Cómo comprobar los parámetros de la antena bs 2. IM Vorobiev. Equipamiento y operación de estaciones de radio. Antenas de estación base. Echemos un vistazo al interior

Y nuevamente, algún material educativo general. Esta vez nos centraremos en las estaciones base. Consideremos varios aspectos técnicos de su ubicación, diseño y alcance, así como también observemos el interior de la unidad de antena.

Estaciones base. Información general

Así es como se ven las antenas celular instalado en los techos de los edificios. Estas antenas son un elemento de una estación base (BS), específicamente, un dispositivo para recibir y transmitir una señal de radio de un abonado a otro, y luego a través de un amplificador a un controlador de estación base y otros dispositivos. Siendo la parte más visible de la BS, se instalan en mástiles de antena, techos de edificios residenciales e industriales e incluso chimeneas. Hoy en día, puedes encontrar opciones más exóticas para su instalación, en Rusia ya están instaladas en postes de iluminación, y en Egipto incluso están "disfrazadas" de palmeras.

La estación base se puede conectar a la red del operador a través de la comunicación de relé de radio, por lo tanto, junto a las antenas "rectangulares" de las unidades BS, puede ver un plato de relé de radio:

Con la transición a estándares más modernos de la cuarta y quinta generación, para cumplir con sus requisitos, las estaciones deberán estar conectadas exclusivamente a través de fibra óptica. En los diseños de BS modernos, la fibra óptica se convierte en un medio integral para transmitir información incluso entre nodos y bloques de la propia BS. Por ejemplo, la siguiente figura muestra el diseño de una estación base moderna, donde se usa cable de fibra óptica para transferir datos desde la antena RRU (Unidades controladas a distancia) a la propia estación base (mostrada por la línea naranja).

El equipo de la estación base está ubicado en áreas no residenciales del edificio, o está instalado en contenedores especializados (fijados en paredes o postes), porque el equipo moderno es bastante compacto y puede caber fácilmente en la unidad del sistema. computadora servidor... A menudo, el módulo de radio se instala junto a la unidad de antena, esto permite reducir las pérdidas y la disipación de la potencia transmitida a la antena. Así lucen los tres módulos de radio instalados del equipo de la estación base Flexi Multiradio, fijados directamente al mástil:

Área de servicio de la estación base

Para empezar, cabe señalar que existen Varios tipos estaciones base: macro, micro, pico y femtocélulas. Empecemos con algo pequeño. Y, en definitiva, la femtocélula no es una estación base. Es más bien un punto de acceso. Este equipo inicialmente orientado a usuarios domésticos o de oficina y el propietario de dicho equipo es una persona jurídica o privada. una persona no relacionada con el operador. La principal diferencia entre este tipo de equipos es que tiene una configuración totalmente automática, comenzando por la evaluación de los parámetros de radio y terminando con la conexión a la red del operador. Femtocell tiene las dimensiones de un enrutador doméstico:

Picocell es una estación base de baja potencia propiedad del operador y que utiliza IP / Ethernet como red de transporte. Normalmente se instala en lugares de posible concentración local de usuarios. El dispositivo tiene un tamaño comparable al de una computadora portátil pequeña:

Microcell es una implementación aproximada de una estación base en forma compacta, muy común en las redes de los operadores. Se diferencia de la estación base "grande" por la capacidad reducida que soporta el abonado y la menor potencia de emisión. La masa, por regla general, es de hasta 50 kg y el radio de la cobertura de radio es de hasta 5 km. Esta solución se utiliza donde no se necesitan altas capacidades y capacidades de red, o donde no es posible instalar una estación grande:

Y finalmente, una macrocélula es una estación base estándar sobre la base de la cual redes móviles... Se caracteriza por una potencia de unos 50 W y un radio de cobertura de hasta 100 km (en el límite). El peso de la rejilla puede ser de hasta 300 kg.

El área de cobertura de cada BS depende de la altura de la sección de la antena, el terreno y el número de obstáculos en el camino hacia el abonado. Al instalar una estación base, el radio de cobertura no siempre se destaca. A medida que crece la base de suscriptores, el ancho de banda máximo de la BS puede no ser suficiente, en cuyo caso aparece el mensaje "red ocupada" en la pantalla del teléfono. Luego, el operador con el tiempo en esta área puede reducir deliberadamente el alcance de la estación base e instalar varias estaciones adicionales en lugares de mayor carga.

Cuando necesite aumentar la capacidad de la red y reducir la carga en estaciones base individuales, las microcélulas acuden al rescate. En una megalópolis, el área de cobertura de radio de una microcélula puede ser de solo 500 metros.

En condiciones urbanas, curiosamente, hay lugares donde el operador necesita conectar localmente una sección con gran cantidad tráfico (áreas de estaciones de metro, grandes calles centrales, etc.). En este caso, se utilizan microcélulas y picocélulas de baja potencia, cuyas unidades de antena se pueden ubicar en edificios bajos y en postes de alumbrado público. Cuando surge la cuestión de organizar una cobertura de radio de alta calidad dentro de edificios cerrados (centros comerciales y de negocios, hipermercados, etc.), las estaciones base de picocélulas acuden al rescate.

Fuera de las ciudades, el rango de operación de las estaciones base individuales pasa a primer plano, por lo que la instalación de cada estación base a una distancia de la ciudad se está convirtiendo en una empresa cada vez más costosa debido a la necesidad de construir líneas eléctricas, carreteras y torres en condiciones climáticas difíciles. y condiciones tecnológicas. Para aumentar el área de cobertura, es conveniente instalar el BS en mástiles más altos, usar emisores de sector direccional y más bajas frecuencias menos atenuado.

Entonces, por ejemplo, en el rango de 1800 MHz, el rango de funcionamiento de la BS no supera los 6-7 kilómetros, y en el caso de utilizar el rango de 900 MHz, el área de cobertura puede alcanzar los 32 kilómetros, en igualdad de condiciones.

Antenas de estación base. Echemos un vistazo al interior

En las comunicaciones celulares, las antenas de panel sectorial se utilizan con mayor frecuencia, que tienen un patrón de radiación de 120, 90, 60 y 30 grados. En consecuencia, para organizar la comunicación en todas las direcciones (de 0 a 360), se pueden requerir 3 (ancho DN de 120 grados) o 6 (ancho DN de 60 grados) unidades de antena. En la siguiente figura se muestra un ejemplo de cómo organizar una cobertura uniforme en todas las direcciones:

Y a continuación se muestra una vista de los patrones de radiación típicos en una escala logarítmica.

La mayoría de las antenas de estaciones base son de banda ancha, lo que permite el funcionamiento en una, dos o tres bandas de frecuencia. Comenzando con las redes UMTS, a diferencia de GSM, las antenas de la estación base pueden cambiar el área de cobertura de radio según la carga de la red. Uno de los mas métodos efectivos El control de la potencia radiada es el control del ángulo de inclinación de la antena, de esta forma se cambia el área irradiada del patrón de radiación.

Las antenas pueden tener un ángulo de inclinación fijo o pueden ajustarse de forma remota utilizando un software ubicado en la unidad de control BS y desfasadores incorporados. También existen soluciones que le permiten cambiar el área de servicio, desde sistema común gestión de la red de datos. Por tanto, se puede ajustar el área de cobertura de todo el sector de la estación base.

Las antenas de la estación base utilizan el control mecánico y eléctrico del patrón. El control mecánico es más fácil de implementar, pero a menudo conduce a la distorsión del patrón de radiación debido a la influencia de las partes estructurales. La mayoría de las antenas BS tienen un sistema eléctrico de ajuste del ángulo de inclinación.

La unidad de antena moderna es un grupo de elementos radiantes del conjunto de antenas. La distancia entre los elementos de la matriz se elige de tal manera que se obtenga el nivel más pequeño de lóbulos laterales del patrón de radiación. Las longitudes más comunes de las antenas de panel son de 0,7 a 2,6 metros (para paneles de antenas multibanda). La ganancia varía de 12 a 20 dBi.

La siguiente figura (izquierda) muestra el diseño de uno de los paneles de antena más comunes (pero obsoletos).

Aquí, los radiadores del panel de la antena son vibradores eléctricos simétricos de media onda sobre la pantalla conductora, ubicados en un ángulo de 45 grados. Este diseño le permite formar un diagrama con un ancho de lóbulo principal de 65 o 90 grados. En este diseño, se producen unidades de antena de dos e incluso tres bandas (aunque de tamaño bastante grande). Por ejemplo, un panel de antena de tres bandas de este diseño (900, 1800, 2100 MHz) difiere de uno de banda única, aproximadamente el doble del tamaño y el peso, lo que, por supuesto, dificulta su mantenimiento.

Una tecnología alternativa para la fabricación de tales antenas implica la implementación de emisores de antena de banda (placas metálicas cuadradas), en la figura de arriba a la derecha.

Y aquí hay otra opción, cuando se utilizan vibradores magnéticos de ranura de media onda como emisor. La línea eléctrica, las ranuras y la pantalla están hechas en una placa de circuito impreso con laminado de fibra de vidrio de doble cara:

Teniendo en cuenta las realidades modernas del desarrollo de tecnologías inalámbricas, las estaciones base deben soportar el funcionamiento de redes 2G, 3G y LTE. Y si las unidades de control de las estaciones base de las redes diferentes generaciones es posible colocarlo en un armario de distribución sin aumentar el tamaño total, entonces surgen dificultades significativas con la parte de la antena.

Por ejemplo, en los paneles de antena multibanda, ¡el número de troncales coaxiales alcanza los 100 metros! Una longitud tan significativa del cable y la cantidad de uniones soldadas conduce inevitablemente a pérdidas en las líneas y una disminución en la ganancia:

Con el fin de reducir las pérdidas eléctricas y reducir los puntos de soldadura, a menudo se realizan líneas de microcinta, esto hace posible realizar dipolos y un sistema de alimentación para toda la antena utilizando una sola tecnología impresa. Esta tecnologia fácil de fabricar y proporciona una alta repetibilidad de las características de la antena durante su producción en serie.

Antenas multibanda

Con el desarrollo de las redes de comunicación de la tercera y cuarta generación, se requiere la modernización de la parte de la antena tanto de las estaciones base como de los teléfonos celulares. Las antenas deberían funcionar en nuevas bandas adicionales superior a 2,2 GHz. Además, el trabajo en dos e incluso tres bandas debe realizarse simultáneamente. Como resultado, la parte de la antena incluye circuitos electromecánicos bastante complejos, que deben garantizar un funcionamiento adecuado en condiciones climáticas difíciles.

Como ejemplo, consideremos el diseño de los emisores de una antena de doble banda de una estación base celular Powerwave que opera en los rangos 824-960 MHz y 1710-2170 MHz. Ella apariencia se muestra en la siguiente figura:

Esta alimentación de doble banda consta de dos placas de metal. El más grande funciona en la banda inferior de 900 MHz, encima hay una placa con un radiador de ranura más pequeña. Ambas antenas están impulsadas por radiadores de ranura y, por lo tanto, tienen una sola línea de alimentación.

Si se utilizan antenas dipolo como emisores, entonces es necesario establecer un dipolo separado para cada banda de ondas. Los dipolos individuales deben tener su propia línea de alimentación, lo que, por supuesto, reduce la confiabilidad general del sistema y aumenta el consumo de energía. Un ejemplo de tal diseño es una antena Kathrein para el mismo rango de frecuencia que se discutió anteriormente:

Así, los dipolos para el rango de frecuencia más bajo están, por así decirlo, dentro de los dipolos del rango superior.

Para la implementación de modos de operación de tres (o más) bandas, las antenas multicapa impresas tienen la mayor capacidad de fabricación. En tales antenas, cada nueva capa opera en un rango de frecuencia bastante estrecho. Tal diseño de "varios pisos" está hecho de antenas impresas con radiadores individuales, cada antena está sintonizada a una frecuencia separada del rango operativo. El diseño se ilustra en la siguiente figura:

Como en cualquier otra antena de elementos múltiples en este diseño, existe una interacción de elementos que operan en diferentes rangos de frecuencia. Por supuesto, esta interacción afecta la directividad y el emparejamiento de las antenas, pero esta interacción puede eliminarse mediante los métodos utilizados en las antenas en fase. Por ejemplo, uno de los métodos más efectivos es cambiar los parámetros de diseño de los elementos desplazando el dispositivo de excitación, así como cambiar las dimensiones de la propia alimentación y el grosor de la capa dieléctrica de separación.

Un punto importante es que todas las tecnologías inalámbricas modernas son de banda ancha y el ancho de banda de frecuencia operativa es de al menos 0,2 GHz. Las antenas basadas en estructuras complementarias, como las antenas de pajarita, tienen una banda de frecuencia de funcionamiento amplia. La adaptación de dicha antena con la línea de transmisión se realiza seleccionando el punto de excitación y optimizando su configuración. Para expandir la banda de frecuencia operativa por acuerdo, la "mariposa" se complementa con una impedancia de entrada de naturaleza capacitiva.

El modelado y cálculo de dichas antenas se realiza en paquetes de software CAD especializados. Programas modernos le permite simular una antena en una carcasa semitransparente en presencia de la influencia de varios elementos estructurales del sistema de antena y, por lo tanto, permite un análisis de ingeniería suficientemente preciso.

El diseño de una antena multibanda se realiza por etapas. En primer lugar, se calcula y diseña una antena impresa de microbanda de ancho de banda amplio para cada rango de frecuencia de funcionamiento por separado. Además, las antenas impresas de diferentes rangos se combinan (superpuestas entre sí) y consideran su trabajo conjunto, eliminando, si es posible, las causas de influencia mutua.

Se puede utilizar ventajosamente una antena de mariposa de banda ancha como base para una antena impresa de tres bandas. La siguiente figura muestra cuatro opciones de configuración diferentes.

Los diseños de antenas anteriores difieren en la forma del elemento reactivo, que se utiliza para expandir la banda de frecuencia operativa por acuerdo. Cada capa de dicha antena de tres bandas es un emisor de microbanda de dimensiones geométricas predeterminadas. Cuanto más bajas sean las frecuencias, mayor será el tamaño relativo de dicho radiador. Cada capa de la PCB está separada de la otra por un dieléctrico. El diseño anterior puede funcionar en el rango GSM 1900 (1850-1990 MHz): acepta la capa inferior; WiMAX (2,5 - 2,69 GHz): acepta la capa intermedia; WiMAX (3,3 - 3,5 GHz): se hace cargo de la capa superior. Un diseño de este tipo del sistema de antena permitirá recibir y transmitir una señal de radio sin utilizar equipo activo adicional, por lo que no aumentará las dimensiones generales de la unidad de antena.

Y en conclusión, un poco sobre los peligros de BS

A veces, las estaciones base de los operadores celulares se instalan directamente en los techos de los edificios residenciales, lo que desmoraliza específicamente a algunos de sus habitantes. Los propietarios de apartamentos dejan de "dar a luz gatos", y en la cabeza de la abuela, las canas comienzan a aparecer más rápido. Mientras tanto, los habitantes de esta casa apenas reciben un campo electromagnético de la estación base instalada, porque la estación base no irradia "hacia abajo". Y, por cierto, las normas de SaNPiN para la radiación electromagnética en la Federación de Rusia son un orden de magnitud más bajas que en los países "desarrollados" de Occidente y, por lo tanto, las estaciones base nunca operan a plena capacidad dentro de los límites de la ciudad. Por lo tanto, no hay ningún daño por parte de los BS, a menos que se disponga a tomar el sol en el techo a un par de metros de ellos. A menudo, una decena de puntos de acceso instalados en los apartamentos de los residentes, así como los hornos microondas y los teléfonos móviles (pegados a la cabeza) tienen un impacto mucho mayor en ti que una estación base instalada a 100 metros fuera del edificio.

La recepción de ondas decámetros va acompañada de un desvanecimiento profundo de la señal y requiere un cambio en las frecuencias de funcionamiento en el tiempo, dependiendo del estado de la ionosfera. Para aumentar la confiabilidad de la comunicación por radio, se utiliza una recepción doble (menos estructurada) para dos (tres) receptores que operan con antenas espaciadas en el espacio. Como resultado, el número de antenas en la estación receptora resulta ser bastante grande. Para reducir el número de antenas, alimentadores y simplificar su conmutación, las antenas receptoras deben ser de banda ancha. En estas antenas, se puede tolerar una eficiencia ligeramente reducida, ya que los niveles de señal e interferencia externa disminuyen por igual y la relación señal / ruido no cambia. Las antenas de onda viajera simétricas y asimétricas se utilizan como receptores..

Las antenas simétricas de ondas viajeras son un sistema de vibradores simétricos horizontales (Fig. 17, a), espaciados uniformemente y conectados a través de la resistencia de acoplamiento a la línea colectora.

La línea colectora es de varios hilos con una impedancia característica baja W = 160-200 Ohm. En un extremo, la línea colectora se conecta al receptor mediante un alimentador, y en el otro extremo, se cierra a la resistencia R = Wo. Es deseable que el número y la longitud de los vibradores sean grandes, mientras que la potencia recibida por la antena aumenta. Sin embargo, un aumento en la longitud del brazo por encima de 0,64 λ no es deseable, ya que conduce a un aumento en los niveles de los lóbulos laterales. Para el funcionamiento en el rango de longitud de onda de 12,5 ... 70 m, la longitud del brazo vibrador se elige igual a l = 0,64 λcor = 8 m. La longitud de la banda de antena L (línea de recogida) determina la magnitud de la directividad. De

Por consideraciones de diseño, la longitud de la antena está limitada a 90 ... 100 m Con un aumento en el número de vibradores, la longitud efectiva de la antena aumenta y la distancia entre los vibradores disminuye. Cuando la distancia entre los vibradores es menor de 0.5λ. una disminución adicional de esta distancia tiene poco efecto sobre los niveles de los lóbulos laterales, pero aumenta el efecto de derivación de los vibradores en la línea de recogida. La distancia entre los vibradores se elige en el rango d = (0.3 ... 0.4) λcor, y el número de vibradores es n = 20-30.

En general, la impedancia de entrada del vibrador es compleja. La conexión directa de los vibradores a la línea colectora cambia sus parámetros lineales y la velocidad de fase en ella también cambia. Cualquier conexión a una línea de resistencia agrupada rompe la uniformidad de la línea y provoca cierta reflexión de energía desde los puntos de conexión. Para reducir las derivaciones y los reflejos, los vibradores se conectan a la línea colectora a través de resistencias de acoplamiento. Como resistencia de comunicación, se puede utilizar una resistencia activa (Fig. 17, a), un condensador (Fig. 17.6) o una inductancia (Fig. 17, c). De acuerdo con esto, las antenas de ondas viajeras se denominan BS, BU o BI.

Por razones económicas, la altura de las antenas se reduce a 17 ... 25 m.

La Figura 18 muestra el patrón de antena de la onda viajera. En comparación con las antenas rómbicas y de modo común, las BS tienen niveles de lóbulos laterales más bajos. Las resistencias de acoplamiento activas excluyen los fenómenos de resonancia, permiten aumentar la longitud de los vibradores y obtener una superposición mucho mayor en el rango. Una antena BS cubre prácticamente todo el rango de ondas decámetros. Con un aumento en la resistencia del acoplamiento, la influencia de los vibradores en la línea de recolección disminuye, el emparejamiento mejora, pero debido al aumento de las pérdidas, la eficiencia se deteriora. La baja eficiencia permite utilizar antenas de ondas viajeras solo como receptoras.

Para estrechar el DP y aumentar el LPC, se colocan dos redes de antenas una al lado de la otra y se conectan en paralelo utilizando transformadores alimentadores exponenciales.

En la práctica de la comunicación por radio, las antenas del tipo BS-2 (21/8) (200 / 4.5) 25 se utilizan ampliamente. Esta designación tiene la siguiente decodificación: una antena de onda viajera (B) con resistencias de acoplamiento activas (C) consta de dos lienzos conectados en paralelo (2). Cada lienzo tiene 21 vibradores simétricos con una longitud de brazo l = 8 my una distancia entre ellos d = 4,5 m. La resistencia de acoplamiento en cada brazo del vibrador es de 200 ohmios. Las lonas tienen una altura de suspensión de 25 m sobre el suelo.

En condiciones de un campo de antena limitado, la recepción dual se puede lograr utilizando antenas con vibradores mutuamente perpendiculares (recepción de diversidad de polarización). Si una de las antenas tiene vibradores horizontales, por ejemplo, una BS, entonces la otra debe tener vibradores verticales. Tal antena puede ser BSVN, una antena de onda viajera asimétrica vertical, cuyos vibradores están conectados a la línea de recolección a través de resistencias activas (resistencias) del acoplamiento (Fig.19, a). El número de vibradores, su longitud y la distancia entre ellos se seleccionan a partir de las mismas consideraciones que para la antena BS La línea colectora (Fig. 19.6) es asimétrica, de varios hilos con una impedancia característica de 140 Ohm. Los cables de la línea colectora externa debajo de cada vibrador están conectados a tierra. Los vibradores se conectan a dos cables internos mediante resistencias de comunicación de 350 ... 800 Ohms. Las antenas BSVN en comparación con BS tienen un costo menor.

La antena BSVN2 en comparación con BS2 en el plano horizontal tiene niveles ligeramente más altos de lóbulos laterales, ya que el vibrador vertical en el plano horizontal no tiene propiedades direccionales. El patrón direccional de la antena BSVN en el plano vertical depende significativamente de los parámetros del suelo. Con un suelo perfectamente conductor, el máximo del lóbulo principal del AP coincide con la dirección a lo largo del suelo. En condiciones de conductividad real del suelo, una onda que se propaga a lo largo de la superficie terrestre es absorbida y la dirección del lóbulo principal forma un ángulo de 10 ... 200 con el plano terrestre.

En el rango de ondas decámetros, como antena receptora, puede usar un cable con un diámetro de 3 ... 4 mm y una longitud de 100 ... ... 300 m, ubicado a una altura de 2,5 ... 3,5 m sobre el suelo, alargado en la dirección del corresponsal ... El alimentador receptor está conectado a un extremo a través de un transformador de adaptación, y al otro extremo a través de una resistencia de carga igual a la impedancia característica. cables, - puesta a tierra o contrapeso.

Los cables verticales al principio y al final de la antena pueden degradar significativamente sus propiedades direccionales. Para reducir la longitud de estos cables, la resistencia de carga en el extremo y el conductor exterior del alimentador al comienzo de la antena no están conectados al suelo, sino a los contrapesos elevados por encima del suelo. Cuando se opera a una frecuencia, el contrapeso puede estar formado por tres haces ubicados en un plano horizontal, divergentes en ángulos de 120 ° y con una longitud de 0,25 λ cada uno. Cuando se trabaja en el rango, el contrapeso es multihaz, cuyas longitudes de las vigas se seleccionan de acuerdo con la ley logarítmica periódica. El contrapeso es un sistema de 15 vigas ubicadas en el plano horizontal, el yodo divergente en ángulos de 360 ​​°. / 15 = 24 ° entre sí.

Para reducir la impedancia característica, el cable de la antena está hecho de varios cables espaciados en el espacio. Cuando se trabaja en trayectos de corta longitud, los ángulos de llegada de la onda Δ≥40 ° y la longitud de la antena resultan pequeños. Por ejemplo, en Δ = 40 ° Lopt = 2k, y en Δ = 60 ° Lopt = λ. Tales antenas tienen propiedades direccionales débiles. Para mejorar las propiedades direccionales, la antena se fabrica en forma de una matriz en fase de dos o más cables.

Cuando se trabaja con corresponsales distantes, cuando los ángulos de llegada de la onda en el plano vertical son Δ≤18 °, la longitud óptima de la antena es Lopt≥10λ. Las propiedades direccionales de dicha antena son mejores.

Una antena, que es una matriz en fase, que consta de dos cables espaciados a 20 ... 60 m de distancia, con una longitud de cada cable de 100 ... 300 m, se puede utilizar en líneas de comunicación troncales de larga distancia como o una copia de seguridad.

En trayectos de más de 2000 km de longitud, se utiliza la recepción dual para antenas espaciadas. Si resulta difícil realizar la separación de las antenas, se utiliza la recepción por diversidad de polarización utilizando las antenas BS2 y BSVN2, colocando los dipolos verticales BSVN2 directamente debajo de las líneas colectoras de la antena BS2.

1) ¿Cuál es la mejor ubicación para la estación base?
La estación base debe ubicarse en un punto alto para que el máximo número de clientes pueda ver sus antenas. Puede ser el techo de un edificio alto, una torre, la chimenea de una fábrica, etc.

2) ¿Qué equipo se necesita para crear una estación base (BS)?
Lo más simple estación base(BS) consta de:
una. inalámbrico enrutador RES "RAPIRA"
B. Cable HF con conectores N. Para conectarse al enrutador, utilice el conector N-macho. Dependiendo del tipo de antena, el otro extremo del cable puede usar un conector N-macho, N-hembra u otro conector.
v. Antenas - sectoriales u omnidireccionales
d. Cable de derivación tipo STP Cat.5
e. Inyector de potencia (incluido en el juego de suministro de RES "RAPIRA")
La BS de alto rendimiento puede constar de 3 o 6 de estos conjuntos, lo que proporciona una cobertura de azimut de 360 ​​grados. Cuando se utiliza la versión del enrutador de radio con dos interfaces inalámbricas Se puede instalar un enrutador para antenas de 2 sectores, siempre que las frecuencias de transmisión estén separadas por al menos 100 MHz entre sí.

3) ¿Cuántos clientes se pueden conectar a una estación base?
Uno estación base puede atender hasta 128 clientes por sector. Debe recordarse que rendimiento la estación base se comparte entre todos los clientes. Así, la velocidad disponible para cada uno de los clientes depende del número total de clientes, la carga que crea cada uno de ellos, el número y la actividad de las computadoras en las redes locales escondidas detrás de los enrutadores de los clientes. Puede influir en la asignación de recursos de la estación base utilizando las herramientas QoS, configuración y priorización para brindar a cada cliente el ancho de banda que necesita.

4) ¿Qué necesito para conectar la red local del cliente a la BS?
Necesitará:
una. router RES "RAPIRA" configurado en el modo inalámbrico cliente
B. Cable RF con conectores. Se utiliza un conector N-macho para conectarse al enrutador. Dependiendo del tipo de antena, el otro extremo del cable puede usar un conector N-macho, N-hembra u otro conector.
v. Antena direccional: parabólica o plana (panel)
d. Cable de derivación tipo STP Cat.5 (hasta 100 m)
e.Inyector de potencia (incluido en el juego de suministro de RAPIRA RES)
Se selecciona una antena con la ganancia requerida en función de los resultados del cálculo de energía. Monte la antena para proporcionar una línea de visión a la antena de la estación base.
El enrutador es la puerta de enlace para las computadoras LAN del cliente. La LAN del cliente puede protegerse mediante FIREWALL integrado en el enrutador inalámbrico. También puede utilizar la función del servidor DHCP para distribuir automáticamente direcciones IP a las computadoras y la función NAT para ocultar toda la LAN del cliente detrás de una única IP.

5) Cuantos redes de área local el cliente se puede conectar a red inalámbrica a través de un enrutador inalámbrico RES "RAPIRA"?
RES "RAPIRA" tiene una interfaz en la versión "calle" y 2 interfaces en la versión "habitación". Según la cantidad de interfaces, puede conectar 1 o 2 redes. RES "RAPIRA" también es compatible con VLAN. Al conectar un conmutador que admita VLAN 802.11Q al enrutador de radio, puede crear hasta 255 interfaces virtuales y conectar una cantidad adecuada de redes locales aisladas, proporcionando enrutamiento entre ellas y delimitando el acceso con listas de acceso FIREWALL.

6) ¿Se puede limitar el ancho de banda disponible para cada uno de los clientes?
Sí, la velocidad hacia el cliente se puede limitar de forma centralizada en el BS utilizando la función de modelado. En la dirección "desde el cliente", la velocidad se puede configurar en los enrutadores de radio del cliente.

7) ¿Cuál es el alcance máximo de la estación base?
Radio de servicio máximo, es decir la distancia de la estación base al cliente más distante depende en particular de los siguientes factores:
una. la potencia del transmisor (depende de la modulación) y la sensibilidad del receptor, que a su vez también depende de la tasa seleccionada (modulación).
B. ganancia de la antena BS y la antena del cliente
v. pérdidas en cables y conectores de microondas (depende de su tipo y longitud del cable)
e. la presencia de obstáculos para la propagación de ondas en la 1a zona de Fresnel
e. interferencia de sistemas que operan en la misma frecuencia o en una frecuencia cercana
Normalmente, el radio de servicio de una celda BS no supera los 10-15 km. le permite estimar de antemano el radio de servicio máximo cuando se utilizan diferentes antenas y amplificadores.

8) ¿Puedo usar amplificadores para aumentar el radio de servicio o la longitud del canal punto a punto?
Sí, puede utilizar un amplificador con un amplificador externo. Modificaciones RES "RAPIRA" PA400 contienen un amplificador bidireccional incorporado. Usando la versión PA400 permite elevar el nivel de la señal para la transmisión hasta 10dB, la sensibilidad en 2-3dB y ayuda a aumentar el radio de servicio de 2 a 4 veces. Usando la versión PA400 con amplificador incorporado proporciona ahorros significativos y beneficios operativos adicionales.

9) ¿Cómo elegir una antena para una estación cliente o un canal punto a punto?
Recuerde la vieja y sabia regla "La antena es el mejor amplificador". A diferencia de un amplificador, una antena no introduce ruido adicional y no amplifica la interferencia junto con una señal útil en la recepción. Una buena antena direccional le permite "separarse" de la interferencia direccional mediante el uso de un haz estrecho. Por ejemplo, una antena parabólica de 0,9 m proporciona una ganancia de 30 dB y un ancho de haz de 3 grados. A una distancia de 5 kilómetros, dicha antena da un "punto" de radiación con un radio de sólo unos 130 metros. En el rango de 5-6 GHz, las dimensiones de la antena necesarias para lograr la ganancia adecuada son menos de 2,3-2,5 GHz. Recuerde que las antenas parabólicas tienen mejor actuacion en el nivel de los lóbulos posteriores y laterales en comparación con las antenas planas.

10) ¿Cómo elegir antenas para una estación base?
Antenas paraestación base es mejor utilizar sectorial. Cuanto menor sea el ángulo (sector) de servicio, menos interferencia "acumulará" dicha antena, pero más enrutadores y canales de frecuencia requerirá tal BS para cubrir el sector deseado. Más común antenas con ancho de lóbulo principal 60, 90 y 120 grados con ganancia de 15 a 13dB. Por lo general, en el plano vertical, el ancho del lóbulo es de 6-8 grados, es decir, la radiación se "presiona" contra el suelo y se propaga a lo largo del horizonte. Cuanto menor sea el ancho del lóbulo principal antenas, mayor es su ganancia debido a la concentración de la energía irradiada. A elección y ajuste antenas Se debe utilizar el cálculo apropiado para calcular la inclinación de la antena por la esquina del lugar. Un ángulo de haz vertical demasiado poco profundo puede restringir la conectividad del cliente cerca de la estación base, especialmente si la estación base es demasiado alta.

No se recomienda el uso de antenas con un patrón direccional circular de 360 ​​grados al crear una BS con un gran radio de servicio planificado y el número de clientes, especialmente en condiciones de interferencia. Además, el plano de radiación es omnidireccional. antenas se dirige estrictamente horizontalmente y los suscriptores cercanos ubicados debajo de la BS experimentarán dificultades con la comunicación.

12) ¿Necesita una "línea de visión"?
Sí, línea de visión necesario en la mayoría de los casos. Esto significa que no debe haber obstáculos físicos (árboles, edificios, etc.) en una línea recta imaginaria entre las antenas de los dispositivos. También debe tener en cuenta la naturaleza de la propagación de ondas y dejar un margen para la difracción ().

13) ¿Qué son las zonas de Fresnel?
Las zonas de Fresnel son el espacio alrededor de una línea visual imaginaria en la que se propaga una onda de radio. Al menos el 80% de esta área, en la que se concentra la potencia de radiación principal, también debe estar libre de obstáculos, de lo contrario la señal se debilitará. Si desea "disparar" en el espacio entre dos casas, primero el diámetro de la primera zona de Fresnel. Por ejemplo, para un canal de 5,8 GHz con una longitud de 16 km, la zona de Fresnel en el medio del enlace es un círculo con un radio de 14 m. El espacio entre las casas debe ser de al menos 28 m. Para 2,4 GHz, el radio de la zona de Fresnel ya será de 34 m.

14) ¿Puedo fusionar 2 LAN de forma transparente?
Sí, puede pasar el tráfico de forma transparente enrutadores inalámbricos "RAPIRA" configurándolos para que funcionen en modo puente. En este caso, las tramas de Ethernet se filtran mediante una tabla dinámica Direcciones MAC antes de la transmisión. Más sobre en un sitio de construcción equipo para operar en este modo, lea el manual de instrucciones.

15) ¿Cuánto tiempo se tarda en instalar la red inalámbrica más sencilla?
¡Muy poco! Un equipo calificado de 2 personas no suele tardar más de un día en instalar un canal de punto a punto. Instalación de la estación base de 3 sectores y conectar 5 clientes requerirá de 2 a 3 días.

16) ¿Qué longitud y tipo de cable RF debo utilizar?
Longitud más corta. Recuerde que a frecuencias de 2,3 - 2,5 GHz, y más aún de 5-6 GHz, el cable introduce una atenuación muy significativa. RES "RAPIRA" especialmente diseñado para impermeabilización para permitir la instalación directamente al lado de la antena. En este caso, puede utilizar un cable flexible y fácil de usar de la marca 8D-FB (azul o verde) o similar. Si desea colocar la antena a una distancia de 10 a 20 m del enrutador, debe usar un cable flexible grueso con baja atenuación, por ejemplo 10D-FB, o un cable rígido con conectores adecuados. Recomendamos utilizar cables con dieléctrico de espuma sólida. Estos cables son más estables y fáciles de manejar. Los cables con un dieléctrico en forma de espacio de aire, por ejemplo, la marca común DX-10 (cable amarillo), tienen una serie de desventajas desagradables:
una. al instalar conectores por soldadura, así como por calentamiento cuando impermeabilización termocontraíble, un dieléctrico interno delgado se derrite y el cable pierde sus propiedades, comienza a introducir una gran atenuación
B. Durante el funcionamiento, debido a los cambios en la temperatura de la calle y la aparición periódica asociada de enrarecimiento del aire, la humedad se acumula en la cavidad dieléctrica con el tiempo, por lo que el cable pierde su rendimiento.
C... los cables cambian sus propiedades cuando se doblan, ya que el núcleo central está mal fijado

La comunicación celular se ha establecido recientemente tan firmemente en nuestro vida diaria que es difícil imaginar la sociedad moderna sin él. Como muchos otros grandes inventos, el teléfono móvil ha influido mucho en nuestra vida y en muchas de sus áreas. Es difícil decir cómo sería el futuro si no fuera por esta conveniente forma de comunicación. Probablemente lo mismo que en la película "Regreso al futuro-2", donde hay autos voladores, patinetas flotantes y mucho más, ¡pero no hay conexión celular!

Pero hoy, en un informe especial, habrá una historia no sobre el futuro, sino sobre cómo se organiza y funciona la comunicación celular moderna.

Para conocer el trabajo de la comunicación celular moderna en el formato 3G / 4G, solicité visitar al nuevo operador federal Tele2 y pasé un día entero con sus ingenieros, quienes me explicaron todas las sutilezas de la transmisión de datos a través de nuestros teléfonos móviles. .

Pero primero, les contaré un poco sobre la historia del surgimiento de las comunicaciones celulares.

Los principios de la comunicación inalámbrica se probaron hace casi 70 años: el primer radioteléfono móvil público apareció en 1946 en St. Louis, EE. UU. En la Unión Soviética, se creó un prototipo de radioteléfono móvil en 1957, luego científicos de otros países crearon dispositivos similares con diferentes características, y solo en los años 70 del siglo pasado en Estados Unidos se determinaron los principios modernos de la comunicación celular, después de lo cual comenzó su desarrollo.

Martin Cooper - inventor del prototipo portátil Teléfono móvil Motorola DynaTAC con un peso de 1,15 kg y unas dimensiones de 22,5x12,5x3,75 cm

Si en los países occidentales, a mediados de los años 90 del siglo pasado, la comunicación celular se generalizó y fue utilizada por la mayoría de la población, entonces en Rusia solo comenzó a aparecer y estuvo disponible para todos hace poco más de 10 años.

Los voluminosos teléfonos móviles parecidos a ladrillos que funcionaban en formatos de primera y segunda generación han pasado a la historia, dando paso a los teléfonos inteligentes con 3G y 4G, mejor comunicación de voz y alta velocidad de Internet.

¿Por qué la conexión se llama celular? Debido a que el territorio en el que se proporciona la comunicación se divide en celdas o celdas separadas, en el centro de las cuales se ubican las estaciones base (BS). En cada "celda", el abonado recibe el mismo conjunto de servicios dentro de ciertos límites territoriales. Esto significa que al pasar de una "celda" a otra, el suscriptor no siente apego territorial y puede utilizar libremente los servicios de comunicación.

Es muy importante que haya continuidad de la conexión al moverse. Esto se garantiza mediante el llamado traspaso, en el que la conexión establecida por el abonado es, por así decirlo, captada por las células vecinas en el relé, y el abonado continúa hablando o excavando en las redes sociales.

Toda la red se divide en dos subsistemas: un subsistema de estación base y un subsistema de conmutación. Esquemáticamente, se ve así:

En medio de una "celda", como se mencionó anteriormente, hay una estación base, que generalmente sirve a tres "celdas". La señal de radio de la estación base se emite a través de 3 antenas sectoriales, cada una de las cuales se dirige a su propia "celda". Sucede que varias antenas de una estación base se dirigen a una "celda" a la vez. Esto se debe a que la red celular opera en varias bandas (900 y 1800 MHz). Además, esta estación base puede tener equipos de varias generaciones de comunicación (2G y 3G) a la vez.

Pero en las torres BS Tele2 solo hay equipos de tercera y cuarta generación - 3G / 4G, ya que la empresa decidió abandonar formatos antiguos a favor de nuevos, que ayudan a evitar interrupciones en la comunicación de voz y brindan una Internet más estable. Los habituales de las redes sociales me apoyarán en el hecho de que hoy en día la velocidad de Internet es muy importante, 100-200 kb / s ya no es suficiente, como lo era hace un par de años.

La ubicación más común para el BS es una torre o un mástil construido específicamente para él. Seguramente podría ver las torres BS rojas y blancas en algún lugar lejos de los edificios residenciales (en un campo, en una colina), o donde no hay edificios altos cerca. Como este que es visible desde mi ventana.

Sin embargo, en las zonas urbanas es difícil encontrar un lugar para una estructura masiva. Por lo tanto, en las grandes ciudades, las estaciones base están ubicadas en edificios. Cada estación recibe una señal de teléfonos móviles a una distancia de hasta 35 km.

Estas son antenas, el equipo BS en sí está ubicado en el ático o en un contenedor en el techo, que es un par de gabinetes de hierro.

Algunas estaciones base están ubicadas donde ni siquiera adivinarías. Como en el techo de este estacionamiento.

La antena BS consta de varios sectores, cada uno de los cuales recibe / envía una señal en su dirección. Si la antena vertical se comunica con los teléfonos, entonces la antena redonda conecta la BS al controlador.

Dependiendo de las características, cada sector puede atender hasta 72 llamadas simultáneamente. La BS puede constar de 6 sectores y atender hasta 432 llamadas, pero generalmente se instalan menos transmisores y sectores en las estaciones. Los operadores de telefonía móvil, como Tele2, prefieren instalar más estaciones base para mejorar la calidad de la comunicación. Como me dijeron, aquí se utiliza el equipo más moderno: estaciones base Ericsson, red de transporte- Alcatel Lucent.

Desde el subsistema de la estación base, la señal se transmite hacia el subsistema de conmutación, donde se establece la conexión con la dirección deseada por el abonado. El subsistema de conmutación tiene varias bases de datos que almacenan información sobre los suscriptores. Además, este subsistema es responsable de la seguridad. En pocas palabras, el cambio funciona Tiene las mismas funciones que las operadoras que solían conectarte con el suscriptor a mano, solo que ahora todo esto sucede automáticamente.

El equipo de esta estación base está escondido en este gabinete de hierro.

Además de las torres convencionales, también hay versiones móviles de estaciones base colocadas en camiones. Son muy convenientes de usar durante desastres naturales o en lugares concurridos (estadios de fútbol, ​​plazas centrales) durante las vacaciones, conciertos y eventos diversos. Pero, lamentablemente, debido a problemas en la legislación, aún no han encontrado una amplia aplicación.

Para garantizar una cobertura óptima con una señal de radio a nivel del suelo, las estaciones base están diseñadas de manera especial, por lo tanto, a pesar de un alcance de 35 km. la señal no se aplica a la altitud de vuelo de la aeronave. Sin embargo, algunas aerolíneas ya han comenzado a instalar pequeñas estaciones base en sus aviones para proporcionar comunicaciones celulares dentro del avión. Tal BS se conecta al suelo red celular mediante el uso canal satelital... El sistema se complementa con un panel de control que permite a la tripulación encender y apagar el sistema, así como ciertos tipos de servicios, por ejemplo, apagar la voz en vuelos nocturnos.

También miré en la oficina de Tele2 para ver cómo los especialistas controlan la calidad de la comunicación celular. Si hace unos años una sala de este tipo se hubiera colgado del techo con monitores que mostraran datos de la red (congestión, fallas de la red, etc.), entonces, con el tiempo, la necesidad de tal cantidad de monitores ha desaparecido.

Las tecnologías se han desarrollado mucho con el tiempo, y una sala tan pequeña con varios especialistas es suficiente para monitorear el funcionamiento de toda la red en Moscú.

Pocas vistas desde la oficina de Tele2.

En una reunión de los empleados de la compañía, se discuten los planes para capturar el capital) Desde el inicio de la construcción hasta hoy, Tele2 ha logrado cubrir la totalidad de Moscú con su red, y está conquistando gradualmente la región de Moscú, lanzando más de 100 bases. estaciones semanales. Dado que ahora vivo en la región, es muy importante para mí. para que esta red llegara a mi pueblo lo más rápido posible.

La compañía planea para 2016 proporcionar comunicación de alta velocidad en el metro en todas las estaciones, a principios de 2016 la comunicación Tele2 está presente en 11 estaciones: comunicación 3G / 4G en el metro de Borisovo, Delovoy Tsentr, Kotelniki, Lermontovsky Prospekt, Troparevo, Shipilovskaya, Zyablikovo, 3G: Belorusskaya (Koltsevaya), Spartak, Pyatnitskoe shosse, Zhulebino.

Como dije anteriormente, Tele2 abandonó el formato GSM en favor de los estándares de tercera y cuarta generación: 3G / 4G. Esto permite la instalación de estaciones base 3G / 4G con mayor frecuencia(por ejemplo, dentro de la carretera de circunvalación de Moscú, los BS se encuentran a una distancia de unos 500 metros entre sí) para proporcionar una comunicación más estable y alta velocidad Internet móvil, que no estaba en las redes de formatos anteriores.

Desde la oficina de la empresa, yo, en compañía de los ingenieros Nikifor y Vladimir, voy a uno de los puntos donde necesitan medir la velocidad de comunicación. Nikifor se encuentra frente a uno de los mástiles en los que está instalado el equipo de comunicaciones. Si miras de cerca, notarás otro mástil similar un poco más a la izquierda, con equipos de otros operadores celulares.

Por extraño que parezca, los operadores de telefonía celular a menudo permiten que sus competidores usen sus estructuras de torre para acomodar antenas (por supuesto, en términos mutuamente beneficiosos). Esto se debe a que construir una torre o un mástil es caro y puede ahorrarle mucho dinero.

Mientras medíamos la velocidad de la comunicación, Nikifor varias veces los transeúntes abuelas y tíos le preguntaron si era un espía)) "¡Sí, estamos interfiriendo Radio Libertad!).

El equipo en realidad parece inusual, por su apariencia se puede asumir cualquier cosa.

Los especialistas de la compañía tienen mucho trabajo, considerando que en Moscú y la región la compañía tiene más de 7 mil. estaciones base: de las cuales alrededor de 5 mil. 3G y alrededor de 2 mil. estaciones base LTE, y para tiempos recientes el número de BS aumentó en unos mil más.
En solo tres meses, el 55% del número total de nuevas estaciones base del operador en la región se puso al aire en la región de Moscú. Por el momento, la compañía proporciona una cobertura de alta calidad del territorio donde vive más del 90% de la población de Moscú y la región de Moscú.
Por cierto, en diciembre la red 3G Tele2 fue reconocida como la mejor en calidad entre todos los operadores metropolitanos.

Pero decidí comprobar personalmente qué tan buena es la conexión de Tele2, así que compré una tarjeta SIM en el centro comercial más cercano en la estación de metro Voykovskaya, con la mayor cantidad de tasa simple"Muy negro" por 299 rublos (400 SMS / minutos y 4 GB). Por cierto, tenía una tarifa Beeline similar, que es 100 rublos más cara.

Comprobé la velocidad en el acto. Recepción - 6,13 Mbps, transmisión - 2,57 Mbps. Considerando que estoy parado en el centro de un centro comercial, este es un buen resultado, la comunicación Tele2 penetra bien a través de las paredes de un gran centro comercial.

En el metro Tretyakovskaya. Recepción de señal - 5,82 Mbps, transmisión - 3,22 Mbps.

Y en la estación de metro Krasnogvardeyskaya. Recepción - 6.22 Mbps, transmisión - 3.77 Mbps. Lo medí a la salida del metro. Si tienes en cuenta que estas son las afueras de Moscú, es muy decente. Creo que la conexión es bastante aceptable, podemos decir con seguridad que es estable, considerando que Tele2 apareció en Moscú hace apenas un par de meses.

En la capital conexión estable Tele2 está ahí, eso es bueno. Realmente espero que vengan a la región lo antes posible y podré aprovechar al máximo su conexión.

¡Ahora sabes cómo funciona la comunicación celular!

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