O que é uma Estação Base?

As ondas eletromagnéticas emitidas por estações base e telefones celulares são como o ar, nos preenchendo por toda parte.

Todo mundo conhece os telefones celulares, no entanto, a estação base, o herói nos bastidores, embora possa ser visto em quase todos os lugares, não é compreendido pela maioria das pessoas.

O que é uma estação base e como funciona uma estação base? Você pode ter uma compreensão básica das seguintes perguntas depois de ler este artigo:

① Como funciona a estação base?

② A radiação da estação base é prejudicial?

③ Como explicar aos amigos o que é uma estação base?

Olá, por favor me chame de estação base.

 

Olá a todos, meu nome é estação base. Quer você admita ou não, minha existência é tão importante quanto água e eletricidade. As ondas eletromagnéticas que envio envolvem você como o ar.

O sentido da minha existência é espalhar o sinal para todos os cantos de forma rápida e constante, conectando seu celular ao mundo inteiro. Ao longo dos anos, tenho trabalhado em silêncio, escondendo minhas conquistas e fama, deixando o palco e os holofotes para meu parceiro mais próximo: o celular. Mas a falta de familiaridade com coisas novas sempre traz medo, e a “radiação” é como uma névoa sem fim pairando sobre minha cabeça. Por um lado, há uma forte necessidade de um bom sinal de telefonia móvel e, por outro lado, há um medo visceral de radiação de nossas estações base. Fomos apanhados nesta contradição. Se o sinal não for bom, serei repreendido; É assustador me ver, embora o sinal seja bom.

Eu sou a estação base, que geralmente se refere à “estação base de comunicação móvel pública”, ou BS para abreviar, e a estação base fornece sinais para telefones celulares.

Introdução à estação base

 

A maioria das pessoas pensa que a alta torre de ferro é tudo o que tenho, imaginando que a radiação furiosa do topo da torre é como uma inundação torrencial, que faz as pessoas se sentirem depressivamente assustadas e fugirem.

Figura 1: Torres e antenas da estação base

O material acima é a torre de ferro e a antena, que são apenas uma parte da estação base. Além dessas partes visíveis, a estação base também inclui muitas partes invisíveis.

Geralmente consiste nas seguintes partes principais:

Figura 2: Os principais componentes da estação base

Sistema de alimentação de antena: responsável por enviar e receber sinais, incluindo antenas e alimentadores; unidade de RF: responsável pela geração e extração do sinal, minha parte mais importante; Unidade de banda base: responsável pelo processamento da informação, núcleo de todos os componentes; Sistema de apoio: Fornecer suporte para os sistemas acima mencionados, incluindo torres de ferro, salas de informática, condicionadores de ar de alimentação e outros equipamentos. Na era do 2G e 3G, as estações base são divididas em duas camadas.

Como mostrado abaixo.

Figura 3: Estação base de dois níveis

Na era do 4G LTE, as duas camadas são reduzidas a uma camada e se tornam uma camada separada eNodeB.

Figura 4: Sistema de estação base de um nível

Tomando o eNodeB como exemplo, geralmente inclui os seguintes componentes:

Figura 5: Componentes do eNodeB

Sistema alimentador de antena: como o sinal é enviado?

A maioria das estações base não precisa de torres especiais e pode ser construída diretamente no telhado existente.

Geralmente, você pode ver uma fileira de objetos em forma de placa em pé e ligeiramente inclinados para baixo no telhado, que é a antena. Se houver poucas casas, uma torre de comunicação será construída especialmente para pendurar a estação base. No topo da torre, há um círculo de coisas em forma de placa retangular brilhando intensamente, que é a antena.

Figura 6: torre de comunicação da estação base

As antenas são usadas para enviar e receber sinais. Ele pode focar o sinal enviado da unidade de radiofrequência na direção correta e enviá-lo para o celular. Ele pode até usar o feixe eletromagnético formado pelo sinal para se mover com o celular e lançá-lo precisamente como o feixe de uma lanterna.

Além disso, ele também pode perceber e receber sinais fracos de telefones celulares, coletar esses sinais e enviá-los à unidade de radiofrequência para extrair informações deles.

De um modo geral, uma estação base contém três antenas, cada uma das quais transmite sinais para a direção circundante de 120 graus, que juntas podem fornecer cobertura contínua de 360 ​​graus.

Se olharmos atentamente para a parte inferior da antena, veremos que existem fios de fios pretos finos que se estendem para baixo. Esses cabos são alimentadores, que servem para conectar a unidade de radiofrequência e transmitir ondas eletromagnéticas para a antena. Juntamente com a antena, eles formam um sistema alimentador de antena.

Alguns serão embelezados em condicionadores de ar, conforme mostrado abaixo:

Figura 7: Estação base em forma de ar condicionado

Isso é chamado de árvore de paisagismo, que geralmente é usada em cenas como parques e bosques.

Figura 8: Estação base da árvore

As estações base em áreas rurais, rodovias, trens de alta velocidade e pontos turísticos são basicamente torres de ferro, um tipo bem conhecido do público. As torres são geralmente construídas mais altas para cobrir lugares mais distantes.

Figura 9: Estação base da torre

As capas de embelezamento são as mais utilizadas na cidade, que parecem um ar condicionado no telhado.

A antena Spotlight é a mais utilizada em bairros residenciais, que são instalados principalmente no telhado de edifícios residenciais. Parece um abajur, mas na verdade é uma antena, que atende principalmente os moradores da comunidade.

Figura 10: Antena em forma de abajur

Além das torres de antena, as estações base também podem ser bem tampadas.

Por que usar árvores de paisagismo, coberturas de paisagismo, holofotes e outras antenas? Uma é pela beleza da cidade, parece mais coordenada com os edifícios circundantes. A segunda é reduzir reclamações e disputas. Onde há sinal, há radiação, e onde há radiação, há disputa.

Unidade de radiofrequência: a “fonte de todos os males” da radiação

Se descermos direto ao longo da linha de alimentação conectada à antena, logo veremos a caixa prateada escondida atrás da antena, que é a unidade de radiofrequência (RF).

Figura 11: unidade de RF

RRU (Remote Radio Unit) significa “unidade remota de radiofrequência”. Muitas pessoas na China gostam de chamá-lo de RRU, mas também há muitas empresas que gostam de chamá-lo de RRH, RFU. Na verdade, todos eles significam coisas iguais ou semelhantes.

Por que usar a palavra “remoto”? Porque a unidade de radiofrequência e a unidade de banda base (a ser mencionada posteriormente) trabalham juntas, e a unidade de banda base está na sala de máquinas sob a torre, enquanto a unidade de radiofrequência está pendurada no alto da torre e as duas estão distantes.

A unidade de radiofrequência (RRU) é a principal responsável pela geração e extração de sinais sem fio.

A geração do sinal consiste em converter a informação a ser enviada em ondas eletromagnéticas, e então passá-la para a antena através do alimentador, podendo então ser lançada no ar.

A extração de sinal é combinar vários sinais fracos de telefone celular recebidos pela antena, remover a influência da interferência por meio de vários métodos, extrair informações úteis dele e, em seguida, enviá-lo para uma unidade de banda base para processamento.

A RRU pode ser dividida em diversos módulos, que são responsáveis ​​pela transmissão dos sinais 2G, 3G, 4G e até 5G. Muitas pessoas pensam que se tantos sinais são enviados de uma torre de ferro tão alta e grande, a potência deve ser muito alta, certo? Na verdade, a potência máxima de transmissão de uma RRU é de 160 watts. Observe que este é o valor de pico, que não é o valor em circunstâncias normais, e a intensidade do sinal transmitido durante o tempo ocioso é ainda menor. Parece menos assustador? Afinal, o forno de micro-ondas em casa pode atingir facilmente a potência de 1000 watts.

Algumas pessoas resistem às estações base por causa da chamada radiação. Bem, vamos falar sobre o problema da radiação hoje. De 2G para 5G, nossa tecnologia está ficando cada vez mais avançada, e as frequências que podem ser usadas estão ficando cada vez mais altas, mas a radiação das estações base está diminuindo constantemente. Por que, porque a estação base ficou menor.

Na era 2G, nossas estações base são enormes e se parecem com isso.

Figura 12: Estações base na era 2G

Por que é tão grande? Porque esta estação base precisa cobrir todos os sinais dentro de 10 quilômetros, e a potência do transmissor de sinal deve ser muito grande.

Mas não é o caso na era 5G. O alcance controlado por uma estação base é de apenas 100-300m, com frequência muito alta, comprimento de onda muito curto e capacidade de difração insuficiente, por isso é inútil construir uma estação base maior. Não importa se a potência é alta ou baixa, a área de cobertura não será afetada, então cada estação base é construída em um tamanho muito pequeno.

Ren Zhengfei disse em entrevista à mídia:

“A estação base 5G pesa apenas 20 quilos, o que equivale a uma mala de documentos. Não precisamos de uma estação em forma de torre. Pode ser instalado em um poste ou pendurado na parede à vontade. Temos materiais resistentes à corrosão, que não serão corroídos por décadas, então poderíamos colocar o 5G no ralo.”

Uma estação base 5G tem apenas esse tamanho, que se parece muito com um roteador.

Figura 13: estação base 5G

A potência desta estação base 5G é muito pequena, apenas 10 watts, o que não é tão potente quanto uma lâmpada, muito menos aqueles eletrodomésticos.

Sem energia, praticamente não há radiação. A China estabelece padrões muito rígidos para o poder das estações base de comunicação, muito mais altos do que os padrões dos EUA e da UE, apenas 40 microwatts por centímetro quadrado, enquanto o padrão dos EUA é de 600 microwatts, o que é 15 vezes maior.

A radiação do secador de cabelo que costumamos usar é de cerca de 100 microwatts/centímetro quadrado. Quando o roteador sem fio em casa está a cerca de um metro de você, a radiação é de cerca de 60 microwatts por centímetro quadrado.

O fogão de indução é mais assustador. Quando você está a cerca de 0.5 m de distância do fogão de indução, a quantidade de radiação produzida é de surpreendentes 580 microwatts por centímetro quadrado. O motivo pelo qual os americanos estabelecem o padrão de radiação em 600 microwatts pode ser porque os americanos gostam especialmente de cozinhar com fogões de indução.

Na verdade, quando a distância entre você e o aparelho elétrico aumenta, a quantidade de radiação diminui rapidamente, e a radiação diminui cem vezes quando você a distancia em 30 centímetros.

Portanto, a quantidade de radiação para você do celular perto de sua testa será muito maior do que a da estação base. A potência do celular é realmente muito baixa, mas não é o caso quando está muito perto de você.

By the way, quando o sinal da estação base é fraco, o celular aumentará automaticamente a potência de transmissão da antena para capturar o sinal, e a radiação para você pode chegar a 50 microwatts por centímetro quadrado. Esses dados excedem ligeiramente o padrão nacional, mas são muito inferiores aos padrões europeus e americanos, portanto, você não precisa se preocupar com o fato de seu telefone celular prejudicá-lo.

Não é sensato que as pessoas reduzam a radiação destruindo as estações base. Porque quanto mais fraca a estação base, mais forte a radiação do sinal que você recebe, a menos que você não use o telefone.

A propósito, na era 5G, se dois telefones celulares no mesmo estação base comunicarem entre si, a estação base não transmitirá mais dados entre eles, mas apenas enviará um sinal de controle correspondente, para que os dois telefones possam transmitir sinais um ao outro por conta própria. Você sabe por quê? Como a potência do telefone celular é maior que a de uma estação base 5G, com transmissão de sinal mais forte e estável, o que é mais econômico ao economizar os recursos da estação base.

Salas de máquinas: fornecendo cuidados meticulosos

Saímos da unidade de RF e seguimos o cabo de alimentação até a parte mais crítica - a sala das máquinas.

Figura 14: Sala de máquinas

A função da sala de máquinas é abrigar em seu interior o equipamento core, ou seja, a unidade de banda base, para fornecer alimentação. Funciona exatamente como a cabeça humana protege o cérebro delicado, mas vital, por um crânio rígido. Portanto, a sala de máquinas não pode ser acessada casualmente. Além de ser protegido por cercas do lado de fora, também possui sistemas rígidos de gerenciamento e controle de acesso. Também tenho medo de que meu “cérebro” seja roubado.

Figura 15: Equipamento dentro da sala de máquinas

As estações base geralmente têm uma sala de máquinas, algumas em um canto discreto do prédio e outras no campo.

Você pode ver uma casa tão pequena sob a torre de ferro:

Figura 16: Sala de máquinas da estação base de campo

No passado, as estações base eram construídas tijolo por tijolo pelas operadoras, então isso dava muitos problemas. . . Portanto, agora é alterado para uma estação integrada:

Figura 17: Sala de máquinas integrada

Eles vêm com uma base, então tudo que eles precisam é que o guindaste encontre um lugar para colocá-lo e pronto (alguns até vêm com rodas, que podem ser puxadas)

O funcionamento normal da sala de máquinas requer o apoio de muitos recursos, assim como as pessoas precisam de ar, água e comida. Em primeiro lugar, se não houver eletricidade, tudo tem que entrar em greve, então o sistema de energia é obrigatório. É necessário introduzir energia CA municipal primeiro para fornecer energia e, em seguida, convertê-la em energia CC por meio da fonte de alimentação. Uma situação anormal também deve ser levada em consideração: e se houver uma queda de energia? Portanto, também deve estar equipado com uma bateria em modo de espera em todos os momentos.

Além disso, como muitas estações base devem ser conectadas a outras “irmãs” (estações base) para formar uma grande rede, equipamentos de transmissão para conectar umas às outras também são essenciais.

O espaço na casa das máquinas é pequeno e hermético, com pouca ventilação. A BBU, a fonte de alimentação e o equipamento de transmissão emitem calor continuamente quando funcionam. Quando o calor se acumula e faz com que a temperatura suba, assim como uma pessoa com febre, meu cérebro... ...a BBU não funcionará bem. Portanto, o ar-condicionado também é obrigatório.

Unidade de banda base: meu cérebro

Em um armário aleatório dentro da sala de máquinas, você pode ver uma caixa de cerca de dez centímetros de altura e menos de meio metro de largura, cheia de cabos, com algumas luzes de LED verdes no painel piscando rapidamente e acompanhadas pelo som sibilante de o ventilador girando.

Figura 18: Diagrama esquemático da BBU

Este é o meu cérebro - a lendária unidade de banda base BBU. A função da BBU é completar o processamento da informação original, que então pode ser enviada para a RRU para gerar um sinal de rádio, e então enviada para o celular através da antena. Por outro lado, o sinal enviado pelo celular também é recebido pela antena e, após processamento preliminar pela RRU, finalmente chega à BBU para extrair as informações.

Figura 19: Vista frontal da BBU

A BBU não pode ficar exposta à chuva, por isso costuma ser colocada dentro de casa (ou seja, no gabinete da casa de máquinas).

Figura 20: Diagrama esquemático dentro do gabinete

Também pode haver equipamentos de fonte de alimentação e equipamentos de transmissão no gabinete, que são fáceis de identificar:

Os equipamentos de energia geralmente têm muitas linhas vermelhas, pretas e azuis (linhas de energia), com muitos interruptores. O dispositivo de transmissão geralmente tem muitas portas de fibra óptica e portas de rede e é inserido com muitos amarelos cabos de fibra óptica.

BBU, RRU e antena são os “órgãos” principais do meu corpo. Eles trabalham juntos para ajudar meu corpo a funcionar normalmente e completar as funções de comunicação, como fazer chamadas, enviar mensagens de texto e navegar na Internet. Nunca luto sozinho, e sou melhor trabalhando junto com muitos “irmãos”, porque o poder de um indivíduo é muito pequeno. Se uma estação base é uma lâmpada, quantas lâmpadas são necessárias para iluminar uma cidade e quantas lâmpadas são necessárias para iluminar um país?

De fato, já em 2018, havia 6.48 milhões de estações base em todo o país. Meus irmãos e eu, como células, estamos intimamente conectados uns aos outros para formar uma rede, fornecendo serviços de comunicação com cobertura perfeita para todos. Essa é a minha missão, por mais difícil que eu seja, por mais que eu seja incompreendido, não terei arrependimentos.

Repetidores

O seguinte é um repetidor, que se parece mais com uma RRU.

Figura 21: Repetidor

O repetidor é na verdade um repetidor de sinal, que amplifica os sinais de radiofrequência de uplink e downlink e é usado para resolver o problema de cobertura de áreas cegas e de sinal fraco. O repetidor é barato, com um custo bem menor que o de uma estação base. Agora, os repetidores não são muito comuns.

Sistema de distribuição interna

A cobertura do sinal interno sempre foi um grande problema. As estações base são geralmente construídas em locais altos, como telhados de edifícios. Assim que as pessoas entram no prédio, os telefones celulares tendem a perder o sinal, especialmente em porões, estacionamentos e elevadores.

Portanto, para o ambiente interno, um sistema de distribuição interna será especialmente organizado, o que é frequentemente chamado de “distribuição interna” na indústria. A “distribuição interna” é, na verdade, o relé secundário e a cobertura aprimorada do sinal. O alimentador é conectado a partir da fonte (como uma estação base de microcélula ou um repetidor) e, em seguida, enviado para cada sala ou canal e, em seguida, a antena é usada para enviar o sinal.

Figura 22: Sistema de distribuição interna

A coisa parecida com uma chupeta que costumamos ver no topo da office é a antena de teto omnidirecional de “distribuição interna”.

Figura 23: Antena de teto omnidirecional

Estações base miniaturizadas

Atualmente, as estações base estão se desenvolvendo em direção à miniaturização. Por um lado, não ocupa muito espaço (economia de aluguel = economia de dinheiro), por outro lado, economiza energia e é ecologicamente correto (economia de eletricidade = economia de dinheiro) e, finalmente, a implantação é mais conveniente e rápida (economizando trabalho = economizando dinheiro). Se a estação base for miniaturizada, é uma combinação de BBU e RRU, ou a combinação de RRU e antena, ou a integração de BBU, RRU e antena.

Isso é semelhante ao roteador WiFi em casa? Chama-se Femto, que significa “quatrilionésimo”, e é uma estação base doméstica de baixa potência e cobertura de pequeno alcance.

Figura 24: Femtocell

Conclusão:

A estação base é o dispositivo mais incompreendido sem o qual todos não podem viver. Não é nada misterioso e não é assustador. Há muitas pessoas na indústria da comunicação bastante dedicadas a isso.