Was ist eine Basisstation?

Die von Basisstationen und Mobiltelefonen ausgesandten elektromagnetischen Wellen sind wie Luft, die uns überall erfüllt.

Handys kennt jeder, doch die Basisstation, der Held hinter den Kulissen, ist zwar fast überall zu sehen, wird aber von den meisten nicht verstanden.

Was ist eine Basisstation und wie funktioniert eine Basisstation? Möglicherweise haben Sie nach dem Lesen dieses Artikels ein grundlegendes Verständnis der folgenden Fragen:

① Wie funktioniert die Basisstation?

② Ist die Strahlung der Basisstation schädlich?

③ Wie kann man Freunden erklären, was eine Basisstation ist?

Hallo, bitte nennen Sie mich Basisstation.

 

Hallo zusammen, mein Name ist Basisstation. Ob Sie es zugeben oder nicht, meine Existenz ist so wichtig wie Wasser und Strom. Die elektromagnetischen Wellen, die ich aussende, umhüllen dich wie Luft.

Der Sinn meiner Existenz besteht darin, das Signal schnell und stetig in jede Ecke zu verbreiten und Ihr Mobiltelefon mit der ganzen Welt zu verbinden. Im Laufe der Jahre habe ich im Stillen gearbeitet, meine Errungenschaften und meinen Ruhm versteckt und die Bühne und das Rampenlicht meinem engen Partner überlassen: dem Mobiltelefon. Aber das Unbekannte mit neuen Dingen bringt immer Angst mit sich, und „Strahlung“ ist wie ein nie enden wollender Schleier, der über meinem Kopf hängt. Auf der einen Seite besteht ein starkes Bedürfnis nach einem guten Mobilfunksignal, auf der anderen Seite besteht eine tiefe Angst vor der Strahlung unserer Basisstationen. Wir sind in diesem Widerspruch gefangen. Wenn das Signal nicht gut ist, werde ich gescholten; Es ist beängstigend, mich zu sehen, obwohl das Signal gut ist.

Ich bin die Basisstation, was allgemein als „Public Mobile Communication Base Station“ oder kurz BS bezeichnet wird, und die Basisstation stellt Signale für Mobiltelefone bereit.

Einführung in die Basisstation

 

Die meisten Leute denken, dass der hohe Eisenturm alles ist, was ich habe, und stellen sich vor, dass die wütende Strahlung von der Spitze des Turms wie eine reißende Flut ist, die sich ergießt, die die Menschen depressiv verängstigt und weglaufen lässt.

Abbildung 1: Türme und Antennen von Basisstationen

Das Zeug darüber ist der Eisenturm und die Antenne, die nur ein Teil der Basisstation sind. Zusätzlich zu diesen sichtbaren Teilen enthält die Basisstation auch viele unsichtbare Teile.

Es besteht normalerweise aus den folgenden Hauptteilen:

Abbildung 2: Die Hauptkomponenten der Basisstation

Antennenspeisesystem: verantwortlich für das Senden und Empfangen von Signalen, einschließlich Antennen und Feeder; HF-Einheit: verantwortlich für die Signalerzeugung und -extraktion, mein wichtigster Teil; Basisbandeinheit: verantwortlich für die Informationsverarbeitung, das Herzstück aller Komponenten; Unterstützendes System: Bereitstellung von Support für die oben genannten Systeme, einschließlich Eisentürme, Computerräume, Stromversorgungsklimaanlagen und andere Ausrüstung. Im Zeitalter von 2G und 3G werden Basisstationen unterteilt in zwei Schichten.

Wie nachfolgend dargestellt.

Abbildung 3: Zweischichtige Basisstation

Im Zeitalter von 4G LTE werden die beiden Schichten auf eine Schicht reduziert und zu einer separaten eNodeB.

Abbildung 4: Einstufiges Basisstationssystem

Am Beispiel von eNodeB umfasst es im Allgemeinen die folgenden Komponenten:

Abbildung 5: Komponenten von eNodeB

Antennenspeisesystem: Wie wird das Signal ausgesendet?

Die meisten Basisstationen benötigen keine speziellen Türme und können direkt auf das vorhandene Dach gebaut werden.

Im Allgemeinen sieht man auf dem Dach eine Reihe von plattenförmigen Objekten, die aufrecht stehen und leicht nach unten geneigt sind, was die Antenne ist. Wenn es nur wenige Häuser gibt, wird speziell ein Kommunikationsturm gebaut, um die Basisstation aufzuhängen. Auf der Spitze des Turms befindet sich ein Kreis aus rechteckigen, plattenförmigen Dingen, die hell leuchten, das ist die Antenne.

Abbildung 6: Basisstation Kommunikationsturm

Antennen dienen zum Senden und Empfangen von Signalen. Es kann das von der Hochfrequenzeinheit gesendete Signal in die richtige Richtung fokussieren und an das Mobiltelefon senden. Es kann sogar den durch das Signal gebildeten elektromagnetischen Strahl verwenden, um sich mit dem Mobiltelefon zu bewegen und es genau wie den Strahl einer Taschenlampe zu starten.

Darüber hinaus kann es auch schwache Signale von Mobiltelefonen wahrnehmen und empfangen, diese Signale sammeln und an die Hochfrequenzeinheit senden, um daraus Informationen zu extrahieren.

Im Allgemeinen enthält eine Basisstation drei Antennen, von denen jede Signale in die umgebende 120-Grad-Richtung überträgt, die zusammen eine nahtlose 360-Grad-Abdeckung bieten können.

Wenn wir uns die Unterseite der Antenne genau ansehen, werden wir feststellen, dass sich Stränge dünner schwarzer Drähte nach unten erstrecken. Diese Kabel sind Zuleitungen, die verwendet werden, um die Hochfrequenzeinheit anzuschließen und elektromagnetische Wellen an die Antenne zu übertragen. Zusammen mit der Antenne bilden sie ein Antennenspeisesystem.

Einige werden zu Klimaanlagen verschönert, wie unten gezeigt:

Abbildung 7: Basisstation in Form einer Klimaanlage

Dies wird als Landschaftsbaum bezeichnet, der im Allgemeinen in Szenen wie Parks und Wäldern verwendet wird.

Abbildung 8: Baum-Basisstation

Basisstationen in ländlichen Gebieten, Autobahnen, Hochgeschwindigkeitszügen und Aussichtspunkten sind im Grunde genommen Eisentürme, ein Typ, der der Öffentlichkeit gut bekannt ist. Türme werden im Allgemeinen höher gebaut, um weiter entfernte Orte abzudecken.

Abbildung 9: Tower-Basisstation

Am häufigsten werden in der Stadt Verschönerungsabdeckungen verwendet, die wie eine Klimaanlage auf dem Dach aussehen.

Spotlight-Antennen sind die am weitesten verbreiteten in Wohnvierteln, die hauptsächlich auf dem Dach von Wohngebäuden installiert sind. Es sieht aus wie ein Lampenschirm, ist aber eigentlich eine Antenne, die hauptsächlich den Bewohnern der Gemeinde dient.

Abbildung 10: Antenne in Form eines Lampenschirms

Basisstationen können neben Antennentürmen auch Brunnendeckel sein.

Warum Landschaftsbäume, Landschaftsabdeckungen, Strahler und andere Antennen verwenden? Eines ist für die Schönheit der Stadt, es sieht besser auf die umliegenden Gebäude abgestimmt aus. Die zweite besteht darin, Beschwerden und Streitigkeiten zu reduzieren. Wo ein Signal ist, gibt es Strahlung, und wo es Strahlung gibt, gibt es Streit.

Hochfrequenzeinheit: die „Quelle allen Übels“ der Strahlung

Wenn wir entlang der mit der Antenne verbundenen Speiseleitung geradeaus nach unten gehen, sehen wir bald das hinter der Antenne verborgene silberne Kästchen, das die Hochfrequenzeinheit (RF) ist.

Abbildung 11: HF-Einheit

RRU (Remote Radio Unit) bedeutet „Remote Radio Frequency Unit“. Viele Menschen in China nennen es gerne RRU, aber es gibt auch viele Unternehmen, die es gerne RRH, RFU nennen. Tatsächlich bedeuten sie alle dasselbe oder ähnliche Dinge.

Warum das Wort „Remote“ verwenden? Weil die Hochfrequenzeinheit und die Basisbandeinheit (später erwähnt) zusammenarbeiten, und die Basisbandeinheit im Maschinenraum unter dem Turm ist, während die Hochfrequenzeinheit hoch am Turm aufgehängt ist und die beiden weit entfernt sind.

Die Radiofrequenzeinheit (RRU) ist hauptsächlich für die Erzeugung und Extraktion von Funksignalen verantwortlich.

Die Erzeugung des Signals besteht darin, die zu sendenden Informationen in elektromagnetische Wellen umzuwandeln und sie dann durch den Feeder zur Antenne zu leiten, und dann können sie in die Luft gesendet werden.

Die Signalextraktion besteht darin, mehrere schwache Mobiltelefonsignale, die von der Antenne empfangen werden, zu kombinieren, den Einfluss von Interferenzen durch verschiedene Methoden zu entfernen, nützliche Informationen daraus zu extrahieren und sie dann zur Verarbeitung an eine Basisbandeinheit zu senden.

Die RRU lässt sich in viele Module unterteilen, die für die Übertragung von 2G-, 3G-, 4G- und sogar 5G-Signalen zuständig sind. Viele Leute denken, wenn so viele Signale von einem so hohen und großen Eisenturm gesendet werden, sollte die Leistung sehr hoch sein, richtig? Tatsächlich beträgt die maximale Sendeleistung einer RRU 160 Watt. Beachten Sie, dass dies der Spitzenwert ist, der unter normalen Umständen nicht der Wert ist, und die während der Leerlaufzeit übertragene Signalstärke sogar noch geringer ist. Klingt es weniger beängstigend? Immerhin kommt die Mikrowelle zu Hause locker auf die Leistung von 1000 Watt.

Manche Menschen wehren sich wegen der sogenannten Strahlung gegen Basisstationen. Lassen Sie uns heute über das Strahlungsproblem sprechen. Von 2G bis 5G wird unsere Technologie immer fortschrittlicher und die nutzbaren Frequenzen werden immer höher, aber die Strahlung der Basisstationen nimmt stetig ab. Warum, weil die Basisstation kleiner geworden ist.

Im 2G-Zeitalter sind unsere Basisstationen riesig und sehen so aus.

Abbildung 12: Basisstationen im 2G-Zeitalter

Warum ist es so groß? Weil diese Basisstation alle Signale innerhalb von 10 Kilometern abdecken muss und die Leistung des Signalsenders sehr groß sein muss.

Aber das ist in der 5G-Ära nicht der Fall. Die von einer Basisstation gesteuerte Reichweite beträgt nur 100–300 m, bei zu hoher Frequenz, zu kurzer Wellenlänge und unzureichender Beugungsfähigkeit, sodass es sinnlos ist, eine größere Basisstation zu bauen. Unabhängig davon, ob die Leistung hoch oder niedrig ist, wird der Abdeckungsbereich nicht beeinträchtigt, sodass jede Basisstation sehr klein gebaut ist.

Ren Zhengfei sagte in einem Interview mit den Medien:

„Die 5G-Basisstation wiegt nur 20 Kilogramm, das ist so groß wie ein Koffer für Dokumente. Wir brauchen keine turmförmige Station. Es kann nach Belieben an einer Stange installiert oder an die Wand gehängt werden. Wir haben korrosionsbeständige Materialien, die jahrzehntelang nicht korrodieren, also könnten wir 5G den Bach runtergehen.“

Eine 5G-Basisstation hat nur etwa diese Größe, was einem Router sehr ähnlich sieht.

Abbildung 13: 5G-Basisstation

Die Leistung dieser 5G-Basisstation ist sehr gering, nur 10 Watt, was nicht so stark ist wie eine Glühbirne, geschweige denn diese Haushaltsgeräte.

Ohne Strom gibt es praktisch keine Strahlung. China legt sehr strenge Standards für die Leistung von Kommunikationsbasisstationen fest, weit höher als die US- und EU-Standards, nur 40 Mikrowatt pro Quadratzentimeter, während der US-Standard 600 Mikrowatt beträgt, was 15-mal höher ist.

Die Strahlung des von uns üblicherweise verwendeten Haartrockners beträgt etwa 100 Mikrowatt/Quadratzentimeter. Wenn der WLAN-Router zu Hause etwa einen Meter von Ihnen entfernt ist, beträgt die Strahlung etwa 60 Mikrowatt pro Quadratzentimeter.

Der Induktionsherd ist beängstigender. Wenn Sie etwa 0.5 m vom Induktionsherd entfernt sind, beträgt die erzeugte Strahlungsmenge erstaunliche 580 Mikrowatt pro Quadratzentimeter. Warum Amerikaner den Strahlungsstandard auf 600 Mikrowatt setzen, mag daran liegen, dass Amerikaner besonders gerne mit Induktionsherden kochen.

Tatsächlich nimmt die Strahlungsmenge schnell ab, wenn der Abstand zwischen Ihnen und dem Elektrogerät zunimmt, und die Strahlung nimmt um das Hundertfache ab, wenn Sie es um 30 Zentimeter entfernen.

Daher ist die Strahlungsmenge des Mobiltelefons in der Nähe Ihrer Stirn auf Sie viel größer als die der Basisstation. Die Leistung des Handys ist zwar sehr gering, aber das ist nicht der Fall, wenn es zu nah bei Ihnen ist.

Übrigens, wenn das Signal der Basisstation schwach ist, erhöht das Mobiltelefon automatisch die Sendeleistung der Antenne, um das Signal zu erfassen, und die Strahlung zu Ihnen kann 50 Mikrowatt pro Quadratzentimeter erreichen. Diese Daten übersteigen leicht den nationalen Standard, sind aber weit niedriger als die europäischen und amerikanischen Standards, sodass Sie sich keine Sorgen machen müssen, dass Ihr Mobiltelefon Ihnen Schaden zufügt.

Es ist unklug, die Strahlung zu reduzieren, indem man Basisstationen zerstört. Denn je schwächer die Basisstation, desto stärker die Signalstrahlung, die Sie empfangen, es sei denn, Sie telefonieren nicht.

Übrigens, im 5G-Zeitalter, wenn zwei Handys unter dem gleichen sind Basisstation miteinander kommunizieren, überträgt die Basisstation keine Daten mehr zwischen ihnen, sondern sendet nur noch ein passendes Steuersignal, sodass die beiden Telefone von selbst Signale aneinander senden können. Weißt du, warum? Denn die Leistung des Mobiltelefons ist höher als die einer 5G-Basisstation, bei stärkerer und stabilerer Signalübertragung, was durch Einsparung der Ressourcen der Basisstation kostengünstiger ist.

Maschinenräume: Sorgfältige Pflege

Wir verließen die HF-Einheit und folgten dem Netzkabel bis zum kritischsten Teil – dem Maschinenraum.

Abbildung 14: Maschinenraum

Die Funktion des Maschinenraums besteht darin, die Kernausrüstung im Inneren, dh die Basisbandeinheit, zur Stromversorgung zu beherbergen. Es funktioniert genauso, wie der menschliche Kopf das empfindliche, aber lebenswichtige Gehirn durch einen harten Schädel schützt. Daher kann der Maschinenraum nicht zufällig betreten werden. Es ist nicht nur durch Außenzäune geschützt, sondern verfügt auch über strenge Verwaltungs- und Zugangskontrollsysteme. Ich habe auch Angst, dass mein „Gehirn“ gestohlen wird.

Abbildung 15: Ausrüstung im Maschinenraum

Basisstationen haben normalerweise einen Maschinenraum, einige in einer unauffälligen Ecke des Gebäudes, andere im Feld.

Sie können ein solches kleines Haus unter dem Eisenturm sehen:

Abbildung 16: Maschinenraum der Feldbasisstation

In der Vergangenheit wurden Basisstationen Stein für Stein von den Betreibern gebaut, also war es eine Menge Ärger. . . Daher wird es jetzt zu einer integrierten Station geändert:

Abbildung 17: Integrierter Maschinenraum

Sie werden mit einer Basis geliefert, also alles, was sie brauchen, ist, dass der Kran einen Platz zum Abstellen findet, und es ist vorbei (einige werden sogar mit Rädern geliefert, die weggezogen werden können).

Der normale Betrieb des Maschinenraums erfordert die Unterstützung vieler Ressourcen, ebenso wie Menschen Luft, Wasser und Nahrung benötigen. Erstens: Wenn es keinen Strom gibt, muss alles streiken, also ist das Stromnetz ein Muss. Es ist notwendig, zuerst kommunalen Wechselstrom einzuführen, um Strom zu liefern, und ihn dann über die Stromquelle in Gleichstrom umzuwandeln. Auch eine anormale Situation sollte berücksichtigt werden: Was ist, wenn es einen Stromausfall gibt? Daher muss es auch immer mit einer Batterie im Standby-Modus ausgestattet sein.

Da außerdem viele Basisstationen mit anderen "Brüdern" (Basisstationen) verbunden werden müssen, um ein großes Netzwerk zu bilden, ist eine Übertragungsausrüstung zum Verbinden ebenfalls wesentlich.

Der Raum im Maschinenraum ist klein und luftdicht, mit schlechter Belüftung. Die BBU, die Stromversorgung und die Übertragungsausrüstung geben alle kontinuierlich Wärme ab, wenn sie arbeiten. Wenn sich die Hitze ansammelt und die Temperatur ansteigen lässt, genau wie bei einer Person mit Fieber, wird mein Gehirn – – die BBU versagen. Daher ist auch eine Klimaanlage ein Muss.

Basisbandeinheit: mein Gehirn

In einem zufälligen Schrank im Maschinenraum sehen Sie möglicherweise eine etwa zehn Zentimeter hohe und weniger als einen halben Meter breite Kiste, die mit Kabeln gefüllt ist, wobei einige grüne LED-Leuchten auf dem Bedienfeld schnell blinken und von dem Zischen begleitet werden der Lüfter dreht sich.

Abbildung 18: Schematische Darstellung der BBU

Das ist mein Gehirn – die legendäre Basisbandeinheit BBU. Die Funktion der BBU besteht darin, die Verarbeitung von Originalinformationen abzuschließen, die dann an die RRU gesendet werden können, um ein Funksignal zu erzeugen, und dann über die Antenne an das Mobiltelefon gesendet werden können. Umgekehrt wird das vom Mobiltelefon gesendete Signal ebenfalls über die Antenne empfangen und erreicht nach einer Vorverarbeitung durch die RRU schließlich die BBU, um Informationen zu extrahieren.

Abbildung 19: Vorderansicht der BBU

Da die BBU keinem Regen ausgesetzt werden kann, wird sie normalerweise im Innenbereich (d. h. im Schaltschrank des Maschinenraums) aufgestellt.

Abbildung 20: Schematische Darstellung im Schrank

Im Schrank können sich auch Schaltschrank-Stromversorgungs- und Übertragungseinrichtungen befinden, die leicht zu identifizieren sind:

Stromversorgungsgeräte haben im Allgemeinen viele rote, schwarze und blaue Leitungen (Stromleitungen) mit vielen Schaltern. Das Übertragungsgerät hat in der Regel viele Glasfaser-Ports und Netzwerk-Ports und wird mit vielen gelben eingefügt Glasfaserkabel.

BBU, RRU und Antenne sind die zentralen „Organe“ in meinem Körper. Sie arbeiten zusammen, um meinem Körper zu helfen, normal zu funktionieren und Kommunikationsfunktionen wie Anrufe zu tätigen, Textnachrichten zu senden und im Internet zu surfen. Ich kämpfe nie alleine und arbeite besser mit vielen „Brüdern“ zusammen, weil die Macht eines Einzelnen zu gering ist. Wenn eine Basisstation eine Lampe ist, wie viele Lampen werden benötigt, um eine Stadt zu beleuchten, und wie viele Lampen werden benötigt, um ein Land zu beleuchten?

Tatsächlich gab es bereits 2018 landesweit 6.48 Millionen Basisstationen. Meine Brüder und ich sind wie Zellen eng miteinander verbunden, um ein Netzwerk zu bilden, das Kommunikationsdienste mit nahtloser Abdeckung für alle bietet. Das ist meine Mission, egal wie hart ich bin, egal wie sehr ich missverstanden werde, ich werde es nicht bereuen.

Repeater

Das Folgende ist ein Repeater, der eher wie eine RRU aussieht.

Abbildung 21: Repeater

Der Repeater ist eigentlich ein Signal-Repeater, der die Uplink- und Downlink-Funkfrequenzsignale verstärkt und verwendet wird, um das Abdeckungsproblem von blinden und schwachen Signalbereichen zu lösen. Der Repeater ist billig, mit viel geringeren Kosten als die einer Basisstation. Nun, Repeater sind nicht sehr verbreitet.

Innenverteilungssystem

Signalabdeckung in Innenräumen war schon immer ein großes Problem. Basisstationen werden im Allgemeinen auf hohen Stellen, wie z. B. dem Dach von Gebäuden, gebaut. Sobald Menschen das Gebäude betreten, neigen Mobiltelefone dazu, das Signal zu verlieren, insbesondere in Kellern, Parkplätzen und Aufzügen.

Daher wird für die Innenumgebung ein Innenverteilungssystem speziell eingerichtet, das in der Industrie oft als "Innenverteilung" bezeichnet wird. „Indoor-Verteilung“ ist eigentlich das sekundäre Relais und die verbesserte Abdeckung des Signals. Der Feeder wird von der Quelle (z. B. einer Mikrozellen-Basisstation oder einem Repeater) angeschlossen und dann an jeden Raum oder Kanal gesendet, und dann wird die Antenne verwendet, um das Signal auszusenden.

Abbildung 22: Innenverteilungssystem

Das schnullerähnliche Ding, das wir oft oben auf dem sehen office ist die omnidirektionale Deckenantenne der „Indoor Distribution“.

Abbildung 23: Omnidirektionale Deckenantenne

Miniaturisierte Basisstationen

Heutzutage entwickeln sich Basisstationen in Richtung Miniaturisierung. Einerseits nimmt es nicht viel Platz ein (Miete sparen = Geld sparen), andererseits ist es energiesparend und umweltfreundlich (Strom sparen = Geld sparen) und schließlich ist der Einsatz bequemer und schneller (Arbeit sparen = Geld sparen). Wenn die Basisstation miniaturisiert ist, ist es eine Kombination aus BBU und RRU oder die Kombination aus RRU und Antenne oder die Integration von BBU, RRU und Antenne.

Ist das ähnlich wie beim WLAN-Router zu Hause? Es heißt Femto, was „billiardstes“ bedeutet, und es ist eine Heimbasisstation mit geringer Leistung und geringer Reichweite.

Abbildung 24: Femtozelle

Fazit:

Die Basisstation ist das am meisten missverstandene Gerät, ohne das jeder nicht leben kann. Es ist überhaupt nicht mysteriös und es ist nicht beängstigend. Es gibt viele Leute in der Kommunikationsbranche, die sich sehr dafür einsetzen.