¿Qué es una Estación Base?

Las ondas electromagnéticas emitidas por las estaciones base y los teléfonos móviles son como el aire, llenándonos por todos lados.

Todo el mundo conoce los teléfonos móviles, sin embargo, la estación base, el héroe detrás de escena, aunque se puede ver en casi todas partes, no es entendido por la mayoría de la gente.

¿Qué es una estación base y cómo funciona una estación base? Es posible que tenga una comprensión básica de las siguientes preguntas después de leer este artículo:

① ¿Cómo funciona la estación base?

② ¿La radiación de la estación base es dañina?

③ ¿Cómo explicar a los amigos qué es una estación base?

Hola, por favor llámame estación base.

 

Hola a todos, mi nombre es estación base. Lo admitas o no, mi existencia es tan importante como el agua y la electricidad. Las ondas electromagnéticas que envío te envuelven como el aire.

El sentido de mi existencia es difundir la señal a todos los rincones de forma rápida y constante, conectando tu teléfono móvil a todo el mundo. A lo largo de los años, he estado trabajando en silencio, ocultando mis logros y mi fama, y ​​dejando el escenario y los reflectores a mi compañero cercano: el teléfono móvil. Pero la falta de familiaridad con las cosas nuevas siempre trae miedo, y la "radiación" es como una neblina interminable que se cierne sobre mi cabeza. Por un lado, existe una gran necesidad de una buena señal de telefonía móvil y, por otro lado, existe un miedo visceral a la radiación de nuestras estaciones base. Hemos sido atrapados en esta contradicción. Si la señal no es buena, me regañarán; Da miedo verme aunque la señal es buena.

Soy la estación base, que generalmente se refiere a la "estación base de comunicación móvil pública", o BS para abreviar, y la estación base proporciona señales para teléfonos móviles.

Introducción a la estación base

 

La mayoría de la gente piensa que la alta torre de hierro es todo lo que tengo, imaginando que la furiosa radiación de la parte superior de la torre es como una inundación torrencial que se derrama, lo que hace que la gente se sienta depresivamente asustada y huya.

Figura 1: Torres y antenas de la estación base

Lo que está arriba es la torre de hierro y la antena, que son solo una parte de la estación base. Además de estas partes visibles, la estación base también incluye muchas partes invisibles.

Por lo general, consta de las siguientes partes principales:

Figura 2: Los componentes principales de la estación base

Sistema de alimentación de antena: responsable de enviar y recibir señales, incluidas antenas y alimentadores; unidad de radiofrecuencia: responsable de la generación y extracción de señales, mi parte más importante; Unidad de banda base: responsable del procesamiento de la información, el núcleo de todos los componentes; Sistema de soporte: Brindar soporte a los sistemas antes mencionados, incluyendo torres de hierro, salas de cómputo, fuentes de alimentación de aires acondicionados y otros equipos. En la era de 2G y 3G, las estaciones base se dividen en dos capas.

Como se muestra abajo.

Figura 3: estación base de dos niveles

En la era de 4G LTE, las dos capas se reducen a una capa y se convierten en una separada eNodoB.

Figura 4: Sistema de estación base de un nivel

Tomando eNodeB como ejemplo, generalmente incluye los siguientes componentes:

Figura 5: Componentes de eNodeB

Sistema de alimentación de antena: ¿cómo se envía la señal?

La mayoría de las estaciones base no necesitan torres especiales y se pueden construir directamente sobre el techo existente.

En general, puede ver una fila de objetos en forma de placa de pie y ligeramente inclinados hacia abajo en el techo, que es la antena. Si hay pocas casas, se construirá una torre de comunicación especialmente para colgar la estación base. En la parte superior de la torre, hay un círculo de cosas rectangulares en forma de placa que brillan intensamente, que es la antena.

Figura 6: torre de comunicación de la estación base

Las antenas se utilizan para enviar y recibir señales. Puede enfocar la señal enviada desde la unidad de radiofrecuencia en la dirección correcta y enviarla al teléfono móvil. Incluso puede utilizar el haz electromagnético formado por la señal para moverse con el teléfono móvil y lanzarlo precisamente como el haz de una linterna.

Además, también puede percibir y recibir señales débiles de teléfonos móviles, y recoger estas señales y enviarlas a la unidad de radiofrecuencia para extraer información de ellas.

En términos generales, una estación base contiene tres antenas, cada una de las cuales transmite señales a la dirección circundante de 120 grados, que juntas pueden proporcionar una cobertura continua de 360 ​​grados.

Si miramos detenidamente la parte inferior de la antena, encontraremos que hay hilos de cables negros delgados que se extienden hacia abajo. Estos cables son alimentadores, que se utilizan para conectar la unidad de radiofrecuencia y transmitir ondas electromagnéticas a la antena. Junto con la antena, forman un sistema de alimentación de antena.

Algunos serán embellecidos en acondicionadores de aire, como se muestra a continuación:

Figura 7: Estación base en forma de acondicionador de aire

Esto se llama un árbol de paisajismo, que generalmente se usa en escenas como parques y bosques.

Figura 8: Estación base de árbol

Las estaciones base en áreas rurales, autopistas, trenes de alta velocidad y lugares pintorescos son básicamente torres de hierro, que es un tipo bien conocido por el público. Las torres generalmente se construyen más altas para cubrir lugares más lejanos.

Figura 9: Estación base de la torre

Las cubiertas de embellecimiento son las más utilizadas en la ciudad, que parecen un aire acondicionado en el techo.

La antena de foco es la más utilizada en los barrios residenciales, que se instalan principalmente en el techo de los edificios residenciales. Parece una pantalla de lámpara, pero en realidad es una antena, que sirve principalmente a los vecinos de la comunidad.

Figura 10: Antena en forma de pantalla

Además de las torres de antena, las estaciones base también pueden ser tapas de pozos.

¿Por qué usar árboles de jardinería, cubiertas de jardinería, focos y otras antenas? Uno es por la belleza de la ciudad, se ve más coordinada con los edificios circundantes. El segundo es reducir las quejas y disputas. Donde hay señal, hay radiación, y donde hay radiación, hay disputa.

Unidad de radiofrecuencia: la “fuente de todos los males” de la radiación

Si bajamos en línea recta por la línea de alimentación conectada a la antena, pronto veremos la caja plateada escondida detrás de la antena, que es la unidad de radiofrecuencia (RF).

Figura 11: Unidad RF

RRU (Remote Radio Unit) significa “unidad remota de radiofrecuencia”. A muchas personas en China les gusta llamarlo RRU, pero también hay muchas empresas a las que les gusta llamarlo RRH, RFU. De hecho, todos significan cosas iguales o similares.

¿Por qué usar la palabra "remoto"? Porque la unidad de radiofrecuencia y la unidad de banda base (que se mencionará más adelante) funcionan juntas, y la unidad de banda base está en la sala de máquinas debajo de la torre, mientras que la unidad de radiofrecuencia está colgada en lo alto de la torre, y las dos están lejos.

La unidad de radiofrecuencia (RRU) es la principal responsable de la generación y extracción de señales inalámbricas.

La generación de la señal consiste en convertir la información a enviar en ondas electromagnéticas, para luego pasarla a la antena a través del alimentador, y luego puede ser lanzada al aire.

La extracción de señales consiste en combinar varias señales débiles de teléfonos móviles recibidas por la antena, eliminar la influencia de la interferencia a través de varios métodos, extraer información útil y luego enviarla a una unidad de banda base para su procesamiento.

La RRU se puede dividir en muchos módulos, que son responsables de la transmisión de señales 2G, 3G, 4G e incluso 5G. Mucha gente piensa que si se envían tantas señales desde una torre de hierro tan alta y grande, la potencia debería ser muy alta, ¿no? De hecho, la potencia máxima de transmisión de una RRU es de 160 vatios. Tenga en cuenta que este es el valor máximo, que no es el valor en circunstancias normales, y la intensidad de la señal transmitida durante el tiempo de inactividad es aún menor. ¿Suena menos aterrador? Después de todo, el horno de microondas en el hogar puede alcanzar fácilmente la potencia de 1000 vatios.

Algunas personas se resisten a las estaciones base debido a la llamada radiación. Bueno, hablemos hoy del problema de la radiación. De 2G a 5G, nuestra tecnología es cada vez más avanzada y las frecuencias que se pueden usar son cada vez más altas, pero la radiación de las estaciones base disminuye constantemente. Por qué, porque la estación base se ha vuelto más pequeña.

En la era 2G, nuestras estaciones base son enormes y se ven así.

Figura 12: Estaciones base en la era 2G

porque es tan grande? Porque esta estación base necesita cubrir todas las señales en un radio de 10 kilómetros, y la potencia del transmisor de señal debe ser muy grande.

Pero no es el caso en la era 5G. El rango controlado por una estación base es de solo 100-300 m, con una frecuencia demasiado alta, una longitud de onda demasiado corta y una capacidad de difracción insuficiente, por lo que es inútil construir una estación base más grande. No importa si la potencia es alta o baja, el área de cobertura no se verá afectada, por lo que cada estación base tiene un tamaño muy pequeño.

Ren Zhengfei dijo en una entrevista con los medios:

“La estación base 5G pesa solo 20 kilogramos, que es tan grande como una maleta para documentos. No necesitamos una estación en forma de torre. Se puede instalar en un poste o colgar en la pared a voluntad. Tenemos materiales resistentes a la corrosión, que no se corroerán durante décadas, por lo que podríamos tirar 5G por el desagüe”.

Una estación base 5G tiene solo este tamaño, que se parece mucho a un enrutador.

Figura 13: estación base 5G

La potencia de esta estación base 5G es muy pequeña, solo 10 vatios, que no es tan potente como una bombilla, y mucho menos esos electrodomésticos.

Sin energía, prácticamente no hay radiación. China establece estándares muy estrictos para el poder de las estaciones base de comunicación, mucho más altos que los estándares de EE. UU. y la UE, solo 40 microvatios por centímetro cuadrado, mientras que el estándar de EE. UU. es de 600 microvatios, que es 15 veces más alto.

La radiación del secador de pelo que solemos utilizar es de unos 100 microvatios/centímetro cuadrado. Cuando el enrutador inalámbrico en casa está a un metro de distancia, la radiación es de unos 60 microvatios por centímetro cuadrado.

La cocina de inducción da más miedo. Cuando está a unos 0.5 m de la cocina de inducción, la cantidad de radiación producida es de unos sorprendentes 580 microvatios por centímetro cuadrado. La razón por la cual los estadounidenses establecen el estándar de radiación en 600 microvatios puede deberse a que a los estadounidenses les gusta especialmente cocinar con cocinas de inducción.

De hecho, cuando la distancia entre usted y el aparato eléctrico aumenta, la cantidad de radiación disminuye rápidamente, y la radiación disminuye cien veces cuando se distancia 30 centímetros.

Por lo tanto, la cantidad de radiación que reciba del teléfono móvil cerca de su frente será mucho mayor que la de la estación base. De hecho, la potencia del teléfono móvil es muy baja, pero no es el caso cuando está demasiado cerca de ti.

Por cierto, cuando la señal de la estación base es débil, el teléfono móvil aumentará automáticamente la potencia de transmisión de la antena para capturar la señal, y la radiación hacia usted puede alcanzar los 50 microvatios por centímetro cuadrado. Estos datos superan ligeramente el estándar nacional pero son muy inferiores a los estándares europeos y americanos, por lo que no tienes que preocuparte de que tu teléfono móvil te haga daño.

No es prudente que la gente reduzca la radiación destruyendo las estaciones base. Porque cuanto más débil es la estación base, más fuerte es la radiación de la señal que recibe, a menos que no use el teléfono.

Por cierto, en la era 5G, si dos móviles bajo el mismo estación base comunicarse entre sí, la estación base ya no transmitirá datos entre ellos, sino que solo enviará una señal de control coincidente, de modo que los dos teléfonos puedan transmitirse señales entre sí. ¿Sabes por qué? Porque la potencia del teléfono móvil es mayor que la de una estación base 5G, con una transmisión de señal más fuerte y estable, que es más rentable al ahorrar los recursos de la estación base.

Salas de máquinas: proporcionando un cuidado minucioso

Dejamos la unidad de RF y seguimos el cable de alimentación hasta la parte más crítica: la sala de máquinas.

Figura 14: Sala de máquinas

La función de la sala de máquinas es albergar en su interior el equipo central, es decir, la unidad de banda base, para proporcionar suministro eléctrico. Funciona igual que la cabeza humana protege el delicado pero vital cerebro con un duro cráneo. Por lo tanto, no se puede ingresar a la sala de máquinas de manera casual. No solo está protegido por vallas en el exterior, sino que también cuenta con estrictos sistemas de gestión y control de acceso. También tengo miedo de que me roben el “cerebro”.

Figura 15: Equipos dentro de la sala de máquinas

Las estaciones base suelen tener una sala de máquinas, algunas en un rincón discreto del edificio y otras en el campo.

Es posible que vea una casa tan pequeña debajo de la torre de hierro:

Figura 16: Sala de máquinas de la estación base de campo

En el pasado, los operadores construían las estaciones base pieza por pieza, por lo que era un gran problema. . . Por lo tanto, ahora se cambia a una estación integrada:

Figura 17: Sala de máquinas integrada

Vienen con base, así que solo hace falta que la grúa encuentre un sitio para ponerlo y listo (algunos incluso vienen con ruedas, que se pueden sacar)

El funcionamiento normal de la sala de máquinas requiere el apoyo de muchos recursos, al igual que las personas necesitan aire, agua y alimentos. En primer lugar, si no hay electricidad, todo tiene que ir a la huelga, por lo que el sistema eléctrico es imprescindible. Es necesario introducir primero la alimentación de CA municipal para suministrar energía y luego convertirla en alimentación de CC a través de la fuente de alimentación. También se debe tener en cuenta una situación anormal: ¿y si hay un corte de energía? Por lo tanto, también debe estar equipado con una batería en modo de espera en todo momento.

Además, dado que muchas estaciones base se van a conectar a otras “hermanas” (estaciones base) para formar una gran red, el equipo de transmisión para conectarse entre sí también es esencial.

El espacio en la sala de máquinas es pequeño y hermético, con mala ventilación. La BBU, la fuente de alimentación y el equipo de transmisión emiten calor continuamente cuando funcionan. Cuando el calor se acumula y hace que la temperatura suba, como una persona con fiebre, mi cerebro— —la BBU funcionará mal. Por lo tanto, el aire acondicionado también es imprescindible.

Unidad de banda base: mi cerebro

En un gabinete al azar dentro de la sala de máquinas, es posible que vea una caja de unos diez centímetros de alto y menos de medio metro de ancho, que está llena de cables, con unas luces LED verdes en el panel parpadeando rápidamente, y acompañada por el silbido de el ventilador girando.

Figura 18: Diagrama esquemático de BBU

Este es mi cerebro: la legendaria unidad de banda base BBU. La función de la BBU es completar el procesamiento de la información original, que luego puede enviarse a la RRU para generar una señal de radio y luego enviarse al teléfono móvil a través de la antena. Por el contrario, la señal enviada por el teléfono móvil también se recibe a través de la antena y, después de un procesamiento preliminar por parte de la RRU, finalmente llega a la BBU para extraer información.

Figura 19: Vista frontal de BBU

La BBU no puede exponerse a la lluvia, por lo que se suele colocar en el interior (es decir, en el armario de la sala de máquinas).

Figura 20: Diagrama esquemático dentro del gabinete

También puede haber equipos de suministro de energía del gabinete y equipos de transmisión en el gabinete, que son fáciles de identificar:

Los equipos eléctricos generalmente tienen muchas líneas rojas, negras y azules (líneas eléctricas), con muchos interruptores. El dispositivo de transmisión generalmente tiene muchos puertos de fibra óptica y puertos de red, y se inserta con muchos amarillos cables de fibra optica.

BBU, RRU y la antena son los "órganos" centrales de mi cuerpo. Trabajan juntos para ayudar a mi cuerpo a funcionar normalmente y completar funciones de comunicación como hacer llamadas, enviar mensajes de texto y navegar por Internet. Nunca peleo solo, y soy mejor trabajando junto con muchos "hermanos", porque el poder de un individuo es demasiado pequeño. Si una estación base es una lámpara, ¿cuántas lámparas se necesitan para iluminar una ciudad y cuántas lámparas se necesitan para iluminar un país?

De hecho, ya en 2018 ya había 6.48 millones de estaciones base en todo el país. Mis hermanos y yo, como células, estamos estrechamente conectados entre sí para formar una red, brindando servicios de comunicación con una cobertura perfecta para todos. Esta es mi misión, no importa cuán duro sea, no importa cuán incomprendido sea, no me arrepentiré.

Repetidores

El siguiente es un repetidor, que se parece más a una RRU.

Figura 21: Repetidor

El repetidor es en realidad un repetidor de señal, que amplifica las señales de radiofrecuencia de enlace ascendente y descendente, y se utiliza para resolver el problema de cobertura de las áreas de señal ciega y débil. El repetidor es económico, con un coste muy inferior al de una estación base. Ahora, los repetidores no son muy comunes.

Sistema de distribución interior

La cobertura de la señal en interiores siempre ha sido un gran problema. Las estaciones base generalmente se construyen en lugares altos, como el techo de los edificios. Una vez que las personas ingresan al edificio, los teléfonos móviles tienden a perder señal, especialmente en sótanos, estacionamientos y ascensores.

Por lo tanto, para el entorno interior, se dispondrá especialmente un sistema de distribución interior, que a menudo se denomina "distribución interior" en la industria. La "distribución interior" es en realidad el relé secundario y la cobertura mejorada de la señal. El alimentador se conecta desde la fuente (como una estación base de microcelda o un repetidor) y luego se envía a cada habitación o canal, y luego se usa la antena para enviar la señal.

Figura 22: Sistema de distribución interior

Ese objeto parecido a un chupete que a menudo vemos en lo alto de la oficina es la antena de techo omnidireccional de “distribución interior”.

Figura 23: Antena de techo omnidireccional

Estaciones base miniaturizadas

Hoy en día, las estaciones base están evolucionando hacia la miniaturización. Por un lado, no ocupa mucho espacio (ahorro de alquiler = ahorro de dinero), por otro lado, ahorra energía y es respetuoso con el medio ambiente (ahorro de electricidad = ahorro de dinero) y, finalmente, la implementación es más cómoda y rápida. (ahorro de mano de obra = ahorro de dinero). Si la estación base está miniaturizada, es una combinación de BBU y RRU, o la combinación de RRU y la antena, o la integración de BBU, RRU y antena.

¿Es esto similar al enrutador WiFi en casa? Se llama Femto, que significa “cuatrillones”, y es una estación base doméstica de bajo consumo y pequeña cobertura.

Figura 24: Femtocelda

Conclusión:

La estación base es el dispositivo más incomprendido sin el que nadie puede vivir. No es misterioso en absoluto, y no da miedo. Hay mucha gente en la industria de las comunicaciones bastante dedicada a ello.