Что такое базовая станция?

Электромагнитные волны, излучаемые базовыми станциями и мобильными телефонами, словно воздух, наполняют нас со всех сторон.

Мобильные телефоны известны всем, однако базовая станция, герой закулисья, хоть и можно увидеть почти везде, но непонятна большинству людей.

Что такое базовая станция и как работает базовая станция? После прочтения этой статьи у вас может появиться базовое понимание следующих вопросов:

① Как работает базовая станция?

② Опасно ли излучение базовой станции?

③ Как объяснить друзьям, что такое базовая станция?

Здравствуйте, пожалуйста, позвоните мне на базовую станцию.

 

Всем привет, меня зовут базовая станция. Признаете вы это или нет, мое существование так же важно, как вода и электричество. Электромагнитные волны, которые я посылаю, обволакивают вас, как воздух.

Смысл моего существования в том, чтобы быстро и стабильно распространять сигнал на каждый уголок, соединяя свой мобильный телефон со всем миром. На протяжении многих лет я работал молча, скрывая свои достижения и славу, оставив сцену и внимание своему близкому партнеру: мобильному телефону. Но незнакомство с новыми вещами всегда вызывает страх, а «радиация» подобна нескончаемому туману, нависшему над моей головой. С одной стороны, существует острая потребность в хорошем сигнале мобильного телефона, а с другой стороны, существует внутренний страх перед излучением наших базовых станций. Мы попались в ловушку этого противоречия. Если сигнал плохой, меня будут ругать; Страшно меня видеть, хотя сигнал хороший.

Я - базовая станция, которая обычно относится к «общественной базовой станции мобильной связи», или сокращенно БС, и базовая станция обеспечивает сигналы для мобильных телефонов.

Знакомство с базовой станцией

 

Большинство людей думают, что высокая железная башня — это все, что у меня есть, представляя, что бушующее излучение с вершины башни подобно изливающемуся ливневому потоку, который заставляет людей чувствовать депрессивный страх и убегать.

Рисунок 1: Башни и антенны базовых станций

То, что выше, это железная башня и антенна, которые являются лишь частью базовой станции. В дополнение к этим видимым частям базовая станция также включает в себя множество невидимых частей.

Обычно он состоит из следующих основных частей:

Рисунок 2: Основные компоненты базовой станции

Антенно-фидерная система: отвечает за отправку и прием сигналов, включая антенны и фидеры; ВЧ блок: отвечает за генерацию и извлечение сигналов, моя самая важная часть; Блок основной полосы частот: отвечает за обработку информации, ядро ​​всех компонентов; Система поддержки: Обеспечить поддержку вышеупомянутых систем, включая железные башни, компьютерные залы, блоки питания, кондиционеры и другое оборудование. В эпоху 2G и 3G базовые станции делятся на два слоя.

Как показано ниже.

Рисунок 3: Двухуровневая базовая станция

В эпоху 4G LTE два уровня сводятся к одному уровню и становятся отдельными eNodeB.

Рисунок 4: Одноуровневая система базовых станций

Взяв в качестве примера eNodeB, он обычно включает следующие компоненты:

Рисунок 5: Компоненты eNodeB

Антенно-фидерная система: как передается сигнал?

Большинству базовых станций не нужны специальные башни, и их можно построить прямо на существующей крыше.

Как правило, вы можете видеть ряд пластинчатых объектов, стоящих вертикально и слегка наклоненных вниз на крыше, которая является антенной. Если домов мало, для подвески базовой станции будет специально построена башня связи. На вершине башни есть круг ярко сияющих прямоугольных пластинчатых предметов, который является антенной.

Фигура 6: Башня связи базовой станции

Антенны используются для передачи и приема сигналов. Он может сфокусировать сигнал, отправленный радиочастотным блоком, в правильном направлении и отправить его на мобильный телефон. Он даже может использовать электромагнитный луч, образованный сигналом, чтобы двигаться вместе с мобильным телефоном и запускать его точно так же, как луч фонарика.

Кроме того, он также может воспринимать и принимать слабые сигналы от мобильных телефонов, а также собирать эти сигналы и отправлять их на радиочастотный блок для извлечения из них информации.

Вообще говоря, базовая станция содержит три антенны, каждая из которых передает сигналы в окружающем направлении на 120 градусов, что вместе может обеспечить бесшовное покрытие на 360 градусов.

Если мы внимательно посмотрим на нижнюю часть антенны, то обнаружим, что вниз идут тонкие черные провода. Эти кабели являются фидерами, которые используются для подключения радиочастотного блока и передачи электромагнитных волн на антенну. Вместе с антенной они образуют антенно-фидерную систему.

Некоторые из них будут преобразованы в кондиционеры, как показано ниже:

Рисунок 7: Базовая станция в форме кондиционера.

Это называется ландшафтным деревом, которое обычно используется в таких сценах, как парки и леса.

Рисунок 8: Базовая станция дерева

Базовые станции в сельской местности, автомагистрали, высокоскоростные железные дороги и живописные места в основном представляют собой железные башни, тип которых хорошо известен публике. Башни обычно строят выше, чтобы охватить более дальние места.

Рисунок 9: Базовая станция Tower

Наиболее распространены в городе чехлы для благоустройства, которые выглядят как кондиционер на крыше.

Прожекторная антенна наиболее широко применяется в жилых кварталах, которые в основном устанавливаются на кровле жилых домов. Похоже на абажур, но на самом деле это антенна, которая в основном обслуживает жителей поселка.

Рисунок 10: Антенна в форме абажура

Помимо антенных вышек, крышками колодцев могут быть и базовые станции.

Зачем использовать ландшафтные деревья, ландшафтные покрытия, прожекторы и другие антенны? Один для красоты города, он выглядит более согласованным с окружающими зданиями. Во-вторых, уменьшить жалобы и споры. Где сигнал, там и радиация, а где радиация, там и спор.

Радиочастотный блок: «источник всякого зла» излучения

Если мы пойдем прямо вниз по фидерной линии, подключенной к антенне, мы вскоре увидим серебряную коробку, спрятанную за антенной, которая является радиочастотным (РЧ) блоком.

Рисунок 11: РЧ-блок

RRU (Remote Radio Unit) означает «удаленный радиочастотный блок». Многие люди в Китае любят называть его RRU, но есть также много компаний, которые любят называть его RRH, RFU. На самом деле все они означают одно и то же или похожие вещи.

Почему используется слово «удалённый»? Потому что блок радиочастоты и блок основной полосы (будет упомянут позже) работают вместе, и блок основной полосы находится в машинном отделении под мачтой, в то время как блок радиочастоты висит высоко на башне, и они оба далеко.

Радиочастотный блок (RRU) в основном отвечает за генерацию и извлечение беспроводных сигналов.

Генерация сигнала заключается в преобразовании отправляемой информации в электромагнитные волны, а затем передаче ее на антенну через фидер, после чего ее можно запускать в эфир.

Выделение сигнала заключается в объединении нескольких слабых сигналов мобильного телефона, принимаемых антенной, снятии влияния помех различными методами, извлечении из него полезной информации, а затем отправке ее на блок основной полосы частот для обработки.

RRU можно разделить на множество модулей, отвечающих за передачу сигналов 2G, 3G, 4G и даже 5G. Многие думают, что если с такой высокой и большой железной башни посылается столько сигналов, то мощность должна быть очень высокой, не так ли? Фактически максимальная мощность передачи RRU составляет 160 Вт. Обратите внимание, что это пиковое значение, которое не является значением при нормальных условиях, а уровень сигнала, передаваемого во время простоя, еще меньше. Звучит менее страшно? Ведь микроволновая печь в домашних условиях легко может достигать мощности в 1000 Вт.

Некоторые люди сопротивляются базовым станциям из-за так называемого излучения. Что ж, давайте сегодня поговорим о проблеме радиации. От 2G к 5G наша технология становится все более и более продвинутой, и частоты, которые можно использовать, становятся все выше и выше, но излучение базовых станций постоянно снижается. Почему, потому что базовая станция стала меньше.

В эпоху 2G наши базовые станции огромны, и выглядят они вот так.

Рисунок 12: Базовые станции в эпоху 2G

Почему он такой большой? Потому что эта базовая станция должна перекрывать все сигналы в радиусе 10 километров, а мощность передатчика сигнала должна быть очень большой.

Но это не так в эпоху 5G. Диапазон, контролируемый базовой станцией, составляет всего 100-300 м, при слишком высокой частоте, слишком короткой длине волны и недостаточной дифракционной способности, поэтому бесполезно строить большую базовую станцию. Независимо от того, высокая или низкая мощность, это не повлияет на зону покрытия, поэтому каждая базовая станция имеет очень маленький размер.

Жэнь Чжэнфэй сказал в интервью СМИ:

«Базовая станция 5G весит всего 20 килограммов, что равно весу чемодана для документов. Нам не нужна станция в форме башни. Его можно установить на столб или повесить на стену по желанию. У нас есть коррозионно-стойкие материалы, которые не будут подвергаться коррозии в течение десятилетий, поэтому мы можем выкинуть 5G на ветер».

Базовая станция 5G имеет примерно такой размер, что очень похоже на маршрутизатор.

Рисунок 13: Базовая станция 5G

Мощность этой базовой станции 5G очень маленькая, всего 10 Вт, что не так мощно, как лампочка, не говоря уже о тех бытовых приборах.

Без электричества практически нет излучения. Китай устанавливает очень жесткие стандарты мощности базовых станций связи, намного превышающие стандарты США и ЕС, всего 40 микроватт на квадратный сантиметр, в то время как стандарт США составляет 600 микроватт, что в 15 раз выше.

Излучение фена, который мы обычно используем, составляет около 100 микроватт на квадратный сантиметр. Когда беспроводной маршрутизатор дома находится примерно в метре от вас, излучение составляет около 60 микроватт на квадратный сантиметр.

Индукционная плита страшнее. Когда вы находитесь на расстоянии около 0.5 м от индукционной плиты, количество производимого излучения составляет поразительные 580 микроватт на квадратный сантиметр. Почему американцы установили стандарт излучения на уровне 600 микроватт, возможно, потому, что американцы особенно любят готовить на индукционных плитах.

На самом деле, когда расстояние между вами и электрическим прибором увеличивается, количество излучения быстро уменьшается, а излучение уменьшается в сто раз, когда вы удаляете его на 30 сантиметров.

Следовательно, количество излучения от мобильного телефона, расположенного близко ко лбу, будет намного больше, чем от базовой станции. Мощность мобильного телефона действительно очень мала, но это не тот случай, когда он слишком близко к вам.

Кстати, при слабом сигнале базовой станции мобильный телефон автоматически увеличивает мощность передачи антенны для захвата сигнала, и излучение на вас может достигать 50 микроватт на квадратный сантиметр. Эти данные немного превышают национальный стандарт, но намного ниже европейских и американских стандартов, поэтому вам не нужно беспокоиться о том, что ваш мобильный телефон причинит вам вред.

Людям неразумно уменьшать радиацию, уничтожая базовые станции. Потому что чем слабее базовая станция, тем сильнее излучение сигнала, которое вы получаете, если только вы не пользуетесь телефоном.

Кстати, в эпоху 5G, если два мобильных телефона под одним и тем же базовая станция общаться друг с другом, базовая станция больше не будет передавать данные между ними, а только пошлет соответствующий управляющий сигнал, чтобы два телефона могли передавать сигналы друг другу сами по себе. Ты знаешь почему? Потому что мощность мобильного телефона выше, чем у базовой станции 5G, с более сильной и стабильной передачей сигнала, что более рентабельно за счет экономии ресурсов базовой станции.

Машинные помещения: тщательный уход

Мы покинули ВЧ-модуль и прошли по кабелю питания до самой важной части — машинного отделения.

Рисунок 14: Машинное отделение

Функция машинного помещения состоит в том, чтобы укрыть внутри основное оборудование, то есть блок основной полосы частот, для обеспечения электропитания. Это работает так же, как человеческая голова защищает хрупкий, но жизненно важный мозг твердым черепом. Поэтому в машинное помещение нельзя попасть случайно. Он не только огражден заборами снаружи, но и имеет строгие системы управления и контроля доступа. Я также боюсь, что мой «мозг» украдут.

Рисунок 15: Оборудование внутри машинного отделения

Базовые станции обычно имеют машинное помещение, некоторые в неприметном углу здания, а некоторые в поле.

Под железной башней можно увидеть вот такой домик:

Рисунок 16: Машинное отделение полевой базовой станции

В прошлом операторы строили базовые станции по кирпичикам, так что это доставляло много хлопот. . . Поэтому теперь она заменена на интегрированную станцию:

Рисунок 17: Интегрированное машинное отделение

Они поставляются с базой, поэтому все, что им нужно, это чтобы кран нашел место, чтобы поставить его, и все (некоторые даже поставляются с колесами, которые можно отодвинуть)

Нормальная работа машинного зала требует поддержки множества ресурсов, так же как людям нужны воздух, вода и пища. Во-первых, если нет электричества, все должны бастовать, поэтому энергосистема просто необходима. Необходимо сначала ввести муниципальную электроэнергию переменного тока для подачи питания, а затем преобразовать ее в мощность постоянного тока через источник питания. Следует учитывать и нештатную ситуацию: а вдруг отключат электроэнергию? Следовательно, он также должен быть оснащен батареей, постоянно находящейся в режиме ожидания.

Кроме того, поскольку многие базовые станции должны быть соединены с другими «братьями» (базовыми станциями) для формирования большой сети, также необходимо передающее оборудование для соединения друг с другом.

Пространство в машинном зале маленькое и герметичное, с плохой вентиляцией. Блок BBU, источник питания и передающее оборудование непрерывно излучают тепло во время работы. Когда тепло аккумулируется и вызывает повышение температуры, как у человека с лихорадкой, мой мозг — — BBU дает сбой. Поэтому кондиционер тоже обязателен.

Блок основной полосы: мой мозг

В случайном шкафу внутри машинного зала вы можете увидеть коробку около десяти сантиметров в высоту и менее полуметра в ширину, которая заполнена кабелями, с несколькими зелеными светодиодными индикаторами на панели, которые быстро мигают и сопровождаются шипящим звуком. вентилятор крутится.

Рисунок 18: Схематическая диаграмма BBU

Это мой мозг — легендарный модуль основной полосы частот BBU. Функция BBU заключается в завершении обработки исходной информации, которая затем может быть отправлена ​​на RRU для формирования радиосигнала, а затем отправлена ​​на мобильный телефон через антенну. И наоборот, сигнал, отправленный мобильным телефоном, также принимается через антенну и после предварительной обработки RRU доходит до BBU для извлечения информации.

Рисунок 19: Вид спереди BBU

ББУ нельзя подвергать воздействию дождя, поэтому его обычно размещают в помещении (то есть в шкафу машинного зала).

Рисунок 20: Принципиальная схема внутри шкафа

В шкафу также может быть оборудование электропитания шкафа и оборудование передачи, которые легко идентифицировать:

Силовое оборудование обычно имеет множество красных, черных и синих линий (линий электропередач) с множеством тумблеров. Передающее устройство обычно имеет много оптоволоконных портов и сетевых портов и вставляется с большим количеством желтых оптоволоконные кабели.

BBU, RRU и антенна — основные «органы» моего тела. Они работают вместе, чтобы помочь моему телу нормально функционировать и выполнять коммуникативные функции, такие как звонки, отправка текстовых сообщений и серфинг в Интернете. Я никогда не сражаюсь в одиночку, и мне лучше работать вместе со многими «братьями», потому что сила отдельного человека слишком мала. Если базовая станция — это лампа, то сколько ламп нужно для освещения города и сколько ламп нужно для освещения страны?

На самом деле еще в 2018 году по стране было уже 6.48 млн базовых станций. Мои братья и я, как соты, тесно связаны друг с другом, образуя сеть, предоставляя услуги связи с бесшовным покрытием для всех. Это моя миссия, как бы мне ни было тяжело, как бы меня не понимали, я ни о чем не пожалею.

Повторители

Ниже приведен повторитель, который больше похож на RRU.

Рисунок 21: Повторитель

Ретранслятор на самом деле является ретранслятором сигнала, который усиливает восходящие и нисходящие радиочастотные сигналы и используется для решения проблемы покрытия зон со слабым сигналом и слепых зон. Репитер дешевый, его стоимость намного ниже, чем у базовой станции. Сейчас повторители не очень распространены.

Внутренняя распределительная система

Покрытие сигнала внутри помещений всегда было большой проблемой. Базовые станции обычно строятся на высоких местах, например на крышах зданий. Как только люди входят в здание, мобильные телефоны, как правило, теряют сигнал, особенно в подвалах, на парковках и в лифтах.

Поэтому для внутренней среды будет специально организована внутренняя система распределения, которую в отрасли часто называют «внутренним распределением». «Внутреннее распределение» на самом деле является вторичной ретрансляцией и расширенным охватом сигнала. Фидер подключается от источника (например, базовой станции микросоты или ретранслятора), а затем отправляется в каждую комнату или канал, а затем антенна используется для отправки сигнала.

Рисунок 22: Внутренняя распределительная система

Похожая на пустышку вещь, которую мы часто видим наверху офиса, — это всенаправленная потолочная антенна «внутреннего распределения».

Рисунок 23: Всенаправленная потолочная антенна

Миниатюрные базовые станции

В настоящее время базовые станции развиваются в направлении миниатюризации. С одной стороны, он не занимает много места (экономия арендной платы = экономия денег), с другой стороны, он энергосберегающий и экологичный (экономия электроэнергии = экономия денег), и, наконец, развертывание более удобное и быстрое. (экономия труда = экономия денег). Если базовая станция миниатюризирована, это комбинация BBU и RRU, или комбинация RRU и антенны, или интеграция BBU, RRU и антенны.

Это похоже на домашний WiFi-роутер? Она называется Femto, что означает «квадриллионная», и представляет собой домашнюю базовую станцию ​​с низким энергопотреблением и малым радиусом действия.

Рисунок 24: Фемтосота

Вывод:

Базовая станция — это самое непонятное устройство, без которого каждый не может жить. Это совсем не загадочно и не страшно. В индустрии связи есть много людей, полностью преданных этому делу.