О судьбе отечественного оборудования для сетей 5G. Часть I Обзор рынка / Хабр

Правила работы на высоте при обслуживании антенно-мачтовых сооружений

Все хотят иметь хороший сотовый сигнал дома и вне его. Но немногие знают, что комфортное общение по мобильному телефону зависит от количества, расположения и мощности базовых антенн на металлических вышках и мачтах вокруг нас. Зная принцип работы, расположение и уровень сигнала ближайших сотовых станций, всегда можно найти место для комфортного разговора по мобильному телефону и обмена большими файлами.

Виды базовых станций

Прежде всего, сотовые базовые станции различаются размерами. По этому параметру их можно поделить на:

Фемтосота – самая маленькая и её скорее можно назвать точкой доступа. Обычно оператор сотовой связи не имеет отношения к данному оборудованию, оно является собственностью потребителя, и обеспечивает связь для домохозяйства или предприятия. Устройство не требует вмешательства оператора, автоматически определяет радио параметры и подключения к сети операторов. Размещается внутри помещений и имеет размеры сопоставимые с домашними роутерами.

Следующие по размеру устройства, это базовые сотовые станции маленькой мощности – Пикосоты. Устройство сравнимо по размеру с ноутбуком или даже портативным компьютером. Используются в местах потенциально большой концентрации пользователей интернета для распространения локального сигнала сети IP/Ethernet.

Следующей по размеру и уже вполне функциональная станция сотовой связи, это микросота. Обладая небольшими размерами и весом до 50 кг, обеспечивает связь в радиусе до 5 км.

Её габариты ограничивают количество поддерживаемых абонентов. Поэтому микросоты применяются в небольших населённых пунктах, для обеспечения локальных участков больших городов, там где нет необходимости в мощных излучателях или их некуда установить. Они практически незаметны на столбах. А в последнее время их научились еще и маскировать под деревья.

И наконец полноценные, мощные базовые сотовые станции, которые смонтированы повсюду. Особенно актуальна их установка на возвышенностях в городах. За городом мощные станции устанавливают чтобы обеспечить как можно больший радиус покрытия, потому что установка каждой связана с созданием хотя бы минимальной инфраструктуры.

Зона действия каждой базовой сотовой станции зависит рельефа окружающей местности, высоты антенны, количества помех и препятствий в радиусе работы сотовой связи. Поэтому при планировании места установки радиус покрытия не всегда имеет первостепенную важность.

Помимо перечисленных факторов учитывают ещё и возможный рост числа абонентов. Такой рост может спровоцировать ограничение на одновременное подключение сотовых телефонов. В этом случае операторам приходится уменьшать радиус действия установленной и дополнительно монтировать несколько станций сотовой связи.

Как определить базовую станцию на карте

Иногда возникают ситуации, когда связь пропадает, а данные невозможно передать. Такие случаи бывают из-за удаленности или маломощности базовых антенн или множества препятствий для сигнала. Хочется найти место для устойчивого приёма и комфортного разговора.

О судьбе отечественного оборудования для сетей 5g. часть i обзор рынка

Вторая часть. Внешние и внутренние противоречия

Третья часть. Основные действующие лица

Четвертая часть. Что есть базовая станция 4G/5G?

Здравствуйте!

Хочу поделиться наблюдениями о трендах в России на ниве импортозамещения производства высокотехнологической радиоэлектронной продукции с полит-экономического и технологического углов зрения (насколько это возможно, дабы объять необъятное).

Буду рад конструктивной критике, обратной связи и дискуссии для дальнейшего углубления и улучшения материала. Планируется опубликовать три-четыре части, начнем с общего обзора рынка, поехали!

Не нужно пояснять, какую роль играет высокотехнологическое производство в построения экономики и общества будущего. Информационные сети связи сегодня – это кровеносная система как каждой отдельной страны, так и мировой экономики в целом, позволяющая передавать, обрабатывать, хранить и обмениваться информацией. Автоматизация процессов, Промышленность 4.0, высокопроизводительные рабочие места, беспилотный транспорт, роботизация производства, умные города, Интернет Вещей – все эти модные слова-клише можно услышать сегодня на каждом углу. И все эти веяния в будущем предполагают использование надежной, мощной и современной инфраструктуры связи, что выливается в ажиотаж вокруг развития технологий мобильной связи пятого и последующих поколений.

В этой связи небезынтересно наблюдать за муками российской власти и рыбку съесть, и косточкой не подавиться в вопросе достижения амбициозной цели по созданию сетей 5G, а в будущем и 6G на (внимание!) отечественном оборудовании, не существующем сегодня в природе. Если говорить точнее, то уже в 2024 году (через 2.5 года), видимо, по мановению волшебной палочки, в России должно появиться оборудование для сетей 5G: в первую очередь – приемо-передающие базовые станции радиосвязи (www.kommersant.ru, 2020). Более того, еще раньше, с 1 января 2023 году (!) по решению Государственной Комиссии по Радиочастотам должно материализоваться оборудование для сетей 4G / LTE.

В рамках небольшого цикла статей я хотел бы поделиться своими наблюдениями и мыслями о причинах и предпосылках постановки такой цели в современной России. Серия публикаций не претендует на научную точность, скорее это попытка посмотреть на проблему с разных сторон. Предлагаю вместе окинуть взглядом рыночных контекст, внешний и внутренний факторы, а также мы не обойдем стороной собственно техническую составляющую в следующих частях.

Давайте начнем с общего обзора телеком рынка России. Для облегчения анализа предлагаю сосредоточиться на наиболее крупных сегментах телеком оборудования, а для этого нужно себе представлять, что из себя собственно представляет сеть сотовой связи. На высоком уровне, можно выделить следующие основные составные части – радиодоступ (Radio Access Network-RAN: те самые столбы и вышки с антеннами, что мы наблюдаем в городах и весях), транспортная сеть (Backhaul, Transport) и опорная сеть (Core Network). Существуют еще системы эксплуатационной и бизнес-поддержки (OSS / BSS) для анализа, управления, мониторинга, настройки и биллинга. В рамках нашего анализа будем считать, что они представляют пренебрежительно малую долю.

Рисунок 1 Архитектура сетей мобильной связи
Рисунок 1 Архитектура сетей мобильной связи

Даже из этой простой диаграммы можно сделать предположение, что подавляющая доля затрат с точки зрения строительства сети относится к подсистеме радиодоступа, т.е. базовым станциям. Если мы обратимся к реальным стоимостям, то данная гипотеза подтверждается различным исследованиям и оценками затрат операторов на развертывание сетей (GSM Association, 2022):

Рисунок 2 Структура затрат на развертывание мобильных сетей (GSM Association, 2022)
Рисунок 2 Структура затрат на развертывание мобильных сетей (GSM Association, 2022)

Что интересно, полномасштабное развертывание 5G сети будет требовать еще больших вложений именно в подсистему радиодоступа, в силу ряда факторов: использование новых более высоких частотных диапазонов, больший объем трафика для обработки и передачи. Это делает рынок 5G оборудования радиодоступа очень интересным для производителей и разработчиков соответствующих технических решений.

Давайте оценим общий объем закупаемого за рубежом оборудования для сетей сотовой связи в России. Во-первых, нам приходят на помощь (РОСКОМНАДЗОР, 2020) и независимые консультанты, из отчетов которых мы понимаем сколько БС вводится в эксплуатацию в год:

Читайте про операторов:  Самая дешевая мобильная связь в Волгограде в 2022 году: сравнение тарифов всех операторов
Рисунок 3 Прирост БС по годам, тыс. (Consulting, 2021)
Рисунок 3 Прирост БС по годам, тыс. (Consulting, 2021)

Во-вторых, нам потребуется определить средние рыночные цены. Из ряда публикаций можно судить о том, что стоимость программно-аппаратного комплекса базовой станции составляет в среднем около 10 тысяч евро (Кодачигов, 2022).

Итого, общий рынок оборудования радиодоступа, в зависимости от года, равняется 700-1000 млн евро, если мы говорим именно про электронное интеллектуальное радио оборудование.

Дополнительные деньги зарабатываются на пассивной инфраструктуре (антенны, столбы, системы питания и кондиционирования и многое другое), услугах, технической поддержке и прочее.

Приняв допущение, что общее производство в год составляет 1.5 миллиона базовых станций (Lightreading, 2020), можно принять долю российского рынка как 4-6% от общемирового. Аналитики предсказывают рост 2-3% в год в течение следующих 5ти лет с вытеснением 5G остальных стандартов связи (Analysys Mason, 2021).

Рынок оборудования делят – китайский Хуавей, шведский Эрикссон, и финская Нокиа. Включая свой смартфон вы можете быть уверенными на 100%, что информация будет передаваться по сетям, построенным на оборудовании одного из перечисленных выше производителей. В этом смысле Россия не является уникальной страной – эти три компании занимают около 80% рынка всего мира (Duesterberg, 2021), далее идут южнокорейская компания Samsung и китайская ZTE. Исходя из этого, можно предположить, что барьеры для доступа в эту отрасль весьма высоки и важнейшим фактором является масштаб производства.

На первый взгляд, все участники российского мобильного телеком довольны. Давайте попробуем выявить его основные характерные черты:

  • Рынок России – весьма крупный и прибыльный для иностранных производителей и тем самым способствует загрузке производственных мощностей: количество установленных на сетях операторов связи базовых станций по разным оценкам составляет более 800 000 на 2021 год (Карасёв, 2022)

  • Рынок либерализован и конкуренция между производителями выше, чем, например, в США и ряде других стран (Великобритания, Канада, Австралия, Япония), где китайские вендоры (производители) просто запрещены. Это позволяет операторам-потребителям выторговывать лучшие цены, гибко подходить к выбору поставщиков и при всем при этом обеспечивать хорошее качество предоставляемых услуг связи

  • Рынок операторских услуг – зрелый и сложившийся, о чем свидетельствуют такие факты как:

Рисунок 4 Мобильные абоненты в России 2020 (AC&M-Consulting, 2020)
Рисунок 4 Мобильные абоненты в России 2020 (AC&M-Consulting, 2020)
Рисунок 5 Выручка операторов «Большой Четверки» (RusTelcom, 2021)
Рисунок 5 Выручка операторов «Большой Четверки» (RusTelcom, 2021)
Рисунок 6 Выручка операторов «Большой Четверки» (RusTelcom, 2021)
Рисунок 6 Выручка операторов «Большой Четверки» (RusTelcom, 2021)
  • В наших крупных городах связь не хуже, а часто и много лучше, чем в Европе и, по гораздо более низким ценам (content-review, 2021), что можно также занести в плюс

  • Без развитых сетей беспроводной передачи данных, невозможно было бы возникновение и экспансия таких крупных компаний платформенной экономики, как Яндекс, Mail.ru, Сбер, Озон, Wildberries, Tinkoff и др, продукты и услуги которых базируются на использовании мобильного интернета

  • Государство также может записывать себе в актив хорошие показатели строительства и развития сетей связи и устранения цифрового неравенства (Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации, 2021)

  • Важно отметить, что начинают проявляться первые признаки перегрузок существующих сетей LTE (скорость мобильной передачи данных в России снизилась впервые за десять лет). Чтобы эту проблему решить нужно

Российских производителей средств сотовой связи на рынке почти нет, не считая продуктов простого передела, интеллектуальное наполнение сетей связи – полностью импортное. Имеет место быть известная проблема для полу-периферийных стран обмена ресурсов на высокотехнологическую продукцию и «утечка мозгов», когда выпускникам наших ВУЗов сложно найти работу в качестве творцов-инженеров и создавать новые системы связи, за исключением специфических узких ниш. Основные направления работы для отечественных связистов – обслуживание оборудования, планирование и развитие сетей. Спрос у зарубежных компаний на российских специалистов достаточно высокий, если судить по количеству выходцев из СНГ трудящихся, как за рубежом, так и в российских подразделениях мировых компаний-гигантов ИТ и Телекома.

Производственных площадок для выпуска оборудования сотовой связи в России у зарубежных компаний тоже нет (в отличие, например, от автопрома) – продукция в готовом виде импортируется из-за рубежа. Но имеются представительства другого плана:

  • у Хуавея имеются несколько исследовательских центров (Ведомости, 2022), которые вносят свой вклад в создание задела на будущее для китайского гиганта

  • у Нокии есть небольшой центр разработки, находящийся в Санкт-Петербурге и состоящий из нескольких команд, что тоже является каплей в море если сравнивать с тысячами сотрудников, занятых в их R&D по всему миру

  • В части разработки программного обеспечения и IT, в России находится большое число центров разработки, как российских компаний, так и организаций, работающих на принципах оффшоринга, либо как непосредственные 100% дочерние предприятия зарубежных компаний. Но, речь чаще всего идет не про ПО для систем связи, а про другие элементы – управления, поддержки, аналитики, биллинга, облачных платформ и т.д. и т.п.

Россия для крупнейших компаний-производителей сетей радиодоступа является в первую очередь рынком сбыта и в меньшей мере – источником недорогих квалифицированных людских ресурсов, которых проще привлечь для миграции в Швецию, Финляндию или Китай, нежели создавать интеллектуальную собственность непосредственно на территории России. Ничего необычного в этом нет: если посмотреть на ИКТ отрасль в целом – то ситуация хоть и несколько лучше, но эффект «капиталистического пылесоса людей из периферии в центр» проявляется как на уровне страны, так и мира в целом.

Итого, в качестве промежуточных итогов мы выяснили следующее:

  1. Рынок связи в России – сложившийся, зрелый, высокомонополизированный с дальнейшей тенденцией к консолидации и ограниченными возможностями роста.

  2. Рынок радиооборудования для операторов – крупный, привлекательный, либерализованный и контролируется тремя зарубежными компаниями.

  3. Отечественные разработчики радиоподсистем (как и большинства других решений) на нашем рынке не представлены, страна является чистым импортером оборудования для крупнейших стран Запада и Востока.

  4. Открытым остается вопрос того, насколько размер рынка России может обеспечить окупаемость и функционирование нового (новых) отечественных разработчиков и производителей и какова структура издержек производителей. Попробуем разобраться с этими и другими вопросами в следующих публикациях.

В следующий раз посмотрим на внутренние и внешние факторы, которые могли сподвигнуть к постановке вопроса создания отечественных решений сотовой связи.

Список использованных источников:

1.      5G-era Mobile Network Cost Evolution [Online] / auth. GSM Association // www.gsma.com. – GSM Association, 08 28, 2022. – https://www.gsma.com/futurenetworks/wiki/5g-era-mobile-network-cost-evolution/.

2.       Cellular Data 2020 – brief [Online] / auth. AC&M-Consulting // acm-consulting.com. – AC&M-Consulting, 2020. – http://www.acm-consulting.com/news-and-data/data-downloads/cat_view/7-cellular/38-cellular-2020.html.

3.       How many 5G Cell Towers & Base Stations Worldwide? [Online] / auth. Lightreading // www.operatorwatch.com. – Lightreading, 2020. – https://www.operatorwatch.com/2020/08/how-many-cell-towers-base-stations.html.

4.       Huawei усиливает российский центр разработки [Online] / auth. Ведомости // www.vedomosti.ru. – Ведомости, 08 15, 2022. – https://www.vedomosti.ru/technology/articles/2022/08/14/808833-huawei-usilivaet.

5.       RAN forecast: 5G and virtualised-RAN will be the dominant drivers of MNO spending growth [Online] / auth. Analysys Mason // www.analysysmason.com. – Analysys Mason, 03 23, 2021. – https://www.analysysmason.com/research/content/articles/ran-forecast-article-rma18/.

Читайте про операторов:  Номера телефонов 48 — какая страна и кто может звонить?

6.       Russian tower market: current state and outlook [Report] / auth. Consulting Advanced Communications & Media. – Moscow : Advanced Communications & Media Consulting, 2021.

7.       U.S. Efforts To Counter Huawei 5G Dominance Making Progress: Open RAN Playing Growing Role [Online] / auth. Duesterberg Thomas // www.forbes.com. – Forbes, 03 17, 2021. – https://www.forbes.com/sites/thomasduesterberg/2021/03/17/us-efforts-to-counter-huawei-5g-dominance-making-progress-open-ran-playing-growing-role/?sh=32ea50655e12.

8.       Аналитика || Итоги Российского Telco 2020 [Online] / auth. RusTelcom // https://t.me/RusTelco. – RusTelcom, 03 26, 2021. – https://t.me/RusTelco/343.

9.       Аналитика || Структура владения Российским Телекомом [Online] / auth. RusTelcom // t.me/RusTelco. – RusTelcom, 08 07, 2021. – https://t.me/RusTelco/371.

10.   В 2022 году количество радиоэлектронных средств операторов «большой четверки» увеличилось на 13% [Online] / auth. РОСКОМНАДЗОР // rkn.gov.ru. – РОСКОМНАДЗОР, 01 27, 2020. – https://rkn.gov.ru/news/rsoc/news71584.htm.

11.   В России начался второй этап устранения цифрового неравенства [Online] / auth. Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации // digital.gov.ru/. – Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации, 04 14, 2021. – https://digital.gov.ru/ru/events/40814/.

12.   Дивиденды МТС [Online] / auth. Управляющая компания “Доход” // www.dohod.ru. – Управляющая компания “Доход”. – https://www.dohod.ru/ik/analytics/dividend/mtss.

13.   Количество базовых станций LTE в России за год выросло на треть [Online] / auth. Карасёв Сергей // 3dnews.ru. – 3dnews, 12 26, 2022. – https://3dnews.ru/1000490.

14.   Кто владеет нашими сотовыми операторами? [Online] / auth. InStraTest // vse-simki.ru. – 06 16, 2020. – https://vse-simki.ru/media/instratest/kto-vladeet-nashimi-sotovymi-operatorami-5ee6a1b3cf2e1004e8f019e9.

15.   Правительство РФ утвердило дорожную карту развития 5G [Online] / auth. www.kommersant.ru // КоммерсантЪ. – 11 19, 2020. – https://www.kommersant.ru/doc/4576925?query=5g 2024.

16.   Российская Tele2 купит у Ericsson 50 000 базовых станций [Online] / auth. Кодачигов Валерий // www.vedomosti.ru. – Ведомости, 02 26, 2022. – https://www.vedomosti.ru/technology/articles/2022/02/26/795200-tele2.

17.   Российский телеком-рынок растет, в отличие от мирового [Online] / auth. Рудычева Наталья // www.cnews.ru. – CNEWS, 10 27, 2020. – https://www.cnews.ru/reviews/telekom_2020/articles/rossijskij_telekomrynok_okazalsya.

18.   Топ-50 стран по стоимости мобильного интернета (декабрь 2020) [Online] / auth. content-review // www.content-review.com. – content-review, 03 14, 2021. – https://www.content-review.com/articles/52237/.

Оборудование базовых станций сотовой связи

Структурно все базовые станции gsm и lte состоят из трех основных компонентов. Это антенна, радио блок и система питания.

Визуально расположение базовой сотовой станции можно определить по антеннам. Это обязательный элемент устройства. Именно антенны принимают и передают сигналы между собой и абонентами. Антенна это очень важная часть базы, от которой зависит качество мобильной связи. Такие вышки с антеннами уже привычно вписались в городские и сельские пейзажи.

Для связи с сетью (соседними станциями) проводят оптоволокно. Если это сделать затруднительно или вовсе не представляется возможным, то на мачте устанавливается ещё и антенна релейной связи. Она имеет вид тарелки и немного похожа на спутниковые антенны.

С антенн сигнал поступает на радио блоки, которые устанавливаются открыто (наружно), либо в специальных помещениях.

Радио блоки в процессе работы греются. Поэтому установленные внутри аппаратных помещений требуют принудительного охлаждения с помощью кондиционера. Наружные охлаждаются естественным путём.

Третьей основной составляющей базовых станций является система питания. В неё входят преобразователь переменного тока в постоянный с управляющей и защитной аппаратурой. И конечно же аккумуляторы для бесперебойного питания.

Остальное оборудование обеспечивает нормальное функционирование основных систем, и находится в самом помещении либо рядом с ним в специальных шкафах или контейнерах. Это климат-контроль (кондиционер и обогреватель), система вентиляции и безопасности, противопожарные устройства и прочая вспомогательная аппаратура.

Обслуживание базовых станций мобильной связи

Любое оборудование требует периодической профилактики и обслуживания. Обычная проверка включает снятие показаний электросчетчиков, тест блока питания, осмотр электроники, мачты, антенн и кабелей. При аварийных ситуациях обслуживающие инженеры действуют не в слепую.

Для отслеживания неполадок существует дистанционная система мониторинга оборудования. Поэтому они заранее знают о возможных неполадках, и поломка какого-либо элемента не вызывает паники у сотрудников сотовых компаний. Современные сотовые станции собираются по модульной системе, блоки меняются достаточно легко и быстро.

Для мониторинга общей работы сотовых сетей существует специальная аппаратура, которая обычно стационарно устанавливается в автомобиле. Такая лаборатория на колёсах служит для оценки качества сигнала в различных уголках городов и при выезде на открытую местность. Причем компании мониторят как свои, так и сети конкурентов.

Ещё один способ мониторинга своих сетей компании осуществляют с помощью имитатора базовой станции. Он нужен для поиска, идентификации и обнаружения устройств негласного съёма информации и прослушивания абонентов сотовой связи. Сотовики стремятся обезопасить себя и своих клиентов от негласного вторжения в обмен данными и прослушки телефонных звонков.

Общие сведения о базовой станции

Чтобы понять, что такое базовая станция, необходимо иметь представление из чего вообще состоят сотовые сети. Опыт развития мобильной технологии привёл к разделению функций и логической разбивке системы на три подсистемы. Каждая из которых это замкнутый элемент, выполняющий определенные обязанности.

Доступность, качество и непрерывность связи осуществляется благодаря трём подсистемам:

  • эксплуатации и технического обслуживания — Operation Subsystem или OSS.
  • коммутации — Switching Subsystem или SSS.
  • базовых сотовых станций — Base Station Subsystem или BSS.

В общей системе подсистема OSS контролирует качество обмена данными и управляет всеми компонентами. Устранение неисправностей, управление нагрузкой и контроль работы оборудования осуществляются автоматически или в ручном режиме обслуживающим персоналом.

Подсистема коммутации это скелет всей сети GSM. Она обеспечивает коммутацию, регистрацию домашнего и гостевого месторасположения, аутентификацию абонентов.

И наконец, подсистема базовых сотовых станций. В её состав входят:

  • Транскодеры — TRAU.
  • Контроллеры — BSC.
  • И непосредственно базовые сотовые станцииBTS.

Транскодеры и контроллеры помогают функционировать подсистеме, а на отдельные станции возложены следующие обязанности:

  • Радиосвязь в определённой соте;
  • Контроль качества обмена данными (связи);
  • Обмен данными между собой;
  • Управление мощностью сигнала.

Каждая базовая сотовая станция это центр соты, обеспечивающая передачу данных и создающая регламентированную зону обслуживания (покрытия). Отсюда и появилось название — сотовая связь.

Сама базовая сотовая станция это комплекс из антенны (антенн), радио модуля и блока питания. Антенны принимают и передают, радио модуль обрабатывает и усиливает сигнал, а блок питания снабжает базу электроэнергией. Располагают базовые антенны на зданиях и сооружениях, возвышенностях, мачтах, вышках до 300 м высотой и просто на столбах.

Принцип работы базовой станции, как они связываются между собой

Удобство пользования мобильной связью заключается в свободе передвижения. Мы можем идти пешком или ехать в автомобиле, при этом разговаривать по телефону. Мы передвигаемся, но связь не прерывается. Непрерывность обеспечивается за счет способности коммутатора или по другому Центра коммутации подвижной связи моментально переключать абонента из зоны действия одной базовой сотовой станции в другую. Это схематично видно на рисунке.

При этом абонент может передвигаться не прерывая разговор не только между антеннами, но от одного контроллера к другому. Эффективные технологии базовых станций позволят проехать тысячи километров не прерывая беседы. Если конечно хватит средств на роуминг.

Читайте про операторов:  Включение и отключение передачи данных на Android: настройка лимита на интернет

При этом коммутаторы обеспечивают не только непрерывную связь в сети, но и оптимальное распределение нагрузки на базовые антенны. Это делается, чтобы обеспечить качественный сигнал, исключить перегрузку отдельных сегментов (сот) и снизить вероятность поломки оборудования.

Все это происходит моментально, задержка бывает только при начальном соединении и может составлять до трёх секунд. Так происходит потому, что должна произойти цепочка событий. А именно:

  • Сигнал должен добраться до коммутатора.
  • Он передает звонок на сторону получателя (в международные или междугородные сети, в городскую АТС, или другому оператору мобильной связи). Это происходит быстро при помощи оптоволоконных кабелей или радиорелейных каналов.
  • Далее звонок поступает на коммутатор принимающей стороны. В этом коммутаторе уже есть данные о местонахождении вызываемого абонента. А именно — в какой соте находится и к какой базовой антенне ближе всего.
  • И вот уже адресату поступил вызов.

Коротко можно сказать, что абоненты общаются между собой через БС, а сотовые станции соединяет Центр коммутации.

Устройство базовых станций сотовой связи

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

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

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

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

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

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

Читайте также:

  • Термошкафы (термобоксы)
  • Распределенная базовая станция
  • Система электроснабжения базовой станции
  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

    Adblock
    detector