探秘通信基站
一、通信基站是什么?
(一)定(ding)義(yi)與基本(ben)原理
通(tong)信(xin)基站(zhan),即公用(yong)移動(dong)通(tong)信(xin)基站(zhan),是無線電(dian)(dian)(dian)臺站(zhan)的一(yi)種形式。簡單來(lai)講,它是指在(zai)一(yi)定的無線電(dian)(dian)(dian)覆蓋(gai)區中(zhong),通(tong)過(guo)移動(dong)通(tong)信(xin)交換中(zhong)心,與移動(dong)電(dian)(dian)(dian)話終端之間進行信(xin)息傳遞的無線電(dian)(dian)(dian)收發信(xin)電(dian)(dian)(dian)臺。
我們每天(tian)都(dou)會使用手機(ji)、電腦(nao)等設(she)備來(lai)撥打電話、傳遞消息或(huo)者上網等,而這背后離不開(kai)通信(xin)基(ji)站(zhan)(zhan)的(de)(de)默(mo)默(mo)工作。基(ji)站(zhan)(zhan)通過(guo)(guo)(guo)無(wu)(wu)線(xian)電覆蓋一定(ding)的(de)(de)區(qu)域范圍(wei),在(zai)這個區(qu)域里,它就(jiu)如同(tong)一個中轉站(zhan)(zhan),負責把(ba)來(lai)自(zi)移動電話終(zhong)端(比如我們的(de)(de)手機(ji))發(fa)出的(de)(de)包含語音通話、短信(xin)或(huo)者數據請求等想要發(fa)送的(de)(de)信(xin)息,通過(guo)(guo)(guo)天(tian)線(xian)接收(shou)下來(lai)。隨后,基(ji)站(zhan)(zhan)內的(de)(de)射(she)頻(pin)接收(shou)機(ji)開(kai)始發(fa)揮作用,會將接收(shou)到的(de)(de)無(wu)(wu)線(xian)信(xin)號(hao)(hao)(hao)轉換為數字(zi)信(xin)號(hao)(hao)(hao),接著(zhu)數字(zi)信(xin)號(hao)(hao)(hao)處理(li)器(qi)會對這些數字(zi)信(xin)號(hao)(hao)(hao)進行諸(zhu)如過(guo)(guo)(guo)濾(lv)、解調(diao)、解碼(ma)、糾錯等一系列處理(li),以(yi)此確保(bao)信(xin)號(hao)(hao)(hao)的(de)(de)準確性(xing)和可靠性(xing),這一過(guo)(guo)(guo)程(cheng)就(jiu)是信(xin)號(hao)(hao)(hao)的(de)(de)接收(shou)與處理(li)環節。
而(er)當要把(ba)信息傳遞出去時(shi),經過(guo)處理后(hou)的(de)數字信號(hao)(hao)會(hui)被(bei)轉(zhuan)發(fa)(fa)到移(yi)動(dong)通信核心(xin)網(wang)(wang),核心(xin)網(wang)(wang)可是移(yi)動(dong)通信系統的(de)核心(xin)部分,它負責(ze)處理來自(zi)基站(zhan)的(de)信號(hao)(hao),并與其他(ta)網(wang)(wang)絡(像互聯網(wang)(wang)、其他(ta)運營(ying)商的(de)網(wang)(wang)絡)進(jin)行連接(jie),從而(er)能(neng)(neng)準確地把(ba)信息發(fa)(fa)送到目的(de)地。要是基站(zhan)需要向移(yi)動(dong)設(she)備發(fa)(fa)送信息了,它會(hui)先從核心(xin)網(wang)(wang)接(jie)收到相應的(de)數字信號(hao)(hao),再使用射頻(pin)發(fa)(fa)射機把(ba)這些(xie)數字信號(hao)(hao)轉(zhuan)換回(hui)無線(xian)信號(hao)(hao),最后(hou)通過(guo)天線(xian)發(fa)(fa)送回(hui)移(yi)動(dong)設(she)備,使得我(wo)們(men)能(neng)(neng)夠順(shun)利接(jie)收到信息。
基(ji)站(zhan)主要由基(ji)站(zhan)收(shou)發臺(tai)(BTS)和基站控制器(qi)(BSC)構成。BTS 負責(ze)無線信(xin)號的(de)(de)(de)接(jie)(jie)收、發(fa)送,就(jiu)好比(bi)是燈塔(ta)上指(zhi)示方向的(de)(de)(de)明(ming)燈,而 BSC 則負責(ze)對基站收發(fa)臺進行(xing)控制和管理(li),類(lei)似燈塔(ta)內部的(de)(de)(de)指(zhi)揮系統,確保(bao)通信(xin)網絡的(de)(de)(de)正常運行(xing)。不同類(lei)型的(de)(de)(de)基站,例如 2G、3G、4G、5G 基站,其具體(ti)的(de)(de)(de)工作原(yuan)理(li)會根據所采(cai)用的(de)(de)(de)通信(xin)技術標準(zhun)有(you)所差(cha)異,但總體(ti)上都是圍繞著上述的(de)(de)(de)信(xin)號接(jie)(jie)收、處理(li)、轉發(fa)和發(fa)送這些環節來進行(xing)信(xin)息傳遞的(de)(de)(de),目的(de)(de)(de)就(jiu)是讓(rang)我們在其覆蓋范圍內,可以隨(sui)時隨(sui)地(di)保(bao)持(chi)著信(xin)號,自由地(di)傳遞信(xin)息。
(二)重要(yao)地位
在我國的(de)(de)移(yi)動(dong)通信網(wang)絡(luo)體(ti)系里,移(yi)動(dong)通信基站的(de)(de)建設(she)是移(yi)動(dong)通信運營商投資的(de)(de)重要部(bu)分。它堪稱整個移(yi)動(dong)通信網(wang)絡(luo)中最(zui)關鍵的(de)(de)基礎設(she)施,其重要性體(ti)現(xian)在諸多方面。
從(cong)覆(fu)蓋面來看,基(ji)站通(tong)(tong)過合理的布局(ju)以(yi)及(ji)信(xin)號的有效覆(fu)蓋,使(shi)得無論是在繁華的城市中心(xin),還是偏遠的鄉村、山區(qu),甚至是人(ren)煙稀少的邊境地區(qu)等,只要(yao)有基(ji)站的覆(fu)蓋,人(ren)們就能(neng)使(shi)用(yong)手機(ji)等移動(dong)設備(bei)接(jie)入網絡(luo),實現通(tong)(tong)信(xin)功能(neng),極大地拓展了通(tong)(tong)信(xin)的范圍(wei),讓(rang)通(tong)(tong)信(xin)不(bu)再受(shou)地域(yu)的局(ju)限。
在通(tong)話質量保障方面(mian),基站的(de)(de)(de)性(xing)能(neng)、數(shu)量以(yi)及布局(ju)合理性(xing)等(deng)都(dou)直(zhi)接影(ying)響著通(tong)話質量。優質的(de)(de)(de)基站設備、合理的(de)(de)(de)站點(dian)選址以(yi)及科學(xue)的(de)(de)(de)頻(pin)率規劃等(deng),能(neng)夠(gou)減(jian)少(shao)信號(hao)干擾,保障語音(yin)通(tong)話清(qing)晰(xi)流暢(chang),避免出現通(tong)話中斷(duan)、聲音(yin)模糊等(deng)影(ying)響用戶體驗的(de)(de)(de)情況。
對(dui)于投資效益而言,基(ji)(ji)站建設的投入雖然巨(ju)大,但它(ta)帶來的收益也是長遠且廣(guang)泛的。它(ta)是實現移動(dong)業(ye)務開展的基(ji)(ji)礎(chu),有了(le)良好的基(ji)(ji)站覆蓋,才能吸引更多用戶(hu)使用移動(dong)通(tong)信服務,進而帶動(dong)諸如(ru)語音通(tong)話(hua)、短信、移動(dong)數據流量(liang)等業(ye)務的消費,為運(yun)營商創造經濟效益,推動(dong)整個通(tong)信行業(ye)的健康發展。
而且,基(ji)(ji)站建設的(de)(de)難(nan)易程度以及后續維護的(de)(de)方便(bian)與(yu)否,也關系(xi)到整個移動通(tong)信(xin)網(wang)絡能(neng)否穩(wen)定、高效(xiao)運行。便(bian)捷的(de)(de)建設可(ke)以讓(rang)基(ji)(ji)站更快投入使用,及時擴大覆蓋范圍;而易于維護則(ze)能(neng)確保(bao)基(ji)(ji)站時刻(ke)處于良(liang)好的(de)(de)工(gong)作(zuo)狀態,減少故(gu)障帶來的(de)(de)通(tong)信(xin)影響。
隨著移動通信(xin)網(wang)絡業(ye)務向(xiang)數據化、分組化方向(xiang)發展(zhan),基站的發展(zhan)趨(qu)勢也必然是寬(kuan)帶(dai)化、大覆蓋面(mian)建設及 IP 化,以適應如高清視頻通話(hua)、大(da)流量數據傳輸、物(wu)聯網等越(yue)來越(yue)多的新(xin)型(xing)通信需(xu)求。截(jie)至 2021 年 3 月(yue)底(di),我(wo)國建成 5G 基(ji)站 81.9 萬個,占全球 70% 以上(shang),這一(yi)龐大(da)的基(ji)站規模為我(wo)國在購物(wu)、制造(zao)、醫療(liao)等眾多行業(ye)實(shi)現 5G 網絡應用的拓展和豐(feng)富完善奠定(ding)了堅實(shi)基(ji)礎,由此(ci)也可見通信基(ji)站在我(wo)國通信發展以及社會(hui)各行業(ye)進步中占據的重要(yao)地(di)位。
二、通信基站的發展(zhan)歷程
(一)早期基站形(xing)態(1G - 2G 時代)
通信(xin)基站(zhan)的發展歷(li)程見證了通信(xin)技術的不斷革新與演進。回溯(su)到 1G 時(shi)代,那是移(yi)(yi)動(dong)通信網絡(luo)部署的(de)(de)開端,上個(ge)世紀 70 年代末,基(ji)站(zhan)的(de)(de)英文全稱(cheng)叫 Base Station,簡稱(cheng) BS,這(zhe)一叫法(fa)沿用至今。當(dang)時(shi)多種(zhong)標(biao)準林立(li),不(bu)過主(zhu)要的(de)(de)兩(liang)大(da)主(zhu)流制式(shi)(shi)為 AMPS 和(he)(he) TACS。我國在(zai) 1987 年于河北秦皇島和(he)(he)廣東(dong)建立(li)了(le)第一代模(mo)擬(ni)移(yi)(yi)動(dong)通信系統,正式(shi)(shi)拉開了(le)中(zhong)國移(yi)(yi)動(dong)通信行業的(de)(de)序幕。但(dan)(dan) 1G 作為模(mo)擬(ni)系統,有著明顯(xian)的(de)(de)缺陷(xian),它不(bu)但(dan)(dan)容(rong)量(liang)(liang)低,同一區域內可支持的(de)(de)通話數量(liang)(liang)有限,而(er)且通話質量(liang)(liang)差,經常會出現信號不(bu)穩定、聲音不(bu)清晰(xi)等(deng)情(qing)況,保密性也極(ji)差,甚至在(zai)基(ji)站(zhan)維護時(shi),工作人員(yuan)都有可能不(bu)小心聽(ting)到(dao)用戶間的(de)(de)對(dui)話。
進(jin)入 2G 時(shi)代,基(ji)(ji)(ji)站(zhan)有了(le)新的名(ming)稱 ——Base Transceiver Station,簡(jian)稱 BTS,即(ji)(ji)基(ji)(ji)(ji)站(zhan)收(shou)(shou)(shou)發(fa)(fa)信(xin)機。相(xiang)較于(yu) 1G 基(ji)(ji)(ji)站(zhan),BTS 這個(ge)命名(ming)更加(jia)精(jing)準(zhun)地體(ti)(ti)現了(le)其功能(neng)特性,因為 Transceiver 即(ji)(ji)收(shou)(shou)(shou)發(fa)(fa)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan),是 BTS 的重要(yao)(yao)組成部分(fen)(fen)。以(yi)愛立信(xin) RBS2206BTS 為例,其主要(yao)(yao)包括公(gong)共(gong)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、收(shou)(shou)(shou)發(fa)(fa)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、合分(fen)(fen)路單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan),公(gong)共(gong)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)涵蓋(gai)供電單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、傳輸接(jie)口單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)、時(shi)鐘分(fen)(fen)配單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)等,而(er)收(shou)(shou)(shou)發(fa)(fa)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)的功能(neng)包含無線信(xin)號的收(shou)(shou)(shou)發(fa)(fa)、放大、調(diao)制 / 解調(diao)、編解碼和 DSP 數字處理(li)(li)等,實(shi)際上(shang)是將基(ji)(ji)(ji)帶單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(BBU)和射頻(pin)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(RRU)集(ji)于(yu)一體(ti)(ti)。不(bu)過,早期(qi)的 2G 基(ji)(ji)(ji)站(zhan)體(ti)(ti)積龐大且(qie)笨(ben)重,擴容和運(yun)(yun)維(wei)相(xiang)當麻煩,每(mei)個(ge)收(shou)(shou)(shou)發(fa)(fa)單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)只能(neng)處理(li)(li)一個(ge)載波信(xin)號,一個(ge)載頻(pin)最多能(neng)同(tong)時(shi)容納 8 個(ge)用戶,一旦(dan)遇到基(ji)(ji)(ji)站(zhan)擁(yong)塞(sai)需要(yao)(yao)擴容,運(yun)(yun)維(wei)工程師(shi)就得提著(zhu)笨(ben)重的載頻(pin),穿梭(suo)于(yu)樓頂的基(ji)(ji)(ji)站(zhan),要(yao)(yao)是持(chi)續擁(yong)塞(sai),還(huan)得擴展機柜,工作量極大。可以(yi)說,2G 時(shi)代的基(ji)(ji)(ji)站(zhan)是一體(ti)(ti)化的 BTS,基(ji)(ji)(ji)帶處理(li)(li)、射頻(pin)處理(li)(li)、供電單(dan)(dan)(dan)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)等全都放置在一個(ge)機柜里,就像個(ge)大冰箱(xiang),建設和擴容成本頗高,運(yun)(yun)維(wei)也面臨(lin)諸多不(bu)便。
(二(er))技(ji)術變革下的演進(3G - 4G 時代)
隨著通(tong)信技術(shu)的持續進步,3G 時(shi)代來臨,基(ji)站(zhan)名稱變更為(wei) NodeB,與 2G 時(shi)代相比,其最大(da)的(de)(de)變化就是(shi)實現了(le) BBU 和(he) RRU 分(fen)離(li)(li)的(de)(de)構架(jia)。在 2G BTS 中(zhong),BBU 和(he) RRU 是(shi)合(he)為(wei)一體的(de)(de),存在又(you)大(da)又(you)重、擴(kuo)容麻煩等(deng)問題(ti)。而進入 3G 數據(ju)時(shi)代,為(wei)了(le)應對不斷攀(pan)升(sheng)的(de)(de)數據(ju)速(su)率需(xu)求,基(ji)帶(dai)部分(fen)需(xu)要(yao)引入自適應調制和(he)編碼、MIMO 多(duo)天線(xian)等(deng)技(ji)術(shu),如果基(ji)帶(dai)與射頻仍然(ran)不分(fen)離(li)(li),每次擴(kuo)容都要(yao)單獨增加(jia)一條(tiao)從(cong)基(ji)帶(dai)處理、DAC 轉(zhuan)換、RF 功(gong)放到饋(kui)線(xian)的(de)(de)通(tong)(tong)道,必(bi)然(ran)會大(da)大(da)增加(jia)建設成(cheng)本(ben)。在這樣的(de)(de)背景(jing)下,軟件定(ding)(ding)義無線(xian)電(dian)技(ji)術(shu)發揮了(le)作用(yong),通(tong)(tong)過該(gai)技(ji)術(shu)將(jiang)基(ji)帶(dai)信號的(de)(de)生成(cheng)、調制 / 解調、編解碼等(deng)功(gong)能集成(cheng)于一個(ge) “中(zhong)央基(ji)站(zhan)集線(xian)器”(也(ye)就是(shi) BBU)上,并借助通(tong)(tong)用(yong)公共無線(xian)電(dian)接口(CPRI)和(he)開放式基(ji)站(zhan)標準計劃(OBSAI)連接,使一個(ge) BBU 可(ke)以為(wei)多(duo)個(ge) RRU 提(ti)供基(ji)帶(dai)資(zi)源池。這種模(mo)塊式的(de)(de)基(ji)站(zhan)構架(jia)優勢明顯,不僅降(jiang)(jiang)低了(le)建網(wang)成(cheng)本(ben),提(ti)升(sheng)了(le)網(wang)絡擴(kuo)容升(sheng)級的(de)(de)靈活性,而且(qie) BBU 和(he) RRU 之間采用(yong)光纖連接,避(bi)免了(le)傳統饋(kui)線(xian)遠距離(li)(li)傳輸帶(dai)來的(de)(de)高損耗。此外,運營商(shang)原(yuan)本(ben)還(huan)期望借此解除(chu)設備鎖綁定(ding)(ding),提(ti)升(sheng)議價權(quan)以進一步降(jiang)(jiang)低采購成(cheng)本(ben),不過這一想法(fa)最終(zhong)未能完全(quan)實現。
到了(le) 4G 時代,基(ji)站名稱變為 eNodeB,即演進型 Node B,這一時期基(ji)站最(zui)大的特點是 SingleRAN。SingleRAN 同(tong)樣依(yi)托(tuo)軟件定義無線電技術,是繼 BBU 和(he) RRU 分離后(hou),移動基(ji)站領域的又一次(ci)重大變革,它進一步降低了基(ji)站的復雜性(xing)和(he)建設成本。 SingleRAN 最(zui)早由華為(wei)推出,早在 2008 年,華為(wei)就與沃達豐部署(shu)了(le)全球首個融合 2G 和 3G 的(de) SingleRAN 基站。其(qi)厲害之(zhi)處在于(yu),它(ta)充分(fen)利(li)用了(le)軟件和標準的(de)彈性(xing),面向未來 2G/3G/4G 一體化(hua),能夠以(yi)更低成本(ben)地(di)為(wei)運營(ying)商(shang)(shang)提(ti)供(gong)平滑演(yan)進到 4G 的(de)通道,所以(yi)深受拉美 AméricaMóvil、芬(fen)蘭 TeliaSonera、瑞典 Net4Mobility、Aero2 等眾多運營(ying)商(shang)(shang)的(de)青(qing)睞(lai),也助(zhu)力華為(wei)在 4G 市場占據(ju)了(le)重要地(di)位。
(三)邁向 5G 時代(dai)的(de)新(xin)面貌
如今,我(wo)們已(yi)經步入了 5G 時(shi)代,5G 支持超高(gao)速率、超低時(shi)延(yan)和(he)超多(duo)連接(jie),業務更加多(duo)樣化,這(zhe)也對基(ji)站(zhan)提出了全(quan)新的(de)要(yao)求。在架(jia)構(gou)方面,5G 基(ji)站(zhan)出現了明顯的(de)變化,由于引入(ru)了 Massive MIMO 技術(大規模的(de)多(duo)入(ru)多(duo)出),基(ji)站(zhan)結構(gou)中出現了新的(de)設備 AAU(有源(yuan)天線(xian)處理單(dan)元)。因為 MIMO 越(yue)(yue)高(gao)階,需要(yao)的(de)天線(xian)越(yue)(yue)多(duo),饋線(xian)也就越(yue)(yue)多(duo),工藝復(fu)雜度越(yue)(yue)高(gao),所以(yi)(yi) 5G 將(jiang) RRU 和(he)原本的(de)無(wu)源(yuan)天線(xian)集成一(yi)體形成了 AAU。AAU 在信號(hao)(hao)傳(chuan)(chuan)輸鏈路(lu)上的(de)架(jia)構(gou)與 RRU 相似(si),它與 BBU 各司(si)其職(zhi),一(yi)個(ge)負責收發(fa)客戶端(duan)無(wu)線(xian)射(she)頻信號(hao)(hao),一(yi)個(ge)負責處理基(ji)帶(dai)信號(hao)(hao)包含的(de)信息,兩者以(yi)(yi)一(yi)對光纖完成基(ji)帶(dai)信號(hao)(hao)前(qian)傳(chuan)(chuan)和(he)回傳(chuan)(chuan)。
同時(shi),5G 采用 3 級的網(wang)絡架構(gou),即 DU-CU - 核心網(wang)(5GC),DU 和 CU 共同組成 gNB,每個(ge)(ge) CU 可以連接(jie) 1 個(ge)(ge)或(huo)多(duo)個(ge)(ge) DU,CU 和 DU 之間存在(zai)多(duo)種(zhong)功能(neng)分割(ge)方案,能(neng)適配不同的通(tong)信(xin)場景和通(tong)信(xin)需(xu)求。5G 基站的這些(xie)新(xin)變化,使其能(neng)夠更好(hao)地滿足如高(gao)清(qing)視頻(pin)通(tong)話、大流量數據傳輸(shu)、物聯網(wang)等各類(lei)新(xin)通(tong)信(xin)需(xu)求,在(zai)整個(ge)(ge)通(tong)信(xin)發展(zhan)歷(li)程中有著標(biao)志性的意義,象(xiang)征著通(tong)信(xin)技術邁向(xiang)了一(yi)個(ge)(ge)全新(xin)的高(gao)度,也為未來更多(duo)通(tong)信(xin)應用場景的拓展(zhan)奠定了堅實基礎。
三、通信(xin)基站的常見類型
(一)宏基站
宏(hong)基(ji)站是(shi)最常見的(de)基(ji)站類型之一(yi),通(tong)常安裝在(zai)高大建筑物、山頂或塔架上。它有著較(jiao)大的(de)發(fa)射(she)功率,這使得其覆蓋(gai)范圍比(bi)較(jiao)廣,可提供(gong)廣域覆蓋(gai)的(de)無線通(tong)信服務(wu),是(shi)移動通(tong)信網(wang)絡的(de)主要(yao)支柱,能夠滿足(zu)大范圍內的(de)通(tong)信需求。
比如在(zai)城(cheng)市(shi)區(qu)(qu)域,宏基站(zhan)(zhan)被(bei)廣泛部(bu)署(shu),為大(da)量(liang)(liang)(liang)用(yong)戶提(ti)(ti)供(gong)(gong)移動通(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)服(fu)務,支持(chi)高速(su)數據傳輸和(he)(he)(he)覆蓋(gai)(gai)(gai),滿(man)足(zu)城(cheng)市(shi)巨(ju)大(da)且密(mi)集的(de)(de)(de)通(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)需(xu)求;在(zai)農村和(he)(he)(he)偏遠地(di)區(qu)(qu),它可(ke)以(yi)(yi)彌補地(di)理上的(de)(de)(de)通(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)覆蓋(gai)(gai)(gai)缺失(shi),讓當地(di)居民和(he)(he)(he)企(qi)業(ye)(ye)享受(shou)到與城(cheng)市(shi)相當的(de)(de)(de)通(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)服(fu)務質量(liang)(liang)(liang);在(zai)交(jiao)通(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)樞(shu)紐如機場、車(che)站(zhan)(zhan)和(he)(he)(he)港口等地(di),宏基站(zhan)(zhan)能夠滿(man)足(zu)大(da)量(liang)(liang)(liang)旅(lv)客的(de)(de)(de)通(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)需(xu)求,提(ti)(ti)供(gong)(gong)穩(wen)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)通(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)連接,支持(chi)旅(lv)客的(de)(de)(de)無線通(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)和(he)(he)(he)互聯網接入;在(zai)大(da)型體(ti)(ti)育場館、會展中心和(he)(he)(he)演唱會場地(di)等活動場所,宏基站(zhan)(zhan)的(de)(de)(de)部(bu)署(shu)可(ke)以(yi)(yi)滿(man)足(zu)瞬時(shi)大(da)量(liang)(liang)(liang)用(yong)戶同(tong)時(shi)通(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)的(de)(de)(de)需(xu)求,確保通(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)服(fu)務的(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)(ding)性和(he)(he)(he)可(ke)靠性,避免擁塞和(he)(he)(he)信(xin)(xin)(xin)(xin)號干(gan)擾;而在(zai)災難和(he)(he)(he)緊急救(jiu)援(yuan)情況下,即便出現(xian)通(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)基礎設施被(bei)破(po)壞或中斷的(de)(de)(de)情況,宏基站(zhan)(zhan)也可(ke)以(yi)(yi)迅速(su)恢復(fu)通(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)網絡(luo),為救(jiu)援(yuan)人(ren)員提(ti)(ti)供(gong)(gong)緊急通(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)渠道,協助(zhu)救(jiu)援(yuan)工作開展;另外,在(zai)邊遠地(di)區(qu)(qu)和(he)(he)(he)離島等特(te)殊環境中,受(shou)地(di)理條件限制傳統有線通(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)網絡(luo)很難覆蓋(gai)(gai)(gai)到位時(shi),宏基站(zhan)(zhan)通(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)過(guo)無線方式(shi)覆蓋(gai)(gai)(gai)這些(xie)地(di)區(qu)(qu),為居民和(he)(he)(he)企(qi)業(ye)(ye)提(ti)(ti)供(gong)(gong)穩(wen)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)通(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)信(xin)(xin)(xin)(xin)服(fu)務,促進經濟和(he)(he)(he)社會發展。
(二)微基站
微(wei)基站的發射功率相(xiang)對(dui)較小,所(suo)以其(qi)覆蓋范圍也相(xiang)應縮小,通常在 50 - 200 米左右。它(ta)多(duo)用于填(tian)補宏基站覆(fu)蓋(gai)不到(dao)的區域,例如在商(shang)業建筑物、街(jie)道燈桿或室外墻壁(bi)上(shang)進(jin)行安裝。
在城(cheng)市中,微基站(zhan)常應用于高樓(lou)密集(ji)區(qu)(qu)(qu)域(yu)或者人(ren)口密集(ji)區(qu)(qu)(qu)域(yu),像市區(qu)(qu)(qu)中一些宏(hong)基站(zhan)部署受限的(de)地(di)方,微基站(zhan)就能發揮作用,提供更穩定和高容量的(de)無(wu)線(xian)連接,以此來提升(sheng)局部網絡質量和增(zeng)加網絡容量,解決這些區(qu)(qu)(qu)域(yu)的(de)信號覆蓋問題,與宏(hong)基站(zhan)形(xing)成(cheng)協同,共同保障(zhang)良好的(de)通信環境。
(三)皮基(ji)站(zhan)(微微站(zhan)、企業級小(xiao)基(ji)站(zhan))
皮基站的(de)尺(chi)寸(cun)和功(gong)率都小于微基站,覆蓋范圍大致在 20 - 50 米。它(ta)主要應用(yong)在室內環境(jing),比(bi)如(ru)商場(chang)、辦(ban)公樓、機場(chang)或地鐵站等(deng)場(chang)所。
在這些人(ren)員密集、對(dui)通(tong)(tong)信(xin)需(xu)(xu)求(qiu)(qiu)較高(gao)的室(shi)內公共場所,皮基站可以提供局部覆蓋(gai),解決室(shi)內信(xin)號(hao)(hao)覆蓋(gai)不足(zu)或(huo)高(gao)密度用戶區(qu)域的通(tong)(tong)信(xin)需(xu)(xu)求(qiu)(qiu),改善室(shi)內信(xin)號(hao)(hao)質量,讓人(ren)們在室(shi)內也能享受(shou)到流(liu)暢的通(tong)(tong)信(xin)服務,滿(man)足(zu)大家撥打電(dian)話、使用網絡等各種需(xu)(xu)求(qiu)(qiu)。
(四)飛基(ji)站(毫微微站、家庭級小(xiao)基(ji)站)
飛(fei)基(ji)站(zhan)(zhan)是最小類型的基(ji)站(zhan)(zhan),它的覆(fu)蓋范圍非常有限,通(tong)常在(zai) 10 - 20 米(mi)左(zuo)右,常用于家庭或小型(xing)企業的寬帶接入等場(chang)景。
例如在(zai)家(jia)庭環境(jing)中,飛(fei)基(ji)站(zhan)可以為家(jia)庭成員的(de)手機、電腦等(deng)設備提供穩定(ding)的(de)網(wang)絡信號,滿足一家(jia)人日常(chang)上網(wang)、觀看視頻、進行線(xian)上辦公或者學(xue)習(xi)等(deng)需求;對于小型企業來說,飛(fei)基(ji)站(zhan)也能保障(zhang)辦公區域內(nei)的(de)通信,方便(bian)員工(gong)開展工(gong)作以及與外界(jie)進行業務聯系等(deng)。
(五)其他(ta)特殊基(ji)站(zhan)(如基(ji)站(zhan)車等)
像基(ji)站車(che)這類特(te)(te)殊(shu)基(ji)站,是(shi)一種(zhong)移(yi)動(dong)式(shi)基(ji)站,通常(chang)安裝(zhuang)在車(che)輛上。它具備獨特(te)(te)的優勢,可(ke)用于(yu)應急通信(xin)、臨時活動(dong)或特(te)(te)殊(shu)場(chang)合下的通信(xin)支持。
比(bi)如在發生洪水、塌方(fang)、泥石流等(deng)地質災(zai)害,地面傳(chuan)輸(shu)網絡出現損壞,導(dao)致傳(chuan)統基站無法正常工作(zuo)時(shi),基站車就可(ke)以快速部(bu)(bu)署(shu)到相應地點,并提供臨時(shi)的(de)通信(xin)覆蓋,方(fang)便有(you)關部(bu)(bu)門(men)進(jin)行搶(qiang)險(xian)救災(zai)指揮、工作(zuo)協調,普通百姓(xing)也能(neng)通過它求(qiu)救、報平(ping)安;在大型(xing)集會、演(yan)唱(chang)會、體(ti)育賽(sai)事等(deng)人員聚(ju)集的(de)臨時(shi)活(huo)動場合(he),基站車同(tong)樣(yang)能(neng)發揮作(zuo)用,保障現場的(de)通信(xin)順暢,滿足大量(liang)人員的(de)通信(xin)需(xu)求(qiu)。
四、通信基站的關鍵構(gou)成(cheng)要素
(一)機房及其內部設備
通(tong)信基站(zhan)的機房內配備了諸多關(guan)鍵設備,它們協同工作,保障基站(zhan)的正(zheng)常運行。
首先(xian)是信號收發(fa)器,它如同基站的 “心臟”,負責無線信號的(de)(de)接(jie)收與發送工作(zuo)。一方面接(jie)收來自移動設備發出(chu)的(de)(de)信號,將其轉(zhuan)化為可供基站后(hou)續處理的(de)(de)形式;另一方面,把(ba)要(yao)傳遞給移動設備的(de)(de)信號進行相應(ying)轉(zhuan)換后(hou)發送出(chu)去(qu),確(que)保信息能在基站與移動終端之間(jian)準確(que)傳遞。
監控裝置(zhi)也(ye)不可或缺,它就像基(ji)站的 “眼睛”,時刻關注著機房(fang)內(nei)各種(zhong)設(she)(she)備的運行(xing)(xing)狀態(tai),包(bao)括設(she)(she)備的溫(wen)度(du)、濕度(du)、電壓等(deng)關鍵參(can)數。一旦發現參(can)數異常,能(neng)及時發出(chu)警報(bao),提(ti)醒工作人員前來(lai)查(cha)看和處理(li),避免因設(she)(she)備故障而(er)影(ying)響基站的正(zheng)常運行(xing)(xing)。
滅火裝置則扮演(yan)著(zhu) “安(an)全衛士” 的(de)角色(se),機房內(nei)放(fang)置(zhi)了(le)大(da)量電子設備(bei),存(cun)在一定的(de)火災隱患(huan)。滅(mie)(mie)火裝(zhuang)置(zhi)能(neng)夠在火災發生初(chu)期迅速啟動,及時撲滅(mie)(mie)明(ming)火,防止火勢蔓延,最大(da)限度(du)地降低火災對基站(zhan)設備(bei)造成(cheng)的(de)損壞,保障基站(zhan)的(de)安(an)全性。
供電設備相(xiang)當于基站(zhan)的 “能量源泉(quan)”,它將(jiang)市電引入并進行相應的(de)轉換和(he)分配,為機房(fang)內的(de)所有設備(bei)(bei)提供(gong)穩(wen)定(ding)、可靠(kao)的(de)電力支持(chi)。無論是(shi)信號收發(fa)器(qi)、監控(kong)裝(zhuang)置還是(shi)其他(ta)設備(bei)(bei),都依賴供(gong)電設備(bei)(bei)持(chi)續不(bu)斷地供(gong)電才(cai)能正常工作,一(yi)旦供(gong)電出現(xian)問題(ti),整個基站就會陷入癱瘓。
空調(diao)設(she)(she)(she)備(bei)(bei)則起(qi)到調(diao)節機(ji)房環境的(de)作用,可保(bao)持(chi)機(ji)房內溫度和濕度在適宜的(de)范圍。基站設(she)(she)(she)備(bei)(bei)在長時間運行(xing)(xing)過程中會產生熱(re)量,如果熱(re)量不(bu)能及時散(san)發(fa)出去(qu),過高(gao)(gao)的(de)溫度會影(ying)響(xiang)設(she)(she)(she)備(bei)(bei)性能,甚至造成(cheng)設(she)(she)(she)備(bei)(bei)損壞;而(er)濕度過高(gao)(gao)或過低同(tong)樣(yang)不(bu)利于設(she)(she)(she)備(bei)(bei)的(de)穩定(ding)運行(xing)(xing),空調(diao)設(she)(she)(she)備(bei)(bei)能有效解決這些問題,為設(she)(she)(she)備(bei)(bei)創(chuang)造良好(hao)的(de)運行(xing)(xing)環境。
這些(xie)機房內的設備各自發揮著(zhu)重要(yao)功能,它們(men)相互配合(he),共同保障(zhang)了通(tong)信基(ji)(ji)站的穩定、高(gao)效運行(xing),是基(ji)(ji)站能夠正常工(gong)作,為我們(men)提供優質通(tong)信服務的重要(yao)基(ji)(ji)礎(chu)。
(二(er))鐵(tie)塔桅桿及相關結(jie)構
鐵塔桅(wei)桿作為通信基站的(de)(de)重要支撐結構,根據形狀(zhuang)等(deng)因素(su)可分為多(duo)種(zhong)不同形式(shi)(shi),例(li)如角鋼塔、鋼管塔、單管塔、桅(wei)桿等(deng),每種(zhong)形式(shi)(shi)都(dou)有其獨特的(de)(de)適用(yong)場景和特點,但其整(zheng)體都(dou)包含著幾個關鍵的(de)(de)結構部分,在保障基站運行以及(ji)信號傳輸方面起著至關重要的(de)(de)作用(yong)。
防(fang)雷(lei)接(jie)地系(xi)統是鐵塔桅桿不可或缺的部分,它猶如一個 “保(bao)護傘”,時刻保(bao)護著(zhu)基(ji)站設(she)備免受雷(lei)(lei)電(dian)的侵害。由于(yu)鐵塔桅桿往往高聳(song)于(yu)地(di)面,在雷(lei)(lei)雨天(tian)氣容易(yi)遭受雷(lei)(lei)擊(ji),防雷(lei)(lei)接地(di)系統能夠(gou)將雷(lei)(lei)電(dian)產生的強(qiang)大(da)電(dian)流引入大(da)地(di),避(bi)免電(dian)流對基(ji)站內(nei)的敏感電(dian)子設(she)備造成損壞(huai),保(bao)障(zhang)設(she)備和(he)人員的安全,確保(bao)基(ji)站可(ke)以在各種(zhong)天(tian)氣條件下(xia)穩定運(yun)行(xing)。
塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)體是整個鐵塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)桅桿的(de)主體結(jie)(jie)構,它承擔著支撐天線(xian)等設(she)備(bei)的(de)重(zhong)任,要具備(bei)足夠(gou)的(de)強度和穩(wen)定(ding)性(xing)來抵御風(feng)力(li)、自重(zhong)以及其他外力(li)因素的(de)影(ying)響。不同類型的(de)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)體,像角鋼(gang)(gang)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)由(you)角鋼(gang)(gang)搭建(jian)而(er)成,結(jie)(jie)構堅實穩(wen)固;鋼(gang)(gang)管(guan)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)則以鋼(gang)(gang)管(guan)為(wei)主材,外形簡(jian)潔且(qie)風(feng)荷(he)載較小等,根據實際的(de)建(jian)設(she)需求和環境條(tiao)件,選擇合適的(de)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)體結(jie)(jie)構能更好地保障基站(zhan)的(de)可靠運(yun)行。
基(ji)礎部分是鐵(tie)塔(ta)桅(wei)(wei)桿的根基(ji)所在,它深(shen)深(shen)地(di)扎根于地(di)下(xia),將整個鐵(tie)塔(ta)桅(wei)(wei)桿牢(lao)牢(lao)固定(ding)住,分散塔(ta)體(ti)傳遞下(xia)來的各種荷載,確保鐵(tie)塔(ta)桅(wei)(wei)桿在長期(qi)使用過程中(zhong)不會(hui)出現傾(qing)斜、倒塌等(deng)安全(quan)問題。基(ji)礎的設計和施工需要依據(ju)基(ji)站所處(chu)的地(di)質條件(jian)、塔(ta)體(ti)高(gao)度、荷載大小(xiao)等(deng)多方面因素綜合考慮,以保證其能為鐵(tie)塔(ta)桅(wei)(wei)桿提供(gong)穩固的支撐。
支(zhi)架部分則是用于安裝(zhuang)和(he)(he)固(gu)定天(tian)線(xian)、電纜等設(she)備的結構組件,它確保這些設(she)備在鐵(tie)塔桅(wei)桿上能處于合適的位置和(he)(he)角度,以便更(geng)好地進(jin)行信號的收發工(gong)作。合理設(she)計和(he)(he)安裝(zhuang)的支(zhi)架能夠(gou)讓天(tian)線(xian)精(jing)準(zhun)地覆蓋目標區(qu)域,提高信號傳輸的效率和(he)(he)質量。
電纜是信號傳輸的 “脈絡(luo)”,它連接著機房內的設備與(yu)鐵(tie)塔桅桿上的天(tian)(tian)線等部件,負(fu)責(ze)將經過處理的電信(xin)號準(zhun)確地傳(chuan)輸(shu)到天(tian)(tian)線端進行發射(she),同時也把天(tian)(tian)線接收到的信(xin)號回(hui)傳(chuan)至機房內進一步處理。電纜的性能優(you)劣直接影響著信(xin)號傳(chuan)輸(shu)的質(zhi)量,優(you)質(zhi)的電纜能減少信(xin)號損耗,保障通信(xin)的清晰流(liu)暢(chang)。
此(ci)外(wai),還有一些輔(fu)助(zhu)設(she)施(shi),例如攀爬梯方(fang)便工作(zuo)人員對鐵(tie)塔桅(wei)桿及相(xiang)關設(she)備進行維護和檢修;照明(ming)設(she)備則為(wei)夜間的操作(zuo)提供必要的光線條件等。這(zhe)些輔(fu)助(zhu)設(she)施(shi)雖然(ran)看(kan)似不起眼,但(dan)對于基站的日(ri)常維護和管理來說卻是(shi)必不可少的,有助(zhu)于保障(zhang)基站長(chang)期(qi)穩定(ding)地為(wei)我們(men)提供通(tong)信服(fu)務。
(三)天線的奧(ao)秘
天(tian)線(xian)在通信(xin)基站中是一個極為關(guan)鍵(jian)的(de)部件,它有著不同的(de)應用場景以及傳輸方向,并且根據不同的(de)配置(zhi)方式(shi)展現出各異的(de)特點,在基站的(de)信(xin)號收(shou)發過程中扮演著核心角色。
從(cong)應用場景來(lai)看,天線(xian)(xian)分為室內(nei)(nei)和(he)室外(wai)(wai)兩種(zhong)類型(xing)。室內(nei)(nei)天線(xian)(xian)主要(yao)應用于如大型(xing)商場、辦公(gong)樓、機場或(huo)地鐵(tie)站等人員密(mi)(mi)集、對通(tong)信(xin)需(xu)求(qiu)較高(gao)的室內(nei)(nei)公(gong)共(gong)場所,它(ta)可以提供(gong)(gong)局(ju)部覆(fu)蓋(gai),有效解決(jue)室內(nei)(nei)信(xin)號覆(fu)蓋(gai)不足或(huo)高(gao)密(mi)(mi)度(du)用戶區(qu)域(yu)的通(tong)信(xin)需(xu)求(qiu),讓人們在(zai)室內(nei)(nei)也能享受到流暢的通(tong)信(xin)服(fu)務,滿足撥打電話、使用網(wang)絡(luo)等各種(zhong)需(xu)求(qiu)。而室外(wai)(wai)天線(xian)(xian)則多用于室外(wai)(wai)環境下的廣域(yu)覆(fu)蓋(gai),比如安裝在(zai)鐵(tie)塔桅桿上,為周邊較大范圍的區(qu)域(yu)提供(gong)(gong)無線(xian)(xian)信(xin)號,保(bao)障室外(wai)(wai)移動設備能夠順利(li)接入網(wang)絡(luo)進行通(tong)信(xin)。
按(an)照(zhao)傳(chuan)輸方(fang)向(xiang)區分(fen),天線(xian)又可分(fen)為(wei)定(ding)向(xiang)和全向(xiang)兩(liang)種。全向(xiang)天線(xian)在(zai)水(shui)平方(fang)向(xiang)圖(tu)上表現為(wei) 360° 都均勻輻(fu)射(she),也就是平常所說的無方(fang)(fang)向(xiang)性(xing),在(zai)(zai)垂直(zhi)方(fang)(fang)向(xiang)圖上表現為有(you)一(yi)定(ding)寬(kuan)度(du)(du)的波(bo)束(shu),一(yi)般(ban)情(qing)況下(xia)波(bo)瓣寬(kuan)度(du)(du)越(yue)小,增益越(yue)大(da)(da),它常用于(yu)郊縣大(da)(da)區(qu)制的站(zhan)型,覆蓋(gai)范圍大(da)(da)。定(ding)向(xiang)天(tian)線(xian)在(zai)(zai)水平方(fang)(fang)向(xiang)圖上表現為一(yi)定(ding)角度(du)(du)范圍輻(fu)射(she),是有(you)方(fang)(fang)向(xiang)性(xing)的,在(zai)(zai)垂直(zhi)方(fang)(fang)向(xiang)圖上同(tong)樣表現為有(you)一(yi)定(ding)寬(kuan)度(du)(du)的波(bo)束(shu),其波(bo)瓣寬(kuan)度(du)(du)越(yue)小增益也越(yue)大(da)(da),常應用于(yu)城區(qu)小區(qu)制的站(zhan)型,覆蓋(gai)范圍小,但用戶密度(du)(du)大(da)(da),頻率利用率高,適用于(yu)對(dui)信號覆蓋(gai)方(fang)(fang)向(xiang)有(you)明確要求的區(qu)域。
在基(ji)站信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)收(shou)發(fa)過程中,天線(xian)的作(zuo)用(yong)至關重要。當(dang)基(ji)站向外發(fa)送信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)時,經過機房內設備處(chu)理后(hou)的電信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)通(tong)過電纜(lan)傳(chuan)輸到(dao)天線(xian)端,天線(xian)會將電信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)轉(zhuan)換為無線(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)并向周圍空(kong)間輻射出去,讓覆(fu)蓋范(fan)圍內的移動(dong)設備能夠接收(shou)到(dao);而(er)當(dang)移動(dong)設備發(fa)送信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)時,天線(xian)又可以接收(shou)這些(xie)無線(xian)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao),并將其(qi)轉(zhuan)換為電信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)再通(tong)過電纜(lan)回傳(chuan)至機房內進行后(hou)續處(chu)理。
天線還有不同的(de)(de)配(pei)置(zhi)方(fang)式(shi)(shi),例如發(fa)全向(xiang)、收(shou)(shou)全向(xiang)等。發(fa)全向(xiang)配(pei)置(zhi)的(de)(de)天線能夠全方(fang)位(wei)地(di)向(xiang)外(wai)發(fa)送信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao),保證(zheng)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)在各(ge)個(ge)方(fang)向(xiang)上都(dou)能覆蓋一定(ding)區(qu)域,適用(yong)于需(xu)要大面積覆蓋且對信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)方(fang)向(xiang)性(xing)要求不高的(de)(de)場景;收(shou)(shou)全向(xiang)配(pei)置(zhi)則可(ke)以從各(ge)個(ge)方(fang)向(xiang)接(jie)收(shou)(shou)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao),能更好地(di)捕捉來(lai)自不同方(fang)位(wei)移動設備(bei)發(fa)出的(de)(de)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao),提升信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)接(jie)收(shou)(shou)的(de)(de)全面性(xing)和準確(que)性(xing)。不同的(de)(de)配(pei)置(zhi)方(fang)式(shi)(shi)需(xu)要根據(ju)基站(zhan)所處的(de)(de)具體環境、覆蓋需(xu)求以及(ji)業務特點等因素來(lai)合理選擇,以此來(lai)達到最佳的(de)(de)信(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)收(shou)(shou)發(fa)效果(guo),保障通信(xin)(xin)(xin)質量。
(四)基站收(shou)發臺
基(ji)站(zhan)收發臺(BTS)是(shi)通信(xin)(xin)(xin)基(ji)站(zhan)的核心組成部分之一,它(ta)涵蓋了無(wu)線(xian)發射 / 接(jie)收(shou)設(she)備、天線(xian)和信(xin)(xin)(xin)號(hao)處理部分等(deng)關鍵內容(rong),在整個通信(xin)(xin)(xin)過程(cheng)中扮演著(zhu)無(wu)線(xian)調(diao)制解調(diao)器的重(zhong)要角色,負責移動信(xin)(xin)(xin)號(hao)的接(jie)收(shou)、發送(song)處理工(gong)作,并且對網絡(luo)覆蓋面及信(xin)(xin)(xin)號(hao)好壞有著(zhu)直接(jie)的影響。
其(qi)中的無線(xian)發射 / 接收(shou)(shou)設備(bei)(bei)是實(shi)現信(xin)(xin)號(hao)轉換(huan)(huan)與傳(chuan)輸的(de)(de)關鍵環節。接收(shou)(shou)設備(bei)(bei)負(fu)責接收(shou)(shou)來(lai)自移(yi)動(dong)設備(bei)(bei)通(tong)過天(tian)線傳(chuan)來(lai)的(de)(de)無線信(xin)(xin)號(hao),將(jiang)其轉化為(wei)數字信(xin)(xin)號(hao),為(wei)后續(xu)的(de)(de)處(chu)理(li)做好(hao)準備(bei)(bei);發射(she)設備(bei)(bei)則與之相反,它會把(ba)經過信(xin)(xin)號(hao)處(chu)理(li)部分(fen)處(chu)理(li)后的(de)(de)數字信(xin)(xin)號(hao)轉換(huan)(huan)回無線信(xin)(xin)號(hao),再通(tong)過天(tian)線發送出去(qu),讓移(yi)動(dong)設備(bei)(bei)能(neng)夠接收(shou)(shou)到相應的(de)(de)信(xin)(xin)息(xi)。這一收(shou)(shou)一發的(de)(de)過程,就如同(tong)一個信(xin)(xin)息(xi)的(de)(de) “搬運工”,確保信(xin)(xin)息(xi)在基站(zhan)與移(yi)動(dong)終(zhong)端(duan)之間(jian)能(neng)夠順利傳(chuan)遞(di)。
天線作為基站收(shou)發臺的一部(bu)分(fen),前文已提及它(ta)(ta)有著不同的類型(xing)和(he)特性(xing),在這(zhe)里它(ta)(ta)與無線發射 / 接(jie)(jie)收設備(bei)緊(jin)密配合,完成信(xin)號的(de)收發工(gong)作。不(bu)同(tong)類型的(de)天線(xian)(xian)適用于(yu)不(bu)同(tong)的(de)場景和需(xu)求,其性能優劣直接(jie)(jie)關系到信(xin)號覆蓋(gai)的(de)范圍(wei)、強度以及傳輸的(de)質量(liang)等方(fang)面(mian),例如(ru)定向(xiang)(xiang)天線(xian)(xian)可以將信(xin)號集中朝某個方(fang)向(xiang)(xiang)發射,實(shi)現遠距離、精準的(de)覆蓋(gai),而全(quan)向(xiang)(xiang)天線(xian)(xian)則能全(quan)方(fang)位(wei)地(di)輻射信(xin)號,保(bao)障覆蓋(gai)區域內各個方(fang)向(xiang)(xiang)都(dou)能接(jie)(jie)收到信(xin)號。
信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)處(chu)理部分也是基站收(shou)發(fa)臺的(de)重(zhong)要(yao)(yao)組(zu)成(cheng),它(ta)要(yao)(yao)對接收(shou)來的(de)信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)進(jin)行諸如過(guo)(guo)濾、解調、解碼(ma)、糾(jiu)錯等(deng)一系列復雜(za)的(de)處(chu)理操作(zuo),以此確(que)保信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)的(de)準(zhun)確(que)性(xing)(xing)和可靠性(xing)(xing)。同時,在信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)要(yao)(yao)向(xiang)外(wai)發(fa)送時,它(ta)還會對將(jiang)要(yao)(yao)傳(chuan)(chuan)輸的(de)數字信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)進(jin)行相應的(de)編碼(ma)、調制等(deng)處(chu)理,使其(qi)符合無線傳(chuan)(chuan)輸的(de)要(yao)(yao)求。通(tong)(tong)過(guo)(guo)這些(xie)處(chu)理過(guo)(guo)程(cheng),能有效(xiao)減少信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)傳(chuan)(chuan)輸過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)干擾,提升信(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)質量(liang),保障我們在使用(yong)移動設備通(tong)(tong)信(xin)(xin)時,語音通(tong)(tong)話清(qing)晰、數據傳(chuan)(chuan)輸穩定。
基站(zhan)收發臺(tai)(tai)作(zuo)為無線調制(zhi)解調器,其整體的(de)性(xing)能和工作(zuo)狀態對網(wang)(wang)絡覆蓋(gai)面及信(xin)(xin)號(hao)好(hao)壞起著(zhu)決定性(xing)作(zuo)用。如果(guo)基站(zhan)收發臺(tai)(tai)的(de)設備性(xing)能優(you)良(liang)、配置(zhi)合理且(qie)運行穩(wen)定,那么它(ta)就能為更大范(fan)圍(wei)的(de)區域提(ti)供(gong)穩(wen)定、高質量(liang)的(de)信(xin)(xin)號(hao)覆蓋(gai),滿足眾多用戶同時進行通信(xin)(xin)的(de)需求;反之,如果(guo)基站(zhan)收發臺(tai)(tai)出現(xian)故障(zhang)或者性(xing)能不佳,就可能導致(zhi)信(xin)(xin)號(hao)覆蓋(gai)范(fan)圍(wei)縮小、信(xin)(xin)號(hao)強度變弱、通話中斷、網(wang)(wang)絡卡頓等影響用戶體驗(yan)的(de)情(qing)況出現(xian)。所以,保障(zhang)基站(zhan)收發臺(tai)(tai)的(de)良(liang)好(hao)運行是維持優(you)質通信(xin)(xin)服務的(de)關鍵所在。
五(wu)、通信基站位置選擇的講究
(一)環境因素考量
在選擇通(tong)信(xin)基(ji)(ji)站(zhan)的位置時,需要綜合(he)考量其周圍的通(tong)信(xin)環(huan)境,環(huan)境因素對基(ji)(ji)站(zhan)信(xin)號傳輸有著(zhu)不容忽視的影響(xiang)。
首先,要盡量(liang)避(bi)開強電磁(ci)干擾(rao)、脈沖干擾(rao)區(qu)域(yu),例(li)如(ru)雷(lei)達站、廣播電臺、電視(shi)臺等(deng)周(zhou)邊,因為這些(xie)地方產生的強大電磁(ci)信號(hao)(hao)或脈沖信號(hao)(hao),很可(ke)能會干擾(rao)基站收發的通(tong)信信號(hao)(hao),致使(shi)信號(hao)(hao)出現錯亂、丟(diu)失或者傳輸質(zhi)量(liang)嚴重下降的情況,進(jin)而影響到我們使(shi)用手機(ji)等(deng)移動設備時的通(tong)話清晰度(du)、網絡穩(wen)定性(xing)以及數據傳輸速度(du)等(deng)。
同時,也應遠(yuan)離大量易(yi)燃物(wu)和爆炸產品的(de)(de)(de)商(shang)業場所、倉庫(ku)附近,像加油站、存(cun)儲易(yi)燃易(yi)爆物(wu)品的(de)(de)(de)企業等(deng),這(zhe)些(xie)區域存(cun)在較高的(de)(de)(de)安(an)全(quan)風(feng)險,一旦發生意外事(shi)故,不僅(jin)會對基站本身造成毀滅性的(de)(de)(de)破壞,還可能(neng)因(yin)基站設(she)備受損引發一系列連(lian)鎖反(fan)應,如通(tong)信(xin)中斷(duan)影響周邊(bian)應急(ji)救援等(deng)工作的(de)(de)(de)開展,所以出于安(an)全(quan)和信(xin)號穩定(ding)傳輸的(de)(de)(de)雙重考慮,要遠(yuan)離這(zhe)些(xie)危險區域。
(二)視野與周邊建筑影響
通信基(ji)(ji)站(zhan)最好建在開闊(kuo)視野內,并(bing)且其周圍(wei)不應有(you)高大(da)建筑(zhu)物,這一選址要求(qiu)對于(yu)保障(zhang)基(ji)(ji)站(zhan)信號(hao)傳輸(shu)不受遮擋(dang)、避免信號(hao)受影響有(you)著重要意(yi)義。
開闊的(de)(de)(de)視(shi)野能(neng)夠讓(rang)基(ji)站(zhan)發射(she)出的(de)(de)(de)信(xin)號(hao)盡可(ke)能(neng)地向(xiang)遠處(chu)傳(chuan)播(bo),減少障礙物(wu)(wu)對信(xin)號(hao)的(de)(de)(de)阻(zu)擋(dang)和削弱,確保覆(fu)蓋(gai)范(fan)圍(wei)內的(de)(de)(de)移動設(she)備可(ke)以順利接收到(dao)較強(qiang)的(de)(de)(de)信(xin)號(hao)。若基(ji)站(zhan)周圍(wei)存在高(gao)大建(jian)筑物(wu)(wu),信(xin)號(hao)在傳(chuan)播(bo)過程中就會被遮擋(dang)、反(fan)射(she)或折(zhe)射(she),這樣一(yi)來,信(xin)號(hao)的(de)(de)(de)覆(fu)蓋(gai)范(fan)圍(wei)就會縮小,部分(fen)區域(yu)可(ke)能(neng)出現(xian)信(xin)號(hao)弱甚至(zhi)無(wu)信(xin)號(hao)的(de)(de)(de)狀況(kuang),而(er)且經(jing)過反(fan)射(she)、折(zhe)射(she)后的(de)(de)(de)信(xin)號(hao)還可(ke)能(neng)產生多徑效(xiao)應,造成(cheng)信(xin)號(hao)傳(chuan)輸的(de)(de)(de)延(yan)遲、失真等問題,影(ying)響通(tong)信(xin)質量(liang),比如(ru)在高(gao)樓林立(li)的(de)(de)(de)城市中,如(ru)果基(ji)站(zhan)選址不當,被高(gao)樓環繞(rao),那附近街區的(de)(de)(de)信(xin)號(hao)就容(rong)易(yi)出現(xian)不穩定(ding)、時(shi)有時(shi)無(wu)的(de)(de)(de)現(xian)象。
(三)地(di)質與(yu)塔(ta)型(xing)選擇關聯
在基站建設中,塔的(de)選擇至關(guan)重要,而這需(xu)要先考慮(lv)施工區地(di)質條(tiao)件(jian),在此基礎上(shang)才(cai)能科學(xue)地(di)選擇合(he)適(shi)塔型(xing)。
在(zai)正式開展通信基(ji)站塔架選(xuan)擇的(de)(de)設計(ji)和實施(shi)之前,有(you)必(bi)要對(dui)施(shi)工(gong)區域的(de)(de)地質(zhi)(zhi)條件(jian)進行全面調查(cha),了(le)解(jie)施(shi)工(gong)區域是否存在(zai)諸如土質(zhi)(zhi)疏松、容(rong)易發(fa)生(sheng)沉降、有(you)地下溶(rong)洞等地質(zhi)(zhi)風險。比如在(zai)一些軟(ruan)土地質(zhi)(zhi)區域,就需要特別注意塔基(ji)的(de)(de)穩固性問題;若是在(zai)地震多(duo)發(fa)地帶,則要考慮地質(zhi)(zhi)的(de)(de)抗震性能。基(ji)于對(dui)地質(zhi)(zhi)條件(jian)的(de)(de)掌握,再(zai)給出一系(xi)列有(you)效的(de)(de)應對(dui)措(cuo)施(shi),選(xuan)擇合適(shi)(shi)的(de)(de)塔型,并(bing)全面檢(jian)查(cha)經濟、技術和安全指標,最終(zhong)確定合適(shi)(shi)的(de)(de)鐵塔形式。
對于樁基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)通(tong)信(xin)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)站而言,塔(ta)的(de)選擇必(bi)(bi)須首(shou)先考(kao)慮樁體的(de)性(xing)能(neng)(neng),包括抗(kang)裂性(xing)和沉(chen)降(jiang)等方(fang)面(mian),并(bing)對這些性(xing)能(neng)(neng)指標進(jin)行(xing)分析和驗證,畢竟通(tong)信(xin)塔(ta)的(de)整(zheng)個負(fu)載基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)本(ben)上直接作(zuo)用于基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)礎之(zhi)上。為(wei)了提高塔(ta)的(de)穩(wen)(wen)定(ding)性(xing),必(bi)(bi)須特別注重(zhong)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)礎施(shi)工,其基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)礎施(shi)工有(you)擴(kuo)展基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)礎、單樁基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)礎和群樁基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)礎這三種不同的(de)形式。在有(you)需要的(de)情(qing)況下,比(bi)如(ru)為(wei)了進(jin)一步增(zeng)強(qiang)地基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)承載能(neng)(neng)力,還可(ke)以增(zeng)加系桿梁和地腳螺(luo)栓,并(bing)對地基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)進(jin)行(xing)液化處理等操作(zuo),以此來確(que)保鐵(tie)塔(ta)能(neng)(neng)夠長期穩(wen)(wen)定(ding)地矗立(li),保障(zhang)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)站信(xin)號的(de)正常傳(chuan)輸。例如(ru)在一些河邊、海邊等容(rong)易出現地基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)液化的(de)區域建設(she)基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)站時,做好(hao)這些防范措(cuo)施(shi)就能(neng)(neng)讓基(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)站更好(hao)地應對復雜地質條件帶來的(de)挑戰。
六(liu)、通信基站輻射那(nei)些事兒(er)
(一)輻射的基(ji)本概(gai)念(nian)與(yu)分(fen)類
在日常生活中,我們常常會(hui)聽(ting)到 “輻(fu)(fu)(fu)射(she)(she)” 這個詞,但(dan)你知道輻(fu)(fu)(fu)射(she)(she)其(qi)實是有不同分類的嗎?輻(fu)(fu)(fu)射(she)(she)大體(ti)上可分為 “電(dian)離輻(fu)(fu)(fu)射(she)(she)” 和 “電(dian)磁(ci)輻(fu)(fu)(fu)射(she)(she)” 這兩大類。
電(dian)離輻(fu)射,簡單來說(shuo),是一種能(neng)量較(jiao)高的(de)(de)輻(fu)射,它所(suo)攜(xie)帶的(de)(de)每個光子具備的(de)(de)能(neng)量大到足以破壞分子間的(de)(de)化學鍵(jian),像我們熟知(zhi)的(de)(de) X 光、伽馬射(she)線等都屬于電離(li)輻射(she)。這類(lei)輻射(she)如(ru)果(guo)強度過高(gao),或(huo)者人體長時間(jian)暴(bao)露在其之下,是會對生物(wu)組織產(chan)生破壞作用的,所以在接觸(chu)電離(li)輻射(she)時往往有著(zhu)嚴(yan)格的防護與(yu)劑(ji)量控(kong)制要求。
而電磁輻射(she)(she),是一種相(xiang)對(dui)能量沒(mei)那么高(gao)的輻射(she)(she)形式,它(ta)主要體現的是熱(re)(re)(re)效(xiao)應,就(jiu)(jiu)好(hao)比我們生(sheng)活(huo)中使用的電磁爐加熱(re)(re)(re)食物,靠的就(jiu)(jiu)是電磁輻射(she)(she)產(chan)生(sheng)的熱(re)(re)(re)效(xiao)應,并不會(hui)損害(hai)生(sheng)物的分子鍵,通信基(ji)站所產(chan)生(sheng)的輻射(she)(she)就(jiu)(jiu)屬(shu)于電磁輻射(she)(she)這一類別。
其實在我們生活(huo)的(de)(de)(de)環(huan)境(jing)里,處處都(dou)存在著各種輻(fu)射(she)(she)。像無線(xian)電(dian)(dian)(dian)(dian)臺(tai)、微波爐(lu)、電(dian)(dian)(dian)(dian)腦、電(dian)(dian)(dian)(dian)視機(ji)、吹(chui)風機(ji)、收音機(ji)等(deng)家用電(dian)(dian)(dian)(dian)器都(dou)會(hui)產生電(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)輻(fu)射(she)(she),甚至(zhi)自(zi)然界中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)閃雷擊(ji)、太陽黑子(zi)活(huo)動、大氣(qi)、宇宙(zhou)等(deng)也都(dou)在產生電(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)輻(fu)射(she)(she),可以說我們時刻(ke)都(dou)處在電(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)輻(fu)射(she)(she)的(de)(de)(de)環(huan)境(jing)之中(zhong)(zhong)。基站(zhan)產生的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)輻(fu)射(she)(she)有(you)著自(zi)身(shen)的(de)(de)(de)特性(xing)(xing),它在空間傳播過程中(zhong)(zhong)是(shi)具(ju)有(you)衰耗性(xing)(xing)的(de)(de)(de),也就(jiu)是(shi)隨著距離的(de)(de)(de)增加,其輻(fu)射(she)(she)強度會(hui)快速地衰減(jian)。而(er)且(qie)基站(zhan)天線(xian)電(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)輻(fu)射(she)(she)還具(ju)有(you)較(jiao)強方(fang)向性(xing)(xing),主要是(shi)對(dui)附近區(qu)域進行一(yi)個水平(ping)方(fang)向的(de)(de)(de)覆蓋,就(jiu)如同(tong)我們撐開一(yi)把雨傘,它向下方(fang)向的(de)(de)(de)能量(liang)是(shi)很小的(de)(de)(de),再加上建筑物(wu)對(dui)電(dian)(dian)(dian)(dian)磁(ci)(ci)場也有(you)著較(jiao)強的(de)(de)(de)屏蔽作用,所以建在樓(lou)頂的(de)(de)(de)基站(zhan)天線(xian)對(dui)樓(lou)內的(de)(de)(de)居民通常(chang)不會(hui)帶來太大影(ying)響。
(二(er))通(tong)信(xin)基站輻射的(de)實際情況
說到通信(xin)基站(zhan)的(de)輻(fu)射量,可能很多(duo)朋友并沒有一個(ge)清晰(xi)的(de)概念,總覺得基站(zhan)看著(zhu)挺大挺顯眼的(de),輻(fu)射量應該不小。其實啊,和我們常見的(de)家用電器相比(bi),小區基站(zhan)的(de)輻(fu)射量真的(de)是(shi)微(wei)乎其微(wei)。
我們(men)不(bu)妨來看一些(xie)常見家用電器的輻射(she)量數據,比如(ru)電視機,曾在正面緊貼顯(xian)示屏(ping)上測驗(yan)的輻射(she)強度為(wei) 50 微(wei)瓦(wa)(wa)(wa) / 平(ping)方(fang)厘米,背(bei)面緊貼機(ji)殼(ke)的(de)(de)輻(fu)射(she)強度(du)能達到 40 至(zhi)(zhi) 50 微(wei)瓦(wa)(wa)(wa) / 平(ping)方(fang)厘米;電(dian)吹風(feng)的(de)(de)輻(fu)射(she)可(ke)以(yi)達到 100 微(wei)瓦(wa)(wa)(wa) / 平(ping)方(fang)厘米,電(dian)磁爐的(de)(de)輻(fu)射(she)量甚至(zhi)(zhi)能達到 580 微(wei)瓦(wa)(wa)(wa) / 平(ping)方(fang)厘米,家庭中常(chang)用的(de)(de)無線路由器,在(zai) 1 米范圍內產(chan)生的(de)(de)輻(fu)射(she)量也有 60 微(wei)瓦(wa)(wa)(wa) / 平(ping)方(fang)厘米以(yi)上。
而我國(guo)對(dui)于通信基(ji)站的電磁(ci)輻射是有著(zhu)嚴格標(biao)(biao)準(zhun)要求(qiu)的,按照國(guo)家標(biao)(biao)準(zhun)《電磁(ci)環境控制限值(zhi)》(GB8702—2014)規定,通(tong)信(xin)頻(pin)段功(gong)率(lv)密(mi)度(du)應(ying)小于 40 微(wei)瓦(wa) / 平方厘(li)米(mi),并且考慮到基(ji)站信(xin)號(hao)會有相(xiang)互疊加的(de)(de)(de)情況,在(zai)實際施工建設時,運營(ying)商通(tong)常會控制(zhi)在(zai) 8 微(wei)瓦(wa) / 平方厘(li)米(mi)以內。通(tong)信(xin)基(ji)站天線(xian)的(de)(de)(de)輻射覆(fu)蓋面積(ji)往往比較廣,輻射功(gong)率(lv)分散在(zai)方圓(yuan)幾平方公里的(de)(de)(de)面積(ji)上,而且基(ji)站與人(ren)體(ti)的(de)(de)(de)距(ju)離一般都(dou)超(chao)過 10 米(mi),所以它(ta)對人(ren)體(ti)產生的(de)(de)(de)影響相(xiang)較于那(nei)些(xie)近距(ju)離接觸的(de)(de)(de)家用電器來說,是要小得多的(de)(de)(de)。
(三)網絡(luo)升(sheng)級與輻(fu)射變化(hua)關系(xi)
隨著通信技術的不斷(duan)發(fa)展,網絡在持續升級,像從 4G 邁向 5G 時代,不(bu)(bu)少朋友心(xin)里就會(hui)有個疑問,那就是(shi)網絡升(sheng)級了,通訊基站的輻射(she)是(shi)不(bu)(bu)是(shi)也跟著變(bian)大了呀?其(qi)實并不(bu)(bu)是(shi)這樣(yang)的。
網(wang)絡提速,比如 5G 網絡(luo)比(bi)(bi) 4G 網絡(luo)速度更(geng)快(kuai),靠的(de)(de)可不(bu)是(shi)增強通(tong)信(xin)(xin)基(ji)(ji)站(zhan)的(de)(de)信(xin)(xin)號發(fa)射功(gong)率(lv),而是(shi)通(tong)過(guo)擴(kuo)容傳輸帶寬、提升抗干擾能力以及(ji)接(jie)收靈敏度這些(xie)方式來(lai)實現的(de)(de),就好比(bi)(bi)是(shi)拓(tuo)寬高速公路一樣,讓(rang)信(xin)(xin)息能更(geng)順暢快(kuai)速地傳輸,而不(bu)是(shi)靠加大 “馬力” 來(lai)提速。并且,從 2G 基(ji)(ji)站(zhan)到(dao)(dao) 5G 基(ji)(ji)站(zhan),輻射其實是(shi)越來(lai)越小的(de)(de),像在(zai) 4G 時代,大型基(ji)(ji)站(zhan)的(de)(de)功(gong)率(lv)為(wei)(wei) 40 瓦(wa),小型基(ji)(ji)站(zhan)功(gong)率(lv)為(wei)(wei) 20 瓦(wa),而到(dao)(dao)了 5G 技(ji)術支撐下,微(wei)基(ji)(ji)站(zhan)的(de)(de)功(gong)率(lv)僅(jin)為(wei)(wei) 10 瓦(wa),微(wei)微(wei)基(ji)(ji)站(zhan)功(gong)率(lv)甚至(zhi)達到(dao)(dao) 250 毫瓦(wa),經(jing)過(guo)波束賦形后(hou),5G 基(ji)(ji)站(zhan)分配到(dao)(dao)天線輸出口的(de)(de)功(gong)率(lv)僅(jin)為(wei)(wei) 4 瓦(wa),和家用(yong)照明燈每盞 15 瓦(wa)到(dao)(dao) 40 瓦(wa)的(de)(de)功(gong)率(lv)比(bi)(bi)起來(lai),5G 基(ji)(ji)站(zhan)輻射量可以說是(shi)微(wei)乎其微(wei)了。