О чем пойдет речь

• Что такое базовая станция?
• Куда ставят базовые станции и почему именно так
• Чем различаются антенны
• Антенны подвижны?
• Почему антенн бывает много в одном месте, а где-то их не видать
• Почему нельзя поставить антенну, как советуют интернет-эксперты

Началось все с очередной прогулки по Минску. Говорят, городские жители редко смотрят вверх, а мы не сдержались, и в некоторых районах (обычно это те, что постарше и «спальники») казалось, что антенн очень много и все они такие разнообразные! Чтобы проверить догадки, наснимали фото, а затем показали их специалисту, который раскрыл некоторые тонкости, в том числе о том, «как это все работает».

Что такое базовая станция?

— Базовая станция — элемент сети сотовой связи, который обеспечивает покрытие в определенной географической локации и непосредственно организует взаимодействие с телефоном, то есть принимает и передает информацию от телефона, — поясняет Алексей Божко, начальник управления технического развития beCloud.

Если не вдаваться в технические тонкости, она состоит из антенны, внешнего радиомодуля и центрального модуля (его называют бейсбэнд-модуль, BBU), отвечающего за обработку основной полосы частот. Антенна преобразует электромагнитное поле излучения в электрический сигнал, радиомодуль этот радиосигнал формирует, а BBU его обрабатывает, выделяет информацию и передает в ядро сети.

Один из самых распространенных вариантов, когда операторы используют столбы, так как, например, на здания не пускают. Конструкция не высокая, и видно, что антенны смотрят вверх, чтобы покрыть связью высотки

— То, что можно увидеть на улицах, — это обычно антенны и радиомодули. Все остальное скрывается в аппаратной и, как правило, не так бросается в глаза, — продолжает наш собеседник. И сразу рушит представления о мнимой уникальности: и антенны, и радиомодули все плюс-минус однотипные, а основные различия связаны с используемыми диапазонами частот и типами антенномачтовых сооружений, на которых они размещаются.

За городом это могут быть «башни» на 70 и 40 метров, мачты на 39 метров и так далее. В городских условиях разнообразие типов конструкций куда шире: это могут быть просто столбы, столбы освещения, какие-то существующие инженерные сооружения зданий, трубостойки на зданиях, триподы и почти до бесконечности — «их очень много, этих типов конструкций».

Куда ставят базовые станции и почему именно так

Факторов, которые влияют на выбор и возможность, куда больше, чем банальное «самая эффективная точка — тут». Но есть основные, от которых можно отталкиваться.

Базовая станция на триподе, на котором размещены три сектора с несколькими частотными диапазонами

— В первую очередь это необходимость обеспечить покрытие. Имеются требования со стороны регуляторов, законодательства: какой уровень покрытия, какая сила сигнала должна быть обеспечена. Исходя из этого планируется, где и сколько базовых станций надо разместить.

Следующий фактор — это емкость сети. Базовая станция может обеспечивать большую площадь покрытия, но ее ресурс делится между всеми абонентами. Чтобы обеспечить нужную емкость (неважно, для голосовых вызовов или для передачи данных), зона обслуживания базовой станции должна быть меньше. А так как она обслуживает меньшее количество абонентов, базовых станций должно быть больше, чем потребовалось бы просто для покрытия.

Похоже на дефицит места, потому наблюдается обилие антенн нескольких операторов. Действительно, мачту уместили в плотной старой заселенной застройке с интенсивным трафиком и точками притяжения: крупные магазины, школы, поликлиника, бизнес-центр и так далее

Потому, по словам эксперта, на начальных этапах развития сети базовые станции обычно ставят высоко: так можно охватить бо́льшую площадь покрытия. А с ростом нагрузки, с увеличением количества абонентов, наоборот, базовые станции стремятся ставить ниже. Одновременно важно, чтобы базовые станции не перекрывали свои зоны обслуживания.

Антенны нескольких операторов размещены на мачте

— Если мы говорим о сети второго поколения, то там используется много частот, и на каждой базовой станции можно использовать «свой» набор частот, они не будут друг другу мешать. Начиная с третьего поколения все базовые станции работают на одной частоте, и, если их зона обслуживания перекрывается, одна базовая станция может стать для другой источником помех, возникает так называемая внутрисистемная интерференция, — поясняет Алексей.

Немолодой, пожелтевший от возраста «комплект» из антенны, радиомодуля и радиорелейки на трубостойке за парапетом здания

Чем различаются антенны

Да особенно ничем, особенно внешне. На что можно обратить внимание, так это на размеры, которые зависят от диапазона частот. Так, чем ниже диапазон частот и больше длина волны, тем большего размера антенна. Также они могут различаться размерами в зависимости от усиления, добавляет эксперт.

Пришлось использовать мачту, так как вокруг высотные здания. Если поставить антенну на уровне кровли, то в определенном азимуте здание будет перекрывать сигнал

— То есть то, что мы видим, — это просто пластиковый кожух. Внутри размещается набор элементарных маленьких антенн, которые могут группироваться в один, два, три или четыре ряда, формируя так называемую антенную решетку. Это можно использовать для работы нескольких диапазонов в одной антенне или как MIMO, когда антенна формирует несколько пространственных потоков передачи информации, и абонент получает в два раза больше информации в той же полосе частот.

Вынесенная отдельно радиорелейная антенна. Видимо, базовая станция находится в другой части кровли и необходим канал связи, а других вариантов не было. Возможно также, что эта радиорелейка обеспечивает канал связи для базовой станции внутреннего исполнения

Антенны для 5G стоят немного особняком: в сетях пятого поколения (то, что называется условно «настоящим 5G») используются активные антенные модули. В одном корпусе размещается большое количество элементарных антенн — например, 192 в типовом варианте, есть и больше. Такие антенны сразу объединены с усилителями, с приемопередатчиками в один элемент.

Базовая станция 5G, для которой не требуется отдельная аппаратная в подвале, например, так как все оборудование собрано на одной площадке: внутренние модули, антенны, радиомодули, оптика подведена сразу к конструкции

Их, кстати, можно отличить от антенны прошлых поколений: по форме они приближены к квадрату, а не к «привычным» вытянутым прямоугольникам.

Это доминирующая высота, потому здесь столько антенн. Здание близко к перекрестку — это очень удачное место. Но за парапет ставить не разрешили

Антенну — которая вытянутый прямоугольник — называют сектором. Каждый из них «светит лучом» шириной 60 градусов. Однако это основная диаграмма направленности: «луч» шире, потому трех секторов обычно достаточно для того, чтобы охватить 360 градусов, поясняет эксперт. Четыре антенны, как правило, не ставят, так как они начнут мешать друг другу, о чем упоминалось выше. Если все же требуется больше секторов (чем их больше, тем больше абонентов можно обслужить), модули могут разнести: например, поставить на разные углы крыши.

Столбы могут быть собственные операторов, можно использовать и существующие столбы освещения. В данном случае это операторский железобетонный столб. На короне видим несколько антенн, причем здесь, скорее всего, несколько операторов

Кое-где можно заметить круглые радиорелейные антенны — такие за глаза называют «барабаны».

В городе сейчас значительная часть базовых станций подключены по оптике. «Релейки» — это уже либо как резерв, либо какие-то старые базовые станции, построенные давно. Но за городом это основной вид организации каналов связи, а чем они больше, тем большее расстояние могут покрыть.

На фото можно обратить внимание на количество подведенных кабелей. Может, это несколько диапазонов для одной антенны, а может, MIMO с четырьмя каналами

Принадлежность конкретной антенны или базовой станции тому или иному оператору определить сегодня с ходу сложно (это в далеком прошлом отличия бросались в глаза). Есть косвенные признаки, знакомые интересующимся темой: например, какой-то оператор может использовать оборудование, которого нет у других, или видны типовые конструкции, предпочитаемые конкретным оператором.

Это вариант, когда хотелось бы разнести антенны по углам здания, но владелец, видимо, не позволяет вешать за парапет, поэтому ставят такие конструкции — триподы. Иногда операторы вынуждены ставить триподы, чтобы обеспечить требования санитарных норм

Антенны подвижны?

— Да, можно менять угол наклона. Если мы оставим антенну с нулевым углом, вертикально, излучение будет направлено вдоль земли. На уровне земли не будет достаточного уровня сигнала, потому обычно их наклоняют, — поясняет Алексей.

Если же угол нужно изменить, требуется произвести новый расчет санитарной зоны, получить новые разрешения.

Если разместить антенны непосредственно на здании, не получится выйти выше застройки. Это три разных оператора, а на одной из мачт размещаются антенны сразу двух

Антенну можно наклонить вниз, если она стоит высоко и нужно обеспечить связь вдоль улицы, например, или вверх, если невдалеке стоят высотные дома. Ставят и горизонтально, но подобное встречается очень нечасто.

Сотовая связь соседствует с системой радиомониторинга БелГИЭ

Есть, кстати, автоматические системы, которые меняют параметры при нагрузке или чтобы перехватить выбывший из строя соседний узел, но такие в наших краях не распространены. Помимо физического расположения антенны, существуют другие способы «сопровождать» абонента. В случае с 5G это так называемый beamforming, когда антенная решетка формирует несколько лучей, которые «ведут» перемещающегося пользователя, и Massive MIMO — из той же оперы, но это уже другая история.

Это два столба, где размещено оборудование четырех операторов

Почему антенн бывает много в одном месте, а где-то их не видать

Среди прочего это зависит от того, сколько диапазонов частот используется в базовой станции. Оператор, например, может принять решение выбрать для каждого диапазона частот свою антенну, а может использовать одну антенну со многими входами для всех диапазонов.

Мачта — бывалая, но крепкая. Можно заметить радиомодули разных типов: постарше и посвежее. Не исключено, что они предназначены для разных диапазонов, либо это может быть два разных оператора. Одна антенна более плоская, но это ни о чем не говорит: просто особенность конструкции

— Если базовая станция уже давно построена, иногда дешевле поменять антенну, а иногда проще повесить дополнительную. Все зависит от конфигурации базовой станции, возможностей инфраструктуры и экономических соображений конкретного оператора. Типового рецепта, сколько должно быть антенн, нет.

Один из типов радиорелейных антенн

Размещение антенн определяется не только с точки зрения радиопланирования, но также исходя из нагрузки на конструкции, ветровой нагрузки, стоимости, удобства монтажа и так далее. Достаточно давно применяется совместное использование инфраструктуры, когда оператор не строит свою металлоконструкцию, а размещает оборудование на конструкции другого оператора. Соответственно, такие базовые станции могут создавать образ гроздьев винограда.

Антенны располагаются на железобетонном столбе. Может, здание низкое и надо поднять их выше либо просто место не позволяет. Тут три сектора плюс «корона» на мачте: это конструкция, где размещаются и антенны, и радиомодули

А вот на центральных улицах антенны иногда нужно поискать. И обычно это связано с нежеланием владельцев зданий или администрации портить архитектурный облик центральных улиц: согласование и размещение конструкций сотовой связи на зданиях, представляющих историческую ценность, очень непростая задача.

Просто еще одна антенна

Например, в европейских странах в приоритет ставят обеспечение максимального качества мобильной связи, поэтому там можно встретить базовые станции в самых неожиданных местах, включая колокольни церквей.

В некоторых случаях антенны «маскируют», прячут (например, за рекламные щиты) или окрашивают в определенный цвет, но такой подход у нас не слишком распространен. Обычно же, когда невозможно поставить полноценную базовую станцию, создается локальное покрытие с использованием конструкции, которая не бросается в глаза. Ну и столбы освещения тоже в ходу.

Один из вариантов «маскировки» в «Северном береге», когда конструкцию окрашивают в определенный цвет

Почему нельзя поставить антенну, как советуют интернет-эксперты

— Мы с коллегами иногда с ходу не можем объяснить, почему этот оператор сделал так, а тот — вот так. Ты смотришь, думаешь: ну я бы вот по-другому поступил. Не можем, не зная нюансов конкретной ситуации, — говорит собеседник.

На переднем плане можно наблюдать антенну на парапетной трубостойке, она находится за пределами кровли. Такой вариант, отмечает эксперт, является одним из наиболее эффективных с точки зрения радиопланирования: кровля не засвечивается, можно покрыть связью улицу. Подобные решения не всегда нравятся собственникам зданий. Также можно сказать, что крышу используют несколько операторов. Судя по габаритам некоторых антенн, есть варианты с низкочастотным диапазоном

Алексей добавляет, что данный выбор продиктован множеством факторов: на здании могут быть изношенные конструкции, недостаток мощности электроснабжения, высокая аренда, запрет на использование фасада; помимо антенн, там могут размещаться другие технологические системы, а расчет санитарно-защитной зоны проводится суммарно и зачастую уровень излучения уже близок к предельным значениям.

Гипотетически создать идеальную инфраструктуру можно — правда, придется отстроить все заново. В мире примеры есть, добавляет собеседник, но финансово это очень затратно. Да и в Беларуси можно найти такое, но в сельской местности, где все операторы действуют сообща.

Нравится читать Onlíner? Добавьте наши новости в «Основные источники» Google

Есть о чем рассказать? Пишите в наш телеграм-бот. Это анонимно и быстро

Перепечатка текста и фотографий Onlíner без разрешения редакции запрещена. ga@onliner.by