Базовые станции — микросоты — на столбах. Что это такое?

Многие читатели Хабра стали обращать внимание на новое оборудование на мачтах освещения. В общем, появилось много новых коробок на столбах, и вам наверняка интересно, что это.

Это мы вешаем новые микросоты. Вот пример монтажа:

На фото, снизу вверх:

• Преобразователь питания (справа на столбе).
• Сама базовая станция UMTS в защитном коробе.
• Антенна базовой станции в уличном исполнении.
• Радиорелейный блок для связи с площадкой оператора (исходящий канал БС).

Архитектура стандартная: сама база, транспортный блок, блок питания. Иногда на верхнюю часть столба выводится антенна для улучшения покрытия (как на фото), но чаще антенна просто встраивается в саму базу.

Другой тип оборудования

Вот ещё один столб. Это не наше оборудование, но зато его уже обсуждали на Хабре (http://habrahabr.ru/qa/27971/), и идентифицировали как «Устройство для учета загруженности улиц автотранспортом», устанавливаемое ГИБДД Москвы. Такие блоки начали появляться параллельно с нашими, поэтому их часто путают.

Такое железно не имеет отношения к сотовым сетям, поэтому вернусь к нашим базовым станциям.

Что внутри микросоты?

Сама база при открытии коробки будет выглядеть так:

Здесь справа налево присутствуют следующие блоки:

• Цифровой блок, обрабатывающий трафик и передающий его на сайт оператора (длинные белые платы).
• Блок питания, стабилизирующий и преобразующий внешнее питание, в необходимые -48DC (серый блок в нижней части базы).
• Радиоблок необходимого диапазона, для России – 2100 МГц.
• Радиофильтр, для приема и передачи сигнала с антенны.

При этом данные блоки аналогичны используемым в стандартных базовых станциях, просто размещаются в компактном корпусе, и рассчитаны на небольшую производительность.

Для важных участков, где потеря трафика недопустима, в блок с преобразователем питания могут устанавливаться батареи, обеспечивающие бесперебойную работу базовой станции при отсутствии внешнего питания, в течении нескольких десятков минут или часов. Однако в общем случае такие батареи не используются, и при обрыве питания базовая станция просто отключится. Поскольку назначение таких станций – увеличение ёмкости сети, то, как правило, не в пиковые моменты, это означает, что макросота, находящаяся поблизости «подхватит» сигнал – абоненты продолжат разговаривать, а те, кто использовал 3G-интернет, почувствуют некоторую деградацию скорости.

Чем эта БС отличается от обычных?

Малыми габаритами, и, как следствие, меньшей мощностью и ёмкостью. Типичная мощность таких базовых станций 5-10Вт (37…40 dBm), а у стандартных базовых станций – 20Вт. Количество секторов в микро базовой станции, как правило, один, и максимум две несущие частоты в данном секторе. Стандартная макробаза поддерживает 3 сектора и до 3-6 несущих (в зависимости от стандарта) в каждом секторе.

Добиться малых габаритов удается, пожертвовав самым важным параметром для любого оборудования, обеспечивающего беспроводную связь – радиусом покрытия, который создает такая база. Если стандартная базовая станция может в идеальных условиях обеспечить радиус покрытия 30 — 35 км, а при использовании дополнительных софтовых опций – до 120 км, то радиус покрытия микросоты не превышает 1 километра, и то при условии использования хорошей антенны.

Зачем они нужны?

Предназначен такой тип оборудования, в первую очередь, для увеличения ёмкости мобильной сети в местах локального скопления абонентов, а также для улучшения качества связи в тех местах, где сделать это с помощью обычных баз будет слишком дорого и не очень эффективно. Поэтому и появляются они на столбах вдоль дорог, обеспечивая связью здания около дороги и автомобилистов, скучающих в пробках.

Также распространенный вариант применения таких базовых станций – торговые комплексы или производства, где сигнал с улицы экранируется толстыми стенами, а количество людей и потребность в связи бывают очень велики. Про это мой коллега из Казани расскажет подробнее чуть позже, indoor-покрытие – это отдельная большая тема.

Как развивалась технология?

Необходимость в подобных малогабаритных базах была понятна с самого начала развития сотовых сетей, поэтому эти решения эволюционировали вместе с развитием всей отрасли. Первые варианты для GSM сетей были еще велики и тяжелы:

Здесь в одном корпусе обязательно совмещаются и радиопередатчики, и блоки управления. Габариты каждой такой базы – примерно 1,3х0,3х0,5 метра, масса 40-50 кг.

В дальнейшем мысль инженеров сосредоточилась на разделении функционала базовой станции, процессорный блок выделяется в один корпус, а блок отвечающий за формирование радиосигнала – в другой, который как раз и выносится наружу к антеннам. Получились так называемые распределенные базовые станции. Эти решения нельзя назвать микро базовыми станциями, но нередко оборудование, которое попадается на столбах, это не базовая станция, а только радиомодуль. Вот, например, RRU и антенны, которые просто отнесены в сторону от основных блоков базовой станции и соединяются с ними оптоволокном:

В будущем развитие этого направления приведет к интеграции передатчика в антенну, и появлению так называемых активных антенных систем. Про них сейчас говорят многие производители оборудования, и в самое ближайшее время, они могут появиться в сетях операторов:

Однако микро базовые станции – это все-таки решения, в которых в одном корпусе интегрированы все блоки, и их развитие продолжается в сторону дальнейшей миниатюризации. Они могут быть вот такими:

Новые устройства – всего 10 литров по объёму, масса – около 10 килограммов. Микро базовые станции этих новых типов сейчас активно тестируются, и уже в этом году появятся на улицах российских городов.

Практика использования

Микросоты первого поколения применяются в нашей сети довольно широко, но чаще всего внутри помещений, а не на столбах, поскольку базы все еще великоваты и тяжелы.

На фото со столбом в начале топика — RBS3308 стандарта UMTS, она используется в Москве и в некоторых других крупных городах довольно часто.
Более широкое распространение получили варианты распределенных базовых станций, с использованием уличных передатчиков, подключаемых к цифровому блоку оптическим кабелем. Таких базовых станций в Москве и России запущено очень много.

Связанный вопрос – например, новые станции монтируются с учётом «зелёной» технологии BTS Power Saving – а это и есть распределённые БС, где охлаждение радиоблока делается не кондиционером в помещении или контейнере, а окружающим воздухом возле антенны. Применяются они почти везде по России кроме некоторых южных регионов – там всё же снаружи бывает очень жарко.

В будущем количество таких базовых станций будет неуклонно расти, все поставщики выпускают новые поколения микро базовых станций, с меньшими габаритами, массой и энергопотреблением. Уже сейчас в сети Вымпелком ведутся пилотные проекты по запуску новых типов микро базовых станций, по результатам которых будут приниматься решения о масштабном применении новых типов баз в коммерческой сети. В общем, зарекомендовали они себя очень хорошо, но полный цикл тестирования мы ещё не прошли.

Нужна шапочка из фольги?

Безопасность излучения от антенны базовой станции подробно анализировалась в топике здесь. Если совсем коротко – у нас выходная мощность базовой станции составляет 5-10 Вт. Диаграмма направленности горизонтальная. На расстоянии около метра по вертикали уже полностью безопасно в соответствии с жесткими (в сравнении с западными) нормами СанПиН. Но лазить на столб и обниматься с сектором я бы не советовал.

Связь при движении в автомобиле

Поскольку радиус действия микросот невелик (максимум до километра, типично 200-500 метров) то для автомобилей, движущихся на высокой скорости, обеспечить непрерывность сервиса можно только при тщательном планировании и настройке всех параметров окружения. Бесшовный интерконнект для голоса (голосовой хэндовер) получается сделать почти всегда.

Есть ещё один интересный момент. Для скоростей свыше 120 км/час, в зависимости от стандарта связи, возможны отрицательные эффекты связанные со временем прохождения сигнальных сообщений в сети оператора. Эффект Доплера здесь ни при чем, но просто знайте – на скорости 180 километров в час потоковое видео в 3G-сети вы смотреть уже не сможете просто из-за физики процесса.

О, а что за странная железка у меня на столбе перед домом?

Если вы вдруг найдёте непонятную железку на столбе, которую не получится сразу опознать, но предположительно, телекоммуникационную – приложите, пожалуйста, в комментарии в любое время после публикации. Мне очень интересна эта тема, поэтому мы с коллегами и хабрачитателями попробуем понять, что это, вместе.