораздо более зрелищно. Причем, технология за последние годы нисколько не изменилась. Базовая станция вступает в строй обычно в течение двух недель с момента монтажа металлоконструкции. Установка базовой станции проходит в несколько этапов.

  1. 1. укрупнительная сборка (четыре секции под вертолет и одна под кран) организуется силами 6-8 человек и одним автокраном в течение 4-5 дней. В это же время тяжелым краном устанавливается первая секция сооружения, чтобы не тратить на нее время вертолетного монтажа.
  2. 2. монтаж вертолетом в один день.
  3. 3. измерения пространственного положения ствола опоры и ее «протяжка» (2-3 дня). Допуск очень жесткий — башня не должна отклоняться от вертикального положения более чем на 6-7 см.
  4. 4. благоустройство участка вокруг башни (водоотводные лотки, установка ограждения).
  5. 5. монтаж базовой станции, секторных (связь с терминалами пользователей) и радиорелейных (связь с другими башнями) антенн, а также оборудования внутри контейнера, подводится электричество, монтируется система светоограждения, молниезащиты, заземления.
  6. 6. включение базовой станции и настройка пролетов (точная настройка азимутов и сигналов антенн).
  7. 7. подключение базовой станции в сеть (иначе — интеграция) и затем — сдача оператору сотовой связи всего объекта связи в комплексе.

Давайте рассмотрим эти этапы более подробно. Стройплощадка — вагончик для оборудования и первая секция высотой в 20 метров, установленная краном Обычно сборка происходит крайне оперативно. Все металлоконструкции привозят на длинномерных тягачах и после этого собирают в четыре крупные секции, которые вертолету предстоит водрузить одну на другую. Самая верхняя часть мачты, здесь будут установлены антенны Перед началом монтажа конструкции разложены в строгом соответствии с порядком сборки, для того, чтобы вертолет не совершал лишних движений в воздухе. Остается только поднять секции башни в воздух и по прямой донести до места сборки. Значительную часть авиационного обслуживания монтажных работ осуществляет НПО «Взлет» (г. Москва). На их машинах специально для монтажа сложных конструкций предусмотрено несколько технических новшеств. Одно из них — специальная внешняя подвеска, на которую крепят трос с блоками башни. Она управляется компьютером, который учитывает все порывы ветра и удерживает несколько тонн металла в точно вертикальном направлении. На некоторых «бортах» есть и специальная прозрачная задняя кабина, из которой летчик осуществляет монтаж секций. Оттуда открывается вид на конструкцию, которую необходимо установить. После взлета пилот, находящийся в основной кабине, передает управление в дополнительную кабину, и уже оттуда идет управление вертолетом для установки конструкции на нужное место. Как только она закреплена, так называемый флажковой монтажник дает условный сигнал пилоту, тот сбрасывает трос и немедленно отлетает от башни, чтобы не зацепить ее при порыве ветра. Перед монтажом идет облегчение взлетного веса вертолета Вертолет к монтажу готовят несколько техников — идет слив топлива во внешнюю цистерну, чтобы уравновесить машину и облегчить взлетный вес. Обычно конструкции башни весят по 2-3 тонны, при грузоподъемности машины до 5 тонн. Перед монтажом обычно запрашивается прогноз погоды по конкретному региону — должна быть хорошая видимость и небольшой ветер. При этом сам процесс сборки очень быстрый — можно уложиться минут в 40, ведь чтобы поставить одну секцию надо всего 6 минут. Технология вертолетного монтажа позволяет монтировать 3-4 конструкции в день, если они, конечно, близко расположены друг к другу. Обычно к монтажу привлекаются вертолеты типа Ми8 МТВ1, хотя для более тяжелых конструкций есть машины Ми10К, КА32 и даже самый большой вертолет Ми26. Первый взлет — бело-синий вертолет Ми8 МТВ1 оживает, надрывно кашляет, вдыхая жизнь в свои двигатели, и приведенные в движение лопасти поднимают его над землей. Здесь можно оценить мастерство летчиков — громадная машина разворачивается буквально на пятачке и грациозно подплывает к первой конструкции, которую надо водрузить на уже собранные секции. Персонал занял места «по боевому расписанию» — люди поднимаются к стыковочным узлам башни. Вертолет готов к подъему первой секции — все разложено в своей очередности. Если стоять в 30-40 метрах от машины, то на деревьях бешено дергаются листья, вокруг свистит воздух, летят в разные стороны небольшие ветки и трава — все живое прижимается к земле под сильным воздушным напором от лопастей вертолета. Работа по вертолетному монтажу ювелирная и требует большой выдержки и точности, как от летчиков, так и от монтажников, которые все это время работают на башне. Плавное снижение с выпуском тросов, стыковка с конструкцией, медленный взлет в направлении башни. К каждой многотонной секции, из которых собирают башню, привязаны направляющие тросы-ловители, с их помощью монтажники направляют конструкцию. Так вот сразу брать в руки тросы-ловители — нельзя! Надо, чтобы они сначала коснулись металлического остова башни, и заряд статического электричества ушел в землю. Или другая ситуация — весь процесс монтажа производится в режиме радиомолчания — управление только по визуальным командам «флажкового» с земли. Именно этот человек должен сам убедиться в том, что фланцы блоков соприкоснулись, и только после крепления секции дать команду пилоту вертолета отцепить трос с внешней подвески. Борясь с ветром, вертолет осторожно подходит к башне, касается тросами-ловителями металлических опор, после чего монтажники подтягивают конструкцию к основанию и закрепляют специальными болтами. Все то же самое происходит с третьей и последующими секциями — только гораздо выше. Захват последней секции и установка ее наверху. Самая сложная операция — ветер на высоте уже сильный, да и вертолету приходится каждый раз забираться все выше и выше, чтобы доставить секцию к башне. Подтянуты уже все тросы, вставлены все оправки, закреплены болты, и вертолет, повинуясь взмаху флажка, отстегивает металлический трос и отходит в сторону от башни. Антенно-фидерные трассы. Все — монтаж башни закончен. Осталось протянуть антенно-фидерные трассы и установить оборудование в контейнер. Скоро и здесь будет устойчивая связь. Но для этого сотрудникам оператора связи еще предстоит поработать — установленное оборудование необходимо настроить. Контейнеры с оборудованием защищены металлической дверью и сигнализацией

Подсистема базовой станции

Подсистема базовой станции состоит из двух частей: базовая приемопередающая станция (BTS) и контроллер базовой станции (BSC). Они взаимодействуют через стандартный интерфейс Abis, который позволяет (как и в остальной системе) осуществлять совместную работу оборудования различных производителей. Базовые приемопередающие станции оснащены радиопередатчиками, которые определяют соту и поддерживают протокол радиосвязи с мобильной станцией. В больших городах и их окрестностях необходимо размещать большое количество BTS, поэтому основными требованиями для них являются: прочность, надежность, мобильность и минимальная себестоимость. Стоит упомянуть, что репитеры не создают никаких помех для работы базовых станций.

BTS или базовая приемопередающая станция иначе называется удаленной базовой станцией (RBS). В любом случае, она представляет собой радиоустройство, которое перенаправляет все входящие и исходящие звонки, поступающие от базовой станции. Базовой станцией управляет контроллер базовой станции, куда в первую очередь попадает сигнал. Контроллер базовой станции, описанный ниже, собирает звонки многих базовых станций и передает их на коммутаторы сотовых телефонов. Кроме того, на эти коммутаторы поступают звонки со стационарных телефонных аппаратов. Некоторые базовые станции имеют весьма скромные размеры, одна из таких станций, которая представляет собой устанавливаемый вне помещений блок, изображена на рисунке. В основном, GSM базовые станции и их контроллеры сильно отличаются от IS-136.

Контроллер базовой станции

Контроллер базовой станции управляет радио-сигналами, поступающими с одной или нескольких базовых приемопередающих станций. Он отвечает за установку радиоканалов, скачкообразную перестройку частоты и переключение каналов. Контроллер базовой станции является связующим звеном между мобильной станцией и центром коммутации мобильной связи (MSC). Контроллер базовой станции представляет собой ещё одно отличие между стационарной радиосвязью и мобильной связью стандарта GSM. Это устройство является «посредником» между приемопередатчиком базовой станции и мобильным коммутатором Разработчики стандарта GSM посчитали такой подход оптимальным для высокочастотных сотовых сетей.

Как написал один неизвестный «Если каждая базовая станция будет непосредственно подключена к ЦКМ, то линии будут слишком перегружены. Для обеспечения качественной связи посредством управления передачей данных, беспроводные сетевые инфраструктуры используют Контроллеры Базовых Станций, как способ разделения сети на сегменты и управления перегрузками. В результате ЦКМ соединяет сеть с контроллерами, которые в свою очередь отвечают за подключение и маршрутизацию вызовов между 50-100 беспроводных базовых станций».

Контроллер базовой станции Siemens

На многих изображениях оборудования GSM-сетей присутствуют так называемые TRAU (транскодеры преобразования скорости передачи данных). TRAU, который по-другому называется блоком транскодирования, одновременно служит и компрессором, и конвертером. Сначала он сжимает данные, поступающие через контроллеры базовых станций от мобильных телефонов абонентов. Предварительно речь и другие данные уже сжимаются голосовым кодером сотового аппарата. А транскодер сжимает их ещё сильнее. Затем он переводит данные в формат, который понимает мобильный коммутатор. В этом и заключается транскодирование — код из одного формата преобразовывается в другой. Наличие TRAU не обязательно, но, по всей видимости, установка этого устройства позволяет значительно сэкономить.

Вот как Nortel Networks рекламирует свои устройства: «Установка транскодера позволяет сократить затрачиваемые ресурсы и обеспечивает экономию средств до 75%». «Устройство транскодировки (TCU), установленное между контроллером базовой станции и центром коммутации мобильной связи, позволяет сжимать речь и адаптировать скорость передачи данных в рамках сотовой радиосети. Транскодеры разработано специально для снижения затрат на передачу данных путем минимизации объема данных, передаваемых между контроллером базовой станции и центром коммутации мобильной связи. Это становится возможным за счет уменьшения количества подключений к контроллеру базовой станции, так как один его слот может справляться только с четырьмя потоками передачи данных или речи. Кроме того, модульная архитектура транскодера поддерживает все три речевых блока GSM (полноразрядный, улучшенный полноразрядный и полуразрядный) одновременно, что дает вам полный спектр вариантов его использования».
Транскодер преобразования скорости передачи данных Siemens

Голосовые кодеры или речевые блоки встроены в сотовые телефоны. Их основная цель – преобразовать речь в цифровой формат. Операторы связи сами определяют, насколько они хотят сжимать речевые данные, сильно или не очень. Этот принцип лежит в основе сотовой системы, которая включает речевые блоки мобильных телефонов и оборудование подсистемы базовой станции.

В случае, когда базовая станция находится далеко от вас или не справляется с нагрузкой, вы рискуете остаться без сотовой связи или страдать от постоянных обрывов. Установка репитера gsm легко решит эту проблему.

Базовая станция стандарта GSM 900/1800 Flexi EDGE

Базовая система стандарта GSM 900/1800 Flexi EDGE (configuration sp.bundle17) от Nokia Siemens Networks основана на технологии активных антенн, которая объедин

Может использоваться внутри и вне помещений, с установкой на полу, на стене, на шесте, на мачте, в распределенных и безфидерных конфигурациях площадки
— Частотные диапазоны: спаренные и неспаренные полосы частот в диапазонах 700, 800, 850, 900, 1800, 1900, 1700/2100, 2100, 2300 и 2600 МГц.
— Максимальная емкость. До 6+6+6 GSM, или до 4+4+4 WCDMA, или 1+1+1 LTE с полосой 20 МГц и гибкой комбинации всех перечисленных технологий в конкурентном режиме. Для наращивания емкости на одном сайте можно монитировать несколько стандартных модулей.
— Конфигурации с несколькими трансиверами: 2 трехсекторный радиомодуль Flexi + 2 системный модуль GSM/RDGE + 2 системный модуль WCDMA/HSPA и LTE. Также поддерживается решение с выносной радиоголовкой (RRH или Remote Radio Head).
— Технология усилителя мощности радиосигнала: мультистандартный усилитель мощности с множественными несущими.
— Может использоваться в помещениях и вне помещений, может устанавливаться в стойку 19″
— Чистый объем — 25 литров (для одного модуля)
— Диапазон рабочих температур: -35 С до +55С
— Источники питания: 40.5-57 В постоянного тока, 184-276 В переменного тока
— Типовое потребление мощности: 790 Вт для комбинированного сайта GSM и WCDMA
— Выходная мощность: 180 Вт с каждого радиомодуля или 60 Вт с удаленной радиоголовки (RRH)
— Класс защиты от влажности — IP 65.

Устройство базовых станций сотовой связи

Как известно, покрытие любой сети сотовой связи представляет собой ячеистую (сотовую) структуру, образованную с помощью базовых станций (БС). Каждая базовая станция может обслуживать одну и более сот в зависимости от конфигурации сети и потребности в емкости и качестве покрытия в заданной области. Оборудование базовой станции в наиболее общем случае может быть разделено на 3 составляющих: приемопередатчики, антенно-фидерное устройство (АФУ) и вспомогательное оборудование (системы кондиционирования, электроснабжения, пожаротушения, охранный комплекс и др.). Возможных способов реализации БС не счесть. В зависимости от поколения, емкости, используемого стандарта, области покрытия БС может быть выполнена как в отдельно стоящем контейнере в сочетании с 72-х метровой мачтой, так и в виде небольшого компактного кейса для покрытия внутри зданий – femto сота. Рассмотрим наиболее типичные случаи реализации полномасштабных БС для покрытия как в городских условиях, так и за городом.

Самым типичным способом размещения оборудования БС является установка специальной башни или мачты, у подножия которой располагаются один или несколько контейнеров для приемопередающего оборудования. Основная цель установки антенно-мачтового сооружения является размещение антенно-фидерного устройства. Оно включает в себя комплекс антенн для создания радио покрытия всенаправленного, но чаще секторного типа, а также фидеров, которые связывают антенны с приемопередающим оборудованием. Кроме того, в загородной местности часто вместе с антеннами используются усилители сигнала в направлении uplink – МШУ (малошумящие усилители), которые расширяют зону действия БС. Также башня необходима для размещения транспортного оборудования, если используются РРЛ (радиорелейные линии связи). В их состав обычно входит направленная параболическая антенна, радио модуль, преобразующий низкочастотный сигнал в высокочастотный для передачи к удаленной стороне и отдельный фидер, передающий низкочастотный сигнал от оборудования БС или отдельного транспортного модуля внутри аппаратной.

Контейнер вмещает приемопередатчики, транспортное оборудование, а также оборудование, предназначенное для обеспечения бесперебойной работы БС и безопасности. Приемопередающее оборудование обычно сочетает в себе блок управления, приемопередатчики (TRX) и комбайнеры, которые сочетают радиосигнал от различных антенн и TRX в разных конфигурациях. В аппаратной может быть расположено оборудование, работающее в нескольких частотных диапазонах или даже различных стандартах и поколениях (2G и 3G). На БС, расположенных вдали от крупных населенных пунктов обычно используют РРЛ для образования транспортных каналов к контроллеру базовых станций. Однако в некоторых случаях используются ВОЛС, электрические проводные линии связи или спутниковую связь. Неотъемлемым элементом оборудования БС является система энергоснабжения. Обычно это специальный источник постоянного тока 48В, запутываемый переменным напряжением 220 или 380В. Он также осуществляет переключение на АКБ (аккумуляторные батареи) в случае пропадания внешнего питания и обеспечивают их подзарядку — после возобновления. Любая аппаратная БС оборудуется системой поддержания рабочих значений температуры и влажности воздуха. Обычно это сплит-система, одна или две работающие либо попеременно, либо как активный/резервный. Обычно любое высотное сооружение должно быть обозначено специальными заградительными огнями, обеспечивающими его обнаружение пилотами авиации в условиях плохой видимости или ночью. Поэтому в аппаратной также можно найти дополнительный источник питания и комплект АКБ для питания системы освещения башни.

Для размещения БС в городах редко устанавливают отдельные башни, т.к. это и дорого, и не эффективно. Поэтому обычно антенны устанавливают на жилых и промышленных зданиях и сооружениях, а также дымовых трубах и других существующих конструкциях башенного типа. Главное требование, что место размещения соответствовало всем гигиеническим нормам установки таких объектов. Такой способ размещения оборудования обычно не меняет состав БС. Контейнер при этом обычно заменяется выгородкой на чердаке или техническом этаже или отдельным помещением в здании, а антенны и фидеры часто маскируются под облик здания, чтобы не портить его внешний вид.

Кроме контейнерного способа размещения оборудования, многие производители предлагают устанавливать специальные outdoor БС. Для их размещения не требуется отдельного помещения, а все оборудование помещается в специальных термобоксах и может крепиться в любом удобном месте: стене, крыше, чердаке и т.п. Это значительно экономит операционные затраты компании. Однако главный минус таких БС заключается в невысокой емкости и сложности расширения их емкости. Поэтому они не находят столь же широко применения как и БС с контейнером.

Также в последнее время многие производители предложили, так называемые, бесфидерные решения. При этом приемопередающее оборудование разделяется на две части: одна устанавливается в контейнере БС и служит основным блоком управления и обработки сигнализации, а также предоставляет интерфейсы к контроллеру базовых станций. Другая часть устанавливается в непосредственной близости от антенн и преобразует сигнал, принятый от блока управления в высокочастотный радио сигнал, передаваемый к антеннам по фидерам. Обе части между собой соединятся обычно с помощью оптического патчкорда или реже витой пары. При этом экономия на длине фидера может достигать десятки раз, что соответственно значительно уменьшает затухание и упрощает прокладку. Особенно широкое распространение такая схема получила для реализации БС 3G.

Кратко об устройстве базовой станции GSM

В данной статье мы расскажем вам о том, из каких основных частей состоит типовая базовая станция (БС, BTS) сотовой связи стандарта GSM наших операторов. Для легкости восприятия попробуем быть максимально краткими и сделаем этот материал простым и наглядным для рядового читателя.

Устройство базовой станции сотовой связи состоит из 3-х взаимосвязанных блоков:

  1. Основной блок BTS
  2. Блок приемопередатчиков — TRX
  3. Антенно-фидерная система связи

На данной схеме наглядно обозначена структура расположения отдельных блоков базовой станции:

Расшифруем обозначения, используемые на схеме, а также другие элементы BTS, которые не попали в 3 ее главных блока:

  • TMU — главная плата всей базовой станции, ее центральный «мозг». Если точнее, это блок Синхронизации / Передачи и Управления. Он призван осущесвлять передачу данных по проводным каналам связи и управлять ей
  • TRX — приемопередатчик базовой станции, выполняющий функцию обработки 1-й несущей частоты
  • CDU — блок «комбайнера». Он необходим для объединения каналов на стадии передачи, а также и для приема, если прием является разнесенным
  • TEU — плата, функцией которой является расширение возможностей БС по передаче. К примеру, она позволяет передавать данные на контроллер по оптоволокну. Данная плата применяется не всегда и не является обязательным элементом ситстемы
  • PSU — блок питания базовой станции
  • PMU — блок, служащий для мониторинга питания BTS
  • TES — служит для питания платы TEU
  • TDU — необходим для распределения сигнала синхронизации
  • Switch Box — блок, осуществляющий распределение питания по всем платам БС
  • Fan Box — вентиляционная система, включающая вентиляторы и блок контроля за ними
  • Air Box — система воздухозабора в нижней части статива.

Чтобы было проще понять вышеизложенное, приведем два фото статива базовой станции сотовой связи модели Huawei BTS312. На них видна не полная конфигурация оборудования, а лишь самые основные блоки: DU, TRX, PSU, PMU, TEU, вентиляционная система, блок распределения питания и синхросигнала:

Базовая станция сотовой связи

30 | Авг 2018

На сегодняшний день почти все пользуются мобильной связью. Количество активных sim-карт в 2017 году в РФ составило 255,41 миллиона.

Не все, кто пользуется мобильной связью, понимают, как работает БС. Увидев мачту или вышку с непонятными сооружениями-антеннами, так же непонятный объект на крыше или стене своего дома, а может на столбе, люди задумываются — что это и как оно работает, не вредно ли для нашего организма.

Развеем мифы об опасности базовых станций.

Если у вас на крыше есть такое устройство, то оно безвредно для жителей дома. Антенны базовых станций имеют направленное действие. Под себя они не «светят».

По законам физики излучение угасает пропорционально квадрату расстояния. Тогда, если расстояние от базовой станции увеличилось в 2 раза, то излучение уменьшилось в 4 раза. Базовые станции обычно находятся на определенном расстоянии от жилья. Это исключает воздействие излучения на здоровье человека. Поверьте, поднесенный к голове сотовый телефон излучает на вас значительно более сильно, чем установленная на крыше антенна.

Базовая станция GSM состоит:

Основной блок BTS, блок приемопередатчиков – TRX, антенно-фидерная система связи. Более подробно расположение блоков на схеме базовой станции.

Недостаток базовой станции GSM – это небольшой радиус действия, GSM телефон не может работать при расстоянии от базовой станции в 35 км.

Базовая станция LTE — станция подвижной радиотелефонной сети связи четвертого поколения. На конец первого полугодия 2018 года их количество приблизилось к 200 тысяч. Это примерно третья часть от всего количества базовых станций мобильной связи в России. И лидером выступают «Tele2», которые увеличили количество станций за полгода на 37,2 %.

Как же устроена базовая станция?

  • Сначала в глаза бросаются приемо-передающие антенны. Они размещаются на крышах и стенах зданий, на трубах, могут быть на специальных конструкциях, фонарях и даже на экзотических сооружениях (в Египте замаскированы под пальмы).

  • Радиорелейные станции в виде тарелок для подключения базовой станции к сети оператора связи по радиорелейной связи.

  • Базовые станции 4 и 5 поколения – к ним подводят скоростные волоконно-оптические каналы связи.

  • Сопутствующее оборудование – системы климат-контроля, электроснабжения, вентиляции, безопасности, усилители сотовой связи, и прочее в самом здании или рядом, в специальных контейнерах или корпусах.

Есть мнение, если антенн будет много, и они будут высоко, а передатчик будет работать «на полную катушку», то связь будет лучше, но это не так. Часто сознательно уменьшают зону действия некоторых базовых станций.

Используют различные типы базовых станций:

  • макросоты с радиусом действия до 100 км.,

  • микросоты с радиусом до 5 км.,

  • пикосоты или фемтосоты, которые устанавливают в местности с большой плотностью населения (по форме напоминает ноутбук).

Связь базовых станций:

  • Небольшие базовые станции передают сигнал друг другу посредством оптоволоконной кабельной системы.

  • Габаритные базовые станции,которые покрывают большие расстояния, связываются между собой через радиорелейные тарелки.

Роскомнадзор сообщил, что операторы «большой четвёрки» продолжают увеличивать число базовых станций в России. В первом полугодии 2018 года стало уже 624 800 базовых станций всех сотовых операторов, что на 9 % больше, чем в первой половине 2017 года.

Больше всех базовых станций в России у Мегафона, их более 209 573. Только в первом полугодии 2018 года установили 13 005 станций. МТС занимает вторую строчку — 161 607 (плюс 9654 БС за 6 мес. 2018 г.). На третьем месте Билайн — 130 841 БС (плюс 20 625 станций за 6 мес. 2018 г.). И на четвертом — Tele2, у них 122 823 БС (плюс 6868 станций за 6 мес. 2018 г.).

Строительство базовых станций – это сложный и трудоемкий процесс, включает в себя:

  • Подбор площадки и заключение договора аренды.

  • Проектно-изыскательные работы.

  • Оформление разрешительной документации, санитарно-эпидемиологическое заключение о безопасности станции для окружающих, документации на оборудование, на металлоконструкции.

  • Производство конструкций антенных опор.

  • Строительство фундамента.

  • Монтаж металлоконструкций мачт.

  • Изготовление и установка контейнера для оборудования.

  • Монтаж антенно-фидерных устройств.

  • Монтаж оборудования базовой станции и ЭПУ.

  • Подключение электропитания и пуско-наладочные работы.

Недавно начали использовать бесфидерные базовые станции. Они удешевляют стоимость аппаратуры и ее монтажа, их используют для связи в формате 3G.

Часто устанавливают базовые станции на крышах жилых домов. Это разрешено законом, но необходимо соблюдение некоторых правил:

  • Уровень электромагнитного поля (ЭПМ) в прилегающей зоне не должен превысить 10 мВт/см2;

  • антенна должна возводиться на уровне от 1,5 до 5 метров от поверхности крыши и на расстоянии 10–25 метров от других строений;

  • Возможность доступа людей на крышу должна быть ограничена.

  • Размещение базовой станции происходит после собрания собственников помещения (в соответствии со статьей 44 ЖК РФ), и проголосовать должно не менее 1/2 жильцов.

Многие считают, что сотовые операторы гребут миллиарды, практически не вкладывая свои средства, но это не так.

Операторы вкладывают деньги в строительство вышек сотовой связи, установку базовых станций. Тратят средства на лицензию на частоты (2G дороже, чем 4G), на аренду, содержание и обслуживание БС.

Цена комплекта оборудования для базовой станции одного оператора зависит от стандарта связи (последнее поколение дешевле), региона и высоты сооружения. Стоимость 1 комплекта составляет примерно 24 000. руб. в месяц в Поволжье и на Северном Кавказе и до 41 000 руб. на Дальнем Востоке.

Необычное.

  1. Африканские операторы устанавливают базовые станции сотовой связи в реках

на специальных плотах. Так увеличивается зона покрытия на близлежащие

селения, и саму реку. Ввиду отсутствия дорог, все основные транспортные пути идут по воде. Также уменьшается вероятность кражи оборудования.

  1. Базовая станция в Лефортовском тоннеле в Москве. Антенны — это щелевой излучающий кабель.

  2. Базовая станция, работающая на солнечной энергии в Краснодарском крае и в Западной Австралии.

  3. В Великобритании, в центре Абердинширского леса установлена автономная базовая станция с источником питания на водородно-топливных элементах. Такая же станция установлена в Шотландии, возле центра по лыжному спорту.

В дуплексной радиосвязи

Профессиональная радиосвязь

В профессиональных дуплексных системах радиосвязи базовая станция используется как центральный узел, выполняющий диспетчерские функции в сети мобильных радиостанций с централизованной топологией, а также как передатчик сообщений в пейджинговой связи. При этом базовая станция выступает в роли одного из оконечных узлов в канале связи, в роли другого оконечного узла выступает носимая или возимая радиостанция. Примерами базовых станций в профессиональной дуплексной радиосвязи являются диспетчерские центры службы такси или службы эвакуации автомобилей.

Базовые станции обычно бывают одноканальными. В системах с радиообменом низкой интенсивности возможно использование многоканальных базовых станций. В системах с интенсивным радиообменом при необходимости использования дополнительных каналов обычно устанавливают по одной одноканальной радиостанции на каждый канал. При этом на диспетчерском пульте каждая базовая станция отображается как отдельный канал. В больших диспетчерских центрах с несколькими диспетчерами это обеспечивает независимую одновременную работу нескольких диспетчеров на разных каналах. При этом базовые станции могут быть территориально удалены как друг от друга, так и от диспетчерского центра. В качестве примера приводят единый диспетчерский центр такси на несколько городов. Диспетчер выбирает требуемый канал и передаёт информацию автомобилям в требуемом городе.

Базовые станции могут быть с местным или дистанционным управлением. Местное управление обеспечивается локально при помощи органов управления оборудования, установленного на базовой станции. При дистанционном управлении используются органы управления на диспетчерском пульте. Команды передаются при помощи сигналов переменного тока тональной частоты либо сигналами постоянного тока в формате 4-20 мА. Команды обрабатываются схемами управления на базовой станции. Связь диспетчерского центра с удаленными базовыми станциями ведется по выделенному телефонному каналу либо по каналу радиосвязи, отличному от канала связи с подвижными объектами. Некоторые системы для связи диспетчерского центра с базовыми станциями используют четырёхпроводные телефонные линии или радиоканалы полной дуплексной связи, иные системы используют двухпроводные телефонные линии или полудуплексные радиоканалы.

Любительская радиосвязь

В любительской радиосвязи также используются базовые станции, обеспечивающие связь между мобильными объектами. Её используют путешественники, дальнобойщики, а также иные лица, в основном для развлечения и для связи между членами одной группы. Любительскую радиосвязь также используют для связи со спасательными службами при чрезвычайных происшествиях, а также для экстренного оповещения гражданского населения при стихийных бедствиях.

В качестве примера можно привести австралийскую сеть базовых станций гражданского диапазона УКВ (UHF CB), которая состоит из многочисленных базовых станций и ретрансляторов, работающих на различных каналах и позволяющих обеспечивать вызов спасательных и дорожных служб, а также связь между радиостанциями, находящимися в разных частях страны.

В беспроводной телефонии

Антенная мачта базовой станции, замаскированная под дерево

Беспроводная телефония отличается от дуплексной радиосвязи тем, что:

  • Беспроводная телефонная связь является коммутируемой: при помощи набора номера в начале разговора устанавливается канал связи с вызываемым абонентом, после того как один из абонентов положит трубку — канал разрывается.
  • Беспроводные телефоны обычно имеют связь с телефонной сетью общего пользования.

Базовая станция в беспроводной телефонии связывается с носимым или возимым беспроводным телефонным аппаратом. При этом сигналы от одного или нескольких мобильных телефонов принимаются базовой станцией, которая передает эти вызовы в наземные телефонные линии. Применение других видов аппаратуры при этом зависит от архитектуры сети. Мобильные сети операторов связи, например сети GSM, используют для этих целей коммутаторы, Радиорелейная связь и Автоматическая телефонная станция. В отличие от этого базовые станции бытовых беспроводных радиотелефонов подсоединены напрямую проводным к телефонным линиям.

В сотовой связи

Базовая станция применительно к сотовой связи — комплекс радиопередающей аппаратуры (ретрансляторы, приёмопередатчики), осуществляющий связь с конечным абонентским устройством — сотовым телефоном. Одна базовая станция стандарта GSM обычно способна поддерживать до 12 передатчиков, а каждый передатчик способен одновременно поддерживать связь с 8 общающимися абонентами. Комплекс расположенных рядом базовых станций образует соту. Базовые станции соединены с коммутатором сотовой сети через контроллер базовых станций. Контроллер и коммутатор устанавливаются в одном помещении и соединяются прямой оптической линией. Подключение каждой базовой станции к контроллеру осуществляется посредством транспортной сети, которая строится на базе радиорелейных, волоконно-оптических и медных линий. В некоторых странах базовые станции маскируют под растительность, что позволяет немного разукрасить железные конструкции вышек.

> Другое

Базовые станции также применяются в сотовом телевидении, транкинговой связи, сетях Wi-Fi, WiMAX и других технологиях.