Какое телекоммуникационное оборудование используется в мобильных сетях

Мобильные сети – основа современных коммуникаций. Для передачи данных используются базовые станции, обменивающиеся сигналами с абонентскими устройствами. Для формирования широкой зоны покрытия, стабильности связи, высокой скорости передачи данных вне зависимости от количества подключенных абонентов, устройств установлено множество в городах, за их чертой.

Подобная структура объясняет другое название мобильных сетей – “сотовые”. Пересекающиеся области покрытия навевают ассоциации с пчелиными сотами. Базовые станции – комплексные устройства, в состав которых входят различные аппаратные модули, работающие в тесной связи друг с другом. Что это за модули? Какое оборудование используется в мобильных сетях? В чем его особенности?

Общая типология

Функция телекоммуникационного оборудования – передача голосовых сообщений, видео, обеспечение стабильной коммуникации между сетевыми аппаратными компонентами. Оборудование представлено следующими классами:

• Абонентское;
• Спутниковое;
• Пассивное;
• Коммутационное активное.

Подобная классификация характерна не только для мобильной связи, но и для структурированных кабельных систем (пример оборудования здесь https://lan-art.ru/catalog/komponenty-sks/), оптоволоконных линий, локальных сетей. Специфика устройств, однако, различна. Например, в сотовых сетях ими являются сотовые телефоны, модемы, укомплектованные антеннами, в локальных компьютерных – ПК или ноутбуки.

Базовые станции

БС – важнейший сетевой компонент, обеспечивающий обмен информацией между инфраструктурными и абонентскими модулями. Сложность ее структуры объясняется функциональностью, необходимостью выполнения комплекса операций:

1. Сканирование. Определение свободных каналов, по которым может быть установлена стабильная связь с абонентскими устройствами;
2. Аутентификация. Контроль подлинности оборудования, проверка прав, необходимых для получения доступа;
3. Передача. Специфика рассматриваемого типа связи – постоянное перемещение пользователей, БС “передают” абонентов друг другу, чтобы исключить сбои, прерывания при передаче информации;
4. Шифровка и расшифровка. Информация транслируется в кодированной форме, для предотвращения постороннего доступа, перехвата;
5. Управление. Телекоммуникационное оборудование всех БС, формирующих сеть, находится в постоянном взаимодействии для четкого управления, равномерного распределения нагрузки.

Оборудование

БС – это комплекс аппаратных средств, обеспечивающих корректную работу мобильной сети. В первую очередь, она ассоциируется с антеннами, функция которых – прием, передача сигнала. Каждая антенна направлена, обслуживает определенный сектор, что расширяет охват, исключает создание помех для соседних комплексов. Выглядит антенна как серый прямоугольник (оттенки вариативны), но они не имеют значения, не сказываются на эффективности и мощности. Цветовая дифференциация – больше эстетический момент, позволяющий органично вписать технику в городской пейзаж. Помимо антенн, используется и другое телекоммуникационное оборудование.

Радиоблоки или приемо-передатчики

Они обрабатывают, генерируют импульс определенной частоты, что обеспечивает его передачу по конкретному каналу, без наложения, появления помех и других негативных явлений, нарушающих стабильность сети, ухудшающих качество связи. Радиоблок дополнительно фильтрует сигнал, корректирует его форму;

Системный блок

Функции – формирование эфирного сигнала, трансляция служебных данных к центрам управления, шифрование, корректировка параметров для устойчивости к помехам, общей стабильности. Системные блоки усложняются, совершенствуются по мере появления новых стандартов, ужесточения требований к скорости передачи данных. Несколько лет назад главным стандартом был 3G, где скорость передачи была ограничена примерно 14 мегабитами в секунду, сейчас – 4G, 5G, поддерживающие на порядки бОльшие значения.

Системный блок довольно часто становится транспортным компонентом, принимающим сигнал по кабелю, оптоволоконному, медному.

Вспомогательные устройства

Задача – создание условий, необходимых для корректной работы телекоммуникационного оборудования, защита БС от аварий. Список различен, зависит от специфики, мощности, места установки конкретной вышки. В общем случае, используется следующее:

1. Аккумуляторы. При обрыве, неполадках на основной линии питания позволяют перейти на резерв, что исключает сбои, перебои со связью;
2. Датчики дыма. Реагируют на возгорание, подают тревожное уведомление на пульт экстренной службы, активируют системы пожаротушения, если таковые предусмотрены структурой конкретного комплекса;
3. УЗО. Устройство защитного отключения, предотвращающее выход из строя аппаратных компонентов при перегрузке, коротком замыкании и других проблемах на линии питания;
4. Габаритные огни. Устанавливаются на вышках, антеннах, расположенных на крышах высотных домов.

Усилители

Несмотря на развитие сетевой инфраструктуры, большое количество базовых станций, в некоторых областях мощность покрытия недостаточна для уверенного приема. При голосовых вызовах слышны искажения и помехи, скорость передачи данных – невысока, недостаточна для просмотра видео. Ситуация возможна при большой удаленности от передатчика, сложном рельефе, плотности городской застройки, обилии источников электромагнитных помех, радиоизлучения.

Решение проблемы – усилитель, принимающий слабый сигнал, повышающий его мощность до значений, необходимых для уверенной, стабильной коммуникации. Конструкция – антенны, кабельные сборки, основной блок с процессором, обрабатывающим информацию, чтобы усиление не было сопряжено с искажениями, помехами. Алгоритм работы таков:

1. Прием высокочастотного сигнала от БС;
2. Передача на основной блок;
3. Усиление процессором;
4. Передача на комнатную антенну;
5. Раздача на пользовательские устройства, смартфоны, модемы.

При подборе усилителя, нужно учитывать поддерживаемые им диапазоны, а также спецификацию, соответствие конкретному сетевому стандарту. Оптимум – многодиапазонные устройства 4G, аналоги 2G подойдут только для голосовых вызовов.

Кабели

Обмен данными между БС и пользовательскими устройствами ведется беспроводным способом, по радиоканалам, но построение мобильной сети, как и СКС, невозможно без кабелей, кабельных сборок, укомплектованных коннекторами для подключения к конечным точкам. Кабель соединяет оборудование, входящее в структуру базовой станции, а также другие устройства, активные и пассивные, антенны, модемы, усилители, репитеры. Классическая структура кабеля такова:

• Центральный проводник, по которому передается электрический высокочастотный импульс;
• Внутренняя изоляция, обеспечивающая стабильность положения центральной жилы, экранирования, предотвращающая формирование внутренних наводок;
• Экран. Металлический сетчатый или фольгированный, экран защищает передачу от внешних ЭМ-полей, искажений;
• Внешняя оболочка. Обеспечивает долговечность кабеля, возможность его прокладки на улице, защищает внутренние компоненты от механических, термических нагрузок, разрушения, спровоцированного контактом с влагой, продолжительным воздействием ультрафиолета, химического вещества с окислительной способностью.

Для мобильных сетей подходят высокочастотные кабели с 50-омным сопротивлением, соответствующим абонентским устройствам. Совпадение импеданса исключает появление помех, искажений, конфликты оборудования. Лучший материал центральной жилы – бескислородная медь, характеризующаяся минимальным сопротивлением, абсолютной устойчивостью к коррозии.

Сотовые телефоны

Абонентские устройства, позволяющие совершать голосовые вызовы, отправлять текстовые сообщения, загружать и отправлять файлы, взаимодействовать с пользователями мобильной сети и ее оборудованием. Телефон состоит из множества аппаратных компонентов, но за обмен данными отвечает блок сотовой связи, сформированный компактной антенной, приемником, модемом. Этот комплекс улавливает, генерирует и преобразует сигнал для передачи цифровой информации в аналоговой форме.