eng
TS_pub
technospheramag
technospheramag
ТЕХНОСФЕРА_РИЦ
DOI: 10.22184/2070-8963.2020.92.7-8.54.59
В статье приводится общая классификация распределенных антенных систем и различные варианты их применения в сетях мобильной связи. Рассматриваются основные этапы их создания и направления возможного развития оборудования распределенных антенных систем.
В статье приводится общая классификация распределенных антенных систем и различные варианты их применения в сетях мобильной связи. Рассматриваются основные этапы их создания и направления возможного развития оборудования распределенных антенных систем.
Теги: distributed antenna systems mobile networks распределенные антенные системы сети мобильной связи
Введение
Несмотря на сохранение стационарных телефонов, статистика говорит, что более половины мобильных звонков осуществляются внутри помещений. Прием радиосигналов внутри больших зданий и сооружений часто бывает затруднен, так как конструкции зданий и инженерные коммуникации препятствуют прохождению радиоволн. Кроме того, большое скопление пользователей сотовой связи на ограниченной территории требует гораздо большей пропускной способности, что приводит к увеличению концентрации базовых станций (БС).
Каждая точка отсутствия приема и низкая скорость интернет-соединения негативно сказываются на имидже как оператора связи, так и самого объекта. Поэтому задача обеспечить надежный сервис независимо от типа объекта – коммерческий, жилой, образовательный или промышленный – является для операторов актуальной. Операторы мобильной связи и владельцы зданий осознают, что развертывание инфраструктуры передачи внутри зданий позволит им предложить пользователям более высокий уровень надежности мобильных сервисов и тем самым существенно повысить лояльность пользователей, а также привлекательность объектов для посещения.
Развитие технологий беспроводной связи вообще и мобильной в частности объективно идет по пути освоения более высоких диапазонов радиочастот (рис.1). С одной стороны, это позволяет увеличить пропускную способность сетей мобильной связи, с другой – требует увеличения количества антенных сайтов (БС) для сохранения уровня радиопокрытия и обеспечения требуемого качества услуг.
Несмотря на принятое нашим регулятором решение о технологической нейтральности выделенных частот, неся значительные затраты на увеличение количества сайтов, операторы не торопятся осуществлять постепенный рефарминг уже используемых частот, то есть замену технологий первых поколений мобильной связи 2G/3G в уже используемых частотных диапазонах на современные и перспективные технологии 4G / 5G, а продолжают наращивать количество базовых станций всех технологий.
Что такое распределенная антенная система
Как показывает практика, зачастую увеличение плотности размещения обычных антенных сайтов связано с организационно-техническими сложностями и существенными финансовыми затратами. Для преодоления указанных сложностей возможно применение распределенной антенной системы (РАС, англ. – Distributed Antenna System, DAS).
Идея РАС заключается в том, чтобы сначала объединить различные радиосигналы в одном тракте, а затем разделить их между несколькими антеннами, которые распределены в пространстве с целью обеспечения требуемой зоны радиопокрытия и емкости (рис.2). В этом случае несколько небольших антенн с низкой излучаемой мощностью заменяют один или несколько антенных сайтов высокой мощности, обеспечивая при этом более равномерное радиопокрытие и большую общую площадь, на которой обеспечивается прямая видимость между источником и приемником радиосигнала. Последнее является особенно актуальным при внедрении миллиметровых волн в сетях 5G. Большие офисные комплексы, жилые районы с плотной застройкой, пересадочные станции метро, вокзалы, аэропорты, спортивные арены, многоуровневые подземные парковки, торговые центры – все такие объекты нуждаются в сетевых инфраструктурных решениях, предоставляющих полное радиопокрытие и пропускную способность, достаточную для предоставления современных мобильных сервисов большому числу пользователей. Таким образом, создание многочастотных (многооператорских) распределенных антенных систем с низким уровнем помех – одно из важных направлений развития телекоммуникационной индустрии.
Распределенные антенные системы, позволяющие объединить и передавать радиосигналы сетей подвижной радиосвязи различных стандартов (2G, 3G, 4G, 5G, Wi-Fi, TETRA, McWill и т.д.), широко используются в точках концентрации трафика, а также в местах, где есть организационно-технические трудности в установке необходимого количества обычных антенных сайтов.
Технологически РАС состоит из источников радиосигналов, основного и удаленного оборудования объединения и преобразования радиосигналов, среды передачи сигналов, оборудования распределения мощности между антеннами и самих антенн. Оборудование объединения и преобразования радиосигналов (основной мастер-модуль и удаленные радиомодули) является основным элементом РАС, оно определяет функциональные возможности РАС и схему ее построения. При этом в качестве среды передачи радиосигналов может использоваться радиочастотный фидер или оптический кабель.
Сравнение различных типов РАС
Рассмотрим общую классификацию распределенных антенных систем.
По типу обеспечиваемого радиопокрытия они делятся на внешние (outdoor), внутренние (indoor) и комбинированные (indoor /outdoor).
Во внешних РАС используются антенны, расположенные снаружи зданий, которые обеспечивают уверенное радиопокрытие окружающего пространства. Для размещения антенн внешних распределенных антенных используются крыши зданий, антенно-мачтовые сооружения, в том числе опоры двойного назначения и смарт-опоры. Размещение антенн на крышах зданий позволяет обеспечить в одной антенне наибольшее количество технологий и операторов мобильной связи.
Опоры двойного назначения представляют собой столбы освещения или столбы контактной сети электрического транспорта с установленными антеннами и радиооборудованием. Опора двойного назначения может создаваться путем замены существующего столба освещения или контактной сети электрического транспорта с сохранением основной функции столба и установкой антенн и радиооборудования или путем наращивания существующего столба специальным оголовком, на котором установлены антенны и радиооборудование. Опоры двойного назначения и смарт-опоры имеют конечную несущую способность и рассчитаны на ограниченное число технологий и операторов мобильной связи. Смарт-опоры, помимо установленных антенн и радиооборудования, могут включать систему управления светильниками, установленными на опоре, в зависимости от погодных условий и времени года, камеру видеонаблюдения, кнопку вызова экстренных служб, розетки для зарядки электротранспорта и др. При этом возможности внешних РАС по обеспечению гарантированного радиопокрытия внутри помещений весьма ограничены.
Внутренние РАС используют антенны, расположенные внутри зданий, и предназначены для создания надежного радиопокрытия во всех помещениях, включая технические этажи, подвалы и подземные паркинги.
Для использования преимуществ как внешних, так и внутренних распределенных антенных систем и вследствие высокой эффективности часто используются комбинированные РАС, в которых антенны располагаются и снаружи, и внутри зданий, что позволяет комплексно решать задачи радиопокрытия как внутри зданий, так и на прилегающей территории.
В зависимости от типа используемого оборудования РАС делятся на пассивные, активные и смешанные. В пассивных для передачи радиосигнала до антенн используют радиочастотный кабель, делители, комбайнеры. Первичные радиосигналы от базовых станций разных операторов и различных технологий объединяются при помощи комбайнеров, затем объединенный радиосигнал передается по сети радиочастотных кабелей до антенн. С целью обеспечения требуемой излучаемой мощности в каждой антенне применяются неравномерные ответвители. Во избежание нежелательных эффектов пассивной интермодуляции необходимо использовать качественные радиокомпоненты: фильтры-комбайнеры для объединения радиосигналов, гибридные матрицы, ответвители, аттенюаторы, нагрузки, делители мощности и др.
Исторически первые РАС были пассивными, и опыт их применения продемонстрировал следующие достоинства:
К недостаткам пассивных РАС следует отнести относительно небольшое допустимое удаление антенн от источника радиосигнала (не превышает нескольких сотен метров) вследствие значительного затухания радиосигнала в радиочастотном кабеле. Как следствие, для передачи радиосигнала на бóльшие расстояния необходимо использовать радиочастотные кабели увеличенного диаметра, что ведет к техническим сложностям и росту затрат на их прокладку. С учетом этого пассивные РАС, как правило, строятся на объектах сравнительно небольшой площади – до 20 тыс. кв. м.
На больших объектах и в жилых кварталах применяются активные РАС, в которых радиосигналы различных операторов и стандартов преобразуются в оптические сигналы и передаются по оптическому кабелю (ОК) на значительные расстояния (до 10 км). В активных системах используются удаленные радиомодули, устанавливаемые в выбранных сегментах здания и соединенные ОК с мастер-модулем (центральным модулем системы) (рис. 3). К мастер-модулю подключаются радиомодули базовых станций операторов сотовой связи (RRU) посредством радиочастотных кабелей небольшой длины. Основное назначение мастер-модуля состоит в объединении первичных радиосигналов отдельных операторов в единый многочастотный многооператорский радиосигнал, преобразование указанного радиосигнала в оптический и его передаче до удаленных радиомодулей через оптоволоконную сеть. В удаленных радиомодулях происходит обратное преобразование оптического сигнала в радиосигнал, который передается к антеннам через систему радиочастотных кабелей и делителей, как в пассивной РАС.
Структурно активная РАС включает радиоотель, антенные сайты (удаленные радиомодули и антенны), кабельные трассы между радиоотелем и сайтами. Радиоотель представляет собой место (помещение), в котором расположены первичные источники радиосигналов (БС операторов) и основное оборудование объединения и преобразования радиосигналов (мастер-модуль), обеспечивается необходимый температурно-влажностный режим, гарантированное электроснабжение, пожарная безопасность и антивандальная защита.
Антенные сайты активной РАС располагаются в точках, определенных по результатам радиопланирования как снаружи, так и внутри зданий, и на большом удалении (до 10 км) от радиоотеля. При этом расстояние от удаленного радиомодуля до антенн может быть минимальным.
Опыт применения показывает, что основными достоинствами активных РАС являются:
Сегодня распределенные антенные системы реализуются, как правило, в смешанном виде путем комбинации активных и пассивных РАС. Активная РАС позволяет передать радиосигнал на большие расстояния (до необходимого объекта), а пассивная позволяет эффективно распределить его для наилучшего радиопокрытия объекта.
Постоянный рост числа новостроек и увеличение числа диапазонов используемых частот остро ставит вопрос обеспечения качественной связи также внутри жилых кварталов.
Очевидно, что установка операторами достаточного количества обычных БС мобильной связи трудно выполнима, так как приводит к увеличению количества антенн на крышах зданий, антенных опор различного типа на земле и, как следствие, ведет к визуальному загрязнению окружающего пространства и снижению качества жизни. Одним из способов решения данной проблемы должно стать включение систем мобильных телекоммуникаций в обязательное инженерное оборудование жилых зданий аналогично сетям водяного, электрического, газового, теплового снабжения, канализации, освещения придомовой территории, оповещения ГО ЧС. На этапе проектирования и строительства зданий необходимо реализовывать специальные технические решения, которые позволят быстро развернуть инфраструктуру мобильных телекоммуникаций и обеспечить уверенное радиопокрытие всех операторов.
В настоящее время эта задача решается преимущественно двумя способами: монтаж антенных сайтов на крышах зданий и установка антенных опор различного вида на земле. При обоих способах могут быть использованы как пассивные, так и активные РАС. Выбор типа РАС определяется необходимым размером зоны радиопокрытия.
При установке антенных сайтов на крыше зданий имеется возможность обеспечить большую зону радиопокрытия от одного антенного сайта РАС (включая подземные паркинги), включить в одну антенну РАС большее количество технологий и операторов, обеспечить требуемую санитарно-защитную зону ПРТО.
При втором способе вследствие ограниченной несущей способности антенных опор потребуется их большее количество для обеспечения аналогичного радиопокрытия по площади и набору технологий, большее количество мини-радиоотелей, прокладка достаточно длинных (от 30 до 100 м) радиочастотных кабелей. Также возможны проблемы с обеспечением санитарно-защитной зоны ПРТО. Поэтому разумным решением является комбинированное размещение антенных сайтов РАС на крышах зданий и антенных опорах.
Этапы создания распределенной антенной системы
Процесс создания РАС обычно включает несколько этапов, показанных на рис.4. На первом этапе осуществляется Выбор объекта для размещения РАС. При этом учитываются факторы местоположения объекта, его размеры, качества радиопокрытия внутри и снаружи, наличие жалоб клиентов на качество мобильных услуг, «загрузка» объекта (количество абонентов), критичность обеспечения радиопокрытия на объекте с точки зрения специальных требований. По результатам оценки указанных факторов определяются требования к радиопокрытию объекта, качеству услуг, оценивается необходимая пропускная способность оборудования. Проводится технико-экономическое обоснование проекта установки РАС для определения прибыльности проекта и принимается решение о дальнейшем проведении работ.
На следующем этапе проводится Обследование объекта для сбора исходных данные для радиопланирования и проектирования РАС, определения возможных мест размещения антенн, активного и пассивного оборудования РАС, радиомодулей и основного оборудования базовых станций операторов, кабельных трасс, точек электроснабжения.
На этапе Радиопланирования РАС выполняется выбор типа РАС и расчет зон радиопокрытия территории и помещений объекта с использованием детальной картографической информации об объекте и специального программного обеспечения. В расчете учитываются конфигурация и толщина стен и перекрытий, а также характеристики материалов, из которых они изготовлены. В результате расчета уточняются места установки антенн, активного и пассивного оборудования и формируется топологическая схема РАС, которая должна удовлетворять всем требованиям к качеству услуг связи, выработанным на первом этапе. Возможно по результатам радиопланирования потребуется дополнительное обследование объекта с целью уточнения возможности перемещения антенн на новые места или установки дополнительных антенн. Поэтому, в зависимости от особенностей и наличия исходных данных об объекте, этапы обследования объекта и радиопланирования РАС могут меняться местами.
По завершении расчета радиопокрытия объекта осуществляется Разработка структурной схемы РАС. Определяются длины кабельных линий (волоконно-оптических, радиочастотных, силовых), мощности источников электроснабжения. В результате данного этапа формируется спецификация оборудования, определяется конфигурация indoor- и outdoor-сегментов РАС и осуществляется заказ необходимого оборудования и материалов.
Затем разрабатывается Проектная документация на строительство распределенной антенной системы в установленном объеме, которая согласовывается с заинтересованными организациями. Возможно, потребуется выполнить расчеты несущей способности конструкций объекта. Также необходимо выполнить расчет санитарно-защитных зон и получить положительное заключение Роспотребнадзора.
После согласования проектной документации выполняются Строительно-монтажные работы (СМР) по инженерной подготовке радиоотеля, антенных сайтов, прокладке оптических и радиочастотных кабелей, монтажу активного и пассивного оборудования. Для ускорения запуска системы в работу одновременно выполняется монтаж оборудования операторов связи и его подключение к РАС.
По завершении СМР проводятся Пусконаладочные работы и тестирование РАС. На данном этапе для эффективного функционирования РАС необходимо обеспечить выравнивание уровней радиосигналов различных операторов на входе активного оборудования объединения и преобразования радиосигналов (мастер-модуля), а также требуемый уровень сигнала на входе каждой антенны, рассчитанный в ходе радиопланирования. С целью проверки выполнения требуемых KPI по качеству предоставляемых услуг проводятся драйв-тесты.
Направления совершенствования оборудования активных РАС
Опыт практического применения позволяет выделить следующие основные направления совершенствования оборудования активных РАС:
Заключение
В преддверии развертывания в России сетей 5G актуальность создания распределенных антенных систем возрастает, и инвестиции в них принесут большую отдачу. С использованием единой и экономичной инфраструктуры операторы мобильной связи смогут обеспечить требуемое качество услуг в сложных условиях постоянно растущей информационной нагрузки и использования высокочастотного диапазона. Кроме этого, к РАС можно подключать не только оборудование операторов, но и различные системы профессиональной связи, датчики и камеры видеонаблюдения. ■
Несмотря на сохранение стационарных телефонов, статистика говорит, что более половины мобильных звонков осуществляются внутри помещений. Прием радиосигналов внутри больших зданий и сооружений часто бывает затруднен, так как конструкции зданий и инженерные коммуникации препятствуют прохождению радиоволн. Кроме того, большое скопление пользователей сотовой связи на ограниченной территории требует гораздо большей пропускной способности, что приводит к увеличению концентрации базовых станций (БС).
Каждая точка отсутствия приема и низкая скорость интернет-соединения негативно сказываются на имидже как оператора связи, так и самого объекта. Поэтому задача обеспечить надежный сервис независимо от типа объекта – коммерческий, жилой, образовательный или промышленный – является для операторов актуальной. Операторы мобильной связи и владельцы зданий осознают, что развертывание инфраструктуры передачи внутри зданий позволит им предложить пользователям более высокий уровень надежности мобильных сервисов и тем самым существенно повысить лояльность пользователей, а также привлекательность объектов для посещения.
Развитие технологий беспроводной связи вообще и мобильной в частности объективно идет по пути освоения более высоких диапазонов радиочастот (рис.1). С одной стороны, это позволяет увеличить пропускную способность сетей мобильной связи, с другой – требует увеличения количества антенных сайтов (БС) для сохранения уровня радиопокрытия и обеспечения требуемого качества услуг.
Несмотря на принятое нашим регулятором решение о технологической нейтральности выделенных частот, неся значительные затраты на увеличение количества сайтов, операторы не торопятся осуществлять постепенный рефарминг уже используемых частот, то есть замену технологий первых поколений мобильной связи 2G/3G в уже используемых частотных диапазонах на современные и перспективные технологии 4G / 5G, а продолжают наращивать количество базовых станций всех технологий.
Что такое распределенная антенная система
Как показывает практика, зачастую увеличение плотности размещения обычных антенных сайтов связано с организационно-техническими сложностями и существенными финансовыми затратами. Для преодоления указанных сложностей возможно применение распределенной антенной системы (РАС, англ. – Distributed Antenna System, DAS).
Идея РАС заключается в том, чтобы сначала объединить различные радиосигналы в одном тракте, а затем разделить их между несколькими антеннами, которые распределены в пространстве с целью обеспечения требуемой зоны радиопокрытия и емкости (рис.2). В этом случае несколько небольших антенн с низкой излучаемой мощностью заменяют один или несколько антенных сайтов высокой мощности, обеспечивая при этом более равномерное радиопокрытие и большую общую площадь, на которой обеспечивается прямая видимость между источником и приемником радиосигнала. Последнее является особенно актуальным при внедрении миллиметровых волн в сетях 5G. Большие офисные комплексы, жилые районы с плотной застройкой, пересадочные станции метро, вокзалы, аэропорты, спортивные арены, многоуровневые подземные парковки, торговые центры – все такие объекты нуждаются в сетевых инфраструктурных решениях, предоставляющих полное радиопокрытие и пропускную способность, достаточную для предоставления современных мобильных сервисов большому числу пользователей. Таким образом, создание многочастотных (многооператорских) распределенных антенных систем с низким уровнем помех – одно из важных направлений развития телекоммуникационной индустрии.
Распределенные антенные системы, позволяющие объединить и передавать радиосигналы сетей подвижной радиосвязи различных стандартов (2G, 3G, 4G, 5G, Wi-Fi, TETRA, McWill и т.д.), широко используются в точках концентрации трафика, а также в местах, где есть организационно-технические трудности в установке необходимого количества обычных антенных сайтов.
Технологически РАС состоит из источников радиосигналов, основного и удаленного оборудования объединения и преобразования радиосигналов, среды передачи сигналов, оборудования распределения мощности между антеннами и самих антенн. Оборудование объединения и преобразования радиосигналов (основной мастер-модуль и удаленные радиомодули) является основным элементом РАС, оно определяет функциональные возможности РАС и схему ее построения. При этом в качестве среды передачи радиосигналов может использоваться радиочастотный фидер или оптический кабель.
Сравнение различных типов РАС
Рассмотрим общую классификацию распределенных антенных систем.
По типу обеспечиваемого радиопокрытия они делятся на внешние (outdoor), внутренние (indoor) и комбинированные (indoor /outdoor).
Во внешних РАС используются антенны, расположенные снаружи зданий, которые обеспечивают уверенное радиопокрытие окружающего пространства. Для размещения антенн внешних распределенных антенных используются крыши зданий, антенно-мачтовые сооружения, в том числе опоры двойного назначения и смарт-опоры. Размещение антенн на крышах зданий позволяет обеспечить в одной антенне наибольшее количество технологий и операторов мобильной связи.
Опоры двойного назначения представляют собой столбы освещения или столбы контактной сети электрического транспорта с установленными антеннами и радиооборудованием. Опора двойного назначения может создаваться путем замены существующего столба освещения или контактной сети электрического транспорта с сохранением основной функции столба и установкой антенн и радиооборудования или путем наращивания существующего столба специальным оголовком, на котором установлены антенны и радиооборудование. Опоры двойного назначения и смарт-опоры имеют конечную несущую способность и рассчитаны на ограниченное число технологий и операторов мобильной связи. Смарт-опоры, помимо установленных антенн и радиооборудования, могут включать систему управления светильниками, установленными на опоре, в зависимости от погодных условий и времени года, камеру видеонаблюдения, кнопку вызова экстренных служб, розетки для зарядки электротранспорта и др. При этом возможности внешних РАС по обеспечению гарантированного радиопокрытия внутри помещений весьма ограничены.
Внутренние РАС используют антенны, расположенные внутри зданий, и предназначены для создания надежного радиопокрытия во всех помещениях, включая технические этажи, подвалы и подземные паркинги.
Для использования преимуществ как внешних, так и внутренних распределенных антенных систем и вследствие высокой эффективности часто используются комбинированные РАС, в которых антенны располагаются и снаружи, и внутри зданий, что позволяет комплексно решать задачи радиопокрытия как внутри зданий, так и на прилегающей территории.
В зависимости от типа используемого оборудования РАС делятся на пассивные, активные и смешанные. В пассивных для передачи радиосигнала до антенн используют радиочастотный кабель, делители, комбайнеры. Первичные радиосигналы от базовых станций разных операторов и различных технологий объединяются при помощи комбайнеров, затем объединенный радиосигнал передается по сети радиочастотных кабелей до антенн. С целью обеспечения требуемой излучаемой мощности в каждой антенне применяются неравномерные ответвители. Во избежание нежелательных эффектов пассивной интермодуляции необходимо использовать качественные радиокомпоненты: фильтры-комбайнеры для объединения радиосигналов, гибридные матрицы, ответвители, аттенюаторы, нагрузки, делители мощности и др.
Исторически первые РАС были пассивными, и опыт их применения продемонстрировал следующие достоинства:
- снижение количества БС, необходимых для радиопокрытия больших зданий и сооружений;
- возможность реализовывать многооператорский и многочастотный режим работы без существенного увеличения интерференции, дополнительных шумов и интермодуляционных помех.
К недостаткам пассивных РАС следует отнести относительно небольшое допустимое удаление антенн от источника радиосигнала (не превышает нескольких сотен метров) вследствие значительного затухания радиосигнала в радиочастотном кабеле. Как следствие, для передачи радиосигнала на бóльшие расстояния необходимо использовать радиочастотные кабели увеличенного диаметра, что ведет к техническим сложностям и росту затрат на их прокладку. С учетом этого пассивные РАС, как правило, строятся на объектах сравнительно небольшой площади – до 20 тыс. кв. м.
На больших объектах и в жилых кварталах применяются активные РАС, в которых радиосигналы различных операторов и стандартов преобразуются в оптические сигналы и передаются по оптическому кабелю (ОК) на значительные расстояния (до 10 км). В активных системах используются удаленные радиомодули, устанавливаемые в выбранных сегментах здания и соединенные ОК с мастер-модулем (центральным модулем системы) (рис. 3). К мастер-модулю подключаются радиомодули базовых станций операторов сотовой связи (RRU) посредством радиочастотных кабелей небольшой длины. Основное назначение мастер-модуля состоит в объединении первичных радиосигналов отдельных операторов в единый многочастотный многооператорский радиосигнал, преобразование указанного радиосигнала в оптический и его передаче до удаленных радиомодулей через оптоволоконную сеть. В удаленных радиомодулях происходит обратное преобразование оптического сигнала в радиосигнал, который передается к антеннам через систему радиочастотных кабелей и делителей, как в пассивной РАС.
Структурно активная РАС включает радиоотель, антенные сайты (удаленные радиомодули и антенны), кабельные трассы между радиоотелем и сайтами. Радиоотель представляет собой место (помещение), в котором расположены первичные источники радиосигналов (БС операторов) и основное оборудование объединения и преобразования радиосигналов (мастер-модуль), обеспечивается необходимый температурно-влажностный режим, гарантированное электроснабжение, пожарная безопасность и антивандальная защита.
Антенные сайты активной РАС располагаются в точках, определенных по результатам радиопланирования как снаружи, так и внутри зданий, и на большом удалении (до 10 км) от радиоотеля. При этом расстояние от удаленного радиомодуля до антенн может быть минимальным.
Опыт применения показывает, что основными достоинствами активных РАС являются:
- большая территория радиопокрытия, которая определяется в основном длиной ОК;
- возможность обеспечения требуемого уровня сигнала на входе антенны независимо от расстояния до источника первичного радиосигнала;
- дистанционный мониторинг и управление мощностью в секторах.
Сегодня распределенные антенные системы реализуются, как правило, в смешанном виде путем комбинации активных и пассивных РАС. Активная РАС позволяет передать радиосигнал на большие расстояния (до необходимого объекта), а пассивная позволяет эффективно распределить его для наилучшего радиопокрытия объекта.
Постоянный рост числа новостроек и увеличение числа диапазонов используемых частот остро ставит вопрос обеспечения качественной связи также внутри жилых кварталов.
Очевидно, что установка операторами достаточного количества обычных БС мобильной связи трудно выполнима, так как приводит к увеличению количества антенн на крышах зданий, антенных опор различного типа на земле и, как следствие, ведет к визуальному загрязнению окружающего пространства и снижению качества жизни. Одним из способов решения данной проблемы должно стать включение систем мобильных телекоммуникаций в обязательное инженерное оборудование жилых зданий аналогично сетям водяного, электрического, газового, теплового снабжения, канализации, освещения придомовой территории, оповещения ГО ЧС. На этапе проектирования и строительства зданий необходимо реализовывать специальные технические решения, которые позволят быстро развернуть инфраструктуру мобильных телекоммуникаций и обеспечить уверенное радиопокрытие всех операторов.
В настоящее время эта задача решается преимущественно двумя способами: монтаж антенных сайтов на крышах зданий и установка антенных опор различного вида на земле. При обоих способах могут быть использованы как пассивные, так и активные РАС. Выбор типа РАС определяется необходимым размером зоны радиопокрытия.
При установке антенных сайтов на крыше зданий имеется возможность обеспечить большую зону радиопокрытия от одного антенного сайта РАС (включая подземные паркинги), включить в одну антенну РАС большее количество технологий и операторов, обеспечить требуемую санитарно-защитную зону ПРТО.
При втором способе вследствие ограниченной несущей способности антенных опор потребуется их большее количество для обеспечения аналогичного радиопокрытия по площади и набору технологий, большее количество мини-радиоотелей, прокладка достаточно длинных (от 30 до 100 м) радиочастотных кабелей. Также возможны проблемы с обеспечением санитарно-защитной зоны ПРТО. Поэтому разумным решением является комбинированное размещение антенных сайтов РАС на крышах зданий и антенных опорах.
Этапы создания распределенной антенной системы
Процесс создания РАС обычно включает несколько этапов, показанных на рис.4. На первом этапе осуществляется Выбор объекта для размещения РАС. При этом учитываются факторы местоположения объекта, его размеры, качества радиопокрытия внутри и снаружи, наличие жалоб клиентов на качество мобильных услуг, «загрузка» объекта (количество абонентов), критичность обеспечения радиопокрытия на объекте с точки зрения специальных требований. По результатам оценки указанных факторов определяются требования к радиопокрытию объекта, качеству услуг, оценивается необходимая пропускная способность оборудования. Проводится технико-экономическое обоснование проекта установки РАС для определения прибыльности проекта и принимается решение о дальнейшем проведении работ.
На следующем этапе проводится Обследование объекта для сбора исходных данные для радиопланирования и проектирования РАС, определения возможных мест размещения антенн, активного и пассивного оборудования РАС, радиомодулей и основного оборудования базовых станций операторов, кабельных трасс, точек электроснабжения.
На этапе Радиопланирования РАС выполняется выбор типа РАС и расчет зон радиопокрытия территории и помещений объекта с использованием детальной картографической информации об объекте и специального программного обеспечения. В расчете учитываются конфигурация и толщина стен и перекрытий, а также характеристики материалов, из которых они изготовлены. В результате расчета уточняются места установки антенн, активного и пассивного оборудования и формируется топологическая схема РАС, которая должна удовлетворять всем требованиям к качеству услуг связи, выработанным на первом этапе. Возможно по результатам радиопланирования потребуется дополнительное обследование объекта с целью уточнения возможности перемещения антенн на новые места или установки дополнительных антенн. Поэтому, в зависимости от особенностей и наличия исходных данных об объекте, этапы обследования объекта и радиопланирования РАС могут меняться местами.
По завершении расчета радиопокрытия объекта осуществляется Разработка структурной схемы РАС. Определяются длины кабельных линий (волоконно-оптических, радиочастотных, силовых), мощности источников электроснабжения. В результате данного этапа формируется спецификация оборудования, определяется конфигурация indoor- и outdoor-сегментов РАС и осуществляется заказ необходимого оборудования и материалов.
Затем разрабатывается Проектная документация на строительство распределенной антенной системы в установленном объеме, которая согласовывается с заинтересованными организациями. Возможно, потребуется выполнить расчеты несущей способности конструкций объекта. Также необходимо выполнить расчет санитарно-защитных зон и получить положительное заключение Роспотребнадзора.
После согласования проектной документации выполняются Строительно-монтажные работы (СМР) по инженерной подготовке радиоотеля, антенных сайтов, прокладке оптических и радиочастотных кабелей, монтажу активного и пассивного оборудования. Для ускорения запуска системы в работу одновременно выполняется монтаж оборудования операторов связи и его подключение к РАС.
По завершении СМР проводятся Пусконаладочные работы и тестирование РАС. На данном этапе для эффективного функционирования РАС необходимо обеспечить выравнивание уровней радиосигналов различных операторов на входе активного оборудования объединения и преобразования радиосигналов (мастер-модуля), а также требуемый уровень сигнала на входе каждой антенны, рассчитанный в ходе радиопланирования. С целью проверки выполнения требуемых KPI по качеству предоставляемых услуг проводятся драйв-тесты.
Направления совершенствования оборудования активных РАС
Опыт практического применения позволяет выделить следующие основные направления совершенствования оборудования активных РАС:
- создание универсального широкополосного малогабаритного радиомодуля, в котором формируются сигналы всех технологий сотовой связи от 2G до 5G, а также других стандартов;
- возможность программного выбора используемых технологий мобильной связи;
- адаптивная регулировка мощности первичного радиосигнала оператора на входе РАС;
- создание радиомодема, обеспечивающего непосредственный перенос радиосигналов в диапазонах 2G–5G в диапазон свыше 40 ГГц для соединения антенных сайтов с радиоотелем без использования ВОЛС.
Заключение
В преддверии развертывания в России сетей 5G актуальность создания распределенных антенных систем возрастает, и инвестиции в них принесут большую отдачу. С использованием единой и экономичной инфраструктуры операторы мобильной связи смогут обеспечить требуемое качество услуг в сложных условиях постоянно растущей информационной нагрузки и использования высокочастотного диапазона. Кроме этого, к РАС можно подключать не только оборудование операторов, но и различные системы профессиональной связи, датчики и камеры видеонаблюдения. ■
Отзывы читателей
