Как работают вышки сотовой связи

Как работают вышки сотовой связи?

Мобильная связь позволяет соединять между собой абонентов сети, находящихся в любой точке. Вся территория покрытия оператора разделена на небольшие ячейки, обслуживаемые конкретной базовой станцией. В каждой сети предусмотрено огромное количество ячеек, причем сами абоненты не замечают никаких изменений при перемещении между ячейками.

Что такое сотовая связь?

Сотовая связь – это мобильная сеть, состоящая из сот или ячеек, которые обеспечивают работу мобильной сети при перемещении абонентов. Принцип работы сети заключается в следующем:

• Включенный мобильный телефон постоянно находится в режиме ожидания.
• Когда на телефон поступает входящий вызов или абонент набирает номер, телефон отыскивает ближайшую к нему базовую станцию и посылает на нее сигнал идентификации.
• Станция принимает этот сигнал и обрабатывает его, после чего перенаправляет его в центр коммуникации для определения оператора мобильной сети и переключения разговора на ближайшую к абоненту базовую станцию с самым сильным сигналом оператора.

Сотовой связь называется из-за того, что ячейки, обеспечивающие покрытие, выглядят как пчелиные соты.

Принципы работы мобильной связи

Для работы мобильных телефонов в сети определенного оператора есть свои отдельные радиоканалы для каждого телефона. Радиоканалы обеспечивают два основных типа соединений:

• Обратная линия – для приема сотовым узлом вызовов.
• Прямая линия – для передачи исходящей информации.

Сотовая сеть обеспечивает соединение сигналов от мобильных телефонов посредством ближайших к абонентам базовых станций. Связь между телефоном и базовой станцией есть постоянно. Именно поэтому соединение происходит быстро. При движении и переходе между базовыми станциями, сотовый телефон быстро устанавливает соединение.

Архитектура

Первоначально система мобильной связи была построена на использовании мощного передатчика, радиус действия которого составлял 50 км. Его располагали на самой высокой точке. Но такой тип построения сети оказался неэффективным, так как при выходе из строя датчика без связи оставались все абоненты, находящиеся в зоне покрытия. Поэтому стали использовать несколько не самых мощных передатчиков, размещенных по всей площади покрытия.

Чем больше в сети мобильных телефонов, используемых для связи одни и те же датчики, тем не стабильнее работает связь. На датчики повышается нагрузка. Чтобы избежать этого, некоторые операторы уменьшают размеры ячеек, обеспечивая стабильную работу только близко расположенных абонентов. При этом датчикам нет необходимости работать на предельных нагрузках, обеспечивая связь для далеко расположенных абонентов.

Принципы построения современной сотовой сети

Для построения современной мобильной сети используются группы ячеек. При этом ячейки располагаются по определенным правилам, и в каждой ячейке каждый отдельный канал не может использоваться повторно.

Перегрузка зон обслуживания чаще всего встречается в городском секторе, где расположено большое количество абонентов.

Основные компоненты сотовой сети

Для обеспечения эффективной работы сотовой сети необходимо наличие четырех основных компонентов:

• Стационарная телефонная сеть – необходима для соединения абонентов и передачи данных
• Мобильная телефонная станция – для соединения сотовых абонентов.
• Сотовый сайт с антенной системой – для контроля работы системы сотовой связи.
• Мобильный абонентский пункт – ПО, обеспечивающее стабильную работу оператора при помощи защищенных каналов.

Для приема и передачи сигналов мобильной сети используют специальное устройство – мобильный телефон. Он рассчитан на работу в разных частотных диапазонах.

Вред от вышек мобильной связи

Постоянная работа вышек сотовой связи обеспечивает беспрерывную передачу информации с использованием микроволн, что может негативно сказываться на здоровье людей, вызывая головные боли, проблемы в работе сердечно-сосудистой системы, потерю памяти, различные опухоли.

Технические особенности вышек сотовой связи

Активное развитие собственных телекоммуникационных сетей всеми операторами сотовой связи невозможно без возведения и поддержания в рабочем состоянии вышек сотовой связи. Сотовые вышки — особый вид антенных опор, которые устанавливаются в вертикальном положении без использования оттяжек.

Конструкция такой антенны позволяет размещать оборудование разных видов связи и вещания. Правильно спроектированная система передачи сигналов позволяет обеспечить бесперебойную работу систем телерадиовещания, радиорелейной и сотовой связи.

Типовая конструкция

В обобщенном виде, башня сотовой связи — это сборная металлическая конструкция, изготовленная из секций длиной 3, 6 или 9 метров, с оборудованием для беспроводной передачи сигналов. Сотовые вышки не являются индивидуальными строениями: каждая из них размещается таким образом, чтобы сигналы с антенн пересекались.

Конструкция антенны проектируется с учетом особенностей местности и требований к готовой вышке:

• особенности грунтов, климатические и сейсмические условия определяют габариты конструкции, способ подготовки фундамента, выбор элементов конструкции и способ их соединения;
• как правило, устанавливаются на земле без дополнительных креплений. В ряде случаев более целесообразным является выбор конструкции мачты связи с опорными элементами, растяжками или пригрузом.
• оптимальные варианты фундамента — свайный и монолитный;
• наиболее подходящее место для размещение башни — на возвышенности;
• для работы оборудования вышке требуется постоянный доступ к источнику энергии. Достаточно часто этот вопрос решается путем установки трансформатора;
• жесткость конструкции обеспечивается диагональными связями;
• конструкция вышки может включать в себя лестницу для техобслуживания, площадки и систему защитных ограждений.

Оценка состояния вышки при приеме работ

Чтобы убедиться, что вышку сотовой связи можно безопасно ввести в эксплуатацию, требуется провести оценку её состояния. Эта процедура состоит из двух этапов:

1. Оценка соответствия вышки проекту. Во время визуального смотра нужно:
   • оценить соответствие основных параметров конструкции тем, которые указаны в плане;
   • убедиться, что нет дефектов и повреждений строительных конструкций, нарушений конструктивной связи между элементами;
   • оценить общее техническое состояние металлоконструкции;
   • оценить найденные деформации.
2. Оценка нормативной документации. На этом этапе требуется ознакомиться со всей сопроводительной документацией, убедиться в наличии всех юридических бумаг и правильности их оформления. Стандартный перечень документов:
   • проектные, производственные и исполнительные документы;
   • приемо-сдаточная документация;
   • документы о проверке вертикальности ствола башни;
   • акты на скрытые работы;
   • акты расчета прочности фундаментного бетона;
   • сертификаты качества и паспорта на элементы конструкции, метизы.

Конкретный перечень документации зависит от особенностей оформления и реализации проекта.

По итогам оценки состояния вышек составляется Технический отчёт по каждой из антенных опор с выводами о возможности/невозможности её принятия в эксплуатацию.

Дефекты и повреждения сотовых антенн

Различные дефекты вышек сотовой связи могут быть обнаружены как при приеме башни, так и в процессе эксплуатации. В любом из перечисленных ниже случаев пользование объектом является небезопасным и должно быть прекращено до устранения повреждений:

деформация элементов металлоконструкции;

В случае обнаружения дефектов не разрешается использовать вышку до тех пор, пока дефект не будет исправлен.

А что там внутри? Рассказываем, как работает вышка 5G

В отличие от прошлого, когда о появлении новых технологий чаще мечтали, чем воплощали их в жизнь, сегодня возможностей куда больше. Однако преграды остаются примерно те же: технологические, социальные, экономические и им подобные. Главное — преодолеть их, а затем наступит момент, когда это новое вплетается в нашу жизнь, становится привычным — тем, обойтись без чего все сложнее. Вместе с провайдером A1 простым языком рассказываем о том, как работает вышка 5G.

Ранее мы уже выяснили некоторые аспекты работы 5G: обсуждались вопросы надежности и эффективности, а также перспектив применения технологии. На этот раз рассмотрим один из элементов сети нового поколения — базовую станцию. Она является небольшим, но важным узлом, без которого работа 5G попросту невозможна.

Системный модуль (BBU — baseband unit) 5G

Когда тему прихода 5G в Беларусь только начинали обсуждать, чаще звучало мнение о том, что технология будет востребована лишь в бизнес-секторе. Обычный пользователь — со смартфоном и ноутбуком, — как предполагалось, обойдется тем, что есть: 3G и 4G/LTE. С течением времени ситуация изменилась, так как стало очевидно: выгода будет для всех, но в разной мере.

Действительно, драйвером развития станут крупные клиенты, но постепенно индустрия и технология получат ресурсы для дальнейшего распространения. В качестве примера можно упомянуть процесс развития интернета: вначале он был доступен очень ограниченному кругу пользователей (ученым и военным), а затем стал таким же привычным, как телевизор. То же произойдет и с 5G.

Радиопередающий модуль (AAU — active antenna unit) 5G

Тем более что с технической точки зрения, точнее благодаря наработанной практике и известным технологиям, процесс развертывания 5G займет меньше времени, чем требовалось для сетей прошлых поколений. Год назад в разговоре с Onliner заместитель генерального директора по техническим вопросам компании A1 Кристиан Лаке рассказал: широкое распространение GSM-связи заняло около 10 лет, на 3G ушло куда меньше, а технология LTE распространилась в разы быстрее. К слову, спецификации 5G официально приняли только в декабре 2017 года, а окончательно закрепят с исправлениями только в июне 2020-го.

Базовая станция 5G — как она работает

— По своему «составу» конструкции станции 5G мало отличаются от БС предыдущих поколений. Есть системный модуль, который выполняет все вычисления, обработку сигнала. Обычно он размещается где-то в стойке в помещении либо в специальном шкафу на улице. В системный модуль подключается радиомодуль, который и формирует сигнал, излучая его дальше, — рассказал Алексей Карницкий, начальник отдела планирования радиосети компании A1.

В базовых станциях 5G радиомодуль часто совмещен с антенной, он устанавливается внутрь, потому ее еще называют активным антенным модулем (AAU — active antenna unit). Одно из основных отличий заключается в том, что антенна для 5G, если сравнивать с антеннами, предназначенными для работы в сетях прошлых поколений, имеет намного больше излучателей — диполей.

Сотовая связь. Часть 2 ⁠ ⁠

Базовые станции они повсюду. Их много и количество только увеличивается, ввиду потребностей абонентов. Все эти конструкции на невысоких зданиях, все эти красно-белые башни на трассах, эти фонарные столбы в городе, обвешанные оборудованием как новогодние елки, все это инфраструктура базовых станции.

Несмотря на разные носители и компоновку, сформированы они практически всегда из четырех составляющих. (см.рисунок)

1. Климатический шкаф с оборудованием.

2. Приемо-передающие радиомодули.

3. Эфирные антенны.

4. Инфраструктура транспортной сети.

Ну и конечно всякие проводочки кабелёчки

Опытный чувак, по внешнему виду блоков, шкафов и их комбинаций вполне может определить принадлежность станции к оператору, что облегчает работу ремонтным бригадам, приезжающим устранять аварию по координатам и обнаруживающим на этом месте всех операторов разом. Часто маркировка отсутствует, либо приходит в негодность, учитывая лютость нашей погоды. Иногда случаются действительно анекдотичные ситуации, когда бригада приезжает на демонтаж или перенос станции к примеру МТС, а демонтирует в итоге станцию, например Билайн. Случай действительно имел место (бренды операторов изменены).

Как правило, сами сооружения принадлежат различным компаниям, которые сдают на них место в аренду операторам связи. Есть, конечно, опоры и носители, принадлежащие самим операторам, но на сколько я знаю, операторы предпочитают аренду, так как при возникновении каких-либо траблов с земельными или строительными вопросами, оператору легче снять свои железки и спокойно перевесить их в другое место.

Особо удачным решением, в крупных городах стали так называемые опоры двойного назначения (ОДН), представляющие собой железный столб, на котором спокойно размещается оборудование операторов (на одной опоре можно разместить до трех операторов связи единовременно) и фонари уличного освещения, потому и называется двойного назначения. Когда я говорил «удачным решением», то удачное оно исключительно с коммерческой точки зрения. Цена за аренду относительно не высока и так как опорами этими владеют всего несколько организаций, этот факт сильно упрощает процесс заключения договора аренды или ее продление.

Ну а что касается эксплуатации станций на этих опорах… О, все богатство русского языка не сможет выразить и части «восхищения» этими опорами, от сотрудников ремонтных бригад. Самая попа в том, что при производстве работ на средних и верхних сегментах столбов, необходимо привлечение и использование автовышек, которые нужно раскорячить на проезжей части, перекрывая движение, что, как вы понимаете влечет за собой определенные трудности. Если плановые работы еще можно согласовать с ГИБДД и еще черти знает с кем, то аварию на станции предугадать довольно сложно, ввиду чего отчаянные, но ответственные сотрудники на свой страх и риск оперативно разворачивают автовышки и на скорость устраняют аварии. В общем, если вы попали в небольшой затор из-за перегородившей полосу автовышки, будьте терпимы, это не прихоть и не каприз – это необходимость.

Если возникли вопросы, задавайте в комментариях. Следующий пост планирую написать о безопасности БС в городской застройке, поэтому эти вопросы пока не задавайте, дождитесь продолжения.