Введение

Одним из основных элементов сети любого сотового оператора является базовая станция (base station subsystem), представляющая собой системный комплекс приемопередающей аппаратуры, осуществляющей централизованное обслуживание группы конечных абонентских устройств. Проще говоря — благодаря базовым станциям (или коротко — БС) мобильные устройства абонентов (сотовые телефоны, планшеты, usb-модемы) могут связываться между собой через коммутационное оборудование, выходить в интернет, получать и отправлять сообщения и данные. Зона покрытия антенн базовой станции образует соту, а вместе — группу сот. Покрытие 1 БС в зависимости от настроек может быть от нескольких десятков метров до 50 километров (иногда и более). Каждая БС обслуживает только свой определенный участок сети с помощью нескольких нацеленных в различные участки сектора трансиверов. Рабочий радиус (ширина охвата), равно как и емкость, у БС может быть разной и зависит от установленного оборудования. Базовые станции могут работать в различных радиочастотных ресурсах, которые принято относить к различным стандартам сотовой связи, например — 900 МГц, 1800 МГц и 2100 МГц, соответственно GSM900, GSM1800 и UMTS. Как нам пояснили в «Tele2 Казахстан», это стандарты связи, которые используются в Казахстане сотовыми GSM-операторами, представленные на мобильном рынке Казахстана. Разные операторы используют разные частотные диапазоны, что позволяет операторам работать и не оказывать влияния друг на друга. Каждая базовая станция состоит из следующих основных элементов: приемо-передающих антенных устройств или секторов, оборудования для ретрансляции радиосигнала. Также БС, помимо основного источника питания, обеспечиваются резервным источником автономного питания на случай отключения электричества (аккумуляторные батареи, иногда небольшой дизель-генератор).

Каждая базовая станция способна обслуживать определенное количество абонентов — так называемая емкость базовой станции. В случае, если емкость конкретной базовой станции исчерпана, например, БС способна обслужить только 30 абонентов, соответственно поддерживается разговор 30 абонентов, то 31-го абонента и всех последующих данная БС «передаст» на обслуживание соседней базовой станции. Этот процесс передачи, или перехода абонента, от одной базовой станции к другой называется «хэндовер». Управляет данным процессом устройство «контроллер базовых станций», который постоянно отслеживает работу нескольких десятков базовых станций и распределяет нагрузку внутри сети, при этом осуществляя связь с коммутационным оборудованием (коммутатором). При этом контроллер следит сразу за несколькими параметрами, в том числе и за уровнем принимаемого и передаваемого сигнала сотовым устройством, если сотовый телефон сигнализирует, что уровень сигнала от текущей базовой станции слабый, то контроллер дает команду на переключение на другую базовую станцию с более сильным сигналом. Количество «контроллеров» зависит от количества работающих базовых станций.

Связь между элементами сети и центром управления сетью осуществляется посредством радиорелейной связи или через кабельное соединение.

Общие сведения

Базовая Станция представляет из себя пару железных шкафов, запертых в хорошо кондиционируемом помещении.

Антенна Базовой Станции разделена на несколько секторов, каждый из которых "светит" в свою сторону. Вертикальная антенна осуществляет связь с телефонами, круглая соединяет Базовую Станцию с контроллером: Каждый сектор может обслуживать до 72 звонков одновременно, в зависимости от настройки и конфигурации. Базовая Станция может состоять из 6 секторов, таким образом, одна Базовая Станция может обслуживать до 432 звонков, однако, обычно на станции установлено меньшее количество передатчиков и секторов. Сотовые операторы предпочитают ставить больше БС для улучшения качества связи. Базовая Станция может работать в трех диапазонах:  900 МГц - сигнал на этой частоте распространяется дальше и лучше проникает внутрь зданий 1800 МГц - сигнал распространяется на более короткие расстояния, но позволяет установить большее количество передатчиков на 1 секторе 2100 МГц - Сеть 3G На Базовые Станции в полях и деревнях устанавливают передатчики 900 МГц, а в городе, где Базовые Станции натыканы как иглы у ежика, в основном, связь осуществляется на частоте 1800 МГц, хотя на любой Базовой Станции могут присутствовать передатчики всех трех диапазонов одновременно.  Сигнал частотой 900 МГц может бить до 35 километров, хотя "дальность" некоторых Базовых Станций, стоящих вдоль трасс, может доходить до 70 километров, за счет снижения числа одновременно обслуживаемых абонентов на станции в два раза. Соответственно, наш телефон с его маленькой встроенной антенной также может передавать сигнал на расстояние до 70 километров…  Все Базовые Станции проектируются таким образом, чтобы обеспечить оптимальное покрытие радиосигналом на уровне земли. Поэтому, несмотря на дальность в 35 километров, на высоту полета самолетов радиосигнал просто не посылается. Тем не менее, некоторые авиакомпании уже начали устанавливать на своих самолетах маломощные базовые станции, которые обеспечивают покрытие внутри самолета. Такая БС соединяется с наземной сотовой сетью с помощью спутникового канала. Система дополняется панелью управления, которая позволяет экипажу включать и выключать систему, а также отдельные типы услуг, например, выключать голос на ночных рейсах. Телефон может измерять уровень сигнала от 32 Базовых Станций одновременно. Информацию о 6-ти лучших (по уровню сигнала) он отправляет по служебному каналу, и уже контроллер (BSC) решает, какой БС передать текущий звонок (Handover), если вы находитесь в движении. Иногда телефон может ошибиться и перебросить вас на БС с худшим сигналом, в этом случае разговор может прерваться. Также может оказаться, что на Базовой Станции, которую выбрал ваш телефон, все голосовые линии заняты. В этом случае разговор также прервется.  BТS включают в себя все устройства, обеспечивающие функции радиопередачи в одной соте или в нескольких сотах

Пример BТS серии RBS 2000 (исполнение компании ERICSSON)

В системе GSM (исполнение компании ERICSSON) существуют несколько вариантов BTS. В основном BTS классифицируются по месту применения, следовательно, существуют следующие BTS:

• BTS наружного применения (макро BS)

• BTS внутреннего применения (макро BS)

• Специализированные BTS (Англия)

• Микро BTS

Все перечисленные типы BTS поддерживают три частотных диапазона GSM: 900/1800/1900 MГц.

Описание системы базовых станций

Система базовых станций (BSS), предназначена для выполнения функций, связанных с радиоинтерфейсом. К данным функциям можно отнести:

• радиосвязь с MS;

• осуществление хэндоверов при перемещении MS через соты;

• управление радиочастотными ресурсами и конфигурация сотовых параметров.

На рис. 2 представлена схема системы

BS

Рис. 2. Система базовых станций

Рассмотрим в качестве примера систему BSS в исполнении компании ERICSSON, которая состоит из трёх основных компонентов:

• Контроллер базовых станций (BSC): центральный узел, контролирующий работу транскодеров и базовых станций.

• Транскодер (TRC): транскодер осуществляет функцию адаптации скорости. Адаптация скорости используется для того, чтобы преобразовывать скорость передачи информации между радиотрактом и MSC/VLR. Скорость передачи по радиотракту - 33.8 кбит/сек, а скорость передачи информации в MSC/VLR – 64 кбит/сек.

• Базовые станции (RBS): BТS в реализации компании ERICSSON называются RBS (Radio Base Station) и являются интерфейсом между MS и остальными сетевыми узлами. RBS обеспечивают функции радиочастотного покрытия, используя антенные системы.

Контроллер базовых станций и транскодер

Существуют два способа выполнения BSC и TRC:

• Совмещённое исполнение BSC и TRC. Выполняется на одной основе, например на основе АХЕ. Данное исполнение ориентированно на средний или высокий абонентский трафик. Обычно применяется в городских или пригородных районах, где высокая плотность населения. Такое исполнение позволяет использовать одновременно до 1024 передатчиков. Одним BSC/TRC может поддерживаться до 15 удалённых BSC.

• Отдельное исполнение BSC и TRC. Данное исполнение ориентированно на низкий или средний абонентский трафик. Обычно применяется в пригородных районах или сельской местности, где малая плотность населения. Такое исполнение позволяет использовать до 500 передатчиков одновременно. Отдельный TRC располагается в том же узле, что и MSC/VLR для повышения эффективности передачи.

Выбор объектов размещения базовых станций.

Рис. 3 Использование TRC и адаптация скорости

Определение точки установки базовой станции осуществляется исходя из территории обслуживания, конфигурации сети, особенностей городской застройки, ожидаемых параметров абонентского трафика в зоне обслуживания BS, разработанной топологической модели территории обслуживания сети и частотно-территориального плана.

При выборе объектов размещения базовых станций необходимо использовать следующее оборудование:

• Цифровой фотоаппарат

• Цифровую видеокамеру

• Бинокль

• Лазерный дальномер

• GPS приемник

• Компас (для измерений на земле, в отсутствие окружения металлических предметов). Измерения компасом на крышах запрещено в силу неправильного указания направления на Север.

• Измеритель силы сигнала типа TEMS компании ERICSSON.

При выборе объектов размещения базовых станций необходимо учитывать следующее:

• Привязка к сетке номинального плана

• Тип объекта

• Место размещения антенн

• Пространственное разнесение антенн

• Существующие препятствия

• Место размещения оборудования

• Питание базовой станции

• Транспортная сеть

• Договор с арендодателем