Устройство базовых станций сотовой связи. Как работает сотовая связь
Качественная мобильная связь имеет значение, как в повседневной жизни граждан, так и в деятельности большинства организаций.
Для обеспечения широкой зоны покрытия и установления непрерывного устойчивого сигнала операторы сотовой связи вынуждены размещать оборудование максимально концентрированно, в том числе и в жилых микрорайонах .
Насколько безопасно такое соседство для населения?
Дорогие читатели! Наши статьи рассказывают о типовых способах решения юридических вопросов, но каждый случай носит уникальный характер.
Если вы хотите узнать, как решить именно Вашу проблему - обращайтесь в форму онлайн-консультанта справа или звоните по телефонам ниже. Это быстро и бесплатно !
Влияние радиосигналов на здоровье человека
Сегодня цивилизованная жизнь человека протекает под непрерывным воздействием электромагнитного излучения (ЭМИ) . Его источниками являются предметы электроники и бытовой техники и, конечно, средства беспроводной связи.
Радиосвязь представляет собой передачу высокочастотных электромагнитных волн от передатчика к принимающему устройству . Таким образом, каждый человек, пользующийся мобильным телефоном, постоянно пребывает в зоне действия электромагнитного поля (ЭМП).
При определенном уровне электромагнитные излучения могут оказывать неблагоприятное воздействие на здоровье людей и других живых существ, вызывать неполадки в работе навигационного оборудования и прочих приборов.
Нахождение человека в течение продолжительного времени на территории с повышенным уровнем ЭМП может вызвать:
- Физиологические нарушения (тошнота, головная боль, повышенная утомляемость);
- Психологические расстройства (раздражительность, снижение уровня самоконтроля).
При значительном увеличении интенсивности воздействия радиоволн на организм человека могут поражаться внутренние органы следующих систем:
- Эндокринной;
- Нервной;
- Иммунной;
- Репродуктивной.
Такое воздействие может иметь крайне негативные последствия для здоровья, выражающиеся в развитии у человека серьезных заболеваний, вплоть до онкологии .
Особо опасно интенсивное воздействие ЭМИ для детей, беременных женщин, людей, страдающих заболеваниями центральной нервной, сердечнососудистой системы, аллергией.
Вредны ли вышки?
Сотовая связь построена на принципе взаимодействия между базовыми станциями и непосредственно принимающим устройством (мобильный телефон, планшет, навигатор).
Взаимодействие основывается на передаче электромагнитного сигнала в УВЧ (ультравысокочастотном) диапазоне .
Радиус распространения сигнала базовой станции зависит от:
- Стандарта сотовой связи, по которому работает оператор ;
- Нагрузки ;
- Плотности застройки ;
- Используемого оператором оборудования .
Зона покрытия определенной территории осуществляется путем установки вышек сотовой связи по принципу сот. Отсюда и название – сотовая связь.
Технология функционирования сотовой системы предполагает, что максимум энергии излучения сконцентрирован и направлен в сторону от сооружений, на которых находятся антенны базовой станции .
Мощность станции не является константой и регулируется в зависимости от нагрузки на сеть.
Базовые станции сотовой связи размещенные за пределами городов, часто оборудуются усилителями сигнала для увеличения радиуса его распространения. Соответственно уровень ЭМИ вблизи таких объектов будет выше.
Проводимые исследования и измерения на территории, прилегающей к месту, где установлены базовые станции сотовой связи, подтверждают, что уровень ЭМИ находится в пределах нормативных значений и практически не отличается от фонового уровня излучения, характерного для конкретной местности .
Таким образом, проживание граждан в непосредственной близости от расположения вышек сотовой связи безопасно, если:
- Оборудование размещено выше близлежащей зоны застройки;
- Параметры аппаратуры соответствуют установленным санитарно-гигиеническим нормам.
Если же сигнал базовой станции непосредственно направлен в сторону близлежащего здания, то такое соседство может быть опасным для здоровья.
Если вы хотите узнать, закон о запрете курения в подъездах жилых домов, советуем вам прочитать .
Базовая станция сотовой связи на крыше дома
В городах с плотной застройкой операторы сотовой связи зачастую вынуждены устанавливать оборудование на крышах высотных зданий, в том числе и жилых домов.
Такие действия не запрещены законодательством (не допускается установка промышленного оборудования на территории жилых домов, а оборудование сотовой связи к таким не относится), но требуют соблюдения определенной процедуры .
Параметры размещения аппаратуры должны соответствовать установленным нормативам:
- Уровень ЭМП в прилегающей зоне не должен превысить 10 мВт/см 2 ;
- В зависимости от излучаемой мощности 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 исключена .
Оператор связи, должен получить разрешение надзорного органа на монтаж оборудования, а также согласие собственников помещений, расположенных в доме, на крыше которого предполагается возведение базовой станции.
Решение собственников о согласовании установки оборудования принимается на общем собрании в соответствии со статьей 44 ЖК РФ, при этом за такое решение должны проголосовать не менее двух третей всех собственников.
После этого оператором связи разрабатывается проектная документация, содержащая все характеристики устанавливаемого оборудования, которое, в свою очередь, должно быть сертифицировано .
Аппаратура вводится в эксплуатацию после того, как организация связи получит санитарно-эпидемиологическое заключение. Далее, не реже 1 раза в 3 года проводятся контрольные замеры уровня ЭМП.
Государственное регулирование
На государственном уровне устанавливаются нормативы, отражающие безопасные пределы ЭМИ радиотехнических передатчиков .
В России действуют Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.1.8/2.2.4.1383-03, утвержденные Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 09.06.2003 №135.
Госорганом, уполномоченным осуществлять контроль за уровнем ЭМИ от базовых станций сотовой связи, является Роспотребнадзор .
Именно в этот орган следует направлять жалобы о возможных нарушениях со стороны операторов связи.
Если в результате проверки подтвердится факт превышения допустимого уровня ЭМИ, то через суд должностные лица Роспотребнадзора могут потребовать демонтировать оборудование, работа которого может угрожать здоровью граждан.
Защитить население Земли от электромагнитных волн. С таким призывом обратились в ООН около 200 учёных со всего мира. Предлагаем Вам посмотреть видеоролик.
Термины «базовая станция» и «вышка сотовой связи» давно и прочно вошли в наш лексикон. И если средний пользователь вспоминает об этих вещах не так часто, то уж «сотовый телефон» по привычности явно входит в десятку лидеров. Сотовой связью ежедневно пользуются сотни миллионов людей, но очень мало кто из них задумывается о том, как обеспечивается эта самая связь. И из этого меньшинства очень немногие действительно представляют всю сложность и тонкость этого инструмента связи.
С точки зрения большинства людей, установка базовой станции сотовой связи является весьма несложным делом. Достаточно повесить несколько антенн, подключить их к сети - и готово. Но такое представление в корне неверно. И поэтому мы решили рассказать о том, сколько тонкостей и нюансов возникает при монтаже базовой станции в условиях мегаполиса.
Чтобы наглядно проиллюстрировать свой рассказ, мы подробно задокументировали процесс установки вышки сотовой связи на крыше здания в Москве, по адресу ул. Краснодонская, д.19, корп.2. Это двухэтажное отдельно стоящее административное здание. Мы выбрали именно этот пример потому, что на этой базовой станции не просто смонтирована маленький кронштейн для подвески антенн, а установлена 5-секционная вышка высотой 15 м. Но начнём по порядку.
Подготовка и проектирование
Работа по установке базовой станции начинается с поиска подходящего объекта. Когда он найден, с его владельцем заключается договор аренды. Определяется необходимое расположение антенн будущей станции, масса полезной нагрузки, и исходя из этого проектируются металлоконструкции. При этом учитывается несущая способность элементов конструкции самого здания.
На каждую установленную базовую станцию оформляется комплект документации (толщиной почти 5 см). Помимо прочего, здесь указано множество параметров будущей конструкции: её расположение на объекте, габаритные размеры, общий вес, расположение точек опоры, потребляемые напряжение и мощность, и так далее.
В этой папке собрана исчерпывающая информация:
- проектная документация;
- копии ведомостей, лицензий, сертификатов и заключений соответствия на все элементы, вплоть до гаек и краски;
- рабочая документация на оборудование, металлические конструкции, архитектурно-строительное решение, молниезащиту;
- санитарно-эпидемиологическое заключение о безопасности станции для жителей окружающих домов.
Вернёмся к нашей вышке. После согласования и утверждения проекта, на заводе были изготовлены отдельно платформа и пять сегментов вышки. Поскольку в данном случае речь шла о довольно тяжёлой конструкции, то её необходимо было установить на несущие стены здания. Для этого в кровле были прорезаны отверстия и проведена установка опорных балок. Они играют роль свайного фундамента для платформы, на которую в дальнейшем было смонтировано оборудование станции и вышка с антеннами. Общий вес платформы составил 3857 кг.
Профиль, размеры и количество балок, из которых собирается платформа, толщина стенок, протяжённость сварных швов, используемые метизы - все эти параметры рассчитываются исходя из массы полезной нагрузки, несущей способности стен здания, а также возможных ветровых нагрузок в данном регионе. Конечно, это далеко не единственные критерии, в первую очередь вышка должна обеспечить возможность установки приёмо-передающих антенн на необходимой высоте в зоне видимости соседних базовых станций. Кроме того, конструкция должна быть достаточно жёсткой, чтобы не сбивался луч релейной связи.
Монтаж металлоконструкций
Здание небольшое, отдельного выхода на крышу у него нет, поэтому бригаде монтажников приходится залезать по пожарной лестнице. Её нижняя часть отрезана, чтобы на крышу не лазили жители окружающих домов. К сожалению, это их не слишком останавливает, поэтому с крыш часто что-нибудь пропадает - запчасти, кабели, фидеры и т.д.
Несмотря на то, что каждая станция оснащается сигнализацией, служба безопасности не всегда успевает приехать вовремя.
На крыше уже установлена базовая станция другого сотового оператора, но её размеры не идут ни в какое сравнение с нашей.
После монтажа платформы, подготавливаются площадки для установки первой секции вышки:
После установки секции, начинается «закручивание гаек»:
Установка вышки на шпильки делается для того, чтобы можно было компенсировать отклонения от вертикали в ходе монтажа и дальнейшей эксплуатации.
Вертикальность конструкции постоянно контролируется с двух точек с помощью теодолитов. Причём измерения проводятся отдельно для каждой секции вышки, и потом журнал измерений будет включён в комплект документов. Впоследствии проводится периодические измерения положения вышки, поскольку под собственным весом и весом оборудования может происходить небольшое спиралеобразное скручивание конструкции (до 50 мм на 72 м высоты).
Аппаратный шкаф, подготовленный к установке на платформу:
Итак, первая секция установлена и выровнена. Монтажники готовятся к приёму второй секции:
Безопасности и комфортности работ уделяется очень большое внимание не только при монтаже, но и при дальнейшем обслуживании. Размер рабочих площадок подобран таким образом, чтобы у инженеров было достаточно места для работы. Установлены ограждения лестниц, проёмы в площадках на вышке закрываются люками, чтобы предотвратить случайное падение. Платформа поднята над плоскостью крыши, чтобы в зимнее время аппаратуру не заметало снегом и не блокировало льдом.
Монтаж остальных секций вышки:
Очередь аппаратного шкафа:
Вышка смонтирована, произведены последние измерения с помощью теодолитов. Отклонения минимальны и строго в пределах допусков. Масса вышки составила 2827 кг, а общая масса всех металлоконструкций - 6684 кг.
Цвета секций стандартные: нижняя и верхняя всегда красные, промежуточные чередуются с белым. На вершине вы можете видеть 4 штыря, являющихся продолжением рёбер вышки - это элементы молниезащиты.
Аппаратура
Следующим этапом стал монтаж всей необходимой аппаратуры и прокладка кабелей. Полный список установленного оборудования:
В результате станция приобрела довольно величественный вид, особенно в сравнении с самим зданием:
На станцию подаётся питание напряжением 380 В (3 фазы), которое потом преобразовывается в 48 В. Мощность взята с запасом - до 10 кВт. Питание подводится в отдельный шкафчик.
Откроем дверцу аппаратного шкафа. В неё встроен кондиционер (сверху) и обогреватель (снизу).
В шкафу в течение всего года поддерживается температура 18…20 градусов Цельсия. Это необходимо для бесперебойной работы оборудования и длительной службы аккумуляторов (они расположены внизу).
Аккумуляторы предназначены для обеспечения работы станции в течение примерно суток в случае отключения внешнего питания.
Сверху находится коммутационный блок и преобразователь напряжения.
Передача информации между системными модулями и приёмо-передатчиками (о них ниже) осуществляется через оптоволоконные кабели. Вот так выглядит разъём в коммутационном блоке. Его ни в коем случае нельзя трогать руками, волокно очень чувствительно к повреждениям и загрязнению.
Все базовые станции сотовой связи подключены к единой информационно оптоволоконной сети, протянутой по всей Москве. Белая бухта под аппаратным шкафом - это как раз кабель, через который подключена данная станция.
Справа от шкафа расположены системные модули GSM, CDMA и LTE:
Эти модули являются сердцем базовой станции, они принимают сигнал с антенн и осуществляют его преобразование и сжатие с дальнейшей пересылкой. Им не страшны осадки, все разъёмы герметизированы, а рабочий диапазон температур от +60 до -50.
Под системными модулями расположены грозоразрядники, которые предотвращают выгорание аппаратуры в случае удара молнии:
Справа над модулями расположены бухты оптоволоконного кабеля, с помощью которого они соединяются с приёмо-передатчиками на вышке.
Перейдём к вышке. На ней установлены приёмо-передатчики отдельно для каждого диапазона (GSM, CDMA и LTE). Они усиливают сигнал от крайне малых значений до 115-120 дБ. Из аппаратного шкафа к ним подводится питание:
Продолговатые вертикальные «ящики» - это и есть антенны. Сзади они экранированы, чтобы защитить обслуживающий персонал от электромагнитного излучения. Поднимемся на площадку.
По краям к приёмо-передатчику подключены оптоволоконные кабели, в центре - электропитание:
Заземление выведено на вышку:
Кабельные разъёмы и их заглушки на антенне:
Мы уже упоминали о том, что проектирование и постройка базовой станции сотовой связи является совсем не таким простым делом, как кажется непосвящённым. Здесь множество нюансов, которые связаны и с конкретным местоположением станции. Например, передача радиосигнала над большой водной поверхностью ухудшается, хотя должно быть наоборот, ведь никаких препятствий нет. Но дело в том, что над поверхностью земли распространяется электромагнитное поле, а большой объём воды работает своеобразным конденсатором, над которым усиливаются помехи радиосигналу. И таких тонкостей множество, поэтому от профессионализма проектировщиков и монтажников напрямую зависит эффективность работы базовой станции.
Большинству пользователей сотовой связи невдомек, какая огромная система обеспечивает их комфорт. Между тем это не только компьютеры-коммутаторы, специальные контроллеры, но и тысячи, нет - десятки тысяч базовых станций, чуткие антенны которых позволяют абонентам всегда оставаться на связи.
Больше «мозгов», чем «железа»
Основной элемент сотовой сети любого стандарта - это базовая станция (BSS, Base Station System), которая занимается распределением звонков и аутентификацией мобильных телефонов. В зависимости от стандарта связи базовые станции (БС) работают в диапазоне частот от 450 до 1880 МГц. БС составляют основу макроячеек, так называемых «сот». Поскольку рабочий радиус таких станций порядка 10-12 км за городом и около 5 км в городе, БС 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. Там обычно находится несколько компьютеров, источник автономного питания и кондиционер - все оборудование БС очень чувствительно к перепадам температуры. Все это богатство снабжено автоматической системой пожаротушения и сигнализацией. В обязательном порядке имеется беспроводной или кабельный канал связи с центром управления сетью, куда передается огромный поток данных - входящие и исходящие вызовы от абонентов.
Контейнер БС.
Безопасная связь
Бытует мнение, что базовые станции очень вредны для здоровья. По отечественным санитарным нормам и правилам, антенны БС размещаются на уже существующих постройках или на специальных мачтах. Есть два типа антенн: передающие (или приемопередающие), и приемные, которые вовсе не являются источниками электромагнитного поля. Основная энергия излучения передающей антенны сосредоточена в довольно узком «луче», который всегда направлен в сторону от сооружений и выше прилегающих построек. Это необходимое условие нормального функционирования сотовой связи и безопасности окружающей среды.
Начинка базовой станции.
Мощность излучения антенны БС не постоянна, она меняется в зависимости от нагрузки сети - количества активных сотовых телефонов в зоне обслуживания. При этом для станций, расположенных в различных районах города, загрузка варьируется. В ночные часы она практически равна нулю, к вечеру резко повышается.
Исследования электромагнитной обстановки на территории, прилегающей к БС, неоднократно проводились специалистами Швеции, Венгрии и России. Если изучить результаты этих измерений, видно, что в 100% случаев электромагнитная обстановка в здании, на котором установлена БС, не отличается от фоновой. На прилегающей территории в 91% случаев зафиксированный уровень электромагнитного поля был в 10 раз меньше ПДУ (предельно допустимого уровня), установленного для радиотехнических объектов в Москве. Максимально зафиксированное при измерениях значение было в 2 раза меньше установленного ПДУ, вблизи здания, на котором установлено сразу три станции разных стандартов. Таким образом, можно с уверенностью говорить, что базовые станции сотовой связи не опасны для здоровья населения.
Пришел, поставил, улетел
Базовые станции монтируются на высотных зданиях или на металлических вышках, которые строят специально. Высотные мачты (более 50 метров) обычно монтируются за чертой города с помощью вертолетов. Все конструкции привозят со специальных заводов на длинномерных тягачах и после этого собирают в 4 крупные секции, которые вертолету предстоит водрузить одну на другую. Первую секцию высотой в 20 метров ставят тяжелым автомобильным краном, а остальные - только с помощью винтокрылой машины.
Вертолеты для монтажа используются особые. С виду - обычный Ми-8, но на самом деле это кардинально модифицированная машина - летающая лаборатория стоимостью порядка $2 млн. Специально для монтажа сложных конструкций на нем предусмотрена внешняя подвеска, на которую крепят трос с блоками башни. Он управляется компьютером, который учитывает все порывы ветра и удерживает строго вертикально несколько тонн металла. Еще есть специальная прозрачная задняя кабина, из которой еще один пилот управляет монтажом. Весь процесс производится в режиме радиомолчания - управление осуществляется только по визуальным командам «флажкового» инженера 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. Сам процесс сборки происходит очень быстро - всего лишь за 40 минут.
Монтаж базовой станции с вертолета.
Парад необычных проектов
Экзотики в строительстве базовых станций море. Шутка ли - у каждой сотовой компании может быть несколько тысяч объектов связи, причем не все из них расположены в мегаполисах. Например, у МТС есть БС с питанием от ветрогенератора - они установлены в Краснодарском крае. Есть БС в портативных контейнерах - коробка размером с небольшой телевизор, в котором смонтирован источник бесперебойного питания и кондиционер. Такие БС можно крепить практически где угодно, например прямо на столбах. В частности, в Москве подобная БС установлена в Гостином дворе. Есть БС, смонтированные на колокольнях - в Суздале и Сергиевом Посаде, например. Это самые высокие места в округе, возводить там мачту нерентабельно - вот и пришлось просить разрешения у церкви. Но совершенно уникальная система - базовая станция в Лефортовском тоннеле в Москве. Там антенной является щелевой излучающий кабель, протянутый в трехкилометровом тоннеле.
У компании «ВымпелКом» своя гордость - для обеспечения покрытия сети «Би Лайн GSM» на оживленном участке федеральной трассы Краснодар-Сочи, проходящем через поселок Молдавановка , была запущена базовая станция, работающая на солнечной энергии. На горном перевале в районе Молдавановки оказалось сложно обеспечить качественное покрытие. Одним из возможных положений базовой станции, обеспечивающих приемлемую зону покрытия, стала естественная площадка на высоте 711 метров на горе. Дорогостоящий проект по организации традиционного электропитания было решено заменить альтернативной системой на солнечных батареях. Пиковой мощности солнечных батарей хватает для питания самой станции, двух кондиционеров и подзарядки аккумуляторов на ночь. В дополнение к солнечным батареям был установлен еще и ветрогенератор. В «ВымпелКом » подчеркивают, что это первая базовая станция на альтернативных источниках энергии в России, но не первая в мире.
Базовая станция «Би Лайн» на солнечной энергии.
В апреле 2004 года в Западной Австралии в округе Кимберли также начала работу базовая станция мобильной связи на солнечных батареях. Всего в ней используется 60 солнечных батарей общим весом 7,4 тонны.
Отличились в строительстве «экзотики» и специалисты сотового оператора СМАРТС . К примеру, БС с расширенной до 100 км зоной покрытия используются в Астраханской области. В Самарской, Пензенской и Волгоградской областях базовые станции на большой высоте. Уж очень много там холмов. Монтировать такие станции приходится с помощью специально подготовленных подразделений альпинистов.
Большая пропускная способность необходима для мобильных БС, которые развертываются всего за несколько часов. К примеру, на Грушинском фестивале работает именно такая БС.
Надо отметить, что экзотические БС - это не выдумка «загадочной русской души». К примеру, в Великобритании стали устанавливать «зеленые» базовые станции сотовой связи. Наконец-то английские «зеленые», выступавшие против строительства базовых станций сотовой связи в заповедных местах Туманного Альбиона, могут спать спокойно. В самом центре Абердинширского леса установлена вторая автономная базовая станция с источником питания на водородно-топливных элементах. Первая такая станция была установлена в Шотландии, возле всемирно известного центра по лыжному спорту. Установка обычной станции потребовала бы прокладки около пяти километров электрического кабеля, что нанесло бы непоправимый ущерб природе в этих местах.
Кстати, для любителей и специалистов: сотовая конфигурация у базовых станций, построенных на многих отечественных и зарубежных курортах, очень интересна и необычна. На таких станциях, как правило, есть только две соты, одна «стреляет» в одну сторону побережья, вторая - в противоположную. В море с телефоном не полезешь, а сфотографировать себя на пляже и послать в заснеженную столицу - милое дело.
Но дальше всех пошли африканские операторы - они устанавливают базовые станции на специальных плотах посреди больших рек. В результате они «накрывают» и близлежащие селения, и саму реку. Дорог там нет, и основные транспортные пути идут по воде. Ну и украсть оборудование оттуда сложнее.
Тотальный контроль
Постоянный контроль покрытия сотовой сети, качества голосовой связи жизненно важен для любого оператора сотовой связи. Именно для этого каждый день в путь отправляются мобильные лаборатории, оснащенные по последнему слову техники. Типовой пример такой машины - микроавтобус Volkswagen Transporter или внедорожник Suzuki Grand Vitara , в них установлена измерительная аппаратура для тестирования сетей AMPS/DAMPS или GSM900/1800.
Volkswagen Transporter
В каждом регионе инженеры разрабатывают специальные маршруты для контроля сети. Как вариант - экипажи отправляются в путь по жалобам пользователей на плохое качество связи или невозможность дозвониться. Третий вариант объездов - это доскональная проверка работы новых базовых станций. Измерительный комплекс проверяет не только зону покрытия БС и сверяет ее планом, но и тестирует качество переключения между БС и соседями.
Специальное оборудование каждого автомобиля стоит десятки тысяч долларов и занимает примерно треть салона. Всего в машине может быть два комплекса, питаются они от бортовой сети. Задача первого состоит в том, чтобы в реальном режиме времени отслеживать качество покрытия сети сотовой связи. Он обычно состоит из мощного ноутбука от Toshiba , нескольких специальных устройств и трех телефонов Sagem , один из которых работает только в диапазоне GSM900, второй - GSM1800, третий - поддерживает оба стандарта связи. Каждый из телефонов непрерывно звонит на специальные технические номера в офисе компании так называемыми «длинными звонками» на 54-59 минут. В это время измерительная аппаратура анализирует качество покрытия, определяется, насколько успешно сотовый звонок передается из соты в соту, в каких случаях могут возникать обрывы связи. Все данные немедленно заносятся в компьютер для дальнейшего анализа.
Второй комплекс состоит из четырех телефонов Sagem. Два из них звонят друг другу «короткими звонками» длительностью 59 секунд. Еще один звонит на специальный сервисный номер в офис сотовой компании, еще один принимает звонки из офиса компании. После соединения передается короткое голосовое сообщение, произнесенное женским и мужским голосом. Так как эталон текста известен, полученный результат мгновенно с ним сравнивается и устанавливается мера сходства сообщения. Чем более они похожи, тем лучше качество связи. Одной из важных частей комплекса является система спутниковой навигации (GPS). С ее помощью компьютер определяет положение в городе и заносит в специальный «черный ящик» все параметры сотовой сети с привязкой к местности. Это позволяет с высокой точностью определять места сбоев.
aslan wrote in February 2nd, 2016Сотовая связь с недавних пор так прочно вошла в нашу повседневную жизнь, что трудно представить современное общество без нее. Как и многие другие великие изобретения мобильный телефон сильно повлиял на нашу жизнь, и на многие ее сферы. Трудно сказать каким было бы будущее, если бы не этот удобный вид связи. Наверняка таким же, как и в фильме "Назад в Будущее-2", где есть летающие авто, ховерборды, и многое другое, но нет сотовой связи!
Но сегодня в специальном репортаже для будет рассказ не о будущем, а о том, как устроена и работает современная сотовая связь.
Для того, чтобы узнать о работе современной сотовой связи в формате 3G/4G, я напросился в гости к новому федеральному оператору Tele2 и провел целый день с их инженерами, которые объяснили мне все тонкости передач данных через наши мобильные телефоны.
Но расскажу вначале немного об истории возникновения сотовой связи.
Принципы работы беспрводной связи были опробованы почти 70 лет назад - первый общественный подвижный радиотелефон появился в 1946 г. в Сент-Луисе, США. В Советском союзе опытный образец мобильного радиотелефона был создан в 1957 году, потом ученые других стран создавали подобные устройства с различными характеристиками, и только в 70-х годах прошлого века в Америке были определены современные принципы работы сотовой связи, после чего и началось ее развитие.
Мартин Купер - изобретатель прототипа портативного сотового телефона Motorola DynaTAC весом в 1,15 кг и размерами 22,5х12,5х3,75 см
Если в западных странах к середине 90-х годов прошлого века сотовая связь была распространена повсеместно и ей пользовалась большая часть населения, то в России она только начала появляться, и стала доступной для всех чуть более 10 лет назад.
Громоздкие кирпичеобразные мобильники работавшие в форматах первого и второго поколений ушли в историю, уступив место смартфонам с 3G и 4G, лучшей голосовой связью и высокой скоростью интернета.
Почему связь называется сотовой? Потому что территория, на которой обеспечивается связь, разбивается на отдельные ячейки или соты, в центре которых располагаются базовые станции (БС). В каждой "соте" абонент получает одинаковый набор услуг в определенных территориальных границах. Это означает, что перемещаясь от одной "соты" к другой, абонент не чувствует территориальной привязанности и может свободно пользоваться услугами связи.
Очень важно, чтобы была непрерывность соединения при перемещении. Это обеспечивается благодаря так называемому хэндовер (Handover), при котором соединение установленное абонентом как бы подхватывается соседними сотами по эстафете, а абонент продолжает разговаривать или копаться в соцсетях.
Вся сеть делится на две подсистемы: подсистема базовых станций и подсистема коммутации. Схематически это выглядит так:
В середине "соты", как было сказано выше находится базовая станция, которая обычно обслуживает три "соты". Радиосигнал от базовой станции излучается через 3 секторные антенны, каждая из которых направлена на свою "соту". Бывает так, что на одну "соту" направлены сразу несколько антенн одной базовой станции. Это связано с тем, что сеть сотовой связи работает в нескольких диапазонах (900 и 1800 МГц). Кроме того, на данной базовой станции может присутствовать оборудование сразу нескольких поколений связи (2G и 3G).
Но на вышках БС Tele2 стоит оборудование только третьего и четвертого поколения - 3G/4G, так как компания решила отказаться от старых форматов в пользу новых, которые помогают избегать обрывов голосовой связи и обеспечивают более стабильный интернет. Завсегдатаи соцсетей поддержат меня в том, что в наше время скорость интернета очень важна, 100-200 кб/с уже не достаточно, как это было пару-тройку лет назад.
Наболее привычным местом размещения БС является башня или мачта, построенная специально для нее. Наверняка вы могли видеть красно-белые вышки БС где-то в отдаленности от жилых домов (в поле, на холме), или там, где поблизости нет высоких зданий. Как вот эта, которая видна из моего окна.
Однако, в условиях городской местности трудно найти место под размещение массивного сооружения. Поэтому в крупных городах базовые станции размещаются на зданиях. Каждая станция ловит сигнал от мобильных телефонов на удалении до 35 км.
Это антенны, само оборудование БС находится на чердаке, или в контейнере на крыше, которое представляет из себя пару железных шкафов.
Некоторые базовые станции расположены там, где вы даже не догадаетесь. Как например на крыше этой парковки.
Антенна БС состоит из нескольких секторов, каждый из которых принимает/отправляет сигнал в свою сторону. Если вертикальная антенна осуществляет связь с телефонами, то круглая соединяет БС с контроллером.
В зависимости от характеристик, каждый сектор может обслуживать до 72 звонков одновременно. БС может состоять из 6 секторов, и обслуживать до 432 звонков, однако обычно на станциях устанавливают меньше передатчиков и секторов. Сотовые операторы, такие как Tele2, предпочитают ставить больше БС для улучшения качества связи. Как мне сказали, здесь используется самое современное оборудование: базовые станции Ericsson, транспортная сеть - Alcatel Lucent.
От подсистемы базовых станций сигнал передается в сторону подсистемы коммутации, где и происходит установление соединения с нужным абоненту направлением. В подсистеме коммутации есть ряд баз данных, в которых хранятся сведения об абонентах. Кроме того эта подсистема отвечает за безопасность. Если сказать проще, то коммутатор выполняет те же функции, что и девушки операторы, которые раньше руками соединяли вас с абонентом, только сейчас все это происходит автоматически.
Оборудование для этой базовой станции спрятано в этом железном шкафу.
Кроме обычных вышек есть также и мобильные варианты базовых станций, размещенные на грузовиках. Их очень удобно использовать во время стихийных бедствий или в местах массового скопления людей (футбольные стадионы, центральные площади) на время праздников, концертов и различных мероприятий. Но, к сожалению, из-за проблем в законодательстве широкого применения они пока не нашли.
Для обеспечения оптимального покрытия радиосигналом на уровне земли, базовые станции проектируются специальным образом, потому несмотря на дальность в 35 км. сигнал не распространяется на высоту полета самолетов. Однако некоторые авиакомпании уже начали устанавливать на своих бортах небольшие базовые станции, обеспечивающие сотовую связь внутри самолета. Такая БС соединяется с наземной сотовой сетью с помощью спутникового канала. Система дополняется панелью управления, которая позволяет экипажу включать и выключать систему, а также отдельные типы услуг, например, выключать голос на ночных рейсах.
Также я заглянул в офис Tele2, чтобы увидеть как специалисты контролируют качество сотовой связи. Если несколько лет назад такая комната была бы увешана до потолка мониторами показывающими данные сети (загруженность, аварии сети, и т.п.) то со временем надобность в таком количестве мониторов отпала.
Технологии со временем сильно развились и достаточно вот такой небольшой комнаты с несколькими специалистами, чтобы наблюдать за работой всей сети в Москве.
Немного видов из офиса Tele2.
На совещании сотрудников компании обсуждаются планы по захвату столицы) С начала стройки до сегодняшнего дня Tele2 успел покрыть своей сетью всю Москву, и постепенно завоевывает Подмосковье, запуская более 100 базовых станций еженедельно. Так как я живу теперь в области, мне очень важно. чтобы эта сеть как можно быстрее пришла в мой городок.
В планах компании на 2016 г. обеспечение высокоскоростной связи в метро на всех станциях, на начало 2016 связь Tele2 присутствует на 11 станциях: связь стандарта 3G/4G на метро «Борисово», «Деловой центр», «Котельники», «Лермонтовский проспект», «Тропарево», «Шипиловская», «Зябликово», 3G: «Белорусская» (Кольцевая), «Спартак», «Пятницкое шоссе», «Жулебино».
Как я говорил выше, Tele2 отказалась от формата GSM в пользу стандартов третьего и четвертого поколения - 3G/4G. Это позволяет устанавливать базовые станции 3G/4G с большей частотой (например, внутри МКАД БС стоят на расстоянии около 500 метров друг от друга), чтобы обеспечивать более стабильную связь и высокую скорость мобильного интернета, чего не было в сетях предыдущих форматов.
Из офиса компании я в компании инженеров Никифора и Владимира отправляюсь на одну из точек, где им нужно замерить скорость связи. Никифор стоит напротив одной из мачт, на которой установлено оборудование для обеспечения связи. Если приглядитесь, то заметите чуть далее слева еще одну такую мачту, с оборудованием других сотовых операторов.
Как это ни странно, но сотовые операторы часто разрешают своим конкурентам использовать свои башенные сооружения для размещения антенн (естественно на взаимовыгодных условиях). Это вызвано тем, что строительство башни или мачты - дорогое удовольствие, и такой обмен позволяет сэкономить немало средств!
Пока мы замеряли скорость связи, Никифора несколько раз прохожие бабушки и дядьки спросили не шпион ли он)) "Да, глушим радио "Свобода"!).
Оборудование на самом деле выглядит необычно, по его виду можно предположить все что угодно.
У специалистов компании немало работы, если учесть, что в Москве и области у компании более 7тыс. базовых станций: из них порядка 5тыс. 3G и около 2тыс. базовых станций LTE, а за последнее время количество БС увеличилось еще примерно на тысячу.
Всего за три месяца в Подмосковье было выведено в эфир 55% от общего количества новых базовых станций оператора в регионе. В настоящий момент компания обеспечивает качественное покрытие территории, на которой проживает более 90% населения Москвы и Московской области.
Кстати, в декабре сеть 3G Tele2 была признана лучшей по качеству среди всех столичных операторов.
Но я решил лично проверить насколько хороша связь у Tele2, потому приобрел симку в ближайшем ко мне торговом центре на м.Войковская, с самым простым тарифом "Очень черный" за 299 р (400 смс/минут и 4 ГБ). Кстати, у меня был подобный билайновский тариф, который на 100 рублей дороже.
Проверил скорость не отходя далеко от кассы. Прием - 6.13 Mbps, передача - 2.57 Mbps. Учитывая, что я стою в центре торгового центра это неплохой результат, связь Tele2 хорошо проникает сквозь стены большого ТЦ.
На м.Третьяковская. Прием сигнала - 5.82 Mbps, передача - 3.22 Mbps.
И на м.Красногвардейская. Прием - 6.22 Mbps, передача - 3.77 Mbps. Замерил у выхода из метро. Если принять во внимание, что это окраина Москвы, очень даже прилично. Считаю, что вполне приемлемая связь, уверенно можно сказать, что стабильная, если учитывать, что Tele2 появилась в Москве всего пару месяцев назад.
В столице стабильная связь Tele2 есть, это хорошо. Очень надеюсь, что они побыстрее придут в область и я смогу в полной мере пользоваться их связью.
Теперь и вы знаете как работает сотовая связь!
Если у вас есть производство или сервис, о котором вы хотите рассказать нашим читателям, пишите пишите мне - Аслан ([email protected] ) и мы сделаем самый лучший репортаж, который увидят не только читатели сообщества, но и сайта http://ikaketosdelano.ru
Подписывайтесь также на наши группы в фейсбуке, вконтакте, одноклассниках и в гугл+плюс , где будут выкладываться самое интересное из сообщества, плюс материалы, которых нет здесь и видео о том, как устроены вещи в нашем мире.
Жми на иконку и подписывайся!
15 ноября 2011 в 14:24Мобильная базовая станция на КАМАЗе
- Блог компании ВымпелКом (Билайн)
Мобильная базовая станция - это почти обычная сота, установленная на автошасси и снабженная кучей устройств для обеспечения автономности работы. У «Билайна» несколько таких мобильных станций на платформах различной грузоподъёмности. Они активно используются для создания покрытия или его уплотнения там, где это позарез нужно.
Что внутри машины?
- Приёмо-передающие устройства (на 900 МГц, 1800 МГц или 2100 МГц). Проще говоря, абонентская .
- Радиорелейное или спутниковое оборудование для связи с основной инфраструктурой «Билайна».
- Телескопическая гидравлическая, либо сборно-разборная антенная опора, на которой устанавливаются приемо-передающие антенны.
- Дизель-генератор, позволяющий работать автономно. Когда есть возможность, станция подключается к местной электросети, когда нет - работает автономно. Четверо суток для маленькой станции (чаще больше) и 12 суток для КАМАЗа в «автономке» - это норма.
- Кондиционеры и устройства нагрева воздуха для обеспечения нормального терморежима для оборудования и персонала (потому что мобильные станции могут работать и в сильный мороз, и в жару).
Есть ещё такие штуки?
Это первое отечественное действительно мобильное решение. Да, до неё оборудование устанавливали на машинах, но оно отличалось рядом особенностей, например, очень долгим развёртыванием на месте. Наша, благодаря гидравлической опоре для антенны, разворачивается за 15 минут где угодно (большие станции разворачиваются за 40-50 минут). Сейчас у «Билайна» несколько мобильных базовых станций: в Москве на КАМАЗе, в регионах - на прицепах.Зачем нужна МБС?
Во-первых , для локального увеличения ёмкости сети сотовой связи. Обычно - на массовые мероприятия, где нужно улучшить сервис. В таком раскладе станция способна «раздавать» вокруг себя как обычное голосовое покрытие, так и обеспечивать 3G-Интернет и другие сервисы.Примеры: авиасалон «МАКС» в Подмосковье, Финал Лиги Чемпионов УЕФА на стадионе «Лужники» в Москве в мае 2008 г., ежегодные празднования Дня Победы, Дня Города, ежегодные Новогодние массовые празднования в парках отдыха и на городских площадях.
Во-вторых , машина может работать там, где сотового покрытия нет и не планируется, причём достаточно далеко от инфраструктуры оператора и обжитых мест вообще.
Например, на месте трагедии, связанной с затоплением теплохода «Булгария» в акватории Куйбышевского водохранилища в Республике Татарстан, на сабантуе в Башкортостане.
А подробнее?
6-7 июля 2011 В Учалинском районе республики Башкортостан проходит праздник весны (Сабантуй) в деревне Калканово на берегу озера Калкан. Сотовая связь на территории празднования отсутствует у всех операторов. Население деревни 395 человек, ориентировочное количество людей, посетивших праздник - 2000 человек. За две недели до праздника начинаются согласования, затем станция выезжает на место и в течение часа развёртывается и переходит в полностью функциональный режим. Экипаж - два человека: водитель-механик и инженер. Живут они непосредственно в машине, где есть два спальных места. Питаются едой и сухпайками «из дома», купленными на «командировочные», плюс имеют средства закупать горячую еду непосредственно на празднике. Фазовые центры антенн находятся на высоте 10-15 метров над землёй, поэтому на уровне машины плотность излучения в сотни раз ниже допустимого по стандарту, а внутри уменьшается ещё в сотни раз, и носить не нужно. За время работы БС суммарный трафик составил 385,14 Эрланг, причём пару раз были перегрузки (1 Эрланг – это один час разговора абонента в сети с учётом времени дозвона, то есть в общей сложности абоненты говорили примерно 16 суток за 2 дня: разумеется, это распределение было неравномерным).
Сколько бумажек нужно подписать, чтобы выехать из гаража?
Перед включением в эфир оборудования МБС необходимо рассчитать, а затем согласовать место установки, стандарт, диапазон, количество необходимых радиочастот, высоту антенн с регулятором, ввиду того, что в эпицентре событий могут проводить работы базовые станции других операторов и оборудование иных ведомств. Потом нужно внести данные в оборудование БС и сконфигурировать его, чтобы работа МБС должна быть интегрирована в существующую сеть оператора. Штатное использование предполагает пару недель на выезд, разведку и все согласования. Аварийные случаи – около двух-трёх суток. Теоретически этот процесс может быть форсирован до 1 дня. «Мгновенная» установка базовой станции в новом месте технологически возможна, но нелегальна, так как требуется разрешение на частоты: если делать без него, это грозит отзывом лицензии.Как насчёт конкретных ТХ?
Например, у нас есть КамАЗ-53229, где в изотермическом кузове-фургоне находится антенна с опорой высотой 17 метров. Шасси предназначено для движения только по твёрдому покрытию (дороги, поле и т.п.), развёртывается без растяжек. На опоре находятся 3 секторные антенны высотой 1,3 метра, антенна РРС диаметром 0,6 метра. Опора оборудована устройством дистанционной юстировки антенны РРС, на крыше кузова установлена дополнительная трубостойка для монтажа антенны РРС. Изотермический кузов имеет три отсека – отсек аппаратной БС, отсек оборудования антенной опоры и отсек дизель-электрического генератора. В аппаратном отсеке кузова размещается 8 стоек технологического оборудования высотой до 1,9 м (стойки БС, ЭПУ с аккумуляторами, систем передачи). Высота отсека
аппаратной БС 2,5 метра. В составе имеет перевозимую земную станцию спутниковой связи (ПЗССС) с антенной диметром 1,2 метра с системой автоматического наведения на борт спутникового ретранслятора. ПЗССС обеспечивает привязку МБС к сети коммутации посредством четырех цифровых потоков 2 Мб/с.
Аппаратный отсек кузова оборудован системами кондиционирования, обогрева и приточно-вытяжной вентиляции. В составе имеет систему автономного электроснабжения – дизельэлектрический генератор мощностью 16 кВт с топливными баками. Время автономной работы в обычном режиме не менее 12 суток. Плюс кабели длиной 140 метров для подключения МБС к трехфазной сети внешнего
электроснабжения. Аппаратная БС оборудована рабочим местом оператора, а также двумя спальными местами (в помещении аппаратной БС и кабине автомобиля). Экипаж МБС – 2 человека. Имеется возможность использовать для подключения атмосферные лазеры, но в текущей конфигурации они не установлены. Станция приспособлена для российских условий: стойка к жаре, холоду, медведям и вандалам.