Как работает мобильная связь? Устройство базовой станции

Если у вас при себе есть мобильный телефон, то этот фоторепортаж вполне актуален и для вас. Задумывались ли вы как работает такая привычная вещь как сотовая связь? Сегодня я покажу вам устройство ключевого звена — базовой станции и расскажу как это работает в общих чертах.

Рассмотрим весь процесс на примере работы сотового оператора Tele2, а на все вопросы нам отвечал технический директор Tele2 в Мурманске Алексей Касаткин.Что же такое базовая станция? По своему устройству — это приемо-радиопередатчик, который транслирует сигнал на ваш мобильный телефон и получает ответный сигнал. Будучи включённым, сотовый телефон прослушивает эфир, находя сигнал базовой станции. После этого телефон посылает станции свой уникальный идентификационный код. Телефон и станция поддерживают постоянный радиоконтакт, периодически обмениваясь пакетами.

Как много необходимо станций, чтобы покрыть сетью весь город? Строго говоря, для небольшого города может хватить и одной, если поставить ее повыше, ведь радиус трансляции сигнала составляет около 20 километров. Однако на деле все гораздо сложнее и станций нужно больше. 

• Во-первых, каждая станция имеет лимит нагрузки и не может обслужить больше определенного количества одновременно общающихся абонентов. Это регулярно происходит на Новый год, когда все сразу, вместе, решают позвонить друзьям и близким. Это же бывает в местах массовых скоплений людей, когда расчетная ёмкость сети бывает превышена.

• Во-вторых, ситуация очень зависит от рельефа местности. Плотная городская застройка и складки местности сильно мешают распространению сигнала. Кроме того, сигнал имеет направленность, наподобие света фонарика. Так, базовая станция расположенная на возвышенности, например на Семеновском озере в Мурманске, «светит» в горизонте и не охватывает сигналом низину. А снизу наоборот — сигнал не попадает вверх. 

Этот пример как раз из жизни, так как абоненты Tele2 жаловались на плохой сигнал связи на спуске от Семеновского озера вниз. Так что компания решила установить здесь дополнительную БС, а заодно и обеспечить хорошей связью новый строящийся неподалеку дом.

Здание на фотографии не относится к инфраструктуре БС, все передатчики расположены на мачте. Внизу только небольшой шкаф с оборудованием. Однако, стоимость возведения новой БС все равно достаточно высока — не менее 2 миллионов рублей. Здесь такая сфера, что оборудование дешевым не бывает.

Кстати, Алексей рассказал, что Tele2 непрерывно ведет работы по техническому совершенствованию сети. Сейчас заканчивается переход на новую технику. Заодно сменили и бренд — вместо Siemens теперь используется оборудование от Nokia. Особо подчеркивается, что работы по увеличению емкости стараются вести с опережением роста абонентской базы.

Мурманчане часто задают вопрос — когда Tele2 запустит быстрый интернет 3G в Мурманске? Об этой проблеме оператору известно и ее решение упирается в проблемы с частотами. Непросто их получить, потому что свободных диапазонов просто нет. Однако, эти проблемы практически решены и в течении скорого времени абоненты Tele2, наконец, смогут пользоваться быстрым мобильным интернетом.

За такими беседами мы приехали в противоположную часть города, на улицу Шабалина, где расположена еще одна БС — мачтового типа. На самом деле, она мало чем отличается от других подобных, просто для лучшего покрытия высокоэтажных домов микрорайона, она вынесена на девяностометровую мачту.

А что происходит с сигналом дальше? От базовой станции сигнал передается через радиорелейную связи или с помощью кабеля связи в «мозг» сотовой сети — коммутатор. Коммутатор имеет информацию о каждом абоненте, о его балансе, подключенных услугах, так что он и принимает решение о возможности сделать звонок или принять вызов. Также коммутатор соединен с другими сетями сотовых операторов, а также с городской телефонной сетью. Весь обмен данными происходит за доли секунды, так что соединение происходит незаметно для абонента.

А что же в том самом шкафу? Откроем его и заглянем!

Здесь расположено оборудование, с помощью которого можно управлять антеннами наверху и нет необходимости лазить для этого на вершину. Вообще, станция не требует обслуживания и работает автономно. Однако есть возможность удаленно промониторить ее состояние и, если что-то вышло из строя, можно приехать на место, подключить ноутбук и переконфигурировать ее нужным образом.
Сам шкаф тоже не совсем обычный. Для начала скажем, что он термический, то есть зимой включается обогревающий элемент, который сохраняет внутри положительную температуру даже в мороз. А еще внизу хорошо заметны батареи, которые позволят БС работать автономно до 4 часов если питание пропадет. 

А не вредно ли излучение от базовых станций? Иногда их устанавливают на жилых зданиях и жильцы переживают по этому поводу. Алексей Касаткин утверждает, что никакого вреда от этого нет никакого вреда. Как минимум потому, что базовая станция излучает в сторону и дом, на котором он висит, не испытывает воздействия.

Некоторым подтверждением этому тезису может служить птичье гнездо, которое удалось рассмотреть прямо среди антенн.

Думаю, на этом можно завершить короткий рассказ об устройстве сотовой сети.
Всем хорошего сигнала!

Спасибо компании Tele2 за предоставленные возможности и теплый прием!

Автор: Роман Поликарпов