Як перевірити параметри антени БС 2. І.М. Воробйов. Устаткування і експлуатація радіостанцій. Антени базових станцій. заглянемо всередину

І знову трохи загальноосвітнього матеріалу. На цей раз мова піде про базові станції. Розглянемо різні технічні моменти щодо їх розміщення, конструкції і дальності дії, а також заглянемо всередину самого антенного блоку.

Базові станції. Загальні відомості

Так виглядають антени стільникового зв'язку, встановлені на дахах будівель. Ці антени є елементом базової станції (БС), а конкретно - пристроєм для прийому і передачі сигналу від одного абонента до іншого, і далі через підсилювач до контролера базової станції і інших пристроїв. Будучи найбільш помітною частиною БС, вони встановлюються на антенних щоглах, дахах житлових і виробничих будівель та навіть димових трубах. Сьогодні можна зустріти і більш екзотичні варіанти їх установки, в Росії їх вже встановлюють на стовпах освітлення, а в Єгипті їх навіть "маскують" під пальми.

Підключення бази до мережі оператора зв'язку може проводитися по радіорелейного зв'язку, тому поруч з "прямокутними" антенами блоками БС можна побачити радіорелейний тарілку:

З переходом на більш сучасні стандарти четвертого і п'ятого поколінь, для задоволення їх вимог підключати станції потрібно буде виключно по волоконної оптики. У сучасних конструкціях БС оптоволокно стає невід'ємною середовищем передачі інформації навіть між вузлами і блоками самої БС. Наприклад, на малюнку нижче показано устрій сучасної базової станції, де оптоволоконний кабель використовується для передачі даних від RRU (виносні керовані модулі) антени до самої базової станції (показано помаранчевої лінією).

Устаткування базової станції розташовується в нежилих приміщеннях будинку, або встановлюється в спеціалізовані контейнери (закріплені на стінах або стовпах), адже сучасне обладнання виконується досить компактно і може запросто поміститися в системний блок серверного комп'ютера. Часто радіомодуль встановлюють поруч з антенним блоком, це дозволяє зменшити втрати і розсіювання переданої в антену потужності. Так виглядають три встановлених радиомодуля обладнання базової станції Flexi Multiradio, закріплені прямо на щоглі:

Зона обслуговування базових станцій

Для початку слід зазначити, що бувають різні типи базових станцій: макро, мікро, піко і фемтосоти. Почнемо з малого. І, якщо коротко, то фемтостільників не є базовою станцією. Це, скоріше, Access Point (точка доступу). Дане обладнання спочатку орієнтується на домашнього або офісного користувача і власником такого обладнання є приватна або юр. особа, яка не застосовується до оператора. Головна відмінність такого обладнання полягає в тому, що воно має повністю автоматичну конфігурацію, починаючи від оцінки радіопараметри і закінчуючи підключенням до мережі оператора. Фемтостільників має габарити домашнього роутера:

Пікосоти - це БС малої потужності, що належить оператору і використовує в якості транспортної мережі IP / Ethernet. Зазвичай встановлюється в місцях можливої \u200b\u200bлокальної концентрації користувачів. Пристрій за розмірами можна порівняти з невеликим ноутбуком:

Мікростільники - це наближений варіант реалізації базової станції в компактному вигляді, дуже поширене в мережах операторів. Від "великої" базової станції її відрізняє урізана ємність підтримуваних абонентом і менша випромінює потужність. Маса, як правило, до 50 кг і радіус радіопокриття - до 5 км. Таке рішення використовується там, де не потрібні високі ємності і потужності мережі, або немає можливості встановити велику станцію:

І нарешті, макростільниками - стандартна базова станція, на базі якої будуються мобільні мережі. Вона характеризується потужностями близько 50 W і радіусом покриття до 100 км (в межі). Маса стійки може досягати 300 кг.

Зона покриття кожної БС залежить від висоти підвісу антеною секції, від рельєфу місцевості і кількості перешкод на шляху до абонента. При установці базової станції далеко не завжди на перший план виноситься радіус покриття. У міру зростання абонентської бази може не вистачити максимальної пропускної здатності БС, в цьому випадку на екрані телефону з'являється повідомлення "мережа зайнята". Тоді оператор згодом на цій території може свідомо зменшити радіус дії базової станції і встановити кілька додаткових станцій в місцях найбільшого навантаження.

Коли потрібно збільшити ємність мережі і знизити навантаження на окремі базові станції, тоді і приходять на допомогу мікростільники. В умовах мегаполісу зона радіопокриття однієї мікростільники може становити всього 500 метрів.

В умовах міста, як не дивно, зустрічаються такі місця, де оператору потрібно локально підключити ділянку з великою кількістю трафіку (райони станцій метро, \u200b\u200bвеликі центральні вулиці та ін.). У цьому випадку застосовуються малопотужні мікростільники і пікосоти, антенні блоки яких можна розташовувати на низьких будівлях і на стовпах вуличного освітлення. Коли виникає питання організації якісного радіопокриття всередині закритих будівель (торгові та бізнес центри, гіпермаркети та ін.) Тоді на допомогу приходять пикосотовой базові станції.

За межами міст на перший план виходить дальність роботи окремих базових станцій, так установка кожної базової станції в видаленні від міста стає все більш дорогим підприємством у зв'язку з необхідністю побудови ліній електропередач, доріг і вишок в складних кліматичних і технологічних умовах. Для збільшення зони покриття бажано встановлювати БС на більш високих щоглах, використовувати спрямовані секторні випромінювачі, і більш низькі частоти, менш схильні до загасання.

Так, наприклад, в діапазоні 1800 МГц дальність дії БС не перевищує 6-7 кілометрів, а в разі використання 900-мегагерцового діапазону зона покриття може досягати 32 кілометрів, при інших рівних умовах.

Антени базових станцій. заглянемо всередину

У стільникового зв'язку найчастіше використовують секторні панельні антени, які мають діаграму спрямованості шириною в 120, 90, 60 і 30 градусів. Відповідно для організації зв'язку в усіх напрямках (від 0 до 360) може знадобитися 3 (ширина ДН 120 градусів) або 6 (ширина ДН 60 градусів) антенних блоків. Приклад організації рівномірного покриття у всіх напрямках показаний на малюнку нижче:

А нижче вид типових діаграм спрямованості в логарифмічному масштабі.

Більшість антен базових станцій широкосмугові, що дозволяють працювати в одному, двох або трьох діапазонах частот. Починаючи з мереж UMTS, на відміну від GSM, антени базових станцій вміють змінювати площу радіопокриття в залежності від навантаження на мережу. Один з найефективніших методів управління випромінюваної потужністю - це управління кутом нахилу антени, таким способом змінюється площа опромінення діаграми спрямованості.

Антени можуть мати фіксований кут нахилу, або мають можливість дистанційного регулювання за допомогою спеціального програмного забезпечення, наявного в блоці управління БС, і вбудованих фазовращателей. Існують також рішення, що дозволяють змінювати зону обслуговування, від загальної системи управління мережі передачі даних. Таким чином, можна регулювати зону обслуговування всього сектора базової станції.

У антенах базових станцій застосовується як механічне управління діаграмою, так і електричне. Механічне управління простіше реалізується, але часто призводить до спотворення форми діаграми спрямованості через вплив конструктивних частин. Більшість антен БС має систему електричного регулювання кута нахилу.

Сучасний антенний блок являє собою групу випромінюючих елементів антеною решітки. Відстань між елементами решітки вибирається таким чином, щоб отримати найменший рівень бічних пелюсток діаграми спрямованості. Найбільш часто зустрічаються довжини панельних антен від 0,7 до 2,6 метрів (для багатодіапазонних антенних панелей). Коефіцієнт посилення варіюється від 12 до 20 dBi.

На малюнку нижче (зліва) представлена \u200b\u200bконструкція однієї з найбільш поширених (але вже застарілих) антенних панелей.

Тут випромінювачі антеною панелі являють собою полуволновой симетричні електричні вібратори над провідним екраном, розташовані під кутом 45 градусів. Така конструкція дозволяє формувати діаграму з шириною головної пелюстки 65 або 90 градусів. У такій конструкції випускаються двух- і навіть трьохдіапазонні антенні блоки (правда, досить великогабаритні). Наприклад, Трьохдіапазонний антенна панель такої конструкції (900, 1800, 2100 МГц) відрізняється від однодіапазонні, приблизно в два рази більшим розміром і масою, що, звичайно ж, ускладнює її обслуговування.

Альтернативна технологія виготовлення таких антен передбачає виконання Полоскова антенних випромінювачів (металеві пластини квадратної форми), на малюнку вище справа.

А ось ще один варіант, коли в якості випромінювача використовуються полуволновой щілинні магнітні вібратори. Лінія харчування, щілини і екран виконуються на одній друкованій платі з двостороннього фольгованого склотекстоліти:

З урахуванням сучасних реалій розвитку бездротових технологій, базові станції повинні підтримувати роботу 2G, 3G і LTE мереж. І якщо блоки управління базових станцій мереж різних поколінь вдається вмістити в один комутаційний шафа без збільшення габаритного розміру, то з антеною частиною виникають значні труднощі.

Наприклад, в багатодіапазонних антенних панелях кількість коаксіальних сполучних ліній досягає 100 метрів! Настільки значна довжина кабелю і кількість паяних з'єднань неминуче призводить до втрат в лініях і зниження коефіцієнта посилення:

З метою зниження електричних втрат і зменшення точок пайки часто роблять мікрополоскових лінії, це дозволяє виконати диполі і систему заживлення всієї антени за єдиною друкованої технології. Дана технологіях проста у виробництві і забезпечує високу повторюваність характеристик антени при її серійному випуску.

багатодіапазонні антени

З розвитком мереж зв'язку третього і четвертого поколінь потрібно модернізація антеною частини як базових станцій, так і стільникових телефонів. Антени повинні працювати в нових додаткових діапазонах, що перевищують 2.2 ГГц. Більш того, робота в двох і навіть трьох діапазонах повинна проводитися одночасно. Внаслідок цього антенна частина включає в себе досить складні електромеханічні схеми, які повинні забезпечувати належне функціонування в складних кліматичних умовах.

Як приклад розглянемо конструкцію випромінювачів двухдиапазонной антени базової станції стільникового зв'язку Powerwave, що працює в діапазонах 824-960, МГц і 1710-2170, МГц. Її зовнішній вигляд показаний на малюнку нижче:

Цей двохдіапазонний опромінювач складається з двох металевих пластин. Та, що більшого розміру працює в нижньому діапазоні 900 МГц, над нею розташована пластина з щілинним випромінювачем меншого розміру. Обидві антени збуджуються щілинними випромінювачами і таким чином мають єдину лінію заживлення.

Якщо в якості випромінювачів використовуються дипольні антени, то необхідно ставити окремий диполь для кожного діапазону хвиль. Окремі диполі повинні мати свою лінію заживлення, що, звичайно ж, знижує загальну надійність системи і збільшує енергоспоживання. Прикладом такої конструкції є антена Kathrein для того ж діапазону частот, що і розглянута вище:

Таким чином, диполі для нижнього діапазону частот знаходяться як би усередині диполів верхнього діапазону.

Для реалізації трьох (і більше) діапазонного режимів роботи найбільшої технологічністю мають друковані багатошарові антени. У таких антенах кожен новий шар працює в досить вузькому діапазоні частот. Така "багатоповерхова" конструкція виготовляється з друкованих антен з індивідуальними випромінювачами, кожна антена налаштовується на окремі частоти робочого діапазону. Конструкція пояснюється малюнком нижче:

Як і в будь-яких інших багатоелементних антенах в такій конструкції відбувається взаємодія елементів, що працюють в різних діапазонах частот. Само собою це взаємодія впливає на спрямованість і узгодження антен, але дана взаємодія може бути усунуто методами, застосовуваними в ФАР (фазованих антенних решітках). Наприклад, одним з найбільш ефективних методів є зміна конструктивних параметрів елементів шляхом зміщення збудливого пристрою, а також зміна розмірів самого випромінювача і товщини розділового діелектричного шару.

Важливим моментом є те, що всі сучасні бездротові технології широкосмугові, і ширина смуги робочих частот становить не менше 0,2 ГГц. Широкій робочою смугою частот мають антени на основі взаємодоповнюючих структур, типовим прикладом яких є антени типу "bow-tie" (метелик). Узгодження такої антени з лінією передачі здійснюється підбором точки збудження і оптимізацією її конфігурації. Щоб розширити смугу робочих частот за погодженням "метелика" доповнюють вхідним опором ємнісного характеру.

Моделювання і розрахунок подібних антен виробляють в спеціалізованих програмних пакетах САПР. Сучасні програми дозволяють моделювати антену в напівпрозорому корпусі при наявності впливу різних конструктивних елементів антеною системи і дозволяють тим самим зробити досить точний інженерний аналіз.

Проектування багатодіапазонними антени виробляють поетапно. Спочатку розраховують і проектують Микрополосковая друковану антену з широкою смугою пропускання для кожного робочого діапазону частот окремо. Далі друковані антени різних діапазонів поєднують (накладенням один на одного) і розглядають їх спільну роботу, усуваючи по можливості причини взаємного впливу.

Широкосмугова антена типу "метелик" може бути вдало використана як основа для Трьохдіапазонний друкованої антени. На малюнку нижче зображено чотири різні варіанти її конфігурації.

Наведені конструкції антен відрізняються формою реактивного елемента, який застосовується для розширення робочої смуги частот за погодженням. Кожен шар такої Трьохдіапазонний антени є Микрополосковая випромінювач заданих геометричних розмірів. Чим нижче частоти - тим більше відносний розмір такого випромінювача. Кожен шар друкованої плати відділений від іншого за допомогою діелектрика. Наведена конструкція може працювати в діапазоні GSM 1900 (1850-1990 МГц) - приймає нижній шар; WiMAX (2,5 - 2,69 ГГц) - приймає середній шар; WiMAX (3,3 - 3,5 ГГц) - приймає верхній шар. Подібна конструкція антеною системи дозволить приймати і передавати радіосигнал без використання додаткового активного обладнання, не збільшуючи тим самим габаритних розмірів блоку антени.

І на завершення трохи про шкоду БС

Часом, базові станції операторів стільникового зв'язку встановлюють прямо на дахах житлових будинків, ніж конкретно деморалізують деяких їхніх мешканців. У господарів квартир перестають "народжувати кішки", а на голові у бабусі починають швидше з'являтися сиве волосся. А тим часом, від встановленої базової станції жителі цього будинку електромагнітного поля майже не отримують, бо "вниз" базова станція не випромінює. Та й, до речі кажучи, норми СанПіН для електромагнітного випромінювання в РФ на порядок нижче, ніж в "розвинених" країнах заходу, і тому в межах міста базові станції ніколи на повну потужність не працюють. Тим самим, шкоди від БС немає, якщо тільки ви не улаштовуєтеся позасмагати на даху в парі метрів від них. Найчастіше, з десяток точок доступу, встановлених в квартирах жителів, а також мікрохвильові печі і стільникові телефони (притиснуті до голови) надають на вас набагато більший вплив, ніж базова станція, встановлена \u200b\u200bв 100 метрах за межами будівлі.

Прийом декаметрових хвиль супроводжується глибокими завмираннями сигналу і вимагає зміни робочих частот в часі в залежності від стану іоносфери. Для підвищення надійності радіозв'язку застосовують здвоєний (рідше строєний) прийом на два (три) приймача, що працюють з рознесеними в просторі антенами. В результаті число антен на приймальні станції виявляється досить великим. Для зменшення числа антен, фідерів і спрощення їх комутації прийомні антени повинні бути широкодіапазонні. У цих антенах можна допустити кілька знижений ККД, оскільки рівні сигналу і зовнішніх перешкод при цьому зменшуються однаково і ставлення сигнал-шум не зміниться. Як приймальні застосовуються симетричні і несиметричні антени біжучої хвилі.

Симетричні антени біжучої хвилі являють собою систему горизонтальних симетричних вібраторів (рис.17, а), рівномірно розташованих в просторі і підключених через опору зв'язку до збиральної лінії.

Збірна лінія виконується многопроводной зі зниженим хвильовим опором W \u003d 160-200 Ом. З одного кінця збірна лінія за допомогою фідера підключається до приймача, а з іншого - замикається на опір R \u003d Wo. Число і довжину вібраторів бажано брати великими, при цьому збільшується потужність, яка приймається антеною. Однак збільшення довжини плеча більше значення 0.64λ небажано, оскільки призводить до збільшення рівнів бічних пелюсток. Для роботи в діапазоні хвиль 12,5 ... 70 м довжину плеча вібратора вибирають рівною l \u003d 0,64λкор \u003d 8 м. Довжина полотна антени L (збиральної лінії) визначає величину КНД. з

конструктивних міркувань довжину антени обмежують значенням 90 ... 100 м. Зі збільшенням числа вібраторів збільшується діюча довжина антени і зменшується відстань між вібраторами. При відстанях між вібраторами менше 0,5λ. подальше зменшення цієї відстані слабо позначається на рівнях бічних пелюсток, але збільшується шунтуючі дію вібраторів на збиральну лінію. Відстань між вібраторами вибирають в межах d \u003d (0,3 ... 0,4) λкор, а число вібраторів n \u003d 20-30.

У загальному випадку вхідний опір вібратора є комплексним. Безпосереднє підключення вібраторів до збиральної лінії змінює її погонні параметри, зміниться і фазова швидкість в ній. Будь-яке підключення до лінії зосередженого опору порушує однорідність лінії і викликає певне відображення енергії від точок підключення. Щоб зменшити шунтуючі дію і відображення, вібратори до збиральної лінії підключаються через опору зв'язку. В якості опору зв'язку може використовуватися активний опір (рис.17, а), конденсатор (ріс.17,6) або індуктивність (рис.17, в). Відповідно до цього антени біжучої хвилі позначаються БС, БЕ або БІ.

З економічних міркуванні висоту антен зменшують до 17 ... 25 м.

На рис.18 наведені ДН антени біжучої хвилі. У порівнянні з синфазними і ромбічними антени БС мають менші рівні бічних пелюсток. Активні опору зв'язку виключають резонансні явища, дозволяють збільшити довжини вібраторів і отримати значно більшу перекриття по діапазону. Одна антена БС практично перекриває весь діапазон декаметрових хвиль. Зі збільшенням опору зв'язку зменшується вплив вібраторів на збиральну лінію, поліпшується узгодження, але через зростання втрат погіршується ККД. Низький ККД дозволяє використовувати антени біжучої хвилі тільки в якості прийомних.

Для звуження ДН і збільшення КНД два полотна антени розташовують поруч і з'єднують паралельно з допомогою експоненційних фідерних трансформаторів.

У практиці радіозв'язку великого поширення набули антени типу БС-2 (21/8) (200 / 4,5) 25. Дане позначення має наступну розшифровку: антена біжучої хвилі (Б) з активними опорами зв'язку (С) складається з двох паралельно з'єднаних полотен (2). Кожне полотно має по 21 симетричного вібратора з довжиною плеча l \u003d 8 м і відстанню між ними d \u003d 4,5 м. Опір зв'язку в кожному плечі вібратора по 200 Ом. Полотна мають висоту підвісу над землею 25м.

В умовах обмеженого за розмірами антенного поля здвоєний прийом можна здійснити, використовуючи антени з взаємно перпендикулярними вібраторами (поляризационно-рознесений прийом). Якщо одна з антен має горизонтальні вібратори, наприклад БС, то друга повинна мати вертикальні вібратори. Такий антеною може бути БСВН - вертикальна несиметрична антена біжучої хвилі, вібратори якої пов'язані з збиральної лінією через активні опору (резистори) зв'язку (рис.19, а). Число вібраторів, їх довжина і відстані між ними вибираються з тих же міркувань, що і для антени БС Збірна лінія (рис. 19,6) виконується несиметричною, многопроводной з хвильовим опором 140 Ом. Зовнішні дроти збиральної лінії під кожним вібратором заземляются. Вібратори через опору зв'язку 350 ... 800 Ом підключаються до двох внутрішнім проводам. Антени БСВН в порівнянні з БС мають меншу вартість.

Антена БСВН2 в порівнянні з БС2 в горизонтальній площині має дещо більші рівні бічних пелюсток, оскільки вертикальний вібратор в горизонтальній площині не володіє спрямованими властивостями. Діаграма спрямованості антени БСВН у вертикальній площині істотно залежить від параметрів ґрунту. При ідеально провідної грунті максимум головної пелюстки ДН збігається з напрямком уздовж землі. В умовах реальної провідності грунту хвиля, що розповсюджується вздовж земної поверхні, відчуває поглинання і напрямок головної пелюстки становить з площиною землі кут 10 ... 200.

В діапазоні декаметрових хвиль в якості прийомної антени можна використовувати провід діаметром 3 ... 4 мм довжиною 100 ... ... 300 м, розташований на висоті 2,5 ... 3,5 м над землею, витягнутий в напрямку на кореспондента . До одного кінця через узгоджувальний трансформатор підключається приймальний фідер, а до іншого - через навантажувальний опір, рівний хвильовому опору дроти, - заземлення або противагу.

Вертикальні дроти на початку і кінці антени можуть істотно погіршити її спрямовані властивості. Щоб зменшити довжини цих проводів, навантажувальний опір в кінці і зовнішній провідник фідера на початку антени підключають ні до заземлень, а до піднесеним над землею противаги. При роботі на одній частоті противагу можна виконати з трьох променів, розташованих в горизонтальній площині, що розходяться під кутами 120 ° і мають довжину 0,25 λ, кожен. При роботі в діапазоні противагу виконують багатопроменевим, довжини променів якого вибирають по логоперіодічеськие закону Противага представляє систему з 15 променів, розташованих в горизонтальній площині, що розходяться йод кутами 360/15 \u003d 24 ° один до одного.

Для зниження хвильового опору провід антени виконують з декількох дротів, рознесених в просторі. При роботі на трасах невеликої довжини кути приходу хвилі Δ≥40 ° і довжина антени виявляється малої. Наприклад, при Δ \u003d 40 ° Lопт \u003d 2к, а при Δ \u003d 60 ° Lопт \u003d λ. Такі антени мають слабкі спрямованими властивостями. Для поліпшення спрямованих властивостей антену виконують у вигляді синфазной решітки з двох і більше проводів.

При роботі з далекими кореспондентами, коли кути приходу хвилі в вертикальній площині Δ≤18 °, оптимальна довжина антени Lопт≥10λ. Спрямовані властивості такої антени краще.

Антена, що представляє собою синфазну решітку, що складається з двох проводів, рознесених на 20 ... 60 м, при довжині кожного проводу 100 ... 300 м, може бути використана на магістральних лініях зв'язку великої протяжності як тимчасова або резервна.

На трасах протяжністю понад 2000 км застосовують здвоєний прийом на рознесені в просторі антени. Якщо просторовий рознос антен здійснити важко, застосовують поляризационно-рознесений прийом з використанням антен БС2 і БСВН2, маючи в своєму розпорядженні вертикальні вібратори БСВН2 безпосередньо під колективними лініями антени БС2.

1) Де краще розташовувати базову станцію?
Базову станцію слід розміщувати на найвищій точці таким чином, щоб максимальна кількість клієнтів могли бачити її антени. Це може бути дах найвищої будівлі, вежа, заводська труба і т.д.

2) Яке обладнання необхідне для створення базової станції (БС)?
найпростіша базова станція (БС) складається з:
а. бездротового маршрутизатора РЕЗ «РАПІРА»
б. ВЧ кабелю з роз'ємами N. Для підключення до маршрутизатора використовується роз'єм N-male. Залежно від типу антени на іншому кінці кабелю може використовуватися N-male, N-female чи іншої роз'єм.
в. Антени - секторної або всенаправленной
м Кабеля зниження типу STP Cat.5
д. Інжектора харчування (входить в комплект поставки РЕЗ «РАПІРА»)
БС високої продуктивності може складатися з 3х або 6ти таких комплектів, які забезпечують покриття 360 градусів по азимуту. При використанні версії радіомаршрутізатора з двома бездротовими інтерфейсами може встановлюватися один маршрутизатор на 2 секторних антени за умови, що частоти передачі відстоять один від одного не менш ніж на 100Мгц.

3) Як багато клієнтів може бути підключено до однієї базової станції?
одна базова станція може обслуговувати до 128 клієнтів на сектор. Слід пам'ятати, що пропускна здатність базової станції ділиться між усіма клієнтами. Таким чином, швидкість, доступна кожному з клієнтів залежить від загального числа клієнтів, навантаження, яку кожен з них створює, кількості і активності комп'ютерів в локальних мережах, які переховуються за клієнтськими маршрутизаторами. Ви можете впливати на розподіл ресурсів базової станції, користуючись засобами QoS, Шейпінгу та пріоритетності, щоб виділити кожному клієнту необхідну йому смугу пропускання.

4) Що мені потрібно, щоб підключити локальну мережу клієнта до БС?
Вам буде потрібно:
а. маршрутизатор РЕМ «РАПІРА», налаштований в режимі бездротовогоклієнта
б. ВЧ кабель з роз'ємами. Для підключення до маршрутизатора використовується роз'єм N-male. Залежно від типу антени на іншому кінці кабелю може використовуватися N-male, N-female чи іншої роз'єм.
в. Антена направлена \u200b\u200b- параболічна або планарная (панельна)
м Кабель зниження типу STP Cat.5 (до 100м)
д. Інжектор харчування (входить в комплект поставки РЕЗ «РАПІРА»)
Залежно від результатів енергетичного розрахунку вибирається антена з необхідним коефіцієнтом посилення. Антена монтується так, щоб до антени базової станції забезпечувалася пряма видимість.
Маршрутизатор є шлюзом для комп'ютерів ЛВС клієнта. ЛВС клієнта може бути захищена засобами FIREWALL, вбудованими в бездротовий маршрутизатор. Ви також можете задіяти функцію DHCP - сервера для автоматичної роздачі комп'ютерів IP адрес і функцію NAT, щоб приховати всю ЛВС клієнта за одним IP.

5) Як багато локальних мереж клієнта може бути підключено до бездротової мережі за допомогою одного бездротового маршрутизатора РЕМ «РАПІРА»?
РЕЗ «РАПІРА» має один інтерфейс в «вуличної» версії і 2 інтерфейсу в «кімнатній». Відповідно числу інтерфейсів ви можете підключити 1 або 2 мережі. РЕЗ «РАПІРА» також підтримує VLAN. Підключивши до радіомаршрутізатору комутатор з підтримкою VLAN 802.11Q, ви можете створити до 255 віртуальних інтерфейсів і підключити відповідну кількість ізольованих один від одного локальних мереж, забезпечивши маршрутизацію між ними і розмежувавши доступ листами доступу FIREWALL.

6) Чи може бути обмежена доступна смуга пропускання для кожного з клієнтів?
Так, швидкість у напрямку «до клієнта» може бути централізовано обмежена на БС за допомогою функції шейпінгу. У напрямку «від клієнта» швидкість може бути задана на клієнтських радіомаршрутізаторах.

7) Який максимальний радіус обслуговування базової станції?
Максимальний радіус обслуговування, тобто відстань від БС до самого віддаленого клієнта залежить зокрема від наступних факторів:
а. потужності передавача (залежить від модуляції) і чутливості приймача, яка в свою чергу теж залежить від обраної швидкості (модуляції).
б. посилення антени БС і антени клієнта
в. втрат в СВЧ кабелях і роз'ємах (залежить від їх типу і довжини кабелів)
д. наявності перешкод для поширення хвилі в 1й зоні Френеля
е. перешкод від систем працюють на тій же або близькою частотою
Зазвичай радіус обслуговування стільники БС не перевищує 10-15км. дозволяє заздалегідь оцінити максимальний радіус обслуговування при використанні різних антен і підсилювачів.

8) Чи можу я використовувати підсилювачі щоб збільшити радіус обслуговування або довжину каналу точка - точка?
Так, ви можете використовувати підсилювач зовнішній підсилювач. модифікації РЕЗ «РАПІРА» PA400 містять вбудований двонаправлений підсилювач. Використання версії PA400 дозволяє до 10dB підняти рівень сигналу на передачу, чутливість на 2-3dB і допомагає збільшити радіус обслуговування в 2 - 4 рази. Використання версії PA400 з вбудованим підсилювачем забезпечує істотну економію і додатковими експлуатаційні переваги.

9) Як вибирати антену для клієнтської станції або каналу точка - точка?
Пам'ятайте старе і мудре правило «антена - кращий підсилювач». На відміну від підсилювача, антена не вносить додаткових шумів і не посилює перешкоди разом з корисним сигналом на прийомі. Хороша спрямована антена дозволяє «відбудуватися» від перешкод у напрямку за рахунок використання вузького променя. Наприклад, параболічна антена діаметром 0,9 м забезпечує посилення 30dB і забезпечує ширину променя близько 3 градусів. На відстані 5 кілометрів така антена дає «пляма» випромінювання з радіусом всього близько 130метров. В діапазоні 5-6 ГГц розміри антени, необхідні для досягнення відповідного посилення менше, ніж для 2.3 - 2.5 ГГц. Пам'ятайте, що параболічні антени мають кращі характеристики за рівнем заднього і бічних пелюсток в порівнянні з планарнимі антенами.

10) Як вибирати антени для базової станції?
антени длябазової станції краще використовувати секторні. Чим менше кут (сектор) обслуговування, тим менше перешкод буде «збирати» така антена, але тим більше маршрутизаторів і частотних каналів зажадає така БС для покриття потрібного сектора. найбільш поширені антениз шириною основної пелюстки 60, 90 і 120 градусів c посиленням від 15 до 13dB. Зазвичай у вертикальній площині ширина пелюстки становить 6-8 градусів, тобто випромінювання «притиснуто» до землі і розповсюджується уздовж горизонту. Чим менше ширина головної пелюстки антени, Тим більше її посилення, обумовлене концентрацією випромінюваної енергії. при виборіі юстирування антенислід користуватися відповідним розрахунком, щоб обчислити необхідний нахил антени по куту місця. Занадто малий кут випромінювання у вертикальній площині може обмежити підключення клієнтів поблизу від базової станції, особливо якщо остання розташована занадто високо.

Використання антен з круговою діаграмою спрямованості 360 градусів не рекомендується при створенні БС з великим планованим радіусом обслуговування і числом клієнтів, особливо в умовах перешкод. Крім того, площина випромінювання всенаправленной антенинаправлена \u200b\u200bстрого горизонтально і близькі абоненти, розташовані нижче БС будуть зазнавати труднощів зі зв'язком.

12) Чи потрібна «пряма видимість»?
Так, пряма видимість необхідна в більшості випадків. Це означає, що на уявній прямій лінії між антенами пристроїв не повинно бути фізичних перешкод (дерев, будівель тощо). Слід також враховувати природу поширення хвиль і робити запас на дифракцію ().

13) Що таке Зони Френеля?
Зони Френеля - це простір навколо уявної лінії «прямої видимості», в якому поширюється радіохвиля. Хоча б 80% цієї зони, в яких зосереджена основна потужність випромінювання, повинні бути також вільні від перешкод, в іншому випадку сигнал буде ослаблений. Якщо ви хочете «стрельнути» в щілину між двох будинків, спочатку діаметра 1й зони Френеля. Наприклад, для каналу 5.8ГГц довжиною 16км зона Френеля в середині линка - це коло з радіусом 14м. Проміжок між будинками має становити не менше 28м. Для 2.4ГГц радіус зони Френеля буде вже 34м.

14) Чи можу я «прозоро» об'єднати 2 ЛВС?
Так, ви можете забезпечити прозоре проходження трафіку через бездротові маршрутизатори «РАПІРА», Налаштувавши їх для роботи в режимі мосту. При цьому кадри Ethernet проходять фільтрацію по динамічної таблиці MAC адрес перед відправкою в ефір. Детальніше про на будівництвіобладнання для роботи в даному режимі читайте в інструкції по експлуатації.

15) Як багато часу потрібно для монтажу найпростішої бездротової мережі?
Зовсім небагато! Кваліфікованої бригаді з 2-х чоловік зазвичай потрібно не більше одного дня для монтажу каналу точка - точка. Монтаж базової станції з 3х секторів і підключення 5ти клієнтів зажадає 2-3 дня.

16) Якої довжини і різновиди ВЧ кабель використовувати?
Найкоротшою довжини. Пам'ятайте, що на частотах 2.3 - 2.5ГГц, а тим більше 5-6ГГц кабель несе вельми істотне загасання. РЕЗ «РАПІРА» спеціально має всепогодне виконання, щоб забезпечити можливість монтажу безпосередньо поруч з антеною. При цьому ви можете використовувати гнучкий і зручний в обігу кабель марки 8D-FB (синій або зелений) або йому подібний. Якщо ж ви хочете розташувати антену на видаленні 10 - 20м від маршрутизатора, слід використовувати або товстий гнучкий кабель з низьким загасанням, наприклад 10D-FB, або жорсткий кабель з відповідними роз'ємами. Ми рекомендуємо використовувати кабелі з суцільним спіненим діелектриком. Ці кабелі мають більш стабільними характеристиками і простіше в зверненні. Кабелі з діелектриком в вигляді повітряного проміжку, наприклад поширеною марки DX-10 (жовтий кабель) мають ряд неприємних недоліків:
a. при монтажі роз'ємів пайкою, а також від нагрівання при термоусаджування гідроізоляції тонкий внутрішній діелектрик плавиться і кабель втрачає властивості, починає вносити величезну загасання
b. в процесі експлуатації внаслідок перепадів вуличної температури і пов'язаного з цим періодичного виникнення повітряного розрідження, в порожнині діелектрика з часом накопичується волога, від якої кабель втрачає працездатність
c. кабелі змінюють властивості при згинанні, оскільки центральна жила слабо зафіксована

Стільниковий зв'язок з недавніх пір так міцно увійшла в наше повсякденне життя, що важко уявити сучасне суспільство без неї. Як і багато інших великих винаходів мобільний телефон сильно вплинув на наше життя, і на багато її сфери. Важко сказати яким було б майбутнє, якби не цей зручний вид зв'язку. Напевно таким же, як і у фільмі "Назад в Майбутнє-2", де є літаючі авто, ховерборд, і багато іншого, але немає стільникового зв'язку!

Але сьогодні в спеціальному репортажі для буде розповідь не про майбутнє, а про те, як влаштована і працює сучасний стільниковий зв'язок.

Для того, щоб дізнатися про роботу сучасної стільникового зв'язку в форматі 3G / 4G, я напросився в гості до нового федеральному оператору Tele2 і провів цілий день з їх інженерами, які пояснили мені всі тонкощі передач даних через наші мобільні телефони.

Але розповім спочатку трохи про історію виникнення стільникового зв'язку.

Принципи роботи беспрводной зв'язку були випробувані майже 70 років тому - перший громадський рухливий радіотелефон з'явився в 1946 р в Сент-Луїсі, США. У Радянському союзі дослідний зразок мобільного радіотелефону був створений в 1957 році, потім вчені інших країн створювали подібні пристрої з різними характеристиками, і тільки в 70-х роках минулого століття в Америці були визначені сучасні принципи роботи стільникового зв'язку, після чого і почалося її розвиток.

Мартін Купер - винахідник прототипу портативного стільникового телефону Motorola DynaTAC вагою в 1,15 кг і розмірами 22,5х12,5х3,75 см

Якщо в західних країнах до середини 90-х років минулого століття стільниковий зв'язок була поширена повсюдно і їй користувалася велика частина населення, то в Росії вона тільки почала з'являтися, і стала доступною для всіх трохи більше 10 років тому.

Громіздкі кірпічеобразние мобільники працювали в форматах першого і другого поколінь пішли в історію, поступившись місцем смартфонам з 3G і 4G, кращої голосовим зв'язком і високою швидкістю інтернету.

Чому зв'язок називається стільникового? Тому що територія, на якій забезпечується зв'язок, розбивається на окремі осередки або стільники, в центрі яких розташовуються базові станції (БС). У кожній "соте" абонент отримує однаковий набір послуг в певних територіальних межах. Це означає, що переміщаючись від однієї "соти" до іншої, абонент не відчуває територіальної прихильності і може вільно користуватися послугами зв'язку.

Дуже важливо, щоб була безперервність з'єднання при переміщенні. Це забезпечується завдяки так званому хендовер (Handover), при якому з'єднання встановлене абонентом як би підхоплюється сусідніми сотами по естафеті, а абонент продовжує розмовляти або копатися в соцмережах.

Вся мережа ділиться на дві підсистеми: підсистема базових станцій і підсистема комутації. Схематично це виглядає так:

В середині "соти", як було сказано вище знаходиться базова станція, яка зазвичай обслуговує три "стільники". Радіосигнал від базової станції випромінюється через 3 секторні антени, кожна з яких спрямована на свою "соту". Буває так, що на одну "соту" спрямовані відразу кілька антен однієї базової станції. Це пов'язано з тим, що мережа стільникового зв'язку працює в декількох діапазонах (900 і 1800 МГц). Крім того, на даній базової станції може бути присутнім обладнання відразу декількох поколінь зв'язку (2G і 3G).

Але на вишках БС Tele2 варто обладнання тільки третього і четвертого покоління - 3G / 4G, так як компанія вирішила відмовитися від старих форматів на користь нових, які допомагають уникати обривів голосового зв'язку і забезпечують більш стабільний інтернет. Завсідники соцмереж підтримають мене в тому, що в наш час швидкість інтернету дуже важлива, 100-200 кб / с вже не досить, як це було пару-трійку років тому.

Наболее звичним місцем розміщення БС є вежа або щогла, побудована спеціально для неї. Напевно ви могли бачити червоно-білі вишки БС десь у віддаленості від житлових будинків (в поле, на пагорбі), або там, де поблизу немає високих будівель. Як ось ця, яку видно з мого вікна.

Однак, в умовах міських поселеннях важко знайти місце під розміщення масивного споруди. Тому у великих містах базові станції розміщуються на будівлях. Кожна станція ловить сигнал від мобільних телефонів на видаленні до 35 км.

Це антени, саме устаткування БС знаходиться на горищі, або в контейнері на даху, яке представляє з себе пару залізних шаф.

Деякі базові станції розташовані там, де ви навіть не здогадаєтеся. Як наприклад на даху цієї парковки.

Антена БС складається з декількох секторів, кожен з яких приймає / відправляє сигнал в свою сторону. Якщо вертикальна антена здійснює зв'язок з телефонами, то кругла з'єднує БС з контролером.

Залежно від характеристик, кожен сектор може обслуговувати до 72 дзвінків одночасно. БС може складатися з 6 секторів, і обслуговувати до 432 дзвінків, однак зазвичай на станціях встановлюють менше передавачів і секторів. Стільникові оператори, такі як Tele2, вважають за краще ставити більше БС для поліпшення якості зв'язку. Як мені сказали, тут використовується найсучасніше обладнання: базові станції Ericsson, транспортна мережа - Alcatel Lucent.

Від підсистеми базових станцій сигнал передається в сторону підсистеми комутації, де і відбувається встановлення з'єднання з потрібним абоненту напрямком. У підсистемі комутації є ряд баз даних, в яких зберігається інформація про абонентів. Крім того ця підсистема відповідає за безпеку. Якщо сказати простіше, то комутатор викон яет ті ж функції, що і дівчата оператори, які раніше руками з'єднували вас з абонентом, тільки зараз все це відбувається автоматично.

Устаткування для цієї базової станції заховано в цьому залізному шафі.

Крім звичайних вишок є також і мобільні варіанти базових станцій, розміщені на вантажівках. Їх дуже зручно використовувати під час стихійних лих або в місцях масового скупчення людей (футбольні стадіони, центральні площі) на час свят, концертів та інших заходів. Але, на жаль, через проблеми в законодавстві широкого застосування вони поки не знайшли.

Для забезпечення оптимального покриття радіосигналом на рівні землі, базові станції проектуються спеціальним чином, тому незважаючи на дальність в 35 км. сигнал не поширюється на висоту польоту літаків. Однак деякі авіакомпанії вже почали встановлювати на своїх бортах невеликі базові станції, що забезпечують стільниковий зв'язок всередині літака. Така БС з'єднується з наземної мережею за допомогою супутникового каналу. Система доповнюється панеллю керування, яка дозволяє екіпажу включати і вимикати систему, а також окремі типи послуг, наприклад, вимикати голос на нічних рейсах.

Також я заглянув в офіс Tele2, щоб побачити як фахівці контролюють якість стільникового зв'язку. Якщо кілька років тому така кімната була б обвішана до стелі моніторами показують дані мережі (завантаженість, аварії мережі, і т.п.) то з часом потреба в такій кількості моніторів відпала.

Технології згодом сильно розвинулися і досить ось такий невеликої кімнати з кількома фахівцями, щоб спостерігати за роботою всієї мережі в Москві.

Трохи видів з офісу Tele2.

На нараді співробітників компанії обговорюються плани із захоплення столиці) З початку будівництва до сьогоднішнього дня Tele2 встиг покрити своєю мережею всю Москву, і поступово завойовує Підмосков'ї, запускаючи більше 100 базових станцій щотижня. Так як я живу тепер в області, мені дуже важливо. щоб ця мережа якомога швидше прийшла в моє містечко.

У планах компанії на 2016 р забезпечення високошвидкісного зв'язку в метро на всіх станціях, на початок 2016 зв'язок Tele2 присутній на 11 станціях: зв'язок стандарту 3G / 4G на метро «Борисово», «Діловий центр», «Котельник», «Лермонтовський проспект» , «Тропарево», «Шіпіловская», «Зябліково», 3G: «Білоруська» (Кільцева), «Спартак», «П'ятницьке шосе», «Жулебіно».

Як я говорив вище, Tele2 відмовилася від формату GSM на користь стандартів третього і четвертого покоління - 3G / 4G. Це дозволяє встановлювати базові станції 3G / 4G з більшою частотою (наприклад, всередині МКАД БС стоять на відстані близько 500 метрів один від одного), щоб забезпечувати більш стабільний зв'язок і високу швидкість мобільного інтернету, чого не було в мережах попередніх форматів.

З офісу компанії я в компанії інженерів Никифора і Володимира вирушаю на одну з точок, де їм потрібно заміряти швидкість зв'язку. Никифор стоїть навпроти однієї з щогл, на якій встановлено обладнання для забезпечення зв'язку. Якщо придивіться, то помітите трохи далі зліва ще одну таку щоглу, з обладнанням інших стільникових операторів.

Як це не дивно, але стільникові оператори часто дозволяють своїм конкурентам використовувати свої баштові споруди для розміщення антен (природно на взаємовигідних умовах). Це викликано тим, що будівництво вежі або щогли - дороге задоволення, і такий обмін дозволяє заощадити чимало коштів!

Поки ми заміряли швидкість зв'язку, Никифора кілька разів перехожі бабусі і дядька запитали чи не шпигун він)) "Так, глушимо радіо" Свобода "!).

Устаткування насправді виглядає незвично, з його вигляду можна припустити все що завгодно.

У фахівців компанії чимало роботи, якщо врахувати, що в Москві і області у компанії більше 7тис. базових станцій: з них близько 5 тис. 3G і близько 2тис. базових станцій LTE, а за останній час кількість БС збільшилася ще приблизно на тисячу.
Всього за три місяці в Підмосков'ї було виведено в ефір 55% від загальної кількості нових базових станцій оператора в регіоні. На даний момент компанія забезпечує якісне покриття території, на якій проживає понад 90% населення Москви і Московської області.
До речі, в грудні мережу 3G Tele2 була визнана кращою за якістю серед всіх столичних операторів.

Але я вирішив особисто перевірити наскільки хороша зв'язок у Tele2, тому придбав сімку в найближчому до мене торговому центрі на м.Войковская, з найпростішим тарифом "Дуже чорний" за 299 р (400 смс / хв і 4 ГБ). До речі, у мене був подібний білайнівським тариф, який на 100 рублів дорожче.

Перевірив швидкість не відходячи далеко від каси. Прийом - 6.13 Mbps, передача - 2.57 Mbps. З огляду на, що я стою в центрі торгового центру це непоганий результат, зв'язок Tele2 добре проникає крізь стіни великого ТЦ.

На м.Третьяковская. Прийом сигналу - 5.82 Mbps, передача - 3.22 Mbps.

І на м.Красногвардейская. Прийом - 6.22 Mbps, передача - 3.77 Mbps. Заміряв біля виходу з метро. Якщо взяти до уваги, що це околиця Москви, дуже навіть пристойно. Вважаю, що цілком прийнятна зв'язок, впевнено можна сказати, що стабільна, якщо враховувати, що Tele2 з'явилася в Москві всього пару місяців назад.

У столиці стабільна зв'язок Tele2 є, це добре. Маю велику надію, що вони швидше прийдуть в область і я зможу повною мірою користуватися їх зв'язком.

Тепер і ви знаєте як працює стільниковий зв'язок!

Якщо у вас є виробництво або сервіс, про який ви хочете розповісти нашим читачам, пишіть пишіть мені - Аслан ( [Email protected] ) І ми зробимо найкращий репортаж, який побачать не тільки читачі співтовариства, але і сайту http://ikaketosdelano.ru

Підписуйтесь також на наші групи в фейсбуці, вконтакте, однокласниках і в гугл + плюс, Де будуть викладатися найцікавіше зі спільноти, плюс матеріали, яких немає тут і відео про те, як влаштовані речі в нашому світі.

Тисни на іконку і підписуйся!