Основа сотовой сети - как строят базовые станции

Мобильный контроль

Постоянный контроль покрытия сотовой сети, качества голосовой связи жизненно важен для любого оператора сотовой связи. Именно поэтому первостепенное значение приобретает получение адекватных и полных данных о состоянии сотовой сети - это можно сделать только с помощью специальных измерительных лабораторий на колесах. Фургоны и джипы, оснащенные специальной аппаратурой, неустанно колесят по Москве и области, постоянно анализируя эфир по десяткам показателей и мгновенно определяя сложности и проблемы в функционировании базовых станций, способствуя бесперебойной работе сети. В этой связи надо разделять два типа автомобилей - ремонтные комплексы (автомобили, оснащенные самой разнообразной и современной техникой для устранения всех возможных проблем функционирования сотовой сети) и подвижные измерительные лаборатории. Машин первого типа у операторов "Большой тройки" по 5-6 в каждом крупном регионе - в основном такие комплексы монтируются на базе микроавтобусов. Машины второго типа стоят гораздо дороже обычных ремонтных грузовиков, так как оснащены современной компьютерной техникой (по стоимости такие измерительные комплексы гораздо дороже самих автомобилей) - их обычно меньше.

Лаборатории "на колесах" чаще всего предпочитают монтировать на базе джипов - это упрощает передвижение по проселочным дорогам.

Лаборатории "на колесах" представляют собой джипы, где установлены комплексы измерительной аппаратуры для тестирования сетей GSM 900/1800 и UMTS 2100. Джипы нужны потому, что сеть активно развивается не только в крупных городах, но и в пригородах, регионах, где условия воистину спартанские, а инженерам надо предельно ясно представлять себе ситуацию с покрытием сотовой связью на всей территории области. Для этого приходится съезжать с асфальта и забираться в лес, ездить по полям и труднопроходимой местности со сложным ландшафтом. А проселочные дороги - это отдельная "песня" - рытвины, ухабы, глубокие лужи и скользкая глина. Не всякий микроавтобус выдержит - именно поэтому и покупают внедорожники. Подвижные лаборатории - отнюдь не для парадов. Это настоящие "рабочие лошадки", исправно выполняющие трудную и кропотливую работу - контроль качества сети. Каждый рабочий день экипажи отправляются на объезд территории - только по Москве за долгие годы выработано около 20-30 специальных маршрутов, проезжая по которым можно увидеть работу всех столичных базовых станций. Второй вид тестов - проверки по жалобам пользователей на неважное качество связи или невозможность дозвониться с мобильных телефонов из определенного района. Если жалоб несколько или они повторяются, измерительная лаборатория обязательно проедет этот район вдоль и поперек с тем, чтобы выяснить причину "плохого поведения" сотовой сети - дальше ремонтные бригады устранят неисправность. Третий вариант объездов - это доскональная проверка новых базовых станций, которые только водятся в строй. Измерительный комплекс проверяет не только покрытие станции и сверяет это с частотным планом, но и тестирует качество переключения между новой БС и соседями, качество голосовой связи. Все это организуется с помощью специального оборудования, которое есть в автомобилях. Однако в последнее время первый вариант контроля сети почти сходит на нет - большое количество новых базовых станций "съедает" почти все рабочее время измерительных бригад. Тем более, что такие лаборатории по расписанию "гоняются" в регионы - там тоже надо определять качество связи.

Все свободное место в машине занимает оборудование для проверки качества связи, оператору остается только небольшой закуток.

Если заглянуть внутрь, то можно отметить, что во вместительном джипе всего одно рабочее место - все остальное занимает измерительная аппаратура. Чаще всего, в машине стоит два комплекса, питаются они от бортовой сети джипа, хотя есть и автономное питание, которого хватает на несколько часов. Основной комплекс состоит из мощного ноутбука, нескольких специальных радиотехнических устройств и трех-четырех мобильных телефонов, один из которых работает только в диапазоне GSM900, второй - GSM1800, третий - двухдиапазонный и поддерживает оба стандарта связи, а четвертый (добавлен недавно) может работать на частоте 2100 МГц чтобы тестировать UMTS-сети. Каждый из телефонов непрерывно звонит на специальные технические номера в офисе оператора связи так называемыми длинными звонками - то есть устанавливается соединение которое держится 54-59 минут. В это время измерительная аппаратура анализирует качество покрытия на протяжении всего маршрута движения измерительной лаборатории, определяя, насколько успешно сотовый звонок передается из соты в соту при движении автомобиля, в каких случаях могут возникать "глюки" или обрывы связи. Все данные немедленно заносятся в компьютер в автоматическом режиме для дальнейшего анализа. Второй, очень значимый комплекс, называется QVoice и представляет из себя небольшую темно-синюю сенсорную управляющую панель с цветным дисплеем, навигация по которой осуществляется с помощью пластикового пера. Несколько радиотехнических блоков соединены между собой сложными коммуникациями, основу системы составляют тоже четыре мобильных телефона. Два из них звонят друг другу в режиме т. н. коротких звонков - длительностью 59 секунд. Один звонит на специальный сервисный номер в офис компании мобильной связи, еще один только принимает звонки из офиса компании. После соединения передается короткое голосовое сообщение, представляющее собой стандартный текст на английском языке (так было проще разработчикам), произнесенный женским и мужским голосом. Эталон текста известен обрабатывающему компьютеру, полученный результат мгновенно сравнивается с эталоном и, посредством сложных математических вычислений, устанавливается мера сходства отправленного и полученного сообщения. Чем более они похожи, тем лучше качество связи. Если есть значимые расхождения, немедленно можно установить причину, по которой возникают сложности или зафиксировать проблему для последующего анализа. Есть и оборудование для проверки GPRS/EDGE/UMTS, а также SMS/MMS - тестируются все возможности сети. Одной из важных частей такого комплекса является система спутниковой навигации GPS (возможно, в ближайшем будущем поставят и ГЛОНАСС) - с ее помощью компьютер автоматически определяет свое местоположение в городе и заносит в специальный "черный ящик" все параметры сотовой сети с точной географической привязкой к местности. Это позволяет аналитикам, с помощью высокоточной электронной карты города, с высокой достоверностью определять места, где возможны сбои или технические сложности. В случае с новыми станциями, мобильные лаборатории объезжают их по кругу - на распечатке карты, которая имеется у экипажа, разными цветами показаны секторы (всего их три) новой базовой станции: им надо побывать в каждом и проверить, насколько они правильно ориентированы, не забивают ли друг другу эфир, есть ли "взаимопонимание" с соседями, и насколько они хорошо покрывают свой сектор - можно ли там звонить и принимать звонки. Если станция работает, то в специальных "окошках" прикладного ПО мы видим ее порядковый номер, а телефоны лаборатории начинают работать через ее каналы. Если "hand over" произошел без потерь и "длинные звонки" в диапазонах от 900 до 2100 МГц удержались и "не слетели", то это значит, что контроллер "видит" эту базовую станцию, соседи с ней не конфликтуют.

БС на колесах

Во время аварий или перегрузок сети не всегда можно оперативно перераспределить мощность стационарных базовых станций (БС) сотовой связи для того, чтобы поддержать тот или иной участок сети. И тогда на помощь приходят передвижные БС, которые монтируются на подвижном шасси. Первые мобильные БС вступили в строй в Японии - они были смонтированы на небольших грузовичках и были призваны функционировать в зонах стихийного бедствия, особенно при землетрясениях, которые бывают в Японии регулярно. Причем несколько таких передвижных станций могут создавать действующую мобильную сеть даже при тотальном разрушении инфраструктуры. Радиус соты одного грузовика - примерно 800-1200 м, за электропитание отвечал генератор, который работал на солярке. Обычно передвижные БС, используемые в оперативном режиме, помогают увеличить емкость сети во время проведения мероприятий с массовым стечением зрителей: футбольных матчей, концертов мировых звезд, авиашоу и др. Кроме того, подобные системы (в том случае, если они оснащены системами спутниковой связи) можно доставить в любое место по воздуху, где мобильной связи нет физически (или базовые станции уничтожены), и организовать там временную соту. В связи со значительным количеством стихийных бедствий, некоторые операторы связи в США разработали целую программу по развитию мобильных БС. Так, у Verizon Wireless есть больше десяти грузовиков в разных штатах, снабженных аппаратурой базовых станций мобильной связи. Кроме расширения емкости сети, они позволяют быстро создать "отдельную" от основной сеть для работников служб спасения - доступ туда получают владельцы тех телефонов, чьи номера заранее прописаны в специальной БС. Соответственно, офицеры спецслужб, полиция, спасатели и врачи получают приоритетный доступ к связи. Обычно такие 11-тонные грузовики помимо оборудования укомплектованы ресурсами жизнеобеспечения для экстренных ситуаций: горючим, генератором электроэнергии, пищей, водой и спальными местами для обслуживающего автомобили персонала.

Передвижная БС "ВымпелКома" - один из самых интересных проектов - смонтированный на шасси КАМАЗа, он обеспечивает высокую проходимость и удобство для персонала. Фактически, это проект созданный по принципу "все свое вожу с собой".

Кстати, "связь на колесах" есть и для фиксированных абонентов. Сейчас, в век мобильных терминалов, это не так актуально, но еще 5-6 лет назад при авариях на телефонных подстанциях "в бой" вступали передвижные пункты телефонной связи, смонтированные на базе самых обычных "газелей". В свое время такие решения использовали и в МГТС: в микроавтобусе размещалась антенна для связи с базовой станцией по радиосигналу (БС находилась на Останкинской башне), дальность действия - до 40 км. Таким образом, передвижной пункт мог присоединиться к сети общего пользования в месте аварии или ЧП и, пока идет ремонт, обеспечивать связь при помощи радиотрубок или мини-таксофонов, работающих на расстоянии до 1,5 км от машины. Обычно на каждый такой мобильный переговорный пункт выделялось от 12 до 70 радиолиний. Недавно такие мобильные станции были использованы во время взрыва газа на Озерной улице в Москве, когда без проводной связи остались жители нескольких многоэтажек. Правда, у большинства абонентов есть мобильные телефоны, поэтому наличие таких станций у проводных операторов уже не критично. В целом, опыт использования мобильных БС есть у всех крупных операторов связи России и стран СНГ. И это несмотря на тот факт, что мобильные БС для сотовой связи гораздо дороже тех же мобильных VSAT-станций из-за большого количества необходимого оборудования, которое несет "на борту" оснащенный автотранспорт. Типовое наполнение таких решений (к примеру, передвижной станции "ВымпелКома") - это автономная дизель-электрическая станция, система кондиционирования, а также аппаратная мобильной базовой станции, оборудованная рабочим местом оператора. Внутри автомобиля или контейнера в стойках монтируются блоки базовой станции мобильной связи - ее размеры обычно напоминают тумбу от офисного стола, и с ее установкой не возникает каких-либо проблем. Как правило, такое оборудование многостандартно - к примеру, в решении "ВымпелКома" в аппаратной размещается оборудование базовых станций GSM-диапазона 900/1800 МГц, позволяющее работать в сетях двух вендоров - Alcatel и Ericsson, а также оборудование сети третьего поколения диапазона 2100 МГц.

Мобильные БС могут быть и в контейнерах - для транспортировки их просто "цепляют" к грузовику и доставляют на место работы.

Подвижные базовые станции устанавливаются на автотранспорте трех основных типов - это микроавтобусы (в основном, "Газель" или "Баргузин"), грузовые транспортники повышенной проходимости (МАЗ, КамАЗ, ЗИЛ, КрАЗ, "Урал") и специальные прицепы, которые буксируются автомобилем. Есть и экзотические транспортные средства на четырех осях (тягачи от военных ракетных систем типа "Точка-У" или "Искандер"), но это единичные экземпляры, не представленные в сколь-нибудь значимой серии. Мачта для антенны (обычно не превышающая по высоте 12 м) выставляется или вручную, или с помощью специального подъемного механизма; для этого необходима уже гидравлическая антенная опора, не требующая растяжек, которая может достигать высоты 25 м. Кроме того, обычно обеспечена гибкость при выборе способа подключения к базовой сети сотовой связи - можно использовать радиорелейное, лазерное и спутниковое оборудование. Правда, типовая скорость от станции к базовой сети и обратно - от 512 кбит/с до 1 Мбит/с, более скоростную передачу данных организовать сложно (к примеру, при антенне диаметром 1,2 м внешний выделенный спутниковый канал не сможет обеспечить скорость более 512 кбит/c). Кроме того, в кузове такой системы вполне можно обнаружить систему спутниковой навигации GPS/ГЛОНАСС, а также оборудование для контроля и измерения мобильной сети - при движении такой комплекс вполне может служить передвижной лабораторией, занимающейся мониторингом сотовой сети.

Еще один вариант мобильной БС - монтаж комплекса на базе автомобиля "Газель". Правда, в таком случае приходится повозиться с внешней опорой для подвеса антенн сотовой сети, да и VSAT-антенну поставить уже некуда - обычно используется радиорелейный канал передачи данных с базовой сетью.

Типичная передвижная базовая станция по своей мощности равна емкости стандартной трехсекторной БС и способна поддерживать до 300 дополнительных голосовых каналов на расстоянии до 10 км (на открытой местности вне города). Правда, полезность подобных комплексов в России ограничивается тем, что необходимо заблаговременно получить специальное разрешение органов надзора даже на временное включение комплекса. Конечно, в случае возникновения техногенных катастроф, в результате которых становится невозможным обеспечение связи стационарными базовыми станциями (отключение питания, повреждение опор стационарных БС и т. д.), такое разрешение получается за несколько минут, но об увеличении емкости сети при массовых мероприятиях оператору приходится заботиться заранее.