Что может раздражать больше, чем полное отсутствие делений на индикаторе уровня сигнала на экране вашего сотового? Опять нет связи… Однако задумывались ли вы, какое оборудование отвечает за ее наличие? Где оно расположено? Как работает? С «начинкой» телефона уже знакомы многие наши читатели. Теперь настал черед заглянуть «за кулисы» сотовой сети и узнать, что скрывается за «ярким фасадом» GSM-оператора.
| Александр Ланюк Инженер по системам БС компании UMC |
Итак, мы получили разрешение на посещение святая святых мобильной связи – одной из киевских базовых станций (БС) национального оператора GSM-сетей UMC. Выбранная сота находится на левом берегу Днепра, потому мы садимся в автомобиль. Но это не простая машина, хотя внешне она и выглядит как самый обыкновенный джип Mitsubishi Pajero. Да и название у нее соответствующее: «мобильный измерительный комплекс». Она используется для полевых измерений качества связи (контроль и настройка базовых станций). На заднем сиденье мы сразу обнаружили загадочный футляр и внушительных размеров ноутбук Toshiba Qosmio G15. Внутри «черного ящика» – два мобильных телефона в специальных держателях. Кабелями они подключены к лэптопу. По команде программного обеспечения TEMS Investigation GSM 5.1.2, созданного в корпорации Ericsson, терминалы периодически звонят друг другу, фиксируя при этом параметры соединения. Уровень сигнала и другие характеристики зависят от рельефа местности, наличия искусственных и естественных преград для распространения радиоизлучения, а также от локальной интенсивности помех. Таким образом, чтобы «картировать» соту, необходимо увязывать полученные данные с текущими координатами. Поэтому в джипе также установлен GPS-приемник.
| Мобильная лаборатория для проверки качества покрытия – два телефона Ericsson, подключенные к ноутбуку. | Лэптоп Toshiba Qosmio G15 с предынсталлированным инженерным ПО «командует парадом». |
| Горячая замена модуля приемопередатчиков занимает считаные секунды. |
| Данная техплощадка уникальна тем, что здесь располагаются как базовая станция, так и управляющий ею контроллер. |
| Эти фидерные кабели ведут на крышу к антеннам. Каждая состоит из двух элементов и поддерживает до четырех фидеров. |
| Четыре платы, два дублирующих контроллера. В случае возникновения неполадок с одним, абсолютно незаметно для системы подключается второй. |
| Правильное питание – залог здоровых нервов тысяч абонентов! Стойка с ИБП. |
| На автономном питании базовая станция и контроллер могут проработать до 15 часов. |
Итак, мы на месте. Здесь нас встречает Александр Ланюк, инженер по системам БС. В его сопровождении мы минуем строгую и крайне недоверчивую охрану на проходной, садимся в лифт и поднимаемся на последний этаж одной из левобережных высоток. Александр открывает ключом ничем не приметную (но герметичную) дверь, которая ведет в средних размеров комнату. На стене, у входа, расположились пульты управления установками кондиционирования воздуха. Мощная вентиляция наполняет помещение равномерным гулом.
Вокруг все заставлено одинаковыми (на первый взгляд) стальными боксами, которые похожи на трансформаторы электроподстанции. Это монтажные шкафы, аналогичные тем, что используются для установки современных «тонких» (blade) серверов.
| Коммутационная панель. |
Привычными движениями инженер извлекает из своего рюкзака ноутбук и внушительных (по современным меркам) размеров телефон Ericsson R520 – экскурсия началась.
Наш «гид» Александр комментирует увиденное: «В этих шкафах располагается оборудование базовой станции и контроллера. Наша компания использует технику Siemens, которая замечательна гибкостью своих настроек. Благодаря модульной конструкции ее можно сконфигурировать как это необходимо, манипулируя отдельными блоками, словно это конструктор LEGO».
Управление приемопередатчиками возложено на специальный процессор, или COBA (COre BAse). Фактически это «мозг» базовой станции. С его помощью можно удаленно контролировать работу соты.
В данной станции смонтировано 8 приемопередатчиков, каждый из которых способен обеспечивать от 4 до 8 разговоров. Почему такой диапазон? Все зависит от установок качества связи. Каналы могут работать на полной (Full Rate) или половинной (Half Rate) скорости. Чтобы увеличить емкость соты не снижая пропускной способности соединений, в систему просто монтируют дополнительные блоки приемопередатчиков и платы для управляющего модуля.
| Oбщий план БС Siemens BS-240 1800 MHz. | Специальные модули исполняют роль усилителей и фильтров. |
Базовые станции подключены к контроллеру, который управляет процессом установки соединения. Причем один контроллер, как правило, обслуживает несколько БС. В частности, к этому «приписаны» около тридцати. Данная технологическая площадка замечательна тем, что здесь расположены как станция, так и контроллер. Ведь обычно БС размещают отдельно и подсоединяют через радиорелейные линии.
Мы заметили, что в стойке смонтированы два одинаковых устройства. «Второй контроллер является резервным, – поясняет Александр. – Он моментально включается в работу в случае проблем с первым».
Контроллер – это высокоинтеллектуальный элемент системы с довольно широкими полномочиями: например, если соединение осуществляется в пределах зоны его ответственности, то он самостоятельно выполняет обработку вызова, не обращаясь к центральному коммутатору, что существенно снижает накладные расходы на маршрутизацию «местных» звонков.
В отдельном монтажном шкафу собраны коммутационные панели, которые определяют архитектуру фрагмента сети, обслуживаемого данным контроллером. Здесь представлена топология соединений между базовыми станциями и контроллером.
Мы уже осмотрели практически все стойки, за исключением нескольких загадочных шкафов, расположившихся вдоль одной из стен. Поинтересовавшись у Александра, что же это такое, получаем удивительный ответ: «Подсистема питания!» Открыв дверцы, мы обнаружили один из самых внушительных по масштабам модульный ИБП, который нам приходилось видеть, – десятки блоков.
Каждая БС подсоединена к стойке питания. Если исчезает электричество, оборудование переключается на резервный источник (аккумуляторы) и способно функционировать автономно до 15 часов! В отдаленных селах при длительном отключении иногда приходилось использовать и мобильные дизель-генераторы. В этой связи наш «гид» вспомнил любопытный случай, когда, прокладывая кабель к базовой станции в Карпатах, инженерам UMC пришлось воспользоваться услугами канатной дороги.
Кстати, помимо удаленного мониторинга, конечно, существует возможность и локальной настройки БС, необходимая для введения в строй новой станции. Для этого предусмотрен порт, к которому посредством специального адаптера можно подключить практический любой компьютер. «Я использую для этих целей ноутбук Toshiba Tecra M2, – рассказывает Александр. – Вначале в "пустую" систему загружают программное обеспечение, потом выполняется логическая конфигурация, и только затем мы подключаем ее к сети, чтобы станцию можно было контролировать из Operation and Maintenance Center».
| Универсальный диагностический инструмент: Ericsson R520 с инженерной программой Net Monitor. | Ежесекундный контроль. Работа подсистемы питания находится под пристальным надзором автоматики. |
Пришло время познакомиться с антеннами этой базовой станции. Мы покидаем идеально кондиционируемое помещение, в котором находится аппаратура, и поднимаемся на продуваемую всеми ветрами крышу.
Здесь установлена антенна радиорелейной линии связи, с помощью которой контроллер взаимодействует с другими подведомственными ему базовыми станциями. По линии передаются также все голосовые потоки, пользовательские (GPRS/EDGE) и системные данные.
| В кадре – антенны базовой станции и тарелки фидерных линий. |
Невдалеке заметны антенны других операторов. Наши компании сотовой связи работают вполне «по-европейски», и БС конкурентов зачастую находятся на одной крыше в пределах прямой видимости. Поскольку сети функционируют в разных поддиапазонах, выделенных согласно лицензиям, то и с технической точки зрения подобная близость не создает каких-либо проблем.
Мы снова в лифте. Спускаемся на нижний этаж, где располагается мозг и сердце сотовой сети UMC: Operation and Maintenance Center. Здесь ведают распределением частот и пишут программы для контроллеров. Так, во время установки каждой новой базовой станции готовится индивидуальная макропрограмма почти на 5 тыс. строк. В ней прописываются все данные и параметры, необходимые для работы БС (в частности, частоты своей и соседних сот).
| Operation and Maintenance Center – нервный узел сотовой сети. Отсюда можно проводить удаленную диагностику БС и контроллеров. |
Из центра осуществляется удаленное управление контроллерами и БС.
| Простая смекалка: инженеры UMC использовали возможности Google Earth для создания удобной фотореалистичной карты расположения БС в Киеве. |
Например, несколькими щелчками мыши оператор может перевести приемопередатчики в режим половинной пропускной способности каналов, тем самым моментально удвоив емкость соты. Так можно справиться с перегрузками, которые возникают во время массовых мероприятий и праздников.
Здесь круглосуточно находятся дежурные. В случае неполадки система выдает им исчерпывающую информацию о происшествии. Причем на мониторе появляется схематичное изображение БС, на котором помечен проблемный блок. Остается только вызвать ремонтную бригаду и сообщить, какой именно модуль нужно взять со склада и на какую базовую станцию установить.
Мы выражаем благодарность UMC за уникальную возможность ознакомиться с инфраструктурой ее сотовой сети.