Как МТС в Беларуси увеличивал ёмкость 3G в самом густонаселённом районе Минска, не забывая о наступающем на пятки LTE
Так вышло, что прямо у моего дома начали устанавливать базовую станцию. Как человек, близкий к телекоммуникациям, я не мог оставить без внимания это событие.
Под катом описан трудоёмкий процесс установки модульной базовой станции типа SingleRAN в самом густонаселённом районе города “Каменная Горка”, рассказано о содержимом операторских ящичков на столбах и поведано о назначении устройств в них установленных.
Опустим этап офисного планирования (он достоин отдельного поста, учитывая нашу действительность) и переместимся на место событий. Так как в районе очень высокая плотность застройки, здания в большинстве своем высотные и принадлежат жилому фонду, практически нигде не используются радиорелейные линии (РРЛ), а транспорт до станций обеспечивается за счет волоконно-оптической связи (ВОЛС). Благо, в подвалах соседних зданий уже проложена оптика для домашнего интернета, поэтому есть в наличии кабельные колодцы и линии, в которых можно проложить необходимые коммуникации, хотя копать и бурить пришлось немало.
Дело в том, что для размещения оборудования была выработана нестандартная конфигурация, связанная с необходимость покрыть большой микрорайон. Три сектора одной станции, расположенные в 130 метрах друг от друга, устанавливались разнесённо на три столба освещения.
Чтобы не мешать пешеходам и перекапывать дорожки, было задействовано два бура.
Когда команда бурения заканчивает работу, в дело входят кабельщики и монтажники.
Сперва на каждой из трёх опор монтируется обвязка для подвеса антенн и на одной из них антивадальный ящик для размещения самой (e)NodeB. Стоит заметить, что внешний вид опоры пришлось утверждать в Мингорсвете — такие требования в Беларуси. Вообще с базовыми станциями по части контроля за соблюдением различных госстандартов строго — перед установкой мощность станции и частотные характеристики санкционируются в инспекции по контролю за электросвязью БелГИЭ. А после установки на место выезжают как представители группы развития сети, так и инспекторы, чтобы удостовериться в соблюдении всех норм и соответствии станции проектным характеристикам.
На фото запечатлены подготовительные работы к монтажу антенн RFS, одного из старейших производителей оборудования для телекоммуникационных сетей, ничем не уступающее и даже превосходящее по некоторым пунктам Kathrein, Erricsson, Allgon и др.
Антенны рассчитаны на приём и передачу сигнала в диапазоне 1710-2200MHz.
На всех трёх столбах вот такая азимутная конфигурация — антенны «светят» в пространства между домами, стоящими перпендикулярно дороге.
Схематически показать подключение антенн, радиомодулей RRU к блоку обработки базовых частот BBU (baseband unit) можно так.
Естественно, к RRU подходит также кабель питания — ведь это активная программно-аппаратная система, которая как раз и является основой философии SingleRAN (radio access network) — один радиомодуль может поддерживать разные стандарты мобильной сети.
Размещение радиомодулей непосредственно у антенн снаружи телекомуникационного шкафа – довольно новое решение, обусловленное тем, что фидеры – дорогие, достаточно чувствительные к механическим повреждениям, что создает дополнительные трудности при монтаже, обслуживании и замене в случае повреждения. Также следует помнить, что частенько происходит воровство данных фидеров и заземляющих кабелей, т.к. они содержат медь, столь любимую у частых гостей пунктов приема цветных металлов.
Вот такие радиочастотные фидеры[1] раньше подключались к антеннам, впрочем, у антенн также использовались более тонкие джамп-кабели[2].
Фи́дер (англ. feeder от feed — питать) — электрическая цепь (линия передачи) и вспомогательные устройства, с помощью которых энергия радиочастотного сигнала подводится от радиопередатчика к антенне или от антенны к радиоприемнику.
Существуют открытые и закрытые фидеры. К закрытым фидерам относят экранированные линии (например, коаксиальный кабель). К открытым — неэкранированные проводные линии, диэлектрические волноводы, линзовые и зеркальные квазиоптические линии.
Джампер в радиотрактах — кабель, обычно терминирующий фидеры на нескольких последних метрах фидера. Именно он подключается к антеннам.
Использование джампера обусловлено тем, что сами фидера имеют достаточно большой диаметр (5/4’ или 7/8’) и вследствие этого имеют место трудности по изгибу при подсоединении к антеннам, джампер же в свою очередь обладает диаметром в 1/2’ или 3/8'.
Cхема взаимосвязи модулей в данной БС. Единое шасси и много модулей под самые разные нужды — это уже почти мировой стандарт.
Это, собственно, модуль RRU, который преобразует сигнал от блока BBU в радиочастотный сигнал с последующим усилением для излучения в эфир, а также осуществляет обратное преобразование сигнала, принятого антеннами от абонентских устройств.
Во всепогодном отсеке RRU – разъёмы для подключения питания 48 V DC и двух оптических CPRI (Common Public Radio Interface) – кабелей, через которых происходит обмен цифровыми данными (как сервисными, так и сигнальными) с BBU. К модулю обработки базовых частот подключается один кабель, второй разъём в радиомодуле служит для каскадного соединения до трёх RRU. Нужно это для самого разнозадачного разбиения соты на сектора.
CPRI – довольно новый интерфейс, поддерживаемый всеми гигантами-производителями оборудования для сотовой связи. Например, этот стандарт позволяет подключать удалённые до 40 километров радиомодули.
Давайте поднимемся повыше.
Мало кто замечает на базовых станциях маленькие антеннки, к которым подходит всего один радиоинтерфейс. Стрелочкой на фото – GPS-приёмник, он нужен для приёма сигналов точного времени. В CDMA стандартах использование GPS для синхронизации между БС снижает расходы на частотные калибровки. Точное спутниковое время позволяет добиваться более гладкого хэндовера в сети, а в LTE и LTE Advanced GPS – жизненно важный компонент для обработки TDD (time-division duplex), т.е. синхронного переключения блока обработки сигналов в режимы приём/передача.
Выглядит она вот так, кстати, с земли её легко перепутать с фонарем светоограждения высотного объекта.
Итак, сверху вниз содержимое типичной БС DBS3900: система воздушного охлаждения и вентиляции[1], модуль питания[2], BBU[3], и в самом низу – HAU[4] (heat assembly unit), по-русски «обогреватель». Всегда надо помнить о наших зимах.
DBS3900 – хорошее операторское решение, поддерживаюшее плавный переход к к сетям LTE eNodeB по стратегии SingleRAN – с одновременным предоставлением сервисов GSM, UMTS, LTE в различных вариациях.
Теперь о каждом модуле по-очереди.
Модуль питания – самый большой в стойке, состоит из нескольких subrack-ов:
PMU[1], AC/DC PSU[2] (выпрямители), EPU[3]. PMU – блок управления энергообеспечением, распределением электропитания и сигнализацией внешних аварий (датчик дыма, датчие вскрытия, температурный датчик, итд.). Он сообщается с главным модулем по интерфейсу RS 232 или RS 422, управляет зарядкой-разрядкой аккумуляторов резервного питания. PSU конвертирует 220V AC в -48V DC, контролирует состояние и статус аккумуляторов (АКБ). EPU – модуль подключения к внешнему источнику питания и его разводки на все модули. На нём располагаются защитные устройства, которые оберегают оборудование от сбоев в электросети и аккумуляторах.
BBU[4] – связывает БС с BSC или RNC (в случае использования в сети 3G). Выполняет функции управления распределения ресурсов БС, таких как частот, каналов, полосы пропускания, а также линиями связи БС с внешним миром, обеспечивает опорную синхронизацию — точное время. Конкретно эта базовая станция устанавливалась с мультирежимным модулем UMPT (universal main processing and transmission unit) для поддержки UMTS, а в перспективе и LTE.
UMPT — universal main processing and transmission unit, главный модуль BBU – именно в нем хранятся все необходимые данные для работы станции – настройка может производится как удалённо, так и через консольный порт, либо USB. Этот блок обрабатывает сигнализацию в сетях GSM и UMTS, E-UTRAN в LTE, на него же заводится и оптика для обмена трафиком с транспортной сетью (как правило, от 100 МБит/с до 1 ГБит/с), тут же порт для GPS синхронизации. Для расширения ёмкости БС имеется оптический CI-порт связи со вторым BBU. В процессе эксплуатации при необходимости ёмкость канала обмена данными с БС может быть увеличена путём добавлением дополнительных транспортных модулей UTRP (universal transmission processing unit), каждый из которых может давать дополнительные 2 гигабита канала обмена с сетью оператора.
WBBP — WCDMA baseband processing unit, модуль связи с радиомодулями RRU. Как многие уже догадались, для поддержки BBU стандарта UMTS. Каждый радиомодуль обеспечивает суммарную скорость обмена с абонентами — 512Мбит исходящую и 768Мбит нисходящую и ограничен 384 соединениями с пользовательскими терминалами. На данный момент данного типа станция может обеспечивать одновременную связь с примерно 1500 устройствами.
Для окончательного ввода LTE будет достаточно установить ещё одну плату LBBP или второй модуль BBU с ними, закинуть прошивку – и всё будет готово!
А вот так выглядят одни из аналогично оснащённых BBU на другом объекте — во всемирно известной после чемпионата мира по хоккею 2014 «Минск-Арене». Два модуля обработки базовых частот использованы для одновременного обслуживания большего количества абонентов внутри арены.
Описываемая в посте БС после полной установки и сдачи в эксплуатацию.
Ящичек слева – аккумуляторный, для резервного питания оборудования при проблемах в городской сети.
При долгом отсутствии электроэнергии предусмотрена зарядка аккумуляторов от трёхфазного бензо-генератора. Да, в Беларуси можно просто так приехать и оставить гудящий генератор на улице без присмотра, правда, не обходилось и без случаев, когда особо предприимчивые граждане тихонечко увозили данный девайс (столь нужный в личном хозяйстве) в неизвестном направлении. :(
Соседний сектор, работающие в триаде с оборудованием шкафа BTS3900 на предыдущих фото.
Вот так на конкретном примере я постарался показать, как операторы с помощью модульного железа убивают двух зайцев одним махом – наращивают ёмкость существующей сети и заботятся о внедрении LTE, и, будем надеяться, без потери сервисов предыдущего поколения.
