Как работают сети мобильных операторов?

Почти каждый в нашей стране пользуется мобильной связью, но мало кто задумывается, как она работает. Лучший способ внести немного ясности – увидеть работающий объект. Для этого мы отправились на базовую станцию «Интертелекома», и после необычной экскурсии можем рассказать не только о самой базовой станции (БС), но и о проблемах, с которыми сталкиваются операторы при постройке и эксплуатации сетей.

Для простоты описания, инфраструктуру любого оператора можно разделить на две части: сеть радиодоступа и опорную сеть. Сеть радиодоступа – это в первую очередь базовые станции, которые создают покрытие, а опорная сеть – узлы, соединяющие БС и обеспечивающие остальную работу. В момент совершения звонка телефон связывается со станцией. Та обращается к контроллеру, к которому подсоединены несколько базовых, а контроллер – к коммутатору. Система знает, в зоне действия какой БС находится вызываемый абонент и процесс повторяется в обратном порядке. Если абонент пользуется услугами другого оператора, коммутатор связывается с чужим оборудованием.

Базовая станция

Базовая станция (сайт – на профессиональном сленге) сложный комплекс из антенн, аппаратного оборудования и подсистемы питания. Из перечисленного, абонент видит разве что антенны, а остальное скрыто от глаз в отдельной железной коробке под вышкой или комнате на чердаке.

Оборудование БС, на которой мы побывали, собрано в маленькой комнате размерами 2 на 2 метра – места в ней немного, но и тесной не назовешь. Часть компонентов сильно греется, поэтому в обязательном порядке в помещении устанавливается кондиционер.

Справа на стене – электрический щиток со счетчиком и автоматами.

В центре стоит шкаф средних размеров с оборудованием, которое отвечает за связь. К нему подключены толстые фидерные кабели, которые идут к антеннам на крыше. По ним сигнал передается на усилители.

Во время работы усилитель сильно нагревается. Холодный воздух проходит каких-то 50 см, а выходит ощутимо теплым.

Существуют усилители, предназначенные для установки на улице, они охлаждаются естественным образом.

Большой шкаф слева – это подсистема питания и система мониторинга. Первая заряжает аккумуляторы и преобразовывает переменный ток в постоянный (48 В), необходимый оборудованию базовой станции. Набор из восьми аккумуляторов (12 В, 200 А), который виден на фото, может обеспечить работу базовой станции на протяжении примерно 10 часов.

Если электроэнергия пропала на больший период времени, к щитку подключается дизельный электрогенератор. При любом сценарии у абонентов должна остаться связь, уверены в «Интертелекоме».

Система мониторинга постоянно собирает данные о состоянии оборудования и передает их в центр управления оператора. Отслеживается наличие питания сети, состояние выпрямителя тока, заряд и температура батарей, сигнализация (датчик открытия дверей). Иногда устанавливаются датчики затопления, дыма и другие – смотря где стоит сайт.

Для связи с сетью к базовой станции подводится оптоволокно. Если сделать это затруднительно или дорого, то станция связывается с соседними через релейную систему. Небольшая круглая антенна на вышке – приемо-передающая часть.

Диаграмма направленности такой антенны – пара градусов, поэтому она устанавливается с высокой точностью. Любопытно, что передача данных идет на частоте порядка 11 ГГц – это позволяет «Интертелекому» обеспечивать канал передачи в сотни мегабит в любых погодных условиях.

На крыше здания стоит мачта с тремя панельными антеннами, создающими покрытие сети – стандартное решение, обеспечивающие качественное покрытие. Ширина диаграммы направленности каждой из них – 60 градусов (оптимально для городских условий).

Для базовых станций стандарта CDMA обязательно наличие GPS, он нужен для реализации handover – «перебрасывания» абонента с одной базовой на другую без прерывания звонка. Приемник GPS – едва ли не единственный элемент БС, не требующий разрешения УГЦР. Оператор получает разрешение на использование остальных элементов каждой БС у регулятора. Кроме этого, специалисты УГЦР регулярно контролируют объекты операторов – проверяют правильность установки оборудования, чтобы оно не создавало помех другим операторам и соответствовало санитарным нормам.

Монтаж вышек происходит с соблюдением множества правил. Перед заводом в помещение обязательна «антикапля» – изгиб фидерных кабелей направлен вниз, поэтому вода стекает и не попадает внутрь комнаты. Через каждые 15 метров на антенных кабелях установлено заземление.

Обслуживание, внештатные ситуации

Сайт требует периодического обслуживания. Обычная проверка может включать снятие показаний счетчиков и тест подсистемы питания. В аварийных ситуациях инженеры «Интертелекома» не действуют «в слепую». Благодаря системе мониторинга они заранее имеют информацию о возможных неисправностях. Если сломался какой-то элемент базовой станции, его можно заменить «на горячую», потому что конструкция современных БС является модульной. Все сделано с расчетом на то, чтобы даже в нештатных ситуациях у абонента оставалась связь.

Часть управляющих плат чувствительна к статическому электричеству, поэтому обслуживающий «шкаф» инженер обязательно надевает браслет, который снимает статику с тела. Любопытно, что покупка оборудования – только часть затрат операторов, периодически они платят за лицензионное ПО, установленное на нем.

Срабатывание сигнализации требует выезда на место службы безопасности. Воров обычно интересуют аккумуляторы и кондиционеры – их легче продать, а дорогостоящее оборудование сбыть тяжело, поэтому его не трогают.

Развитие сети

Месторасположение базовой станции определяет отдел планирования развития сети оператора. С помощью моделирования специалисты рассчитывают, где установить базовую станцию для оптимального покрытия, какие у нее будут характеристики. Практика вносит коррективы – не всегда получается найти подходящее здание, важна и стоимость аренды. Строительство вышек – дорогостоящее удовольствие, поэтому антенны всех операторов можно увидеть на трубах котелен, элеваторах и других промышленных объектах.

Работа вышек контролируется в центрах управления сетью. «Интертелеком», благодаря меньшему числу БС, обходится одним таким центром, расположенным в Одессе. У GSM-операторов несколько центров управления, отвечающих за отдельные регионы.

Максим Андрейчук

Источник: itc.ua