О чем Вы узнаете в статье?
Сотовая связь является одним из самых используемых видов радиосвязи. Основа сотовой связи – сотовая сеть, состоящая из множества ячеек – сот, которые физически являются зонами покрытия базовых станций, установленных в этих «ячейках».
Базовая станция – источник радиоизлучения, которое и обеспечивает абонентов связью. В зависимости от условий, инженеры сотовых операторов рассчитывают какое оборудование на базовой станции использовать для оптимального результата. Существует определенная классификация базовых станций, о которой и поговорим в этой статье.
Что такое базовая станция
Базовая станция — это комплекс оборудования, которое обеспечивает «соты» радиосигналом с необходимыми параметрами. Основная задача базовых станций — прием и передача радиосигнала между абонентскими устройствами и сетью сотового оператора, что в конечном итоге обеспечивает возможность совершения голосовых вызовов и использования мобильного интернета абонентами. Выделим основные модули базовых станций:
- Антенный модуль – предназначен для приема и передачи радиосигналов. Состоит из самой антенны и дуплексного делителя каналов приема и передачи.
- Радиомодуль – преобразует радиосигналы в цифровую форму и обратно в аналоговую, усиливает сигналы и фильтрует их.
- Системный модуль (контроллер базовой станции) – управляет работой радиомодулей и передает данные в сеть оператора.
Для организации приемопередачи сигнала на нескольких частотных каналах на БС имеется соответствующее число приемников и передатчиков, что позволяет вести одновременную работу на них. Группа приемников и передатчиков могут подключаться к общей антенне. Однако чаще базовая станция имеет раздельные антенны для работы с каждым частотным диапазоном.
Современные базовые станции могут подключаться к сети оператора через как с помощью радиорелейных линий, так и через оптоволоконные кабели, что обеспечивает более высокую скорость и надежность передачи данных.
Условно все БС можно поделить на станции «большого радиуса действия» и «малого радиуса действия». Дело здесь не только в площади, которую может обслуживать базовая станция, но и в ее размерах и особенностях использования.
Строительство базовых станций
Скорее всего, Вы обращали внимание, что существует отличие базовых станций, установленных в городе и в загородной местности. Конечно, в первую очередь это связано с различием в количестве абонентских устройств, а также в особенностях распространения сигнала в различных условиях.
Территория города оптимально подходит для организации сотовых сетей, благодаря плотной застройке высокими зданиями, которые идеально подходят для установки базовых станций и обеспечения покрытия зон разной сложности.
За чертой города обычно отсутствуют предустановленные объекты, подходящие для установки станций. В таких условиях, используют дополнительные объекты – антенно-мачтовые сооружения (АМС). Для установки оборудования базовых станций используют три типа конструкций:
- Вышки (башни)
- Мачты
- Опоры
Все АМС имеют регламентированные характеристики, которые позволяют обеспечить стабильную опору для конкретных условий.
Вышка сотовой связи (башня) – открытая массивная металлическая конструкция, стандартная высота до 70 метров. Собирается посекционно и закрепляется с помощью фундамента или опорных бетонных плит.
Мачта сотовой связи - вертикально стоящая металлическая система, стороны которой, при монтаже, параллельно поднимаются вверх относительно друг друга. Для придания системе устойчивости применяют стальные тросы.
Опоры двойного назначения – один из видов АМС для установки операторского оборудования в городских условиях. Универсальная опора. Подходит для установки дополнительного оборудования – систем видеонаблюдения, уличного освещения и т.д.
Виды базовых станций и особенности их использования
В загородной местности, в основном используются вышки связи с установленными базовыми станциями большого радиуса действия – макросоты. Такие станции обладают более широкими возможностями радиопокрытия, за счет чего обеспечивается возможность обслуживания большего количество абонентов.
Основная задача макросот – обеспечить стабильную связь на больших территориях, в которых плотность населения ниже, чем в городе. Обычно, это достигается использованием низкочастотных диапазонов, например, 900 МГц. Причина этому – лучшие характеристики распространения низкочастотного сигнала в пространстве. Подробнее про распространение радиоволн можете узнать в статье Антенны в системах усиления связи.
Главная особенность – высокая мощность передачи, позволяющая распространить радиосигнал на дальние расстояния. Используют преимущественно в удаленных районах, в местах с необходимостью обеспечения покрытия сигналом широкой площади. Такие станции можно встретить на высотных вышках вблизи скоплений населенных пунктов, как правило по пути следования дорожных трасс.
В городских условиях, необходимо обеспечить сигналом оператора большее количество абонентов, что достижимо посредством более частого деления площади на зоны покрытия. При организации обеспечения покрытия используют микросоты. Они обладают меньшей излучаемой мощностью, но за счет организации распределенных сетей с их помощью возможно реализовать более емкостные сети, что положительно сказывается на скорости передачи данных и качестве связи.
В случаях, когда особенности конструкции или окружающей среды не позволяют полноценно пользоваться сотовой связью в зданиях, используют системы усиления сотовой связи для ее улучшения. Но не всегда в зоне приема сигнала присутствует сигнал необходимого стандарта. Для локального обеспечения связью операторы используют фемтосоты и пикосоты. Они подключаются к интернет-сети и передают сигнал по распределенной антенно-фидерной сети в помещениях. Один из возможных вариантов подключения: в системах усиления вместо донорной антенны. Например, при установке на небоскребах, в торговых и бизнес центрах, а также на удаленных объектах. Такое решение значительно решает проблему нагрузки внешних базовых станций, а также удобно за счет возможности удаленного решения проблем с покрытием, вызванных недостаточным уровнем мощности.
Почему связь распространяется от БС неравномерно?
При использовании мобильной связи, возможно столкнуться с явлением плавного или резкого снижения качества сигнала, это наиболее заметно при быстрой смене местоположения, например, при поездке на автомобиле. Иногда при вызове связь может резко ухудшиться и даже прерваться. В первую очередь, это связано с распространением радиоволн от БС, на это влияет, например, тип используемых частот, мощность передатчика, рельеф местности и погодные условия. При быстро меняющемся местоположения, телефон переключается между базовыми станциями. Такое явление называется хэндовер (handover) – процесс переключения устройства из сети одной базовой станции в сеть другой. Может быть: «жестким» – телефон не дублирует информацию на соседнюю базовую станцию, из-за чего возникает резкое ухудшение связи при переключении, вплоть до сброса вызова; «мягким» - устройство абонента дублирует информацию сразу на несколько базовых станций до момента устойчивой связи со следующей, за счет чего соединение более устойчиво. Процесс хендовера связан с технологиями, используемыми в базовой станции.
Во вторую очередь с настройками самой базовой станции, а именно с мощностью ее излучения и емкостью. Чем шире частотный диапазон, используемый оператором, тем выше емкость сети. Например, емкость сетей частотного диапазона 1800 МГц выше, чем частотного диапазона 900 МГц. Временное ухудшение сигнала, также может быть связано с проведением технических работ на базовой станции или ее модернизацией.
Как улучшить сигнал сотовой связи
Даже если на улице сигнал хороший, в некоторых зданиях связь бывает слабой из-за стен и других препятствий. Эффективным решением этой проблемы становится система усиления сотовой связи. Такие системы работают на базе репитера – усилителя радиочастотного сигнала оператора. Репитеры принимают сигнал с внешней антенны, усиливают его и передают через внутренние антенны на абонентские устройства, обеспечивая надежную связь внутри помещений. Это актуально для офисов, торговых центров и жилых домов.
Репитеры позволяют решить сразу несколько задач:
- Улучшить качество связи. Оборудование обеспечивает стабильный сигнал внутри зданий.
- Повысить скорость мобильного интернета. За счет увеличения мощности сигнала улучшается скорость передачи данных
- Увеличить время работы батареи телефона. Это происходит благодаря уменьшению мощности, необходимой для поиска сигнала.
Базовые станции — основные компоненты сетей мобильной связи. В зависимости от условий, операторы устанавливают большие станции за городом или сравнительно компактные устройства в городской черте. Но если на улице сигнал хороший, а в доме — нет, усилитель сотовой связи решит эту проблему, создав надежное и стабильное покрытие внутри помещений.
