Что такое базовая станция мтс
Базовая станция сотовой связи
На сегодняшний день почти все пользуются мобильной связью. Количество активных sim-карт в 2017 году в РФ составило 255,41 миллиона.
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.
Как же устроена базовая станция?
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.
Строительство базовых станций – это сложный и трудоемкий процесс, включает в себя:
Подбор площадки и заключение договора аренды.
Оформление разрешительной документации, санитарно-эпидемиологическое заключение о безопасности станции для окружающих, документации на оборудование, на металлоконструкции.
Производство конструкций антенных опор.
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.
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.
Базовая станция, работающая на солнечной энергии в Краснодарском крае и в Западной Австралии.
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.
Базовые станции сотовой связи и их антенная часть
И вновь немного общеобразовательного материала. На этот раз речь пойдет о базовых станциях. Рассмотрим различные технические моменты по их размещению, конструкции и дальности действия, а также заглянем внутрь самого антенного блока.
Базовые станции. Общие сведения
Так выглядят антенны сотовой связи, установленные на крышах зданий. Эти антенны являются элементом базовой станции (БС), а конкретно – устройством для приема и передачи радиосигнала от одного абонента к другому, и далее через усилитель к контроллеру базовой станции и другим устройствам. Являясь наиболее заметной частью БС, они устанавливаются на антенных мачтах, крышах жилых и производственных зданий и даже дымовых трубах. Сегодня можно встретить и более экзотические варианты их установки, в России их уже устанавливают на столбах освещения, а в Египте их даже «маскируют» под пальмы.
Подключение базовой станции к сети оператора связи может производиться по радиорелейной связи, поэтому рядом с «прямоугольными» антеннами блоками БС можно увидеть радиорелейную тарелку:
С переходом на более современные стандарты четвертого и пятого поколений, для удовлетворения их требований подключать станции нужно будет исключительно по волоконной оптике. В современных конструкциях БС оптоволокно становится неотъемлемой средой передачи информации даже между узлами и блоками самой БС. К примеру, на рисунке ниже показано устройство современной базовой станции, где оптоволоконный кабель используется для передачи данных от RRU (выносные управляемые модули) антенны до самой базовой станции (показано оранжевой линией).
Оборудование базовой станции располагается в нежилых помещениях здания, либо устанавливается в специализированные контейнеры (закрепленные на стенах или столбах), ведь современное оборудования выполняется довольно компактно и может запросто поместиться в системный блок серверного компьютера. Часто радиомодуль устанавливают рядом с антенным блоком, это позволяет уменьшить потери и рассеивание передаваемой в антенну мощности. Так выглядят три установленных радиомодуля оборудования базовой станции Flexi Multiradio, закрепленные прямо на мачте:
Зона обслуживания базовых станций
Для начала следует отметить, что бывают различные типы базовых станций: макро, микро, пико и фемтосоты. Начнем с малого. И, если кратко, то фемтосота не является базовой станцией. Это, скорее, Access Point (точка доступа). Данное оборудование изначально ориентируется на домашнего или офисного пользователя и владельцем такого оборудования является частное или юр. лицо, не относящееся к оператору. Главное отличие такого оборудования заключается в том, что оно имеет полностью автоматическую конфигурацию, начиная от оценки радиопараметров и заканчивая подключением к сети оператора. Фемтосота имеет габариты домашнего роутера:
Пикосота – это БС малой мощности, принадлежащая оператору и использующая в качестве транспортной сети IP/Ethernet. Обычно устанавливается в местах возможной локальной концентрации пользователей. Устройство по размерам сравнимо с небольшим ноутбуком:
И наконец, макросота – стандартная базовая станция, на базе которой строятся мобильные сети. Она характеризуется мощностями порядка 50 W и радиусом покрытия до 100 км (в пределе). Масса стойки может достигать 300 кг.
Зона покрытия каждой БС зависит от высоты подвеса антенной секции, от рельефа местности и количества препятствий на пути до абонента. При установке базовой станции далеко не всегда на первый план выносится радиус покрытия. По мере роста абонентской базы может не хватить максимальной пропускной способности БС, в этом случае на экране телефона появляется сообщение «сеть занята». Тогда оператор со временем на этой территории может сознательно уменьшить радиус действия базовой станции и установить несколько дополнительных станций в местах наибольшей нагрузки.
Когда нужно увеличить емкость сети и снизить нагрузку на отдельные базовые станции, тогда и приходят на помощь микросоты. В условиях мегаполиса зона радиопокрытия одной микросоты может составлять всего 500 метров.
В условиях города, как ни странно, встречаются такие места, где оператору нужно локально подключить участок с большим количеством трафика (районы станций метро, крупные центральные улицы и др.). В этом случае применяются маломощные микросоты и пикосоты, антенные блоки которых можно располагать на низких зданиях и на столбах уличного освещения. Когда возникает вопрос организации качественного радиопокрытия внутри закрытых зданий (торговые и бизнес центры, гипермаркеты и др.) тогда на помощь приходят пикосотовые базовые станции.
За пределами городов на первый план выходит дальность работы отдельных базовых станций, так установка каждой базовой станции в удалении от города становится все более дорогостоящим предприятием в связи с необходимостью построения линий электропередач, дорог и вышек в сложных климатических и технологических условиях. Для увеличения зоны покрытия желательно устанавливать БС на более высоких мачтах, использовать направленные секторные излучатели, и более низкие частоты, менее подверженные затуханию.
Так, например, в диапазоне 1800 МГц дальность действия БС не превышает 6-7 километров, а в случае использования 900–мегагерцового диапазона зона покрытия может достигать 32 километров, при прочих равных условиях.
Антенны базовых станций. Заглянем внутрь
В сотовой связи чаще всего используют секторные панельные антенны, которые имеют диаграмму направленности шириной в 120, 90, 60 и 30 градусов. Соответственно для организации связи во всех направлениях (от 0 до 360) может потребоваться 3 (ширина ДН 120 градусов) либо 6 (ширина ДН 60 градусов) антенных блоков. Пример организации равномерного покрытия во всех направлениях показан на рисунке ниже:
А ниже вид типовых диаграмм направленности в логарифмическом масштабе.
Большинство антенн базовых станций широкополосные, позволяющие работать в одном, двух или трех диапазонах частот. Начиная с сетей UMTS, в отличие от GSM, антенны базовых станций умеют изменять площадь радиопокрытия в зависимости от нагрузки на сеть. Один из самых эффективных методов управления излучаемой мощностью – это управление углом наклона антенны, таким способом изменяется площадь облучения диаграммы направленности.
Антенны могут иметь фиксированный угол наклона, либо имеют возможность дистанционной регулировки с помощью специального программного обеспечения, располагаемого в блоке управления БС, и встроенных фазовращателей. Существуют также решения, позволяющие изменять зону обслуживания, от общей системы управления сети передачи данных. Таким образом, можно регулировать зону обслуживания всего сектора базовой станции.
В антеннах базовых станций применяется как механическое управление диаграммой, так и электрическое. Механическое управление проще реализуется, но часто приводит к искажению формы диаграммы направленности из-за влияния конструктивных частей. Большинство антенн БС имеет систему электрической регулировки угла наклона.
Современный антенный блок представляет собой группу излучающих элементов антенной решетки. Расстояние между элементами решетки выбирается таким образом, чтобы получить наименьший уровень боковых лепестков диаграммы направленности. Наиболее часто встречаются длины панельных антенн от 0,7 до 2,6 метров (для многодиапазонных антенных панелей). Коэффициент усиления варьируется от 12 до 20 dBi.
На рисунке ниже (слева) представлена конструкция одной из наиболее распространенных (но уже устаревающих) антенных панелей.
Здесь излучатели антенной панели представляют собой полуволновые симметричные электрические вибраторы над проводящим экраном, расположенные под углом 45 градусов. Такая конструкция позволяет формировать диаграмму с шириной главного лепестка 65 или 90 градусов. В такой конструкции выпускаются двух- и даже трехдиапазонные антенные блоки (правда, довольно крупногабаритные). Например, трехдиапазонная антенная панель такой конструкции (900, 1800, 2100 МГц) отличается от однодиапазонной, примерно в два раза большим размером и массой, что, конечно же, затрудняет ее обслуживание.
Альтернативная технология изготовления таких антенн предполагает выполнение полосковых антенных излучателей (металлические пластины квадратной формы), на рисунке выше справа.
А вот еще один вариант, когда в качестве излучателя используются полуволновые щелевые магнитные вибраторы. Линия питания, щели и экран выполняются на одной печатной плате с двухсторонним фольгированным стеклотекстолитом:
С учетом современных реалий развития беспроводных технологий, базовые станции должны поддерживать работу 2G, 3G и LTE сетей. И если блоки управления базовых станций сетей разных поколений удается вместить в один коммутационный шкаф без увеличения габаритного размера, то с антенной частью возникают значительные трудности.
Например, в многодиапазонных антенных панелях количество коаксиальных соединительных линий достигает 100 метров! Столь значительная длина кабеля и количество паяных соединений неизбежно приводит к потерям в линиях и снижению коэффициента усиления:
С целью снижения электрических потерь и уменьшения точек пайки часто делают микрополосковые линии, это позволяет выполнить диполи и систему запитки всей антенны по единой печатной технологии. Данная технологиях проста в производстве и обеспечивает высокую повторяемость характеристик антенны при ее серийном выпуске.
Многодиапазонные антенны
С развитием сетей связи третьего и четвертого поколений требуется модернизация антенной части как базовых станций, так и сотовых телефонов. Антенны должны работать в новых дополнительных диапазонах, превышающих 2.2 ГГц. Более того, работа в двух и даже трех диапазонах должна производиться одновременно. Вследствие этого антенная часть включает в себя довольно сложные электромеханические схемы, которые должны обеспечивать должное функционирование в сложных климатических условиях.
В качестве примера рассмотрим конструкцию излучателей двухдиапазонной антенны базовой станции сотовой связи Powerwave, работающей в диапазонах 824-960, МГц и 1710-2170, МГц. Ее внешний вид показан на рисунке ниже:
Этот двухдиапазонный облучатель состоит из двух металлических пластин. Та, что большего размера работает в нижнем диапазоне 900 МГц, над ней расположена пластина с щелевым излучателем меньшего размера. Обе антенны возбуждаются щелевыми излучателями и таким образом имеют единую линию запитки.
Если в качестве излучателей используются дипольные антенны, то необходимо ставить отдельный диполь для каждого диапазона волн. Отдельные диполи должны иметь свою линию запитки, что, конечно же, снижает общую надежность системы и увеличивает энергопотребление. Примером такой конструкции является антенна Kathrein для того же диапазона частот, что и рассмотренная выше:
Таким образом, диполи для нижнего диапазона частот находятся как бы внутри диполей верхнего диапазона.
Для реализации трех- (и более) диапазонного режимов работы наибольшей технологичностью обладают печатные многослойные антенны. В таких антеннах каждый новый слой работает в довольно узком диапазоне частот. Такая «многоэтажная» конструкция изготавливается из печатных антенн с индивидуальными излучателями, каждая антенна настраивается на отдельные частоты рабочего диапазона. Конструкция поясняется рисунком ниже:
Как и в любых других многоэлементных антеннах в такой конструкции происходит взаимодействие элементов, работающих в разных диапазонах частот. Само собой это взаимодействие оказывает влияние на направленность и согласование антенн, но данное взаимодействие может быть устранено методами, применяемыми в ФАР (фазированных антенных решетках). Например, одним из наиболее эффективных методов является изменение конструктивных параметров элементов путем смещения возбуждающего устройства, а также изменение размеров самого облучателя и толщины разделительного диэлектрического слоя.
Важным моментом является то, что все современные беспроводные технологии широкополосные, и ширина полосы рабочих частот составляет не менее 0,2 ГГц. Широкой рабочей полосой частот обладают антенны на основе взаимодополняющих структур, типичным примером которых являются антенны типа «bow-tie» (бабочка). Согласование такой антенны с линией передачи осуществляется подбором точки возбуждения и оптимизацией ее конфигурации. Чтобы расширить полосу рабочих частот по согласованию «бабочку» дополняют входным сопротивлением емкостного характера.
Моделирование и расчет подобных антенн производят в специализированных программных пакетах САПР. Современные программы позволяют моделировать антенну в полупрозрачном корпусе при наличии влияния различных конструктивных элементов антенной системы и позволяют тем самым произвести достаточно точный инженерный анализ.
Проектирование многодиапазонной антенны производят поэтапно. Сначала рассчитывают и проектируют микрополосковую печатную антенну с широкой полосой пропускания для каждого рабочего диапазона частот отдельно. Далее печатные антенны разных диапазонов совмещают (наложением друг на друга) и рассматривают их совместную работу, устраняя по возможности причины взаимного влияния.
Широкополосная антенна типа «бабочка» может быть удачно использована как основа для трехдиапазонной печатной антенны. На рисунке ниже изображены четыре различных варианта ее конфигурации.
Приведенные конструкции антенн отличаются формой реактивного элемента, который применяется для расширения рабочей полосы частот по согласованию. Каждый слой такой трехдиапазонной антенны представляет собой микрополосковый излучатель заданных геометрических размеров. Чем ниже частоты – тем больше относительный размер такого излучателя. Каждый слой печатной платы отделен от другого с помощью диэлектрика. Приведенная конструкция может работать в диапазоне GSM 1900 (1850-1990 МГц) – принимает нижний слой; WiMAX (2,5 – 2,69 ГГц) – принимает средний слой; WiMAX (3,3 – 3,5 ГГц) – принимает верхний слой. Подобная конструкция антенной системы позволит принимать и передавать радиосигнал без использования дополнительного активного оборудования, не увеличивая тем самым габаритных размеров блока антенны.
И в заключении немного о вреде БС
Порой, базовые станции операторов сотовой связи устанавливают прямо на крышах жилых домов, чем конкретно деморализуют некоторых их обитателей. У хозяев квартир перестают «рожать кошки», а на голове у бабушки начинают быстрее появляться седые волосы. А тем временем, от установленной базовой станции жители этого дома электромагнитного поля почти не получают, ибо «вниз» базовая станция не излучает. Да и, к слову сказать, нормы СаНПиНа для электромагнитного излучения в РФ на порядок ниже, чем в «развитых» странах запада, и поэтому в черте города базовые станции никогда на полную мощность не работают. Тем самым, вреда от БС нет, если только вы не устраиваетесь позагорать на крыше в паре метров от них. Зачастую, с десяток точек доступа, установленных в квартирах жителей, а также микроволновые печи и сотовые телефоны (прижатые к голове) оказывают на вас намного большее воздействие, нежели базовая станция, установленная в 100 метрах за пределами здания.
Базовые станции МТС — ваши неочевидные возможности
Наверное, все знают, что базовая станция оператора — то, к чему по воздуху «цепляется» мобильник, чтобы его владелец оставался на связи. Если рядом базовая станция МТС, то на вашем смартфоне быстрый мобильный интернет, а собеседника в трубке слышно, будто бы он в одной комнате с вами. Это в целом верное представление о базовой станции, но всё же слишком простое для устройства, обладающего столь разносторонними способностями. Смотрите сами.
Интернет — наше всё
Для многих из нас интернет — средство всегда оставаться на связи, возможность быть в центре событий. От него зависит куча удобных сервисов, без которых мы не мыслим сегодня себя, — от мессенджеров и соцсетей до заказа такси и онлайн-магазинов. То, что в нашей с вами жизни интернет есть повсюду — заслуга базовых станций МТС, которые всегда готовы помогать вам быть онлайн, мгновенно связывать вас с другим районом города или приятелем из далёкой Австралии, передавать добрые вести и делиться фотографиями, показывать кино или воспроизводить музыку из сети.
Невидимка
Скажем, сидите вы у себя дома или на работе. Никакой базовой станции не видите. Но ваш телефон работает: звонки проходят, уведомления из «ВКонтакте» и WhatsApp поступают, забавные ролики c YouTube проигрываются. Всё потому, что базовой станции МТС не обязательно буквально «видеть» ваш телефон: она умеет с ним соединяться, используя радиосигнал, отражённый от стен и других препятствий, а многие не слишком толстые стены для базовой станции и вовсе полупрозрачны, то есть не мешают связи.
По-соседски
А ещё, если базовая станция рядом с вашим домом или офисом вдруг выйдет из строя, то ваш телефон, скорее всего, по-прежнему останется в сети. Это потому, что обычно за вашим мобильником «присматривает» не одна базовая станция, а две или даже три, и каждая из них готова в любой момент подхватить упавшее знамя. Конечно, изредка может оказаться, что других базовых станций поблизости нет, но МТС всегда старается сделать так, чтобы у вашей базовой станции постоянно были отзывчивые соседки.
Передай другому
Кстати, когда вы движетесь, базовые станции умело передают ваш телефон друг другу, как эстафетную палочку. Вам вовсе не нужно об этом беспокоиться: о таких вещах базовые станции МТС умеют договариваться между собой сами. Пограничных ссор из-за желания прислать вам SMS не бывает, а начатый в зоне одной базовой станции разговор по мобильному может без перерыва продолжиться в зоне другой станции, а закончиться возле третьей или четвёртой.
Где ты?
Когда вы подключаетесь к базовой станции, она сразу понимает, что вы где-то рядом. Если ваш телефон «видят» три и более базовых станций, то они сообща могут определять ваше местоположение весьма точно. На этом построены геолокационные сервисы, которые, к примеру, помогают родителям всегда узнавать, где находятся их дети, а транспортным компаниям — контролировать свои автомобили.
Превыше всего
Базовые станции МТС умеют расставлять приоритеты. Не может быть так, что кто-то рядом с вами, кому нужно загрузить из интернета большой фильм, перетянет на себя все ресурсы ближайшей базовой станции, а вам даже комментарий в Facebook не удастся отправить. Более того, базовая станция умеет отдавать часть своих ресурсов, отведённых под интернет, для звонков. Это, например, иногда полезно на вокзалах, где людей бывает очень много, при этом им постоянно нужно созваниваться, чтобы найти друг друга, сообщить о приезде, вызвать такси. Если базовая станция видит, что где-то, наоборот, нужнее интернет, она и это учтёт.
Где люди, там и связь
Мобильная связь есть там, где стоят базовые станции. Но где их ставят? Это зависит от людей, в том числе и от вас. Если где-то в городе слишком много абонентов начинают постоянно претендовать на подключение к одной-единственной базовой станции из-за того, что в этом месте открылся новый торговый центр, МТС совсем скоро рядом запустит ещё одну базовую станцию — новую. Не люди гоняются за мобильной сетью МТС, а она развивается, опираясь на их потребности, которые, как вы знаете, всё больше и больше перетекают в мобильный интернет. Это такой почти волшебный замкнутый круг: в последние годы развитие мобильной сети позволяет нам всё больше и больше получать от интернета, а наши растущие потребности в нём определяют то, как развивается мобильная сеть.
Заведи свою
Вы можете жить или работать в особенном месте, у вас может оказаться неудачно спланированная комната — в общем, там, где базовой станции МТС очень трудно соединиться с вашим телефоном. Однако если у вас в том же помещении есть проводной интернет, вы вполне можете завести себе свою собственную базовую станцию МТС, например, вот такую. Если хотите, пользуйтесь ею даже в одиночку.
Это безопасно
Итак, базовые станции появляются там, где нужно людям, а кое-кто может купить базовую станцию МТС персонально для себя. Однако некоторые по-прежнему считают, что излучение базовой станции таит угрозу. Такие люди с тревогой могут показывать пальцем на появившуюся неподалеку вышку и судачить с друзьями о внезапно появившихся головных болях. На деле «лучи» базовой станции безвредны, и любой человек больше излучения получает от своего собственного мобильника. К слову, чем дальше от вас базовая станция, тем больше «старается» быть на связи ваш смартфон, всё обильнее поливая излучением своего хозяина. Впрочем, даже при таком усердии вам совершенно не о чем беспокоиться, так как опасно не крайне слабое излучение мобильного, а разговор по нему за рулём или во время перехода дороги.
Это весело
МТС стремится как можно активнее вводить новые станции в регионах страны — мы знаем, что буквально с каждым годом качественная связь и быстрый мобильный интернет всё больше и больше значат для людей. Если где-то рядом с вами появилась базовая станция МТС — это точно хорошая примета!