Базовые станции: как все начиналось

    Первые ископаемые останки базовых станций семейства мобильных телесистем московского региона датируются 1994 годом. Это были настоящие динозавры – огромные и с маленьким объемом головного мозга функционала. Внешне они походили на большой холодильник, работали только в одном стандарте и в одном частотном диапазоне. Первая базовая станция МТС в Москве работала в стандарте GSM и только в диапазоне частот 900 МГц.

    image

    Из чего же состояли «динозавры» сотовой связи и как они эволюционировали до сегодняшнего дня расскажет эксперт отдела архитектуры сети радиодоступа компании МТС Константин Лучков. Его ник Luchkov Передаем ему слово.

    Привет! Давайте сразу заглянем в этот «холодильник».

    image
    image

    На верхней полке вмонтированы блоки питания, платы управления и транспортная карта. Чуть ниже, в «морозильном отделении», штабелями лежат приемопередатчики и дуплексеры.
    А вот и типичная малогабаритная (но очень уютная) «кухня» тех времен, в которой жил наш «динозавр».

    image

    «Кухня» была плотно заставлена телекоммуникационным оборудованием. Это и система питания, система кондиционирования, стойка с транспортным оборудованием (например, радиорелейное оборудование). Каждая из этих систем, соизмеримая по размерам с БС, представляла собой отдельный шкаф. Кстати, на каждой «кухне» были стол и стул (слева на фото).

    image

    Но вернемся к нашему «динозавру». От верхней крышки базовой станции тянулись толстые фидера (в два пальца толщиной), которые выходили из контейнера к антеннам. Типичная длина фидерной трассы была порядка 70 метров, к каждой антенне подводились два фидера (использовался разнесенный прием). Антенн на типичной однодиапазонной станции было три. То есть на первых станциях прокладывали шесть фидерных трасс, а позже (при появлении нового диапазона GSM1800) еще шесть.

    image

    Одним из основных недостатков применения фидерных трасс были потери мощности сигнала, которые прямо пропорциональны длине фидерной трассы и используемому диапазону частот. Эти недостатки подтолкнули эволюцию оборудования базовых станций на новый виток развития.

    Через десять лет после появления первой базовой станции сотовой связи в московском регионе, в 2004 году, произошли критические изменения в телекоммуникационной среде обитания. Появился новый интерфейс взаимодействия контроллера с радиомодулями БС — CPRI (Common Public Radio Interface).

    Глава 2. Настоящее


    На смену старым «холодильникам» пришел новый тип базовой станции — с распределенной архитектурой. Стали не нужны громоздкие фидерные трассы. Базовая станция распалась на системный модуль (мозг БС) размером с кейс офисного менеджера и приемопередатчик (он же RRU – remote radio unit), связанные между собой по оптической линии через радиоинтерфейс CPRI. От фидера остались только рудименты в виде коротких джамперов (1-3 метра), связывающие приемопередатчик с антенной. В дополнение к существующему GSM были внедрены стандарты UMTS и LTE. Появились базовые станции outdoor-исполнения, для размещения которых более не требовалось помещение («кухня»).

    image

    Распределенные БС оказались гораздо более приспособленными к жизни. Они стали меньше, и их стало легче размещать. Сократилось потребление электроэнергии, так как пропали потери мощности в фидере. Появился новый функционал.

    До определенного времени для работы каждого стандарта требовалось свое оборудование – отдельные приемопередатчики (RRU), отдельные системные модули (SM), отдельные антенны. По прошествии еще почти десяти лет, в 2013 году, Минкомсвязь России разрешила технологическую нейтральность, что позволяло реализовывать стандарт LTE на частотах GSM900/1800. Также следует отметить, что еще раньше, в 2011 году, была разрешена техническая нейтральность GSM/UMTS900. К оборудованию базовой станции были предъявлены новые требования, которым нужно было соответствовать – размеры станций уменьшались, а мозг функционал рос.

    Приемопередатчики научились поддерживать работу в трех стандартах: GSM/UMTS/LTE. Сейчас типичным случаем является одновременная работа приемопередатчика в двух стандартах, например, в GSM/LTE1800. Такой режим работы называется RF-sharing.

    Затем появилась необходимость одновременной работы в разных стандартах системных модулей. Данный функционал называется single RAN (единое оборудование радиоподсистемы для нескольких стандартов) и он уже реализован на сети МТС.

    Появление новых стандартов (таких как LTE), а также более сложного функционала привело к повышению требований к точности синхронизации. Потребовалась точность фазовой (она же временная) синхронизации, что незамедлительно сказалось на составе базовой станции. В ее состав добавился модуль спутниковой синхронизации GPS/Glonass.

    Появился новый подвид компактных базовых станций – small cell. Он представляет собой компактную базовую станцию размером не больше коробки из-под кроссовок, объединяющей в едином корпусе системный модуль, приемопередатчик, модуль GPS/Glonass и, как правило, антенну.

    image

    Компактность small cell позволила МТС устанавливать станции практически в любом месте: в вагонах метро, кафе и офисных зданиях. Кстати, при желании, компактную базовую станцию может купить каждый абонент МТС. К ядру сети станция подключится автоматически при подсоединении к интернету.

    Глава 3. Будущее


    Светлое будущее сотовой связи — стандарт 5G (про него вы можете прочитать подробнее здесь). Базовым станциям неизбежно придется измениться еще раз, так как стандарт 5G подразумевает использование бОльших порядков MIMO, что делает невозможным подключение приемопередатчика к антенне через джампер. Слишком много джамперов понадобится: 16, 32, а, может быть, 64. Радиомодуль будет интегрирован в антенну. Такое решение называется активной антенной системой (AAS – active antenna system).

    image

    По внешнему виду AAS не отличим от обычной антенны сотовой связи, но посмотрите, сколько элементов базовой станции находится у нее внутри.

    image

    Базовая станция, реализованная на решении AAS, теперь представляет из себя системный модуль (SM), подключенный к «антенне» (к AAS). Возможен и гибридный вариант, когда активная антенная система включает несколько активных диапазонов (несколько приемопередатчиков активных диапазонов) и одновременно с этим поддерживает подключение нескольких пассивных диапазонов. При этом для пассивных диапазонов используются отдельные RRU, не входящие в состав активной антенной системы.

    Но на этом эволюция оборудования базовых станций, наверняка, не остановится. Одним из возможных сценариев в будущем может стать переход к облачной (cloud) архитектуре оборудования базовой станции. Возможно, в один прекрасный момент мы сможем полностью отказаться от использования системного модуля. На базовой станции останется только один блок — активная антенная система с интегрированным функционалом системного модуля, которая будет подключаться по оптической транспортной линии в ядро сети.

    В заключении хочу с гордостью отметить, что компания МТС занимает передовые позиции в тестировании 5G и уже сейчас активно использует на сети:

    • оборудование БС 5G-ready;
    • оборудование БС cloud-ready;
    • оборудование AAS (сеть нескольких городов России полностью реализована на AAS).
    МТС
    67.40
    Компания
    Share post

    Comments 21

      0
      5G и вот это вот всё упирается в непробиваемую стену, когда нужно решить проблему. В салонах и офисах отлично умеют продавать, но как только доходит до какой либо нестандартной задачи сотрудники пасуют и отправляют на 0890 (0990), а там: «Время ожидания специалиста составляет более 10 минут...». По опыту попыток дозвона можно с уверенностью говорить о том, что «более 10 минут» — это примерно от нескольких часов до вечности.
        0
        Добрый вечер! А у вас остались нерешенные вопросы?
          +1
          Да. Сегодняшняя попытка решить проблему началась с обычных «более 10 минут», после 20 минут пошёл обратный отчёт оставшихся «10 минут». Примерно на 32 минуте робот сообщил, что осталась одна минута, а следом «может быть более 1 минуты». Дальше робот угомонился и осталась только, сводящая с ума, зацикленная фоновая мелодия. Ровно через час после начала звонок просто прервался. При такой поддержке вопросы и не смогут никогда решиться.
            +2
            Напишите, пожалуйста, нам в личку контакт, по которому мы можем связаться с вами
              0
              Оставил контакт в личке.
        0
        Компактность small cell позволила МТС устанавливать станции практически в любом месте: в вагонах метро, кафе и офисных зданиях. Кстати, при желании, компактную базовую станцию может купить каждый абонент МТС. К ядру сети станция подключится автоматически при подсоединении к интернету.

        к кому можно обратиться по приобретению small cell?
      • UFO just landed and posted this here
          +2
          Почему любой оператор? Восстановить симку может только владелец договора или его доверенное лицо. Можно поставить запрет действий по доверенности.
            0

            речь идёт о недобросовестном сотруднике дополнительно офиса продаж/обслуживания, который имеет техническую возможность "восстановить" сим-карту абонента без его желания

            • UFO just landed and posted this here
            +1
            Расскажите про такое московское явление как «серверная на столбе». Как сертефицировано такое оборудование для непогоды? Кто такое разрешил? Не воруют ли со столбов коммутаторы?
              0
              Как то мне довелось слышать историю о том что в БС появились жители. Но вместо того чтобы дебоширить, они установили там кровать и телевизор, и поддерживали чистоту. Их место жительство никто бы и не потревожил, если бы БС не легла)))
                0
                о таком явлении не слышал. Обычно на столбе распологается следующее оборудовние:
                — секторные антенны БС;
                — приемопередатчики (RRU);
                — системный модуль;
                — небольшой термошкаф с оборудованием электропитания (выпрямители, аккумуляторные батареи и т.д.);
                — транспортное оборудование (например РРЛ с антенной и внутренним блоком, который может быть размещен в термошкафу с оборудованием электропитания).
                Оборудование размещается в соответствии с проектной документацией. Что касается воровства — нет, не воруют. Сделать это при размещении на столбе проблематично, так как для этого требуется подъемник (или высокая лестница, но демонтировать и спускать оборудование с высоты при помощи лестницы затруднительно). К тому же оборуждование БС не самый ликвидный товар.
                  0

                  о таком явлении не слышал. Обычно на столбе распологается следующее оборудовние:
                  — секторные антенны БС;
                  — приемопередатчики (RRU);
                  — системный модуль;
                  — небольшой термошкаф с оборудованием электропитания (выпрямители, аккумуляторные батареи и т.д.);
                  — транспортное оборудование (например РРЛ с антенной и внутренним блоком, который может быть размещен в термошкафу с оборудованием электропитания).
                  Оборудование размещается в соответствии с проектной документацией. Что касается воровства — нет, не воруют. Сделать это при размещении на столбе проблематично, так как для этого требуется подъемник (или высокая лестница, но демонтировать и спускать оборудование с высоты при помощи лестницы затруднительно). К тому же оборуждование БС не самый ликвидный товар.

                  0
                  Вы вот тут про тестирование 5G, а у вас в центре Дмитрова интернета мобильного вообще нет и голосовые вызовы через раз. Понятно, что маленький городок, но туристы из дефолт-сити постоянно жалуются.
                    0
                    Насчёт «вообще» погорячился конечно, но отдельный участок в туристической зоне без связи. Собственно хотел спросить, есть какая-то процедура в таких случаях? Или подразделение куда можно обратиться?
                      0
                      Пришлите, пожалуйста, ссылку точки на карте yandex или google и я передам в соответствующее подразделение на анализ.
                        0
                        Спасибо, eov, за беспокойство и внятный ответ.
                    0
                    Все операторы, в том числе МТС, громко кричат про 5G и прочие прелести.
                    Но даже качество голосовой связи в сети у всех (кроме Теле2 — его не тестировал) намного хуже, чем лет 10 назад. Например, выезжаешь по Волгоградке из Москвы, проезжаешь Котельники и за Котельниками въезжаешь на эстакаду. И стабильно на самом верху эстакады (!!!) голосовой вызов обрывается.
                    Регулярно падает 3G интернет практически везде в Москве и МО. Звонишь в колл-центр — предлагают переключить модем в состояние «2G only». При этом на вопрос зачем мне тогда нужен интернет вообще с такими скоростями — не находят что ответить.
                    Если 3G нормально наладить не смогли — что будет, когда будет куча стандартов в эфире — от 2G GSM/GPRS/EDGE до 5G включительно?

                    Only users with full accounts can post comments. Log in, please.