Что такое rru в сотовой связи
Базовая станция Huawei DBS3900
Сегодня сотовая связь развивается гигантскими темпами. Операторы обгоняя конкурентов предлагают много различных услуг. В строительство сетей 2G и 3G вкладываются большие деньги. Естественно, что сотовые операторы хотят эти затраты, как то оптимизировать, снизить, т.к. эти сети разнородные и строительство ведётся в обоих направлениях. Huawei предложили свой вариант решения проблемы, разработали контроллер базовых станций BSC6900, он работает одновременно в двух режимах, как GSM так и UMTS. Китайцы также разработали Базовую станцию Huawei DBS3900, которая тоже поддерживает двойной режим работы. Получается, что достаточно купить один контроллер и базовые станции DBS3900 и они будут обслуживать сеть GSM и UMTS (3G). Сокращение затрат ощутимо, даже при монтаже. Таким образом это опять дало толчок к развитию Хуавэй оборудования. Эта базовая станция поддерживает работу по IP транспорту, что является очень важной характеристикой. Так же DBS3900 поддерживает плавный переход к сетям 4 поколения, LTE.
Принципиальная схема Базовой станции DBS3900.
Сама базовая станция DBS3900 состоит из трёх частей:
1. BBU- это основная часть БС (Обрабатывает информацию)
2. RRU- это передатчики TRx.
3. Антенна (Сектор, сота).
Секторы соединяются с RRU коаксиальными кабелями, так называемые джамперы. Блоки RRU размещаются на верху мачты, рядом с секторами. Это очень удобно, т.к. раньше на старых базухах, передатчики располагались в контейнере на земле, а до секторов прокладывались коаксиальные кабели большого сечения, а это не очень хорошо. Блоки RRU соединяются с BBU оптическим кабелем. BBU размещается на земле в контейнере и на участке BBU-RRU потери сводятся к нулю, т.к. соединяются по оптике. BBU соединяется с любым транспортным оборудованием (Мультиплексор, релейка) и далее до контроллера базовых станции BSC6900 (через E1 по ATM или по IP).
Основные характеристики базовой станции DBS3900.
Частотный диапазон.
В данном посте, я рассказал про базовую станцию DBS3900:
1. Где она применяется.
2. Принципиальная схема соединения.
3. Основные характеристики.
4. Частотный диапазон.
Тема очень широкая и в одном посте сложно уместить. Если возникли вопрсы по поводу конфигурирования или другие, задавайте в комментариях, отвечу.
В деревне построили вышку сотовой связи.
Через месяц население подало жалобу, что дескать головные боли, ухудшение самочувствия, бла-бла-бла.
Ответ от директора был простым:
Это все фигня. Вы только подумайте, что будет, когда мы ее включим:)
Вот нашёл полезное видео (Подключение RRU и BBU).
Вход в LMT 3G HUAWEI BBU3900.
Базовая приемопередающая станция
Расскажу про базовые станции (БС, BTS) компании Huawei, с которыми имею честь работать.
Базовая приемопередающая станция (Base transceiver station (BTS)) является одним из компонентов, входящих в состав радиооборудования подсистемы базовых станций (BSS).
Как видно, BTS является оборудованием приемопередачи, обслуживающим определенную соту под управлением BSC (контроллера базовых станций).
BTS выполняет преобразование протокола между радиоканалами (по которым осуществляется связь между мобильной станцией и базовой станцией – так называемый интерфейс Um) и между проводными каналами (связь между BTS и BSC – интерфейс Abis).
Говоря более развернуто, BTS выполняет следующие функции:
-Обеспечение интерфейса связи с BSC;
-Управление радиоканалами;
-Функция управления и технического обслуживания;
-Функция обработки протокола сигнализации.
Есть несколько серий БС:
1)внутреннего исполнения большой емкости
Статив такой базовой станции в полной конфигурации содержит 12 TRX (приемопередатчиков);
2)серия оборудования микросотовых BTS
Преимущественно используются в местах большого скопления людей, таких как офисные здания, универмаги и места проведения спортивных соревнований;
3)серия оборудования BTS внешнего исполнения
Пригодны для использования в удаленных областях;
4)серии BTS контейнерного типа;
Оборудование BTS такого типа представляет собой полностью оборудованный автозал.
BTS состоит из общего блока (блока управления и связи), блока несущих частот и антенно-фидерной системы. 
Структурная схема оборудования BTS
Рисунок основного статива
Рассмотрим функции, выполняемые каждым блоком:
•Общий блок
Состоит из блока синхронизации/передачи и управления (TMU), блока распределения синхронизации (TDU), дополнительного блока передачи (TEU), блока питания дополнительного блока передачи (TES), блока мониторинга работы вентилятора (FMU), блока электропитания (PSU), блока мониторинга электропитания и состояния окружающей среды (PMU), блока распределения электропитания (SWITCH BOX), блока вентилятора (FAN BOX) и воздухозаборника (AIR BOX).
1) Блок синхронизации/передачи и управления (TMU) является основным компонентом BTS. Его функции — синхронизация BTS, осуществление передачи по Abis-интерфейсу и управление базовой станцией. Одна плата TMU оснащена 4 интерфейсами E1.
2) Блок распределения синхронизации (Time distributing unit — TDU), основная функция которого — прием синхросигнала, его обработка и управление синхронизацией BTS.
3) Дополнительный блок передачи (Transmission extension unit — TEU) представляет собой встроенный блок расширения возможностей системы передачи для BTS.
4) Блок питания дополнительного блока передачи (TES) обеспечивает питание блока TEU.
5) Блок мониторинга состояния вентиляторов (FMU) расположен на полке вентилятора (FAN BOX) и осуществляет управление работой двух вентиляторов этой полки и выдает аварийные сигналы.
6) Блок электропитания (PSU) представляет собой встроенный в BTS модуль электропитания, обеспечивающий два вида преобразования — преобразования переменного тока в постоянный ток и преобразование уровня напряжения постоянного тока (DC/DC).
7)Блок мониторинга электропитания и состояния окружающей среды (PMU) отвечает за управление блоком электропитания и ведет мониторинг 24 цифровых и 8 аналоговых параметров.
8) Блок распределения электропитания (SWITCH BOX) осуществляет распределение напряжения питания по всем платам.
9) Воздухозаборник (AIR BOX) обеспечивает охлаждение оборудования.
•Блок несущих частот
Оборудование BTS имеет модульную структуру, то есть все блоки (блок обработки низкочастотного сигнала, блок RF, блок электропитания), обеспечивающие прием и передачу на определенной несущей частоте (carrier), интегрированы в один съемный модуль – TRX. Он получает от платы TMU разнообразную информацию управления и конфигурирования, передавая ей назад различную информацию о состоянии и аварийную сигнализацию. Со стороны Um-интерфейса в обратном направлении (up-link) TRX принимает радиосигнал от мобильной станции (через антенну и CDU), затем производит демодуляцию этого сигнала, разделяет его на речевую и сигнальную информацию, и передает ее дальше (в направлении BSC). В прямом направлении (down-link) речь и сигнальная информация после обработки на TRX в виде единого сигнала передается на CDU и далее через антенну на мобильную станцию.
•Антенно-фидерная система
Антенно-фидерная система базовой станции состоит из антенны, фидера, переходников, устройства молниезащиты, мачтового усилителя (tower top amplifier), устанавливаемого по желанию. Основная функция АФС – передача модулированных радиосигналов и прием сигналов от мобильной станции, а также выдача аварийной сигнализации.
Антенна характеризуется мощностью (способность по излучению в определенном направлении), направленностью (описывает направление излучения), поляризацией (описывает плоскость колебаний электромагнитной волны). Для снижения потерь на передаче, используются кабели с низким затуханием в радиодиапазоне – фидера. Чтобы предотвратить влияние атмосферного разряда на центральный проводник фидера используют устройство молниезащиты.
CDU осуществляет объединение и фильтрование сигнала на передаче, а также фильтрование, усиление и распределение сигнала на приеме. Кроме этого он обеспечивает питание мачтового усилителя постоянным током.
Надеюсь, мне удалось внести некоторую ясность в структурную особенность базовой станции. Это было лишь поверхностное рассмотрение, т.к. каждый из блоков имеет свои функциональные и структурные особенности, про которые в одной статье не напишешь.
Портал о современных технологиях мобильной и беспроводной связи
В данном справочном материале рассмотрены расшифровки основных англоязычных терминов по тематике «Мобильная связь». Описание и принцип работы отмеченных в таблице технологий приведен в книге «Мобильная связь на пути к 6G». Русскоязычные аббревиатуры и их расшифровки рассмотрены в материале по ссылке.
Система связи 3-го поколения
3rd Generation Partnership Project
Партнерский проект по разработке стандартов мобильной связи 3, 4 и 5-го поколений
Система связи 4-го поколения
Система связи 5-го поколения
5th Generation Non-Orthogonal Waveforms
Европейский проект по стандартизации обработки неортогональных сигналов для сетей 5G
Authentication, Authorization, Accounting
Система аутентификации, авторизации и тарификации
Active Antenna Systems
Активная антенная система
Almost Blank Subframe
Технология почти пустого субфрейма
Advanced Encryption Standard
Улучшенный стандарт шифрования
Assisted Global Navigation Satellite Systems
Cпутниковая система навигации, основанная на вспомогательных данных
Authentication and key agreement
Процедура аутентификации и соглашения о ключах
Adaptive Modulation Coding
Адаптивная модуляция и кодирование
Authentication Management Field
Поле управления аутентификацией
Adaptive Multi Rate
Адаптивное кодирование с переменной скоростью
Automatic Neighbor Relation
Автоматическое определение соседей
Угол прихода сигнала
Application Programming Interface
Интерфейс прикладного программирования
Название точки доступа
per APN Aggregate Maximum Bit Rate
Агрегированная максимальная скорость передачи для UE через точку доступа
Average Price per Minute
Средняя стоимость 1 минуты голосового трафика
Automatic Repeat reQuest
Автоматический запрос на повтор передачи
Allocation and Retention Priority
Приоритет распределения сетевых ресурсов
Average Monthly Revenue Per Data Services User
Выручка на одного пользователя мобильного интернета в месяц
Average revenue per user
Средняя выручка в расчете на одного абонента
Базовые станции сотовой связи и их антенная часть
И вновь немного общеобразовательного материала. На этот раз речь пойдет о базовых станциях. Рассмотрим различные технические моменты по их размещению, конструкции и дальности действия, а также заглянем внутрь самого антенного блока.
Базовые станции. Общие сведения
Так выглядят антенны сотовой связи, установленные на крышах зданий. Эти антенны являются элементом базовой станции (БС), а конкретно – устройством для приема и передачи радиосигнала от одного абонента к другому, и далее через усилитель к контроллеру базовой станции и другим устройствам. Являясь наиболее заметной частью БС, они устанавливаются на антенных мачтах, крышах жилых и производственных зданий и даже дымовых трубах. Сегодня можно встретить и более экзотические варианты их установки, в России их уже устанавливают на столбах освещения, а в Египте их даже «маскируют» под пальмы.
Подключение базовой станции к сети оператора связи может производиться по радиорелейной связи, поэтому рядом с «прямоугольными» антеннами блоками БС можно увидеть радиорелейную тарелку:
С переходом на более современные стандарты четвертого и пятого поколений, для удовлетворения их требований подключать станции нужно будет исключительно по волоконной оптике. В современных конструкциях БС оптоволокно становится неотъемлемой средой передачи информации даже между узлами и блоками самой БС. К примеру, на рисунке ниже показано устройство современной базовой станции, где оптоволоконный кабель используется для передачи данных от RRU (выносные управляемые модули) антенны до самой базовой станции (показано оранжевой линией).
Оборудование базовой станции располагается в нежилых помещениях здания, либо устанавливается в специализированные контейнеры (закрепленные на стенах или столбах), ведь современное оборудования выполняется довольно компактно и может запросто поместиться в системный блок серверного компьютера. Часто радиомодуль устанавливают рядом с антенным блоком, это позволяет уменьшить потери и рассеивание передаваемой в антенну мощности. Так выглядят три установленных радиомодуля оборудования базовой станции Flexi Multiradio, закрепленные прямо на мачте:
Зона обслуживания базовых станций
Для начала следует отметить, что бывают различные типы базовых станций: макро, микро, пико и фемтосоты. Начнем с малого. И, если кратко, то фемтосота не является базовой станцией. Это, скорее, Access Point (точка доступа). Данное оборудование изначально ориентируется на домашнего или офисного пользователя и владельцем такого оборудования является частное или юр. лицо, не относящееся к оператору. Главное отличие такого оборудования заключается в том, что оно имеет полностью автоматическую конфигурацию, начиная от оценки радиопараметров и заканчивая подключением к сети оператора. Фемтосота имеет габариты домашнего роутера:
Пикосота – это БС малой мощности, принадлежащая оператору и использующая в качестве транспортной сети IP/Ethernet. Обычно устанавливается в местах возможной локальной концентрации пользователей. Устройство по размерам сравнимо с небольшим ноутбуком:
И наконец, макросота – стандартная базовая станция, на базе которой строятся мобильные сети. Она характеризуется мощностями порядка 50 W и радиусом покрытия до 100 км (в пределе). Масса стойки может достигать 300 кг.
Зона покрытия каждой БС зависит от высоты подвеса антенной секции, от рельефа местности и количества препятствий на пути до абонента. При установке базовой станции далеко не всегда на первый план выносится радиус покрытия. По мере роста абонентской базы может не хватить максимальной пропускной способности БС, в этом случае на экране телефона появляется сообщение «сеть занята». Тогда оператор со временем на этой территории может сознательно уменьшить радиус действия базовой станции и установить несколько дополнительных станций в местах наибольшей нагрузки.
Когда нужно увеличить емкость сети и снизить нагрузку на отдельные базовые станции, тогда и приходят на помощь микросоты. В условиях мегаполиса зона радиопокрытия одной микросоты может составлять всего 500 метров.
В условиях города, как ни странно, встречаются такие места, где оператору нужно локально подключить участок с большим количеством трафика (районы станций метро, крупные центральные улицы и др.). В этом случае применяются маломощные микросоты и пикосоты, антенные блоки которых можно располагать на низких зданиях и на столбах уличного освещения. Когда возникает вопрос организации качественного радиопокрытия внутри закрытых зданий (торговые и бизнес центры, гипермаркеты и др.) тогда на помощь приходят пикосотовые базовые станции.
За пределами городов на первый план выходит дальность работы отдельных базовых станций, так установка каждой базовой станции в удалении от города становится все более дорогостоящим предприятием в связи с необходимостью построения линий электропередач, дорог и вышек в сложных климатических и технологических условиях. Для увеличения зоны покрытия желательно устанавливать БС на более высоких мачтах, использовать направленные секторные излучатели, и более низкие частоты, менее подверженные затуханию.
Так, например, в диапазоне 1800 МГц дальность действия БС не превышает 6-7 километров, а в случае использования 900–мегагерцового диапазона зона покрытия может достигать 32 километров, при прочих равных условиях.
Антенны базовых станций. Заглянем внутрь
В сотовой связи чаще всего используют секторные панельные антенны, которые имеют диаграмму направленности шириной в 120, 90, 60 и 30 градусов. Соответственно для организации связи во всех направлениях (от 0 до 360) может потребоваться 3 (ширина ДН 120 градусов) либо 6 (ширина ДН 60 градусов) антенных блоков. Пример организации равномерного покрытия во всех направлениях показан на рисунке ниже:
А ниже вид типовых диаграмм направленности в логарифмическом масштабе.
Большинство антенн базовых станций широкополосные, позволяющие работать в одном, двух или трех диапазонах частот. Начиная с сетей UMTS, в отличие от GSM, антенны базовых станций умеют изменять площадь радиопокрытия в зависимости от нагрузки на сеть. Один из самых эффективных методов управления излучаемой мощностью – это управление углом наклона антенны, таким способом изменяется площадь облучения диаграммы направленности.
Антенны могут иметь фиксированный угол наклона, либо имеют возможность дистанционной регулировки с помощью специального программного обеспечения, располагаемого в блоке управления БС, и встроенных фазовращателей. Существуют также решения, позволяющие изменять зону обслуживания, от общей системы управления сети передачи данных. Таким образом, можно регулировать зону обслуживания всего сектора базовой станции.
В антеннах базовых станций применяется как механическое управление диаграммой, так и электрическое. Механическое управление проще реализуется, но часто приводит к искажению формы диаграммы направленности из-за влияния конструктивных частей. Большинство антенн БС имеет систему электрической регулировки угла наклона.
Современный антенный блок представляет собой группу излучающих элементов антенной решетки. Расстояние между элементами решетки выбирается таким образом, чтобы получить наименьший уровень боковых лепестков диаграммы направленности. Наиболее часто встречаются длины панельных антенн от 0,7 до 2,6 метров (для многодиапазонных антенных панелей). Коэффициент усиления варьируется от 12 до 20 dBi.
На рисунке ниже (слева) представлена конструкция одной из наиболее распространенных (но уже устаревающих) антенных панелей.
Здесь излучатели антенной панели представляют собой полуволновые симметричные электрические вибраторы над проводящим экраном, расположенные под углом 45 градусов. Такая конструкция позволяет формировать диаграмму с шириной главного лепестка 65 или 90 градусов. В такой конструкции выпускаются двух- и даже трехдиапазонные антенные блоки (правда, довольно крупногабаритные). Например, трехдиапазонная антенная панель такой конструкции (900, 1800, 2100 МГц) отличается от однодиапазонной, примерно в два раза большим размером и массой, что, конечно же, затрудняет ее обслуживание.
Альтернативная технология изготовления таких антенн предполагает выполнение полосковых антенных излучателей (металлические пластины квадратной формы), на рисунке выше справа.
А вот еще один вариант, когда в качестве излучателя используются полуволновые щелевые магнитные вибраторы. Линия питания, щели и экран выполняются на одной печатной плате с двухсторонним фольгированным стеклотекстолитом:
С учетом современных реалий развития беспроводных технологий, базовые станции должны поддерживать работу 2G, 3G и LTE сетей. И если блоки управления базовых станций сетей разных поколений удается вместить в один коммутационный шкаф без увеличения габаритного размера, то с антенной частью возникают значительные трудности.
Например, в многодиапазонных антенных панелях количество коаксиальных соединительных линий достигает 100 метров! Столь значительная длина кабеля и количество паяных соединений неизбежно приводит к потерям в линиях и снижению коэффициента усиления:
С целью снижения электрических потерь и уменьшения точек пайки часто делают микрополосковые линии, это позволяет выполнить диполи и систему запитки всей антенны по единой печатной технологии. Данная технологиях проста в производстве и обеспечивает высокую повторяемость характеристик антенны при ее серийном выпуске.
Многодиапазонные антенны
С развитием сетей связи третьего и четвертого поколений требуется модернизация антенной части как базовых станций, так и сотовых телефонов. Антенны должны работать в новых дополнительных диапазонах, превышающих 2.2 ГГц. Более того, работа в двух и даже трех диапазонах должна производиться одновременно. Вследствие этого антенная часть включает в себя довольно сложные электромеханические схемы, которые должны обеспечивать должное функционирование в сложных климатических условиях.
В качестве примера рассмотрим конструкцию излучателей двухдиапазонной антенны базовой станции сотовой связи Powerwave, работающей в диапазонах 824-960, МГц и 1710-2170, МГц. Ее внешний вид показан на рисунке ниже:
Этот двухдиапазонный облучатель состоит из двух металлических пластин. Та, что большего размера работает в нижнем диапазоне 900 МГц, над ней расположена пластина с щелевым излучателем меньшего размера. Обе антенны возбуждаются щелевыми излучателями и таким образом имеют единую линию запитки.
Если в качестве излучателей используются дипольные антенны, то необходимо ставить отдельный диполь для каждого диапазона волн. Отдельные диполи должны иметь свою линию запитки, что, конечно же, снижает общую надежность системы и увеличивает энергопотребление. Примером такой конструкции является антенна Kathrein для того же диапазона частот, что и рассмотренная выше:
Таким образом, диполи для нижнего диапазона частот находятся как бы внутри диполей верхнего диапазона.
Для реализации трех- (и более) диапазонного режимов работы наибольшей технологичностью обладают печатные многослойные антенны. В таких антеннах каждый новый слой работает в довольно узком диапазоне частот. Такая «многоэтажная» конструкция изготавливается из печатных антенн с индивидуальными излучателями, каждая антенна настраивается на отдельные частоты рабочего диапазона. Конструкция поясняется рисунком ниже:
Как и в любых других многоэлементных антеннах в такой конструкции происходит взаимодействие элементов, работающих в разных диапазонах частот. Само собой это взаимодействие оказывает влияние на направленность и согласование антенн, но данное взаимодействие может быть устранено методами, применяемыми в ФАР (фазированных антенных решетках). Например, одним из наиболее эффективных методов является изменение конструктивных параметров элементов путем смещения возбуждающего устройства, а также изменение размеров самого облучателя и толщины разделительного диэлектрического слоя.
Важным моментом является то, что все современные беспроводные технологии широкополосные, и ширина полосы рабочих частот составляет не менее 0,2 ГГц. Широкой рабочей полосой частот обладают антенны на основе взаимодополняющих структур, типичным примером которых являются антенны типа «bow-tie» (бабочка). Согласование такой антенны с линией передачи осуществляется подбором точки возбуждения и оптимизацией ее конфигурации. Чтобы расширить полосу рабочих частот по согласованию «бабочку» дополняют входным сопротивлением емкостного характера.
Моделирование и расчет подобных антенн производят в специализированных программных пакетах САПР. Современные программы позволяют моделировать антенну в полупрозрачном корпусе при наличии влияния различных конструктивных элементов антенной системы и позволяют тем самым произвести достаточно точный инженерный анализ.
Проектирование многодиапазонной антенны производят поэтапно. Сначала рассчитывают и проектируют микрополосковую печатную антенну с широкой полосой пропускания для каждого рабочего диапазона частот отдельно. Далее печатные антенны разных диапазонов совмещают (наложением друг на друга) и рассматривают их совместную работу, устраняя по возможности причины взаимного влияния.
Широкополосная антенна типа «бабочка» может быть удачно использована как основа для трехдиапазонной печатной антенны. На рисунке ниже изображены четыре различных варианта ее конфигурации.
Приведенные конструкции антенн отличаются формой реактивного элемента, который применяется для расширения рабочей полосы частот по согласованию. Каждый слой такой трехдиапазонной антенны представляет собой микрополосковый излучатель заданных геометрических размеров. Чем ниже частоты – тем больше относительный размер такого излучателя. Каждый слой печатной платы отделен от другого с помощью диэлектрика. Приведенная конструкция может работать в диапазоне GSM 1900 (1850-1990 МГц) – принимает нижний слой; WiMAX (2,5 – 2,69 ГГц) – принимает средний слой; WiMAX (3,3 – 3,5 ГГц) – принимает верхний слой. Подобная конструкция антенной системы позволит принимать и передавать радиосигнал без использования дополнительного активного оборудования, не увеличивая тем самым габаритных размеров блока антенны.
И в заключении немного о вреде БС
Порой, базовые станции операторов сотовой связи устанавливают прямо на крышах жилых домов, чем конкретно деморализуют некоторых их обитателей. У хозяев квартир перестают «рожать кошки», а на голове у бабушки начинают быстрее появляться седые волосы. А тем временем, от установленной базовой станции жители этого дома электромагнитного поля почти не получают, ибо «вниз» базовая станция не излучает. Да и, к слову сказать, нормы СаНПиНа для электромагнитного излучения в РФ на порядок ниже, чем в «развитых» странах запада, и поэтому в черте города базовые станции никогда на полную мощность не работают. Тем самым, вреда от БС нет, если только вы не устраиваетесь позагорать на крыше в паре метров от них. Зачастую, с десяток точек доступа, установленных в квартирах жителей, а также микроволновые печи и сотовые телефоны (прижатые к голове) оказывают на вас намного большее воздействие, нежели базовая станция, установленная в 100 метрах за пределами здания.