Статья · Оборудование сотовых сетей

Базовая станция 4G/5G: моноблочная, распределённая или мобильная — как выбрать

Базовая станция 4G/5G — это блок обработки, радиоблоки, антенны, питание и транспорт в ядро сети. Разбираем, чем моноблочная станция отличается от распределённой BBU + RRU и мобильной, сколько покрывает одна сота, как рассчитать резерв питания и какое оборудование RAN нужно сети. Станции и оборудование КАДАММ (KADAMM).

KADAMM BS-D45KADAMM BS-D45 — распределённая базовая станция 4G/5G: блок BBU и радиоблоки RRU 2T2R

KADAMM BS-I45KADAMM BS-I45 — моноблочная базовая станция 4G/5G 2T2R / 4TR до 2×100 Вт

KADAMM BS-E45KADAMM BS-E45 — мобильная базовая станция 4G/5G для экстренной связи: RAN и ядро сет

Если коротко

Моноблочная — одна-две соты и быстрый запуск: KADAMM BS-I45, 2T2R до 2×100 Вт или 4TR.

Распределённая — три сектора и больше: BBU 1U в стойке, RRU у антенн, оптика — KADAMM BS-D45.

Мобильная — сеть без оператора: ядро внутри, до 6 кг — KADAMM BS-E45.

Сети нужны ещё система управления, шлюз безопасности и покрытие в зданиях.

Что входит в базовую станцию

Базовая станция 4G (eNodeB) или 5G (gNodeB) — часть сети радиодоступа RAN. Она связывает телефоны, модемы и датчики по радио с ядром сети: EPC в 4G, 5GC в 5G. Станция состоит из блока цифровой обработки — он кодирует данные, распределяет радиоресурс, считает MIMO — и радиоблока, который переносит сигнал на рабочую частоту и усиливает его. Антенны к станции подключаются внешние.

Где стоят обработка и радио — в одном корпусе или раздельно, — определяет архитектуру. От неё зависят длина высокочастотного кабеля, способ монтажа, число секторов на один комплект и возможность наращивать сеть.

Распределённая: цифровая обработка — в аппаратной, радиоблоки — у антенн, между ними оптика. Моноблочная: всё в одном уличном корпусе рядом с антенной.

Моноблочная, распределённая, мобильная

	KADAMM BS-I45	KADAMM BS-D45	KADAMM BS-E45
Архитектура	моноблок	BBU + RRU	мобильная, RAN и ядро сети в одном корпусе
Стандарты / диапазоны	5G NR / LTE	3GPP R15 NR / LTE	5G n28, 4G B8 (другие — по заказу)
Каналы	2T2R или 4TR	2T2R	2T2R
Мощность	2×100 / 80 / 60 / 40 Вт (2T2R); 4×5 Вт (4TR)	RRU 2×100 / 80 / 40 Вт	33 дБм
Полоса	10–100 МГц	RRU 20 / 40 / 100 / 200 МГц	—
Пользователи	NR 1200, LTE 400 подключённых	NR 1200, LTE 400 подключённых	—
Питание	220 В AC или −48 В DC	BBU −48 В DC; RRU 220 В AC или −48 В DC	до 150 Вт
Транспорт	PON, IPSec	IPRAN / STN / PON; BBU — 10G SFP+	автономно
Габарит и масса	450 × 330 × 165 мм, менее 27 кг (2T2R)	RRU 450 × 330 × 165 мм, менее 30 кг; BBU 1U	менее 6 л, до 6 кг

Моноблочная — быстрый запуск

Один уличный корпус на опоре рядом с антенной, к нему — питание и транспорт. Так закрывают одну-две соты на промышленном объекте, в карьере, порту, посёлке. Исполнение 4TR на 4×5 Вт — малая сота для улицы, площади или цеха, где важна ёмкость и четыре потока, а не дальность.

Распределённая — для роста сети

BBU — сервер 19″ высотой 1U — стоит в аппаратной, RRU — у антенн на мачте или стене, связь между ними по оптике. Один BBU KADAMM BS-D45 обслуживает 4 соты NR и 2 LTE или 6 сот NR и 3 LTE. Новый сектор — это ещё один RRU и волокно к тому же BBU.

Главный выигрыш распределённой схемы — короткий высокочастотный тракт. Фидер 7/8″ на 1800 МГц теряет около 6 дБ на 100 м, и станция у подножия 40-метровой мачты отдаёт в фидер половину мощности. RRU у антенны оставляет только перемычку в пару метров.

Мобильная — сеть без оператора

KADAMM BS-E45 содержит и радиодоступ, и ядро сети: включили — и вокруг автономная сеть 4G/5G, в которой абоненты связываются друг с другом без внешних каналов. Масса до 6 кг, потребление до 150 Вт, синхронизация по BeiDou, GPS или автономно, поддержка IoT: Cat.1, NB-IoT, RedCap. Применение — аварии и ЧС, учения, экспедиции, временные площадки.

Сколько покрывает одна сота

Дальность считают по уровню сигнала у абонента. Для LTE 20 МГц мощность 100 Вт на канал делится на 1200 поднесущих: на одну приходится около 19 дБм. С секторной антенной 17 дБи это около 35 дБм на поднесущую в направлении абонента. В городе на 1800 МГц, с антенной на 30 м, потери на трассе по модели COST-231 Хата составляют около 136 дБ на 1 км и около 147 дБ на 2 км — уровень на улице получается примерно −101 и −112 дБм.

Условия	Ориентир дальности одной соты
город, 1800 МГц, на улице	около 1 км уверенно, до 2 км — край зоны
город, 1800 МГц, внутри зданий	в 1,5–2 раза меньше: стены отнимают 10–20 дБ
пригород, 800–900 МГц	несколько километров
открытая местность, 700–900 МГц, высокая мачта	до десятков километров

Отсюда два вывода. Первый: внутри зданий покрытие строят отдельно — малыми сотами, распределёнными антенными системами или оптикой до помещения. Второй: высота подвеса антенн — самый дешёвый способ увеличить зону; подъём с 15 до 45 м снижает потери на трассе 2 км примерно на 8 дБ.

Питание и резерв

Станции KADAMM питаются от 220 В или от −48 В постоянного тока — стандарта связи, к которому подключают аккумуляторы. Ток от −48 В — I = P / 48, ёмкость батареи на 8 часов при глубине разряда 80 % — C = I · 8 / 0,8:

Станция	Потребление (предел)	Ток от −48 В	Батарея на 8 ч
KADAMM BS-I45, 4TR	250 Вт	5,2 А	52 А·ч
KADAMM BS-I45, 2T2R, два стандарта	730 Вт	15,2 А	152 А·ч
KADAMM BS-D45: BBU и RRU, два стандарта	1030 Вт	21,5 А	215 А·ч
KADAMM BS-E45	150 Вт	3,1 А	31 А·ч

Значения «до» — предельные; при неполной нагрузке соты потребление ниже. От −48 В ток I = P / 48.

Время резерва выбирают по тому, сколько нужно аварийной бригаде, чтобы доехать до объекта или запустить генератор. Расчёт по предельному потреблению даёт запас: при обычной нагрузке соты станция потребляет меньше.

Синхронизация и антенна ГНСС

5G на 3,5 и 2,6 ГГц работает в режиме TDD: передача и приём на одной частоте по очереди. Соседние соты обязаны переключаться одновременно — по требованию 3GPP расхождение не больше 3 мкс. Обычно станция берёт время от спутников через антенну GPS/ГЛОНАСС на мачте. Для FDD фазовая синхронизация не обязательна, но точная частота нужна в любом случае.

Что нужно сети кроме станций

Оборудование	Назначение	Основные функции
KADAMM NMS-RAN	система управления сетью	аварии и их первопричина, пакетная настройка, удалённое обновление, KPI, планирование ёмкости, права и журнал; веб-интерфейс
KADAMM SEGW-RAN	шлюз безопасности	туннели IPSec / IKEv2, агрегация SCTP (NGAP, S1-AP), TR-069, ACL, DPI, режимы 4G и 5G
KADAMM FTTR-KIT	оптика до комнаты	шлюз GPON / XGPON + Wi-Fi 6, до 16 роутеров (дом) или 32 (предприятие), вниз 10 Гбит/с

Шлюз безопасности обязателен, когда малые соты подключаются через общий или арендованный канал: весь трафик идёт в шифрованных туннелях, и в ядро попадают только проверенные устройства. Система управления окупается с первой десятки станций — без неё каждая авария ищется выездом.

Частоты и разрешения

Станция работает только в выделенных ей полосах. Частоты выделяются по решению ГКРЧ, на использование радиочастот и регистрацию станций нужны разрешительные документы. Поэтому выбор оборудования начинают с диапазона: от него зависят исполнение радиоблока, антенны и фильтры.

Частная сеть 4G/5G на предприятии

Своя сеть радиодоступа нужна там, где общественная сеть не даёт нужного покрытия, ёмкости или управляемости: в карьерах и на рудниках, в портах и на складах, на заводах с подвижной техникой и датчиками, на месторождениях. Такую сеть строят из тех же элементов, что и сеть оператора: станции, антенны, транспорт, ядро сети и система управления — только в масштабе одного объекта.

Для небольшой площадки достаточно одной-двух моноблочных станций и ядра сети. Для распределённого объекта удобнее BBU в центральной аппаратной и RRU на опорах по территории. Временную сеть — на период строительства, аварийных работ или мероприятия — разворачивают мобильной станцией. Датчики и телеметрия подключаются через NB-IoT и Cat.1, а носимые терминалы и видеокамеры — через LTE и 5G.

Монтаж: опора, антенны, кабели

Радиоблок RRU и моноблок KADAMM — уличного исполнения, их крепят на трубу или стену рядом с антеннами. Масса радиоблока — менее 30 кг, моноблока 2T2R — менее 27 кг, поэтому опору и кронштейны рассчитывают с запасом, с учётом ветровой нагрузки на антенны. Перемычки от радиоблока до антенн делают как можно короче, разъёмы на улице герметизируют, опору заземляют, а на вводах кабелей питания и транспорта ставят защиту от перенапряжений.

Оптику между BBU и RRU прокладывают в защищённом кабеле; в аппаратной BBU занимает 1U в стандартной стойке 19″. Антенну ГНСС для синхронизации ставят с открытым видом на небо, вдали от передающих антенн.