Основа сотовой сети - как строят базовые станции / Сети и коммуникации

Мобильная связь третьего поколения распространяется в российских регионах практически со скоростью звука - все федеральные операторы ведут активное строительство по всей лицензионной территории. Конечно, особое внимание уделяется крупным городам-миллионникам и областям вокруг них - тем местам, где самое большое количество абонентов. Потребители здесь требовательные, и качество связи должно быть на высоте. Итак, давайте посмотрим, как строят, монтируют и обслуживают базовые станции (БС) сотовой связи на земле, в метро и в мобильном режиме.

Краткая типология БС

Основной элемент сотовой сети любого стандарта - это базовая станция (BSS, Base Station System), которая занимается приемом звонков абонентов и передачей данных по радиоканалу. В зависимости от стандарта связи, базовые станции (БС) работают в диапазоне частот от 450 до 2100 МГц. БС составляют основу макроячеек, так называемых сот. Поскольку радиус работы таких станций составляет порядка 10-12 км за городом и около 3-5 км в городе, их строят много и располагают относительно недалеко друг от друга. Полностью автономные и автоматизированные базовые станции представляют собой небольшие контейнеры, которые устанавливаются, как правило, на крыше зданий. В обязательном порядке имеется беспроводной или кабельный канал связи с центром управления сетью, куда передается огромный поток данных - входящие и исходящие вызовы от абонентов. Кстати, мощность излучения базовых станций в течение суток не является постоянной. Загрузка определяется количеством сотовых телефонов в зоне обслуживания конкретной базовой станции и интенсивностью разговоров. А это, в свою очередь, зависит от времени суток, дня недели и др. В ночные часы загрузка базовых станций практически равна нулю, поэтому станции "молчат". Теоретически, стандартная 3-секторная двухдиапазонная БС может обслужить около 150 абонентов одновременно. Существует мнение, что базовые станции очень вредны для здоровья. Исследования электромагнитной обстановки на территории, прилегающей к БС, неоднократно проводились специалистами стран ЕС, США и России. Если изучить результаты этих измерений, то становится видно, что в 100% уровень электромагнитного поля в здании, на котором установлена БС, не отличается от фонового. А на прилегающей к станции территории в 91% случаев зафиксированный уровень электромагнитного поля был в 10 раз меньше ПДУ (предельно допустимого уровня), установленного для радиотехнических объектов в Москве.

Практика строительства

В городе БС предпочитают устанавливать на уже существующих конструкциях - в основном, на высотных зданиях деловых центров или государственных органов власти: здесь и охрана помещения, и доминирующее положение по высоте присутствует. Антенны монтируют на кромке крыши или внешнем подвесе, чтобы не портить внешний вид таких зданий.

Антенна базовой станции - часто только такой элемент указывает на то, что на здании располагается базовая станция сотовой связи
А на открытом пространстве все более наглядно - красно-белые вышки здесь уже давно часть сельского пейзажа. Если прокатиться по любой автомагистрали, то можно отметить, что форма этих башен различна: у одних три опоры, у других - четыре. Есть разница и в силуэте - большинству пользователей это не заметно, но тренированный взгляд все видит сразу. Станции для GSM-сетей обычно ставят на расстоянии 10-15 км друг от друга, а для UMTS - в два раза чаще, особенно в городе, где их эффективная дальность снижается из-за множества железобетонных зданий. Еще одна интересная особенность - базовые станции можно размещать не только на башнях, но и на существующих высотных сооружениях (трубы, элеваторы и т. д.). Зачастую это позволяет прилично сэкономить на стоимости мачты, высота которой составляет 72-100 м. Кстати, требования к расположению башни обычно очень строгие - желательно самое высокое место в округе, доступ к электричеству (если необходимо - устанавливают собственный трансформатор), вблизи населенных пунктов. Таких башен только в Московской области в летний период (наиболее пригодный для активного строительства) ставится по 30-40 штук в месяц.

Вышки мобильной связи - уже давно привычная деталь российского пейзажа

Типовой монтаж

Смотреть на то, как монтируется оборудование на зданиях в городе, скучно - кран, рабочие и большая часть операций скрыта от глаз самых обычных пользователей. А вот вертолетный монтаж - это гораздо более зрелищно. Причем, технология за последние годы нисколько не изменилась. Базовая станция вступает в строй обычно в течение двух недель с момента монтажа металлоконструкции. Установка базовой станции проходит в несколько этапов.

1. укрупнительная сборка (четыре секции под вертолет и одна под кран) организуется силами 6-8 человек и одним автокраном в течение 4-5 дней. В это же время тяжелым краном устанавливается первая секция сооружения, чтобы не тратить на нее время вертолетного монтажа.
2. монтаж вертолетом в один день.
3. измерения пространственного положения ствола опоры и ее "протяжка" (2-3 дня). Допуск очень жесткий - башня не должна отклоняться от вертикального положения более чем на 6-7 см.
4. благоустройство участка вокруг башни (водоотводные лотки, установка ограждения).
5. монтаж базовой станции, секторных (связь с терминалами пользователей) и радиорелейных (связь с другими башнями) антенн, а также оборудования внутри контейнера, подводится электричество, монтируется система светоограждения, молниезащиты, заземления.
6. включение базовой станции и настройка пролетов (точная настройка азимутов и сигналов антенн).
7. подключение базовой станции в сеть (иначе - интеграция) и затем - сдача оператору сотовой связи всего объекта связи в комплексе.

Давайте рассмотрим эти этапы более подробно.

Стройплощадка - вагончик для оборудования и первая секция высотой в 20 метров, установленная краном
Обычно сборка происходит крайне оперативно. Все металлоконструкции привозят на длинномерных тягачах и после этого собирают в четыре крупные секции, которые вертолету предстоит водрузить одну на другую.

Самая верхняя часть мачты, здесь будут установлены антенны
Перед началом монтажа конструкции разложены в строгом соответствии с порядком сборки, для того, чтобы вертолет не совершал лишних движений в воздухе. Остается только поднять секции башни в воздух и по прямой донести до места сборки. Значительную часть авиационного обслуживания монтажных работ осуществляет НПО "Взлет" (г. Москва). На их машинах специально для монтажа сложных конструкций предусмотрено несколько технических новшеств. Одно из них - специальная внешняя подвеска, на которую крепят трос с блоками башни. Она управляется компьютером, который учитывает все порывы ветра и удерживает несколько тонн металла в точно вертикальном направлении. На некоторых "бортах" есть и специальная прозрачная задняя кабина, из которой летчик осуществляет монтаж секций. Оттуда открывается вид на конструкцию, которую необходимо установить. После взлета пилот, находящийся в основной кабине, передает управление в дополнительную кабину, и уже оттуда идет управление вертолетом для установки конструкции на нужное место. Как только она закреплена, так называемый флажковой монтажник дает условный сигнал пилоту, тот сбрасывает трос и немедленно отлетает от башни, чтобы не зацепить ее при порыве ветра.

Перед монтажом идет облегчение взлетного веса вертолета
Вертолет к монтажу готовят несколько техников - идет слив топлива во внешнюю цистерну, чтобы уравновесить машину и облегчить взлетный вес. Обычно конструкции башни весят по 2-3 тонны, при грузоподъемности машины до 5 тонн. Перед монтажом обычно запрашивается прогноз погоды по конкретному региону - должна быть хорошая видимость и небольшой ветер. При этом сам процесс сборки очень быстрый - можно уложиться минут в 40, ведь чтобы поставить одну секцию надо всего 6 минут. Технология вертолетного монтажа позволяет монтировать 3-4 конструкции в день, если они, конечно, близко расположены друг к другу.

Обычно к монтажу привлекаются вертолеты типа Ми8 МТВ1, хотя для более тяжелых конструкций есть машины Ми10К, КА32 и даже самый большой вертолет Ми26.
Первый взлет - бело-синий вертолет Ми8 МТВ1 оживает, надрывно кашляет, вдыхая жизнь в свои двигатели, и приведенные в движение лопасти поднимают его над землей. Здесь можно оценить мастерство летчиков - громадная машина разворачивается буквально на пятачке и грациозно подплывает к первой конструкции, которую надо водрузить на уже собранные секции.

Персонал занял места "по боевому расписанию" - люди поднимаются к стыковочным узлам башни.

Вертолет готов к подъему первой секции - все разложено в своей очередности.
Если стоять в 30-40 метрах от машины, то на деревьях бешено дергаются листья, вокруг свистит воздух, летят в разные стороны небольшие ветки и трава - все живое прижимается к земле под сильным воздушным напором от лопастей вертолета. Работа по вертолетному монтажу ювелирная и требует большой выдержки и точности, как от летчиков, так и от монтажников, которые все это время работают на башне.

Плавное снижение с выпуском тросов, стыковка с конструкцией, медленный взлет в направлении башни.
К каждой многотонной секции, из которых собирают башню, привязаны направляющие тросы-ловители, с их помощью монтажники направляют конструкцию. Так вот сразу брать в руки тросы-ловители - нельзя! Надо, чтобы они сначала коснулись металлического остова башни, и заряд статического электричества ушел в землю. Или другая ситуация - весь процесс монтажа производится в режиме радиомолчания - управление только по визуальным командам "флажкового" с земли. Именно этот человек должен сам убедиться в том, что фланцы блоков соприкоснулись, и только после крепления секции дать команду пилоту вертолета отцепить трос с внешней подвески.

Борясь с ветром, вертолет осторожно подходит к башне, касается тросами-ловителями металлических опор, после чего монтажники подтягивают конструкцию к основанию и закрепляют специальными болтами.

Все то же самое происходит с третьей и последующими секциями - только гораздо выше.

Захват последней секции и установка ее наверху. Самая сложная операция - ветер на высоте уже сильный, да и вертолету приходится каждый раз забираться все выше и выше, чтобы доставить секцию к башне.

Подтянуты уже все тросы, вставлены все оправки, закреплены болты, и вертолет, повинуясь взмаху флажка, отстегивает металлический трос и отходит в сторону от башни.

Антенно-фидерные трассы.
Все - монтаж башни закончен. Осталось протянуть антенно-фидерные трассы и установить оборудование в контейнер. Скоро и здесь будет устойчивая связь. Но для этого сотрудникам оператора связи еще предстоит поработать - установленное оборудование необходимо настроить.