Сайт сотовой связи , вышка сотовой связи , базовая вышка сотовой связи или базовая станция сотовой связи — это площадка для мобильных устройств с поддержкой сотовой связи, на которой размещаются антенны и оборудование электронной связи (обычно на радиомачте, вышке или другой приподнятой конструкции) для создания соты. , или соседних сот в сотовой сети . Поднятая конструкция обычно поддерживает антенну [ необходимы пояснения ] и один или несколько наборов передатчиков/приемников , процессоры цифровых сигналов , управляющую электронику, приемник GPS для синхронизации (для систем CDMA2000 / IS-95 или GSM ), основное и резервное электропитание. источники и укрытие. [1] [ необходим сторонний источник ]
Несколько операторов сотовой связи часто экономят деньги, устанавливая свои антенны на общей мачте; поскольку отдельные системы используют разные частоты, антенны можно располагать близко друг к другу, не мешая друг другу. Некоторые компании-провайдеры управляют несколькими сотовыми сетями и аналогичным образом используют совмещенные базовые станции для двух или более сотовых сетей ( например, CDMA2000 или GSM ).
Иногда требуется, чтобы сотовые сайты были незаметными; их можно гармонировать с окружающей местностью [2] или устанавливать на зданиях [3] или рекламных башнях. [ нужна цитата ] Сохранившиеся деревья часто могут скрывать вышки сотовой связи внутри искусственного или сохранившегося дерева. Эти установки обычно называются скрытыми сотовыми станциями или скрытыми сотовыми станциями.
Сотовая сеть — это сеть портативных мобильных телефонов (сотовых телефонов), в которой каждый телефон связывается с телефонной сетью посредством радиоволн через локальную антенну на базовой станции сотовой связи (сотовой станции). Зона покрытия, в которой предоставляется услуга, разделена на мозаику небольших географических областей, называемых «сотами», каждая из которых обслуживается отдельным многоканальным приемопередатчиком малой мощности и антенной на базовой станции. Все сотовые телефоны внутри соты связываются с системой через антенну этой соты по отдельным частотным каналам, назначенным базовой станцией из общего пула частот, используемых системой.
Целью организации сотовой связи является сохранение полосы пропускания радиочастот за счет повторного использования частот ; радиосигналы малой мощности, используемые внутри каждой соты, не распространяются далеко за пределы соты, поэтому радиоканалы можно повторно использовать в географически разделенных сотах. Когда мобильный пользователь перемещается из одной соты в другую, его телефон автоматически «переводится» на антенну новой соты, ему назначается новый набор частот, и впоследствии он связывается с этой антенной. Этот фоновый процесс передачи обслуживания незаметен для пользователя и может произойти в середине телефонного разговора без какого-либо прерывания обслуживания. Каждый сотовый телефон оснащен автоматизированным полнодуплексным цифровым приемопередатчиком и связывается с антенной сотовой связи по двум цифровым радиоканалам в диапазоне УВЧ или СВЧ , по одному для каждого направления двунаправленного разговора, а также каналу управления, который отвечает за регистрацию телефона в сети. набор номера и процесс передачи обслуживания.
Обычно вышка сотовой связи расположена на границе одной или нескольких ячеек и охватывает несколько ячеек с помощью направленных антенн . Обычной геометрией является расположение ячейки на пересечении трех соседних ячеек с тремя антеннами под углами 120 °, каждая из которых покрывает одну ячейку. Тип антенны, используемый для базовых станций сотовой связи (вертикальные белые прямоугольники на изображениях) , называемый секторной антенной , обычно состоит из вертикальной коллинеарной решетки диполей . Он имеет плоскую веерообразную диаграмму направленности , которая слегка наклонена вниз, чтобы покрыть область ячейки, не излучая под большими углами в более удаленные ячейки, которые повторно используют те же частоты. Угол места антенны необходимо тщательно отрегулировать, чтобы луч охватывал всю соту, не выходя слишком далеко. В современных секторных антеннах наклон луча обычно можно регулировать электронным способом, чтобы избежать необходимости монтёру подниматься на вышку и механически наклонять антенну, когда необходима регулировка.
Рабочий диапазон сотовой станции (диапазон, в котором мобильные устройства надежно подключаются к сотовой станции) не является фиксированной величиной. Это будет зависеть от ряда факторов, включая, помимо прочего:
Как правило, в районах, где достаточно сотовых станций для покрытия большой территории, радиус действия каждой из них будет установлен следующим образом:
На практике сотовые станции группируются в районах с высокой плотностью населения и наибольшим количеством потенциальных пользователей. Трафик сотового телефона через один сайт ограничен емкостью базовой станции; существует ограниченное количество вызовов или трафика данных, которые базовая станция может обработать одновременно. Это ограничение емкости обычно является фактором, определяющим расстояние между участками мачты клеток. В пригородных районах мачты обычно располагаются на расстоянии 2–3 км (1,2–1,9 мили) друг от друга, а в густонаселенных городских районах мачты могут находиться на расстоянии 400–800 м друг от друга. [5]
Максимальная дальность действия мачты (если она не ограничена помехами другим близлежащим мачтам) зависит от тех же соображений . В любом случае ограничивающим фактором является способность маломощного персонального сотового телефона передавать сигнал обратно на мачту. Приблизительно, исходя из высокой мачты и равнинной местности , можно преодолеть расстояние от 50 до 70 км (от 31 до 43 миль). Когда местность холмистая, максимальное расстояние может варьироваться от 6 до 8 км (от 3,7 до 5,0 миль) из-за вторжения промежуточных объектов в широкую центральную зону Френеля сигнала. [6] В зависимости от местности и других обстоятельств вышка GSM может заменить от 3 до 80 км (от 2 до 50 миль) кабелей для фиксированных беспроводных сетей. [7] Кроме того, некоторые технологии, такие как GSM, имеют дополнительную абсолютную максимальную дальность действия в 35 км (22 мили), что наложено техническими ограничениями . CDMA и IDEN не имеют такого ограничения, определяемого временем.
Понятие «максимального» радиуса действия в сотовой сети вводит в заблуждение. Сотовые сети предназначены для поддержки множества разговоров с ограниченным количеством радиоканалов (кусков радиочастотного спектра , необходимых для совершения одного разговора), лицензия на которые предоставляется оператору сотовой связи. Чтобы преодолеть это ограничение, необходимо повторять и повторно использовать одни и те же каналы в разных местах. Точно так же, как автомобильное радио переключается с одной местной станции на совершенно другую местную станцию с той же частотой во время поездки в другой город, один и тот же радиоканал повторно используется на вышке сотовой связи всего в нескольких милях от нее. Для этого сигнал сотовой мачты намеренно поддерживается на низкой мощности и во многих случаях наклоняется вниз, чтобы ограничить его радиус действия. Это позволяет охватить достаточно небольшую территорию, чтобы не поддерживать больше разговоров, чем могут передать доступные каналы. Благодаря секторному расположению антенн на вышке можно варьировать силу и угол для каждого сектора в зависимости от покрытия других вышек в этом районе.
Мобильный телефон может иногда не работать, потому что он находится слишком далеко от мачты или потому, что телефон находится в месте, где сигналы сотового телефона ослабляются толстыми стенами зданий, холмами или другими конструкциями. Сигналам не нужна прямая видимость , но более сильные радиопомехи ухудшат или полностью исключат прием. Когда несколько человек одновременно пытаются использовать вышку сотовой связи, например, во время пробки или спортивного мероприятия, на дисплее телефона появляется сигнал, но установка нового соединения блокируется. Другим ограничивающим фактором для сотовых телефонов является способность отправлять сигнал от малозаряженной батареи на сотовую станцию. Некоторые мобильные телефоны работают лучше, чем другие, при низком энергопотреблении или низком заряде батареи, обычно из-за способности отправлять хороший сигнал с телефона на мачту.
Контроллер базовой станции (центральный компьютер, который специализируется на установлении телефонных соединений) и интеллект мобильного телефона отслеживают и позволяют телефону переключаться с одной мачты на другую во время разговора. Когда пользователь приближается к мачте, он выбирает самый сильный сигнал и отпускает мачту, сигнал от которой стал слабее; этот канал на этой мачте становится доступным другому пользователю.
Сотовая геолокация менее точна, чем с помощью GNSS (например, GPS), но она доступна для устройств, у которых нет приемников GPS и где GNSS недоступна. Точность этой системы варьируется и является самой высокой там, где возможны усовершенствованные методы прямой связи, и самой низкой там, где может быть достигнут только один сотовый узел, и в этом случае известно, что местоположение находится только в зоне покрытия этого узла.
Усовершенствованный прямой канал связи — это когда устройство находится в радиусе действия как минимум трех сотовых станций и где оператор связи внедрил использование системы синхронизации.
Другой метод заключается в использовании угла прибытия (AoA), и он возникает, когда устройство находится в радиусе действия как минимум двух сотовых станций, обеспечивая промежуточную точность. Вспомогательный GPS использует сигналы спутников и сотовых телефонов.
В Соединенных Штатах для услуги экстренного вызова с использованием данных о местоположении (местное название « Расширенная служба 911 ») требовалось, чтобы по крайней мере 95% сотовых телефонов, использовавшихся на 31 декабря 2005 года, поддерживали такую услугу. Многие операторы связи пропустили этот срок и были оштрафованы Федеральной комиссией по связи . [10]
По данным Федеральной комиссии по связи США : «Данные измерений, полученные из различных источников, неизменно показывают, что плотность мощности на уровне земли в «наихудшем случае» вблизи типичных вышек сотовой связи составляет порядка 1 мкВт/см² (или 10 мВт/м²) или меньше (обычно значительно меньше)». [11]
Сотовые телефоны, вышки сотовой связи, Wi-Fi, интеллектуальные счетчики, усовершенствованные цифровые беспроводные телекоммуникационные телефоны, беспроводные телефоны, радионяни и другие беспроводные устройства излучают неионизирующие радиочастоты, которые Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) классифицирует как « потенциальный канцероген, [12] По данным Национального института рака США , «не выявлено механизма, с помощью которого КНЧ-ЭМП или радиочастотное излучение могли бы вызвать рак». [13]
По данным Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США , «научный консенсус показывает, что неионизирующее излучение не является канцерогеном, и при пределах или ниже пределов радиочастотного воздействия, установленных FCC, неионизирующее излучение не причиняет никакого вреда люди." [14]
Хотя сотовые антенны обычно прикрепляются к постоянным конструкциям, операторы связи также содержат парк транспортных средств, называемых «ячейками на колесах» (COW), которые служат временными сотовыми площадками. Генератор может быть включен для использования там, где электроэнергия в сети недоступна, а система может иметь беспроводную транзитную линию связи, позволяющую использовать ее там, где проводная связь недоступна.
COW также используются на постоянных сотовых станциях — в качестве временной замены поврежденного оборудования, во время плановых отключений и для увеличения пропускной способности, например, во время конференций.
Работников сотовой связи называют альпинистами или работниками передающих вышек. Работники передающих вышек часто работают на высоте до 460 м (1500 футов), выполняя работы по установке, техническому обслуживанию и ремонту сотовых телефонов и других компаний беспроводной связи.
Согласно документам, просочившимся в Der Spiegel, АНБ продает «активную базовую станцию GSM» стоимостью 40 000 долларов, которая будет использоваться в качестве инструмента для имитации вышки мобильной связи и, таким образом, для мониторинга сотовых телефонов. [15]
В ноябре 2014 года The Wall Street Journal сообщила, что Группа технических операций маршалов США использует шпионские устройства, известные как «грязные ящики», для имитации мощных сигналов вышек сотовой связи. Такие устройства предназначены для переключения мобильных телефонов на вышку, поскольку это самый сильный сигнал в пределах досягаемости. Устройства размещаются на самолетах, чтобы эффективно создать «обманку», собирающую данные о телефонах, когда самолеты летают над населенными пунктами. [16] [17]
Автономная сотовая станция не подключена к общественной электросети . Обычно система отключена от сети из-за затрудненного доступа или отсутствия инфраструктуры. Топливные элементы или другие системы резервного питания добавляются к критически важным объектам для обеспечения повседневного и аварийного электропитания. Традиционно на объектах использовались генераторные установки с приводом от двигателей внутреннего сгорания, [18] [19] однако, будучи менее эффективными, чем коммунальные электростанции, они увеличивают эксплуатационные расходы и являются источником загрязнения (атмосферного, акустического и т. д.), а также некоторых находятся в зонах, охраняемых охраной окружающей среды и ландшафта.
Возобновляемые источники энергии , такие как солнечная энергия и энергия ветра, могут быть доступны там, где расположены сотовые станции. Первая автономная мачта в Великобритании была установлена в 2022 году в Эглвисвру , Уэльс . [20] Это может снизить стоимость топлива для сотовой станции или телекоммуникационной вышки до 75%. Они могут быть подкреплены системой топливного генератора, которая позволяет станции работать, когда возобновляемых источников недостаточно. Одна из таких систем производства энергии состоит из:
Электрическая энергия из прерывистых источников хранится в аккумуляторных батареях , которые обычно рассчитаны на автономную работу в среднем в течение двух дней, также известную как автономия, чтобы дать время обслуживающему персоналу прибыть на место, когда потребуется ремонт.
Системы возобновляемой энергии поставляют электроэнергию, когда она доступна. Топливные элементы активируются только тогда, когда природных источников недостаточно для обеспечения системы энергией. Аварийный источник питания (топливные элементы) рассчитан в среднем на десять дней. Таким образом, структура становится полностью самодостаточной: это позволяет команде технического обслуживания лишь несколько раз посещать объект, поскольку обычно до него трудно добраться.
Местные жители часто возражают против новых мачт по соображениям безопасности и внешнего вида. Последнее иногда решается путем маскировки мачты под что-то еще, например, под флагшток, уличный фонарь или дерево (например, пальмы, сосны, кипарисы), или конструкции на крыше, или городские элементы, такие как дымоходы или панели.
Эти скрытые клеточные участки могут различаться по форме листвы и типу коры. Листва всех этих антенн состоит из листьев, изготовленных из пластика, тщательно разработанного с учетом количества, формы и расположения, позволяющих полностью скрыть антенны и все аксессуары естественным образом. Используемые материалы гарантируют абсолютную радиоэлектрическую прозрачность и устойчивость к лучам UVA. Прозвища включают « монопальм » для монополя, замаскированного под пальму, или «Pseudopinus Telephoneyensis» для мачты, замаскированной под сосну. [21] В монополях направленные антенны иногда прячутся в пластиковом корпусе в верхней части стойки, чтобы можно было исключить перекладины.
Конструкции на крыше, такие как скрытые дымоходы или панели высотой от 6 до 12 метров, могут скрывать одного или нескольких операторов мобильной связи на одной и той же станции. Панели Roofmask можно прикрепить к существующим конструкциям крыши, быстро и недорого изменив их внешний вид.
Исследователи из Alcatel-Lucent разработали сайт сотовой связи под названием LightRadio, который умещается на ладони. Он размером с кубик Рубика . Он способен передавать сигналы 2G , 3G и 4G . Они более энергоэффективны и обеспечивают более эффективную широкополосную связь, чем нынешние сотовые узлы. Их можно использовать в очень густонаселенных городских районах, чтобы освободить место для большего радиопространства. [22]
.jpg/1280px-BTS_NodeB_antenna_Sopot_(cropped).jpg)
