Мобильная базовая станция на КАМАЗе / ВымпелКом (Билайн) corporate blog / Habr
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 макросота.
- 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 свинцовые трусы 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?
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
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.
Растёт ли ёмкость сети при развёртывании рядом мобильной БС?
В общем случае – да, растёт. Но, например, если развернуть БС в районе, где покрытие уже достигло теоретического максимума по частотному распределению (центр мегаполиса, например), улучшится только уровень сигнала, но не количество одновременно звонящих абонентов.
Что дальше?
Скорее всего, скоро можно будет добиться большей автономности базовой станции, в частности, за счёт ёмких элементов питания или альтернативной энергии (у нас есть стационарные базовые станции на солнечных батареях, например). Второй момент – более быстрая и плотная связь с основной инфраструктурой. Сейчас мы уже использовали мобильную базовую станцию на прицепе, чтобы обеспечить видеосвязь для молодожёнов с ЗАГСом на расстоянии 170 километров (это была первая свадьба онлайн в России) и дать возможность рыцарям с реконструкции Бородинского сражения звонить своим друзьям и родителям. В будущем, видимо, таких ситуаций будет намного больше.
Архитектура сети GSM
Архитектура сети GSMМобильная станция
Мобильная станция (MS) состоит из мобильного оборудования (терминала) и карточки, называемой Модулем Идентификации Абонента (SIM — Subscriber Identity Module). В SIM-карте содержится информация о сервисах, предоставляемых абоненту, независимая от типа используемого мобильного оборудования. Эта карта может вставляться в любой другой GSM терминал, при этом абонент получает возможность использовать этот терминал для получения всех сервисов системы, на которые он подписан. Мобильное оборудование уникально идентифицируется Международным Идентификатором Мобильного оборудования (IMEI — International Mobile Equipment Identity). SIM-карта содержит Международный Идентификатор Мобильного Абонента (IMSI — International Mobile Subscriber Identity), используемый для идентификации абонента системой; секретный ключ авторизации доступа и другую информацию. Идентификаторы IMEI и IMSI — независимы между собой. SIM-карта может быть защищена от неавторизованного доступа с помощью системы паролей.
Подсистема Базовой Станции
Подсистема Базовой Станции состоит из двух основных частей:
Они общаются через стандартизованный Abis-интерфейс (Abis-interface), позволяя взаимодействовать компонентам системы, произведенным разными производителями. BTS состоит из радио трансиверов, определяющих размеры ячейки и управляющих протоколами обмена сообщениями с Мобильной Станцией.
В больших городских районах может функционировать большое количество BTS, таким образом, основными требованиями к BTS должны быть:
BSC управляет радиоресурсами одной или нескольких BTS. Он контролирует установление радиоканала, смены частоты, процесс смены канала или ячейки. Подробности управления будут рассмотрены несколько позднее. BSC является промежуточным между Мобильной Станцией и Центром Коммутации и Управления (MSC) элементом сети GSM.
Подсистема сети
Центральной компонентой Подсистемы Сети (Network Subsystem) является Центр Коммутации и Управления (MSC). Практически, MSC функционирует как обычный узел коммутации таких сетей, как PSTN или ISDN, но с добавлением функций, необходимых для управления мобильностью абонента, таких как регистрация абонента (registration), авторизация абонента (authentication), процедура смены местонахождения (location updating), процедуры смены соты и канала (handover), маршрутизация вызова (call routing) к перемещающемуся абоненту. Эти сервисы предоставляются несколькими взаимодейстующими функциональными сущностями Подсистемы Сети. MSC предоставляет возможность подсоединения к фиксированным сетям (таким как PSTN и ISDN). Протокол обмена сигналами между функциональными сущностями Подсистемы Сети основывается на протоколе SS7 (Signalling System Number 7), используемого в ISDN и широко распространенного в других сетях общего назначения.
Реестры собственных абонентов и гостей (HLR — Home Location Regisrer и VLR — Visitor Location Register), вместе с Центром Коммутации и Управления (MSC) поддерживают маршрутизацию и возможность перемещения абонентов сети GSM. HLR содержит всю административную информацию о каждом из абонентов, зарегистрированном в соответствующей сети GSM, наряду с информацией о текущем местонахождении (location). Местонахождение обычно представляется в форме сигнального адреса VLR, в данный момент ассоциированного с мобильной станцией. Процедура маршрутизации будет описана несколько позднее. Хотя обычно говорится, что один HLR соответствует одной сети GSM, HLR может быть реализован как распределенная база данных. VLR содержит административную информацию об абонентах, “гостящих” в данной географической области, контролируемой VLR. Это информация необходима для управления вызовом и предоставления абоненту нужных сервисов. Хотя каждая функциональная сущность может быть реализована как независимая единица, все производители оборудования коммутации до сих пор реализовывали VLR вместе с MSC, таким образом понятия географической области, контролируемой MSC, и географической области, контролируемой VLR, имеют одинаковый смысл, упрощая в конечном счете протоколы обмена сигналами между MSC и VLR. Заметим, что MSC не содержит информации о какой либо конкретной мобильной станции — вся информация хранится в соответствующих реестрах.
Два других реестра используются для целей авторизации и секретности. Реестр Идентификации Оборудования (EIR — Equipment Identity Register) представляет из себя базу данных, содержащую список пригодного в данной сети мобильного оборудования, где каждая мобильная станция идентифицируется Международным Идентификатором Мобильного Оборудования (IMEI — International Mobile Equipment Identity). IMEI маркируется как некорректный, если было получено сообщение о том, что мобильная станция была украдена или данный тип станции не был апробирован. Центр Авторизации Доступа (AuC — Authentication Center) представляет из себя базу данных с высокой степенью защиты, хранящую копию секретного ключа, сохраняемого в SIM-карте каждого абонента, служащего для авторизации доступа абонента и определения способа шифрования при передаче информации по радиоканалу.
-=-=-=-=-=-=-=->>>вперёд>>>
три поколения передвижных базовых станций / «МегаФон» corporate blog / Habr
Знакомьтесь, перед вами три поколения наших передвижных базовых станций, которые мы конструируем самостоятельно почти 8 лет! Есть станции, созданные на базе большого трехосного КАМАЗа, есть «малыши» на базе Ford Transit.Их основное предназначение — замена стационарных БС во время их ремонта. Кроме того, передвижные базовые станции (ПБС) удобно использовать в случае форс-мажора — например при стихийных бедствиях, пожарах, наводнениях.
Хотите подробностей — добро пожаловать под кат.
Для развертывания передвижной базовой станции третьего поколения на базе микроавтобуса «Ford Transit» не нужно много места
Еще ПБС — это хороший способ «подстраховки» основной сети на случай временного резкого роста нагрузки — например, во время спортивных и массовых мероприятий или праздничных гуляний. Хотя операторы и закладывают в свои сети избыточную емкость — как раз для подобных ситуаций — это спасает не всегда.
Сопровождение различных праздничных мероприятий — это львиная доля всех выездов ПБС, поэтому у экипажей имеются соответствующая «парадно-выходная» одежда на случай дежурства у развернутого оборудования. Большая часть таких мероприятий проходит в летнее время — тогда нашим экипажам приходится совершать от четырех до шести выездов в неделю.
Основные ежегодные праздники включены в план обслуживания на постоянной основе, и на месте их проведения уже есть подготовленные площадки. Некоторые из них оборудованы стационарными антенными мачтами.
Передвижная базовая станция позволяет не только увеличить емкость сотовой сети в конкретном месте, но и улучшить ее покрытие или обеспечить его в новом месте. В таких случаях она обычно ставится временно, до появления в нужной точке стационарной БС. Кроме того, у нас есть услуга, в рамках которой любой желающий за определенную сумму может заказать себе такую БС на мероприятие или для обслуживания сотрудников компании.
От Iveco до Ford Transit
Группа передвижных базовых станций столичного филиала «Мегафона» была создана в 2010 году. Задача установки на колеса базовой станции изначально была нетривиальной — необходимого опыта в компании не было и приходилось идти практически «по целине».
Первой ласточкой стал комплекс на базе стандартного семитонного автомобиля Iveco, кунг которого оснастили приемо-передатчиками стандарта GSM, работающими в диапазонах 900/1800 МГц. Позднее, с началом массового строительства сетей третьего поколения, комплекс дополнили 3G-модулем и двумя мачтами – для сотовой и радиорелейной антенн.
Следующее поколение — мобильные комплексы, выполненные на базе на шасси КАМАЗ-43118 повышенной проходимости. Такой автомобиль может проехать по бездорожью в самые глухие и недоступные для обычного транспорта места.
Мобильная базовая станция на базе на шасси КАМАЗ-43118
При разработке новых комплексов мы учли все замечания и нюансы, выявленные во время эксплуатации первых ПБС. Аппаратная оснащена всем необходимым для всесезонной эксплуатации в автономном режиме: системами отопления и кондиционирования, оборудованием для приготовления пищи и спальными местами для персонала.
Радиооборудование состоит из приемо-передатчиков стандарта 2G/3G/4G+, способных работать в диапазонах 900, 1800, 2100, 2600 МГц, что позволяет обеспечить как голосовую связь, так и высокоскоростной мобильный интернет.
Апгрейд аппаратуры передвижных БС происходит примерно раз в полгода. На текущий момент она поддерживает все диапазоны и технологии связи, разрешенные оператору, включая 4G/LTE.
«Начинка» мобильных комплексов
Третьим поколением мобильных базовых станций стали комплексы на базе микроавтобуса Ford Transit со стандартным цельнометаллическим фургоном. В отличие от камазовского варианта они не требуют специального кузова, и размещение оборудования в нем требует минимума доработок, не считая крепежа антенной мачты. Правда, чтобы повысить устойчивость, автомобиль оснащается крепежом для присоединяемых упоров. Кроме того, пришлось кардинально переработать приточно-вытяжную систему кондиционирования, снабдив ее дополнительными вентиляторами.
ПБС третьего поколения прячется внутри обычного микроавтобуса Ford Transit
От электропитания до мачты
Зачастую мы разворачиваем передвижную базовую станцию вдали от каких-либо городских коммуникаций, включая сети электропитания. Поэтому каждый комплекс оснащен дизель-генератором, обеспечивающим автономным питанием все оборудование, включая механизм подъема антенной мачты.
Например, 20,5-тонный КАМАЗ несет на своем борту генератор мощностью 19 кВт. Его полностью залитого бака хватает на семь суток работы вдали от стационарных линий электропитания. Кроме того, в случае выработки топлива или остановки генератора, в течение семи часов питание может осуществляться от литий-ионных аккумуляторов.
Дополнительная «электростраховка» комплекса — заряда аккумулятора хватает на семь часов автономной работы
Специальный электронный блок позволяет следить за различными источниками электропитания и при необходимости переключаться с одного из них на другой
Все комплексы мобильной связи, имеющиеся сегодня в распоряжении «Мегафона», снабжены телескопическими выдвижными мачтами. Несмотря на большое количество подобных изделий, представленных на рынке, мачт, способных выдержать климатические условия средней полосы России, в ассортименте иностранных производителей нет. Постоянные колебания температуры, конденсация влаги внутри механизма и ее замерзание приводят к разрыву труб продукции «южан». Поэтому при создании комплекса мы решили отдать предпочтение мачтам российских производителей.
В принципе существуют мачты с гидравлическим и пневматическим механизмом подъема. В первом случае для выдвижения антенны используется компрессор и бак с маслом. Суммарный вес данной конструкции вместе с мачтой составляет 6 тонн. Выдержать такой вес по силам только шасси на базе КАМАЗа. Кроме того, подобные мачты могут выдвигаться в высоту не более чем на 15 метров и способные нести ограниченную по весу полезную нагрузку, что резко ограничивает варианты их применения. Поэтому мы однозначно выбрали «пневматику».
Сложенная 15-метровая мачта внутри ПБС контейнерного типа
Для крепления антенн во всех передвижных комплексах «Мегафона» используются телескопические раздвижные пневматические мачты, которые дешевле и экономичнее гидравлических и способны нести до 200 кг полезной нагрузки.
Принцип работы пневматического выдвижного механизма весьма прост. Специальный генератор нагнетает воздух вовнутрь колен, которые соединены друг с другом специальными манжетами с отверстием. Вначале выдвигается самое толстое колено, а потом, по мере раскрытия фиксирующих замков, и все остальные.
Для подъема 200 кг достаточно давления не более 1,7 атмосфер. При большем напоре воздуха срабатывает защитный клапан.
В комплексе на базе КАМАЗа используется 30-метровая мачта, состоящая из восьми колен. Такая высокая антенна позволяет обеспечить покрытие на большой территории. Это может быть удобно в местах с низкой плотностью установки базовых станций. Однако в условиях города, для того, чтобы не мешать работе близлежащих БС, можно обойтись и более короткими мачтами. К тому же, для надежной фиксации 30-метровой мачты требуется крепление с помощью четырех ярусов оттяжек и 12 полутораметровых металлических колов, забуривание которых может привести к повреждению подземных городских коммуникаций.
Передвижные базовые станции на базе Ford Transit оснащаются 12-метровыми мачтами, которые выдвигаются начиная с тонкого колена
В зимнее время трубы мачт требуют обработки специальным антифризом, впитывающим конденсат.
Правда, пневматические мачты не идеальны. Так, несмотря на применение манжет, воздух из системы потихоньку подтравливает. Поэтому мы присматриваемся к мачтам других конструкций. Например, сейчас прорабатывается вариант использования фермовых пролетов — правда, за счет массивности их можно будет использовать только на КАМАЗах.
От планирования до интегрирования
На первый взгляд может показаться, что запустить в эфир передвижную базовую станцию просто – пригнал машину в нужное место, поднял антенну и работай себе на здоровье. Но, конечно, на самом деле это не так.
Первым на предполагаемое место развертывания базовой станции выезжает инженер-планировщик, который определяет, какие радиочастоты можно задействовать в данном конкретном месте, чтобы не мешать впоследствии ни оборудованию иных ведомств или других сотовых операторов, ни своим базовым станциям, находящимся поблизости и работающим в тех же самых диапазонах. Он же решает, каким образом эта станция будет интегрироваться в общую инфраструктуру оператора. Это может быть, например, радиорелейный канал, подключение по медному или оптоволоконному кабелю или через спутник.
Следующий этап — согласование требуемых частотных параметров, мощности передатчиков, высоты подъема антенны и места установки комплекса с регулирующими органами. Обычно на это уходит около месяца, но в экстренных ситуациях подобные вопросы могут решаться гораздо оперативнее.
На завершающем перед выездом этапе экипаж, исходя из полученных от инженера-планировщика данных, подбирает антенны и фидеры для разрешенных к работе диапазонов и проводит настройку всего оборудования мобильной базовой станции
Передвижной комплекс связи обычно разворачивают два-три универсальных специалиста в течение трех-шести часов.
Прибыв на место, место машина выравнивается и фиксируется на площадке с помощью специальных упоров, которые придают ей необходимую устойчивость.
Для придания дополнительной устойчивости комплекс фиксируют с помощью специальных упоров.
Затем оборудование подключается к электропитанию — от ближайшей сети или генератора, если ее нет. Одновременно с этим на мачту крепятся антенны сотовой связи GSM 900/1800, 3G 900/1800/2100 и LTE 1800/2600 – в зависимости от того, на какие диапазоны было получено разрешение от регулирующих органов.
Перед подъемом антенн необходимо подключить к ним фидерные линии
Выдвинутую мачту необходимо зафиксировать несколькими рядами оттяжек
Для интегрирования мобильной базовой станции в инфраструктуру оператора требуется организовать служебную линию связи. Для этого используются защищенные медные кабели (протяженностью до 150 метров), оптоволоконные каналы, радиорелейные линии связи. А за счет специального спутникового оборудования ПБС интегрируется в единую инфраструктуру “Мегафона” в труднодоступных местах вдали от других транспортных каналов.
Наименее затратным и самым простым способом организации служебной линии является применение радиорелейных каналов, скорость передачи данных в которых может достигать 1 Гбит/с. Главное, чтобы в пределах прямой видимости находилась стационарная базовая станция, оснащенная радиорелейкой. На нее и направляется дополнительная пораболическая антенна передвижного комплекса
Стойка с оборудованием внутри ПБС на базе Ford
Настроив антенны, мы переходим к настройке оборудования. Желтые метки на кабеле указывают на диапазон частот у коммутаторов
Правильно настроенная базовая станция способна обеспечить голосовой связью и мобильным интернетом, в зависимости от используемых диапазонов, от нескольких сотен до нескольких тысяч абонентов на расстоянии 5-25 километров.
Передвижная базовая станция в рабочем состоянии
От платформы до контейнера
Как показывает практика, большую часть времени передвижные комплексы проводят не в движении, а на стационарных площадках. При этом, например, заявку на установку такой станции в городе требуется подавать не менее, чем за месяц — поэтому зачастую уже заранее известно, где потребуется развернуть ПБС.
Поэтому линейка передвижных станций «Мегафона» пополнилась контейнерным вариантом, который можно оперативно установить на автомобильное шасси, перевезти в нужное место и снять с платформы с помощью кранового манипулятора. Так один автомобиль сможет развозить несколько базовых станций
Контейнер — такая же передвижная базовая станция с выдвижной 15-метровой мачтой, только без колес. Откидные лапы обеспечивают дополнительную устойчивость.
Парк передвижных базовых станций «Мегафона». В столичном регионе их пока 12.
Теперь вы знакомы со всеми типами наших передвижных станций.Их использование расписано на год вперед, с учетом различных событий и мероприятий. В “жаркие сезоны” в московском регионе случается до пяти выездов в неделю не считая случаев, где передвижные станции устанавливаются на достаточно длительный срок. В стройные планы чаще всего неожиданно вклиниваются МЧСники, а иногда даже различные силовые структуры. И тут все понятно — у них работа не по расписанию. Но есть и коммерческие заказы, и ввиду возникновения заметного спроса мы в минувшем году даже ввели соответствующую коммерческую услугу. Так что многие компании вполне могут ей воспользоваться и хоть посреди тайги оказаться в “домашнем регионе”.
Сотовая связь — это… Принцип работы сотовой связи
Что такое сотовая связь? Это система, которая использует большое количество беспроводных передатчиков с низким энергопотреблением для создания ячеек — основной географической зоны обслуживания системы беспроводной связи. Переменные уровни мощности позволяют определять размеры ячеек в соответствии с плотностью абонента и потребностями в конкретном регионе.
Когда мобильные пользователи перемещаются из ячейки в ячейку, их разговоры «передаются» между этими зонами для обеспечения бесперебойного обслуживания. Каналы (частоты), используемые в одной такой единице, могут быть повторно использованы в другой на некотором расстоянии.
Сотовая связь – это…
Сотовая связь относится к усовершенствованной службе мобильной телефонной связи (AMPS), которая делит географический регион на участки, называемые ячейками. Цель этого разделения — максимально использовать ограниченное количество частот передачи.
Сотовая связь – это форма технологии связи, которая позволяет использовать мобильные телефоны.
Мобильный телефон — это двунаправленное радио, которое обеспечивает одновременную передачу и прием.
Сотовая мобильная связь основана на географическом разделении зоны покрытия связи. Каждой ячейке выделяется определенное количество частот (или каналов), которые позволяют большому количеству абонентов одновременно вести разговоры.
Общим элементом всех поколений технологий мобильной связи является использование определенных радиочастот (RF), а также повторное использование частот. Это позволяет предоставлять услуги большому количеству абонентов, одновременно уменьшая количество каналов (ширину полосы). Это также позволяет создавать широкие сети, полностью интегрируя передовые возможности мобильного телефона.
Увеличение спроса и потребления, а также развитие различных видов услуг ускорили быстрое технологическое развитие современных сетей, а также непрерывное совершенствование самих сотовых устройств.
Принцип работы мобильной коммуникации
Каждый мобильный телефон использует отдельный временный радиоканал для связи с сотовым сайтом. Данный сайт поддерживает коммуникацию со многими телефонами одновременно, используя один канал на один телефон. Каналы используют пару частот сотовой связи:
- Прямую линию для передачи с сотового узла.
- Обратную линию, чтобы сотовый узел мог принимать вызовы от пользователей.
Радиоэнергия рассеивается на расстоянии, поэтому мобильные телефоны должны оставаться рядом с базовой станцией, чтобы поддерживать связь. Базовая структура мобильных сетей включает в себя телефонные системы и службы радиосвязи.
Принцип работы сотовой связи (для чайников)
Процесс начинается с активации чипа при введении ПИН-кода вставляемой SIM-карты. Затем осуществляется передача сигнала сотовой связи по управляющим каналам. Ответ вызываемого номера передается по свободному каналу управления на антенну базовой станции, откуда идет передача в центр коммутации подвижной связи.
Центр коммутации ищет базовую станцию с максимальным уровнем сигнала сотового телефона абонента сотовой связи и переключает разговор на нее.
Ранняя архитектура системы телефонной связи
Традиционная мобильная служба была структурирована аналогично телевизионному радиовещанию: один очень мощный передатчик, расположенный в самой высокой точке области, будет транслировать в радиусе до пятидесяти километров.
Концепция сотовой связи структурировала сеть телефонной связи по-другому. Вместо использования одного мощного передатчика многие маломощные передатчики были размещены по всей зоне покрытия сотовой связи.
Например, путем разделения области на сто различных участков (ячеек) с передатчиками с низким энергопотреблением, использующие по двенадцать разговоров (каналов), емкость системы теоретически может быть увеличена с двенадцати разговоров или голосовых каналов, использующих один мощный передатчик, до двенадцати сотен разговоров (каналов), использующих сотню передатчиков с низким энергопотреблением.
Городской район сконфигурирован как традиционная сеть мобильной телефонной связи с одним мощным передатчиком.
Система мобильной коммуникации с использованием концепции сотовой связи
Проблемы с помехами, вызванные мобильными устройствами, использующими один и тот же канал в смежных областях, доказали, что все каналы не могут повторно использоваться в каждой соте. Несмотря на то что это повлияло на эффективность первоначальной концепции, повторное использование частот стало жизнеспособным решением проблем систем мобильной телефонии.
Инженеры обнаружили, что влияние помех было связано не с расстоянием между зонами, а с отношением расстояния к мощности (радиусу) передатчиков зон. Сокращая радиус зоны на пятьдесят процентов, поставщики услуг могут увеличить число потенциальных клиентов в зоне в четыре раза.
Системы, основанные на областях с радиусом в один километр, будут иметь в сто раз больше каналов, чем системы с областями в радиусе десяти километров. Спекуляция привела к выводу, что, уменьшив радиус зоны до нескольких сотен метров, можно было обслуживать миллионы звонков.
Концепция сотовой связи использует переменные уровни низкой мощности, что позволяет подбирать ячейки в соответствии с плотностью абонента и потребностями данной области. По мере роста популяции можно добавлять ячейки для приспособления к этому росту.
Частоты сотовой связи, используемые в одном кластере ячеек, могут быть повторно использованы в других ячейках. Разговоры могут передаваться из ячейки в ячейку, чтобы поддерживать постоянную телефонную связь, когда пользователь перемещается между ними.
Сотовое радиооборудование (базовая станция) может связываться с мобильными телефонами, пока они находятся в пределах досягаемости. Радиоэнергия рассеивается на расстоянии, поэтому мобильные телефоны должны находиться в пределах рабочего диапазона базовой станции. Как и ранняя система мобильной радиосвязи, базовая станция связывается с мобильными телефонами через канал.
Канал состоит из двух частот: одна для передачи на базовую станцию и одна для приема информации от базовой станции.
Архитектура сотовой системы
Повышение спроса и низкое качество существующих услуг побудили поставщиков мобильных услуг исследовать способы улучшения качества обслуживания и поддержки большего числа пользователей в своих системах. Поскольку количество частотного спектра, доступного для использования подвижной сотовой связью, было ограниченным, для покрытия связи было необходимо эффективное использование требуемых частот.
В современной сотовой телефонии сельские и городские районы делятся на районы в соответствии с конкретными правилами предоставления услуг. Параметры развертывания, такие как количество деления и размеры ячеек, определяются инженерами, имеющими опыт работы в архитектуре сотовых систем.
Обеспечение для каждого региона планируется в соответствии с инженерным планом, который включает в себя ячейки, кластеры, повторное использование частот и передачу обслуживания.
Ячейка является основной географической единицей сотовой системы. Это базовые станции, передающие сигнал через небольшие географические области, которые представлены в виде шестиугольников. Размер каждого варьируется в зависимости от ландшафта. Из-за ограничений, наложенных естественной местностью и искусственными структурами, истинная форма ячеек не является идеальным шестиугольником.
Кластер — это группа ячеек. Ни один канал не используется повторно в кластере.
Поскольку для мобильных систем было доступно лишь небольшое количество частот радиоканалов, инженерам пришлось искать способ повторного использования радиоканалов для одновременной передачи более одного разговора. Решение, принятое в отрасли, называлось планированием или повторным использованием частоты. Повторное использование частот было реализовано путем реструктуризации архитектуры системы мобильной телефонной связи в концепцию сотовой связи.
Стандарты сотовой связи заключаются в следующем: концепция повторного использования частот основана на назначении каждой ячейке группы радиоканалов, используемых в пределах небольшой географической области. Ячейкам присваивается группа каналов, которая полностью отличается от соседних аналогичных единиц. Зона их покрытия называется отпечатком. Этот отпечаток ограничен границей, так что одну и ту же группу каналов можно использовать в разных ячейках, которые находятся достаточно далеко друг от друга, чтобы их частоты не мешали.
Ячейки с одинаковым номером имеют одинаковый набор частот. Если количество доступных частот равно 7, коэффициент повторного использования частоты равен 1/7. То есть каждая ячейка использует 1/7 доступных сотовых каналов.
Препятствия в развитии сотовой связи
К сожалению, экономические соображения сделали нецелесообразной концепцию создания полных систем со многими небольшими участками. Чтобы преодолеть эту трудность, системные операторы разработали идею расщепления клеток. Когда зона обслуживания становится заполненной пользователями, этот подход используется для разделения одной зоны на более мелкие. Таким образом, городские центры могут быть разбиты на столько областей, сколько необходимо для обеспечения приемлемого уровня обслуживания в регионах с интенсивным движением, в то время как более крупные и менее дорогие ячейки могут использоваться для покрытия отдаленных сельских районов.
Последнее препятствие в развитии сотовой сети связано с проблемой, возникшей, когда абонент сотовой связи во время вызова перемещался из одной ячейки в другую. Поскольку соседние зоны не используют одни и те же радиоканалы, вызов должен быть либо отброшен, либо переведен с одного радиоканала на другой, когда пользователь пересекает линию между соседними ячейками.
Поскольку сбрасывание вызова недопустимо, был создан процесс передачи обслуживания. Передача обслуживания происходит, когда сеть мобильной телефонной связи автоматически переводит вызов в другой радиоканал, когда мобильное устройство пересекает соседние ячейки.
Во время разговора две стороны находятся на одном голосовом канале. Когда мобильное устройство выходит из зоны покрытия данного сотового узла, прием становится слабым. На этом этапе используемый сотовый сайт запрашивает передачу обслуживания. Система переключает вызов на более высокочастотный канал на новом сайте, не прерывая вызов и не предупреждая пользователя. Вызов продолжается до тех пор, пока пользователь разговаривает, и абонент не замечает передачи обслуживания.
Компоненты сотовой системы
Сотовая система предлагает мобильным и портативным телефонным станциям ту же услугу, что и фиксированные станции по обычным проводным шлейфам. Она способна обслуживать десятки тысяч абонентов в крупном мегаполисе. Система сотовой связи состоит из следующих четырех основных компонентов, которые работают совместно для предоставления абонентам услуг мобильной связи:
- Телефонная сеть общего пользования (PSTN).
- Мобильная телефонная станция (МТСО).
- Сотовый сайт с антенной системой.
- Мобильный абонентский пункт (MSU).
PSTN состоит из локальных сетей, сетей зоны обмена и сети дальней связи, которые соединяют телефоны и другие устройства связи по всему миру.
МТСО является центральным офисом мобильной связи. В нем размещаются центр коммутации связи (MSC), полевые контрольные и ретрансляционные станции для переключения вызовов с сотовых станций на центральные офисы проводной связи (PSTN).
Термин «сотовый сайт» используется для обозначения физического местоположения радиооборудования, которое обеспечивает покрытие в ячейке. Список аппаратного обеспечения, расположенного на сотовой станции, включает источники питания, интерфейсное оборудование, радиочастотные передатчики и приемники и антенные системы.
Мобильный абонентский блок состоит из блока управления и приемопередатчика, который передает и принимает радиопередачи в и из сотового узла. Доступны три типа MSU:
- Мобильный телефон (типичная мощность передачи 4,0 Вт).
- Портативный (типичная мощность передачи 0,6 Вт).
- Транспортабельный (типичная мощность передачи составляет 1,6 Вт).
Вредоносность вышек сотовой связи
Сотовая связь – это большой прорыв в науке и технике своего времени, который не обошелся без последствий. Индустрия сотовой связи продолжает утверждать, что вышки связи не представляют опасности для здоровья, но в наши дни все меньше людей верят в это.
Вредны ли вышки сотовой связи? К сожалению, правильный ответ – да. Микроволны могут влиять на электромагнитные поля вашего тела, вызывая множество потенциальных проблем со здоровьем:
- Головные боли.
- Потеря памяти.
- Сердечно-сосудистый стресс.
- Низкое количество сперматозоидов.
- Врожденные дефекты.
- Рак.
Существуют убедительные доказательства того, что электромагнитное излучение вышек наносит вред здоровью.
Пример: исследование влияния клеточной башни на стадо молочного скота было проведено правительством штата Бавария в Германии, результаты опубликованы в 1998 году. Возведение башни вызвало неблагоприятные последствия для здоровья, что привело к ощутимому падению надоя. Переезд крупного рогатого скота восстановил надой молока. Перемещение их обратно на исходное пастбище воссоздало проблему.
Сотовая связь в России
Из 100 возможных кодов сотовой связи России задействованы 79 и свободен 21. Свободные коды находятся в резерве и не принадлежат пока ни одному оператору.
В РФ зарегистрировано более 80 компаний сотовой связи, предоставляющих свои услуги на территории страны. Мобильные операторы имеют телефонные коды в формате 9хх. Телефоны операторов сотовой связи десятизначные и начинаются с +79хх или с 89xx.
К самым крупным операторам относятся: МТС («Мобильные ТелеСистемы»), «Билайн» («Вымпел-Коммуникации»), «МегаФон», «Теле2» (Т2-Мобайл). Операторам «большой тройки» (МТС, «Билайн» и «МегаФон») принадлежат целые серии номеров.
мобильная станция — это… Что такое мобильная станция?
- мобильная станция
мобильная станция
Общее название, применяемое в отношении всех морских, воздушных и сухопутных радиостанций, которые предназначены для работы в движении. К числу мобильных станций часто относят и портативные терминалы, в том числе терминал типа “телефонная трубка”.
[Л.М. Невдяев. Телекоммуникационные технологии. Англо-русский толковый словарь-справочник. Под редакцией Ю.М. Горностаева. Москва, 2002]Тематики
- электросвязь, основные понятия
Справочник технического переводчика. – Интент. 2009-2013.
- мобильная среда
- периодический инструментальный нейтронно-активационный анализ (на АЭС)
Смотреть что такое «мобильная станция» в других словарях:
мобильная станция GPRS — Мобильная станция, способная предоставлять услуги GPRS. (МСЭ Т Q.1741). [http://www.iks media.ru/glossary/index.html?glossid=2400324] Тематики электросвязь, основные понятия EN GPRS mobile stationGPRS MS … Справочник технического переводчика
код сети, к которой принадлежит мобильная станция — Индекс из двух цифр, указанный в международном идентификационном номере IMSI. [Л.М. Невдяев. Телекоммуникационные технологии. Англо русский толковый словарь справочник. Под редакцией Ю.М. Горностаева. Москва, 2002] Тематики электросвязь, основные … Справочник технического переводчика
код страны, в которой зарегистрирована мобильная станция — Индекс из трех цифр, указанный в заголовке международного идентификационного номера IMSI (см. табл. I 2). [Л.М. Невдяев. Телекоммуникационные технологии. Англо русский толковый словарь справочник. Под редакцией Ю.М. Горностаева. Москва, 2002]… … Справочник технического переводчика
Мобильная сотовая связь — Сотовая связь один из видов мобильной радиосвязи, в основе которого лежит сотовая сеть. Ключевая особенность заключается в том, что общая зона покрытия делится на ячейки (соты), определяющиеся зонами покрытия отдельных базовых станций (БС). Соты … Википедия
Мобильная радиосвязь — Мобильная радиосвязь это радиосвязь между абонентами, местоположение которых может меняться. Также, существует синонимичный термин «подвижная связь», широко использовавшийся в XX веке и продолжающий применяться, в частности, в… … Википедия
Кольчуга (станция радиотехнической разведки) — У этого термина существуют и другие значения, см. Кольчуга (значения). «Кольчуга» … Википедия
Ясиноватая (станция) — Станция Ясиноватая Ясинувата линия Ясиноватая Мариуполь Ясиноватая Чаплино Ясиноватая Славянск Ясиноватая Криничная Ясиноватая Ларино … Википедия
П-18 (радиолокационная станция) — П 18 П 18 в Грединге, Германия, 1998 год Назначение подвижная двухкоординатная РЛС боевого режима … Википедия
Международная космическая станция — Запрос «МКС» перенаправляется сюда; см. также другие значения. Международная космическая станция … Википедия
портативная радиотелефонная станция — мобильная радиотелефонная станция — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом Синонимы мобильная радиотелефонная станция EN portable radiotelephone… … Справочник технического переводчика
Устройство и принцип работы базовой станции GSM.
Подсистема базовой станции состоит из двух частей: базовая приемопередающая станция (BTS) и контроллер базовой станции (BSC). Они взаимодействуют через стандартный интерфейс Abis, который позволяет (как и в остальной системе) осуществлять совместную работу оборудования различных производителей. Базовые приемопередающие станции оснащены радиопередатчиками, которые определяют соту и поддерживают протокол радиосвязи с мобильной станцией. В больших городах и их окрестностях необходимо размещать большое количество BTS, поэтому основными требованиями для них являются: прочность, надежность, мобильность и минимальная себестоимость. Стоит упомянуть, что репитеры не создают никаких помех для работы базовых станций.
BTS или базовая приемопередающая станция иначе называется удаленной базовой станцией (RBS). В любом случае, она представляет собой радиоустройство, которое перенаправляет все входящие и исходящие звонки, поступающие от базовой станции. Базовой станцией управляет контроллер базовой станции, куда в первую очередь попадает сигнал. Контроллер базовой станции, описанный ниже, собирает звонки многих базовых станций и передает их на коммутаторы сотовых телефонов. Кроме того, на эти коммутаторы поступают звонки со стационарных телефонных аппаратов. Некоторые базовые станции имеют весьма скромные размеры, одна из таких станций, которая представляет собой устанавливаемый вне помещений блок, изображена на рисунке. В основном, GSM базовые станции и их контроллеры сильно отличаются от IS-136.
Контроллер базовой станции
Контроллер базовой станции управляет радио-сигналами, поступающими с одной или нескольких базовых приемопередающих станций. Он отвечает за установку радиоканалов, скачкообразную перестройку частоты и переключение каналов. Контроллер базовой станции является связующим звеном между мобильной станцией и центром коммутации мобильной связи (MSC). Контроллер базовой станции представляет собой ещё одно отличие между стационарной радиосвязью и мобильной связью стандарта GSM. Это устройство является «посредником» между приемопередатчиком базовой станции и мобильным коммутатором Разработчики стандарта GSM посчитали такой подход оптимальным для высокочастотных сотовых сетей.
Как написал один неизвестный автор: «Если каждая базовая станция будет непосредственно подключена к ЦКМ, то линии будут слишком перегружены. Для обеспечения качественной связи посредством управления передачей данных, беспроводные сетевые инфраструктуры используют Контроллеры Базовых Станций, как способ разделения сети на сегменты и управления перегрузками. В результате ЦКМ соединяет сеть с контроллерами, которые в свою очередь отвечают за подключение и маршрутизацию вызовов между 50-100 беспроводных базовых станций».
Контроллер базовой станции Siemens
На многих изображениях оборудования GSM-сетей присутствуют так называемые TRAU (транскодеры преобразования скорости передачи данных). TRAU, который по-другому называется блоком транскодирования, одновременно служит и компрессором, и конвертером. Сначала он сжимает данные, поступающие через контроллеры базовых станций от мобильных телефонов абонентов. Предварительно речь и другие данные уже сжимаются голосовым кодером сотового аппарата. А транскодер сжимает их ещё сильнее. Затем он переводит данные в формат, который понимает мобильный коммутатор. В этом и заключается транскодирование — код из одного формата преобразовывается в другой. Наличие TRAU не обязательно, но, по всей видимости, установка этого устройства позволяет значительно сэкономить.
Вот как Nortel Networks рекламирует свои устройства: «Установка транскодера позволяет сократить затрачиваемые ресурсы и обеспечивает экономию средств до 75%». «Устройство транскодировки (TCU), установленное между контроллером базовой станции и центром коммутации мобильной связи, позволяет сжимать речь и адаптировать скорость передачи данных в рамках сотовой радиосети. Транскодеры разработано специально для снижения затрат на передачу данных путем минимизации объема данных, передаваемых между контроллером базовой станции и центром коммутации мобильной связи. Это становится возможным за счет уменьшения количества подключений к контроллеру базовой станции, так как один его слот может справляться только с четырьмя потоками передачи данных или речи. Кроме того, модульная архитектура транскодера поддерживает все три речевых блока GSM (полноразрядный, улучшенный полноразрядный и полуразрядный) одновременно, что дает вам полный спектр вариантов его использования».
Транскодер преобразования скорости передачи данных Siemens
Голосовые кодеры или речевые блоки встроены в сотовые телефоны. Их основная цель – преобразовать речь в цифровой формат. Операторы связи сами определяют, насколько они хотят сжимать речевые данные, сильно или не очень. Этот принцип лежит в основе сотовой системы, которая включает речевые блоки мобильных телефонов и оборудование подсистемы базовой станции.
В случае, когда базовая станция находится далеко от вас или не справляется с нагрузкой, вы рискуете остаться без сотовой связи или страдать от постоянных обрывов. Установка репитера gsm легко решит эту проблему.
Мобильная базовая станция омского производства: mib55 — LiveJournal
Вчера коллега timyan_omsk писал про современную продукцию омского радиозавода имени Попова — беспилотные летательные аппараты и комплексы управления ими. А я вспомнил про другую современную продукцию этого же завода — мобильные комплексы связи быстрого развертывания, или, проще говоря, мобильные базовые станции сотовой связи. Партию таких машин два года назад заказал заводу оператор мобильной связи «Мегафон». Я встретил такую машину на одной из омских железнодорожных станций, погруженную на вагон-платформу и готовую к отправке.
Мобильная БС смонтирована на базе автомобиля КамАЗ-53228 с колёсной формулой 6х6. Кузова-фургоны модели 573310 были изготовлены на Красногорском комбинате автофургонов, специализирующемся на подобной продукции.
Внутри кузова установлено собственно оборудование базовой станции, аналогичное тому, что «Мегафон» использует на своих обычных станциях, а также отсек для технического персонала, со спальными местами и холодильником. Между кабиной и кузовом смонтирована дизель-генераторная установка. При работе мобильная станция устанавливается на выдвижных опорах.
В рабочем положении машины в задней части кузова монтируется телескопическая антенная мачта высотой 18,5 метров с тремя панельными антеннами, обеспечивающими стандартную трёхсекторную конфигурацию базовой станции. При установке мачты её оттяжки крепятся к откидным кронштейнам, расположенным с трёх сторон кузова, они хорошо видны на фото. Сами кронштейны дополнительными оттяжками крепятся к низу кузова, обеспечивая устойчивую конструкцию. В транспортном положении мачта, как я понял, складывается на крыше и накрывается защитным кожухом. Связь мобильной станции с сетью осуществляется при помощи спутниковой антенны, которая устанавливается на передней части кузова. В транспортном положении сама антенна крепится к передней части кузова, а система её установки закрывается брезентовым чехлом. Если мобильная станция работает на небольшом расстоянии от одного из узлов связи оператора, используется радиорелейная линия связи.
Первые заказанные «Мегафоном» мобильные базовые станции были отправлены в регионы Дальнего Востока, но этим дело не ограничилось, эти машины были замечены и в других регионах. В принципе, такая техника используется мобильными операторами во всём мире для временного увеличения ёмкости сети в местах проведения массовых мероприятий, а также для обеспечения связи в отдалённых районах при возникновении черезвычайных ситуаций, в чём, в частности, заинтересовано МЧС РФ, уже одобрявшее использование операторами сотовой связи подобных мобильных БС. Вот только работа такой станции в эфире будет, по сути, нелегальна, потому что с точки зрения Россвязьнадзора подвижная станция сотовой связи ничем не отличается от станции стационарной и для неё необходимо в стандартном порядке получать разрешение на использование частот в привязке к конкретному месту установки станции, на что может уйти несколько месяцев.
