Základňové stanice mobilnej siete (BTS) a informácie o bunkách v SR.

V praxi to funguje takto: Povedzme, že Vaším mobilným telefónom zavoláte niekomu pri chôdzi cez pešiu zónu. Váš telefón automaticky rozpozná, ktorá bunka je najbližšie a snaží sa trvalo udržiavať kontakt s touto bunkou, keďže mu poskytuje najlepší príjem. Telefón sa však neustále pokúša zistiť úroveň signálu z iných dostupných buniek siete a automaticky “preskočiť” na tú bunku, ktorá mu poskytne lepší príjem, zatiaľ čo ste sa presunuli o pár sto metrov ďalej. Získavate teda trvalý, optimálny príjem, bez výpadkov. Celý tento postup sa stáva pre bežného užívateľa nepozorovateľný, za predpokladu, že pokrytie je stále rovnako dobré a na Vašej ceste neexistujú oblasti bez pokrytia.

Sú však oblasti, kde pokrytie idálne nie je, napriek symetrickému rozloženiu buniek. Sú to mestské oblasti s nerovnomernou zástavbou a kopcovitý terén.

Ako kompenzácia sa používa zhustenie buniek v oblasti s horším pokrytím, zvýšenie výkonu niektorých buniek, príp. možnosť nasmerovania signálu pomocou špeciálnych, tzv. sektorových antén.

Základňová stanica sa prevažne skladá z počítačovej elektroniky, ktorá celú stanicu riadi a umožňuje digitálne spracované údaje (hlas a dáta) prijímať a vysielať.
Každá stanica obsahuje vysokofrekvenčný modulátor (mikrovlnný vysielač), ktorý spolu s prijímačom tvorí komunikačný celok stanice (transceiver).
Transceiver a zvyšok elektroniky spolu so sieťovým a záložným napájacím zdrojom bývajú umiestnené v špeciálnom kontajneri, ktorý je káblami prepojený s anténnym systémom.

Typy sietí podľa generácie
1G
je skratka pre bezdrôtové komunikačné technológie prvej generácie. Sieť 1G tvoril plnoautomatický bunkový telefónny systém NMT (Nordic Mobile Telephone). Išlo o analógový systém pôvodne vyvinutý pre Fínsko, Dánsko, Nórsko a Švédsko. V roku 1991 bol ešte v bývalej ČSFR systém spustený spoločnosťou Eurotel.

Frekvencie
Pre základňové stanice bola vyčlenená frekvencia 463 – 467.5 MHz, pre mobilné telefóny 453 – 457.5 MHz.

Kapacita
Systém využíval nepulznú frekvenčnú moduláciu (FM) a metódu prístupu FDMA (Frequency Divission Multiple Access). Použitá frekvencia okolo 450 MHz mala nevýhody v podobe relatívne nízkej kapacity siete (úzke frekvenčné pásmo). Na druhej strane bolo výhodou veľmi dobré šírenie rádiových vĺn v rozľahlých a horských oblastiach z dôvodu ich lepšieho ohybu. Signál sa dobre šíril cez steny budov. Pokrytie bolo možné dosiahnuť z vysoko položených základňových staníc.

Vysielacie výkony
Rádius bunky v NMT sieti mal veľkosť od 2 do 30 km. NMT využíval duplexný prenos, umožňujúci súčasné prijímanie a vysielanie hlasu. Autotelefóny mali výkon až do 15 W, mobilné telefóny do 1 W.

Bezpečnosť siete
U systému NMT bolo možné naladením správnej frekvencie odpočúvať telefónny hovor.

Vypnutie sietí 1G
Zavedenie digitálnej mobilnej siete 2G (GSM) zmenšilo popularitu NMT až natoľko, že mobilný operátor kompletne pozastavil jeho prevádzku v roku 2008.Frekvenčné pásmo však zostalo využité dodnes. Využíva ho služba Flash-OFDM (Fast Low-latency Access with Seamless Handoff). Ide o jeden z variantov mobilného širokopásmového internetového prístupu, ktorého plošná komerčná prevádzka bola spustená v októbri 2005 operátorom T-Mobile (Flarion). Technológia umožňuje komunikáciu aj pri nízkej úrovni signálu, rovnomernú deľbu prenosovej rýchlosti medzi užívateľmi, ako aj uplatňovanie systému priorít. Prenosové rýchlosti v praxi dosahujú pri optimálnych podmienkach 5.3 Mb/s.
K 30.9.2015 Slovak Telecom túto službu vypol na celom území Slovenska s výnimkou Bratislavy a Košíc.

 

2G
je skratka pre bezdrôtové komunikačné technológie druhej generácie.
Prvé 2G mobilné telekomunikačné siete boli komerčne spustené na štandarde GSM (Global System for Mobile Communications) v roku 1991. GSM systémy používajú veľké výkony na prenos relatívne malého množstva dát na úzkom rádiovom pásme. Zatiaľ čo rádiové signály v sieťach 1G boli analógové, rádiový signál na 2G sieti je digitálny. 2G sa postupne nahrádza novšími technológiami 3G a 4G, avšak siete 2G sa stále používajú v mnohých slabo pokrytých častiach sveta.

Frekvencie
Základňové stanice 2G siete majú pridelené frekvenčné pásmo 925 – 960 MHz. Na tomto pásme vysielajú základňové stanice všetkých operátorov. Celková šírka pásma na jednu službu je 1.6 MHz, 8 kanálov x 200 kHz. Druhé (u nás menej používané pásmo) je 1805 – 1875 MHz so šírkou pásma 3 MHz, ktoré je dnes zdieľané s technológiou sietí LTE (4G).

Kapacita
Použitie digitálneho signálu medzi telefónom a základňovou stanicou zvyšuje kapacitu systému dvomi spôsobmi:
• Digitálne hlasové dáta možno komprimovať a multiplexovať vo väčšej miere, než u analógového hlasového prenosu a to použitím rôznych kodekov, čo umožňuje viac hovorov, ktoré môžu byť prenášané v rovnakej šírke rádiového pásma.
• Digitálne systémy boli navrhnuté tak, aby vyžarovali menej vysokofrekvenčnej energie z mobilných telefónov (postupným znižovaním výkonu telefónu). Základňové stanice sa mohli zmenšiť a ich výstavba bola lacnejšia.

Prenos dát
2G siete boli postavené predovšetkým pre hlasové služby a prenos dát nebol prioritou. Výnimku tvorili textové správy (tzv. SMS), multimediálne správy (tzv. MMS), kódy identifikácie volajúceho a presmerovanie hovorov.
Vylepšenia rýchlostí prenosu dát + zavedenie prístupu na internet
Systém GPRS (General Packet Radio Service) dosahuje maximálnu prenosovú rýchlosť 40 kb/s.
Systém EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution) dosahuje maximálnu prenosovú rýchlosť 500 kb/s.

Vysielacie výkony
Makrobunky základňových staníc GSM dosahujú výkony zhruba 40 W (45 dBm), pričom antény majú zisk okolo 17 dB. Celkový ERP vyžiarený výkon jednej bunky stanice dosahuje okolo 1 kW (60 dBm). Pri súčasnej existencii viacerých GSM staníc na jednom stanovišti môže byť úhrnný výkon násobne vyšší.
GSM základňové stanice zvyčajne vysielajú na kanáli 2 s reguláciou výkonu, zatiaľ čo kanál 1 (signalizačný riadiaci kanál, tzv. BCCH) vysiela trvalo s maximálnym vysielacím výkonom. Celková veľkosť elektromagnetického pola je teda premenlivá a závisí od momentálnej prevádzky. Meranie zväčša zahŕňa aplikáciu faktora 2 pri stanovovaní celkovej expozície. Pri demodulácii počuť kmitočet 1733 Hz.

Vypnutie sietí 2G
Austrália a USA oznámili zámer vypnutia GSM sietí do konca roka 2016. Vypnutie môže mať značný vplyv na elektronický bezpečnostný priemysel, keďže mnoho GSM zariadení stále využíva sieť pre poplašný systém dispečingu. GSM zariadenia by mali tak byť postupne nahradené novšími generáciami, aby sa zabránilo výpadkom služieb.

3G
je skratka pre tretiu generáciu mobilných telekomunikačných technológií.
3G nachádza uplatnenie v prenose hlasu, mobilnom prístupe k internetu, pevnom bezdrôtovom pripojení k internetu, videohovoroch a mobilnej televízii. 3G siete boli v roku 2001 komerčne spustené na štandarde UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). Všetky moderné mobilné telefóny podporujú hybridnú prevádzku medzi systémom UMTS a GSM.

Frekvencie
Základňové stanice 3G siete majú pridelené frekvenčné pásmo 2110 – 2170 MHz. Na tomto pásme vysielajú základňové stanice všetkých operátorov. Celková šírka pásma na jednu službu je 5 MHz.

Prenos dát
Pôvodné a najrozšírenejšie rádiové rozhranie sa nazýva WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access). Disponuje prenosovou rýchlosťou minimálne 200 kb/s. Najnovšie UMTS systémy, tzv. HSPA+ (High Speed Packet Access Plus) poskytujú maximálne rýchlosti prenosu dát až do 56 Mb/s. Rádiové rozhranie je založené na rozptýlenom spektre rádiového prenosu. V súčasnosti ide o najzaužívanejší systém prenosu dát v smartfónoch a mobilných modemoch v prenosných počítačoch.

Bezpečnosť siete
3G siete ponúkajú lepšie zabezpečenie než ich 2G predchodcovia. Používajú blokovú šifru Kasumi namiesto staršej prúdovej šifry. Napriek tomu, už niekoľko vážnych slabín bolo v Kasumi šifre identifikovaných.

Vysielacie výkony
Makrobunky základňových staníc GSM dosahujú výkony zhruba 40 W (45 dBm), pričom antény majú zisk okolo 18 dB. Celkový ERP vyžiarený výkon jednej bunky stanice dosahuje okolo 1 kW (60 dBm). Pri súčasnej existencii viacerých UMTS alebo GSM staníc na jednom stanovišti môže byť úhrnný výkon násobne vyšší.

Štruktúra signálu základňovej stanice UMTS
Signál UMTS základňovej stanice je charakteristický vysokým činiteľom výkyvu amplitúdy. Signalizačný signál (spoločný pilotný kanál, tzv. CPICH) je vysielaný definovaným, konštantným výkonom. Intenzita poľa každého existujúceho CPICH sa dá určiť na základe selektívneho merania. Maximálna veľkosť elektromagnetického pola sa vypočíta ako veľkosť intenzity nameraného CPICH kanála vynásobeného faktorom vyplývajúcim z aktuálne nastavenej úrovne CPICH a maximálneho požadovaného vysielacieho výkonu výsledného frekvenčného kanála. Faktor má zvyčajne hodnotu 10 (ref. prevádzkovateľov siete). Pri demodulácii počuť charakteristický “šum” CPICH s frekvenciou 15 kHz s impulznou frázou. Činiteľom výkyvu je modulácia podobná digitálnej TV – DVB (Digital Video Broadcasting).

4G
je skratka pre štvrtú generáciu mobilných telekomunikačných technológií. Systém 4G, komerčne spustený v roku 2012 na štandarde LTE (Long Term Evolution), poskytuje okrem obvyklých hlasových služieb aj mobilné širokopásmové pripojenie k internetu pre notebooky s bezdrôtovým modemom, smartfóny, tablety a ďalšie mobilné zariadenia. Aplikácie zahŕňajú mobilný webový prístup, IP telefóniu, herné služby, HD mobilnú televíziu, videokonferencie, 3D televíziu a cloud computing.

Frekvencie
Licencie pre frekvenčné pásma 4G sietí boli na Slovensku vysúťažené takto:

LTE, podobne ako iné rádiové štandardy mobilnej technológie, používajú rôzne signalizačné kanály. Tieto signalizačné kanály, zložené zo synchronizačných signálov a vysielacích kanálov (kanály obsahujú dátové informácie), sú v podstate sústredené v centre celej šírky pásma LTE signálu. Má to výhodu v tom, že signalizačné pole je vždy nezávislé od použitej kanálovej šírky pásma a pripájané zariadenia vždy nájdu potrebné informácie na rovnakom mieste vo frekvenčnom spektre. Pri demodulácii počuť kmitočet 2000 Hz.

Prenos dát
V porovnaní s UMTS (5 MHz) používa LTE väčšie flexibilné šírky pásma, 10, 15 a 20 MHz, čo umožňuje vyššiu rýchlosť prenosu dát do 326 Mb/s. LTE je sieť majoritne orientovaná na prenos dát (na báze IP).
Pre ďalšie zvýšenie rýchlosti prenosu dát a spektrálnej účinnosti sa u LTE používa anténna technika MIMO (Multiple Input Multiple Output). MIMO používa viac ciest šírenia signálu medzi vysielačom a prijímačom. Používaním niekoľkých antén na strane základňovej stanice a čiastočne na strane mobilného zariadenia sú umožnené viaceré dátové toky zároveň, čo vedie k väčšiemu rozsahu paralelne prenášaných dát (space multiplexing).
Pásma v nižšom frekvenčnom rozsahu 800 MHz sú pre šírenie signálu priaznivejšie z dôvodu lepšej penetrácie signálu cez pevné stavebné materiály a na väčšie vzdialenosti, než je tomu u rozsahu 2600 MHz. 800 MHz má z hľadiska dostupnosti signálu pri rovnakom výkone najvhodnejšie podmienky, lepšie než 2100 MHz UMTS a dokonca 900 MHz GSM. V dôsledku toho môžu byť oveľa väčšie povrchové plochy pokryté signálom základňovej stanice. Z rovnakého dôvodu, pokrytie vidieckych oblastí je priaznivejšie v pásme 800 MHz, než v 2 GHz pásme.

Kódovanie a modulácia
Flexibilita vo využití šírky pásma sa získava pomocou kódovania OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access). V tejto metóde sa mnoho individuálnych nosných distribuuje cez kanálovú šírku pásma. Nealokované subkanály sú vypnuté, znižuje to spotrebu energie a znižuje rušenie. Frekvenčný rozostup nosných je 15 kHz. Pre kanálovú šírku pásma 20 MHz sa teda použije 1200 nosných, čo zodpovedá skutočnej obsadenej šírke pásma 18 MHz. OFDMA používa aj digitálny rozhlas DAB a digitálna televízia DVB-T.

Dynamika
OFDM signály majú vysoký činiteľ výkyvu. To znamená, že špičkový výkon je oveľa vyšší, než je priemerný výkon. Keďže sa však žiaľ pri hygienických meraniach berú do úvahy len tepelné účinky, zvyčajne sa meria pomocou detektora RMS (Root Mean Square).

Vysielacie výkony
Výkon je u každého kanálu LTE podobný ako pri GSM a UMTS systémoch a u makrobunky sa pohybuje medzi 20 až 50 W. Antény majú zisk 15-20 dB, takže ekvivalentný vyžiarený výkon dosahuje okolo 1-2 kW.

Štruktúra signálu základňovej stanice LTE
Najmenšia časová jednotka LTE signálu má dĺžku asi 71 µs a je nazývaná “symbol”. 7 po sebe idúcich symbolov tvorí “slot” (doba trvania: 0.5 ms) a 20 po sebe idúcich slotov tvorí “LTE-Frame” (doba trvania: 10 ms). Najmenšia časovo-frekvenčná jednotka (subkanál) v jednom symbole (15 kHz x 71 µs) sa nazýva “Resource element”. Elementy sa používajú na prenos užívateľských dát.”Reference Signal”, ktorý je pravidelne rozložený medzi elementy po celej šírke signálu a má konštantný výstupný výkon, sa používa pre stanovenie kvality rádiového signálu a je ho možné použiť na odhad celkovej expozície aplikovaním faktora 20. Pokiaľ na základňovej stanici neprebieha žiaden prenos dát, “resource elementy” sú väčšinou prázdne (t.j. príslušné subkanály sú vypnuté). V praxi to znamená, že veľkosť prevádzky a zaťaženie siete ovplyvňuje štruktúru signálu základňovej stanice.

Priemerovanie
Na rozdiel od GSM a UMTS, neexistuje žiadna časová konštanta a teda trvalo vysielaný signál v LTE. Preto je nutné vždy vytvoriť strednú hodnotu po určitú dobu, aby sa získal stabilný výsledok merania. Jediné v praxi užitočné vodítko pre určenie maximálnych možných expozícií môže poskytnúť iba stanovenie konštantného, pokiaľ možno cez celú šírku pásma distribuovaného signálu. Jediné signály v LTE, ktoré spĺňajú požiadavky, sú referenčné signály. Sú rozložené po celom kanáli a vysielané s konštantným výkonom. Meraním všetkých referenčných signálov cez celú šírku pásma LTE kanála môže byť určená veľkosť expozície. Ale dôležité je poznať vysielací výkon referenčných symbolov, pretože tieto sa môžu líšiť od ostatných symbolov (prevádzka a synchronizácia). Často sú referenčné symboly vysielané s vyšším vysielacím výkonom, takže pripájané zariadenia dosahujú lepší odhad kvality signálu.

5G
je skratka pre piatu generáciu mobilných telekomunikačných technológií, ktorá je momentálne vo vývoji.
Požiadavky pre siete 5G sú:
• rýchlosť prenosu dát aspoň 1 Gb/s
• tisíce súčasných pripojení
• lepšie pokrytie signálom
• nové využitie, internet vecí, životne dôležité komunikačné trasy v čase prírodnej katastrofy

Európska komisia pod vedením Neelie Kroesovej ešte v roku 2012 vyčlenila 50 mil. EUR na výskum nových mobilných technológii 5G do roku 2020. Najmä do projektu METIS 2020 je zapojených niekoľko telekomunikačných spoločností a projekt má za cieľ dosiahnuť svetovo široký konsenzus o budúcej globálnej mobilnej a bezdrôtovej komunikácii.

Aktuálne frekvenčné pásma: 

Typ siete	Frekvenčné pásmo	Orange 231 01	Slovak Telekom 231 02	Swan 231 03	Telefónica O2 231 06
FLASH OFDM	NMT 450		461.21 – 465.73
2G	GSM 900	935.1 – 941.1 947.1 – 950.1 953.9 – 954.3 957.2 958.1 – 958.7	941.1 – 947.1 950.1 – 953.1 954.5 955.3 – 955.9 956.7 – 957.1		928.0 – 934.8 953.2 – 953.8 954.6 – 955.2 956.0 – 956.6 957.4 – 958.0
2G	GSM 1800	1810.1 – 1820.1 1833.5 – 1841.1 1842.9 – 1845.3	1820.1 – 1833.5 1841.1 – 1842.9		1845.4 – 1860.0
3G	UMTS 2100 TDD	1900 – 1905	1905 – 1910		1910 – 1915
3G	UMTS 2100 FDD	2110 – 2130	2130 – 2150		2150 – 2170
4G	LTE 800 FDD	801 – 811	791 – 801		811 – 821
4G	LTE 1800 FDD	1810.1 – 1811.3 1819.1 – 1820.1 1838.9 – 1841.1 1844.9 – 1845.3		1805.1 – 1810.1 1861.1 – 1866.1 1866.1 – 1871.1	1860.5 – 1861.1
4G	LTE 2600 FDD	2620 – 2650	2650 – 2690
4G	LTE 2600 TDD		2570 – 2620

 

Network Cell Info je nástroj na monitorovanie buniek a nástroj na meranie denníkov (4G +, LTE, CDMA, WCDMA, GSM). Poskytuje aj informácie o WiFi

Hlavné rysy:
Monitorovanie celulárnych a WiFi signálov takmer v reálnom čase (1 sekundu) v záložkách Gauge / Raw (*)
GSM, CDMA, UMTS (WCDMA), podpora IWLAN, LTE, LTE +
Podpora Dual SIM (*)
5/6 Merače signálu pre SIM a WiFi (*)
Signal Plots, až 6 článkov
Číslo / názov pásma (**)
SIM # preferencie pre inú kartu ako Gauge
Mapa s informáciami o sieťových bunkách a meračmi signálov
Protokoly, merania bunkových signálov (na karte Mapa)
Označenie umiestnení buniek (nie bunkových veží) na mape z služby Mozilla Location Service (MLS), bez cdma (*)
Farbenie trasy (na mape) podľa intenzity signálu a značkovacie mapy s údajmi o polohe a signálu
Merania v pozadí
Nastavenia merania (minimálna vzdialenosť, minimálna presnosť, snímač pohybu atď.)
Meranie exportu databázy v jazykoch KML 2.2, MLS Geosubmit v.2, CLF v.3, OpenCellID csv, typy databáz CMWF
Informácie o sieti v stavovom paneli
Zvukové upozornenia (v systéme, zmeny počtu buniek)
Raw pohľad na sieťové bunkové informácie
Štatistiky pripojenia (2G / 2.5G / 3G / 3.5G / 4G / 4G +)
SIM a informácie o zariadení
Otáčanie obrazovky

Official app site: http://wilysis.com/networkcellinfo

Hlavné spoločné znaky:
Monitorovanie celulárnych a WiFi signálov takmer v reálnom čase (1 sekundu) v záložkách Gauge / Raw (*)
GSM, CDMA, UMTS (WCDMA), podpora IWLAN, LTE, LTE +
Podpora Dual SIM (*)
Signalizátory pre SIM a WiFi (*)
SIM # preferencie pre inú kartu ako Gauge
Mapa s informáciami o sieťových bunkách a meračmi signálov
Označenie umiestnení buniek (nie bunkových veží) v Mapu z služby Mozilla Location Service (MLS), okrem cdma (*)
Farbenie trasy (na mape) podľa intenzity signálu a značkovacie mapy s údajmi o polohe a signálu
Záznamy, meranie bunkových signálov
Nastavenia merania (minimálna vzdialenosť, minimálna presnosť, snímač pohybu atď.)
Meranie exportu databázy v jazykoch KML 2.2, MLS Geosubmit v.2, CLF v.3, OpenCellID csv, typy databáz CMWF
Informácie o sieti v stavovom paneli
Zvukové upozornenia (v systéme, zmeny počtu buniek)
Raw pohľad na sieťové bunkové informácie
Surový zväčšený pohľad na informácie o sieťových bunkách (len bunka na obsluhu)
Štatistiky pripojenia
SIM a informácie o zariadení
Záložky: vyberte viditeľné karty
Nastavenia zobrazenia mapy (Normálne, Satelitné, Terénne, Hybridné)
Karta Gauge: možnosť zobraziť iba 1 SIM alebo 2 SIM (plus alebo bez WiFi)
Raw tabuľka: Maximálne bunky suseda zobrazujú nastavenie, zobrazujú nastavenie počtu buniek 0-ASU

 

Technológia podporuje sigint.sk výrobcu BTS – GSM stanica, vlastný GSM vysielač aktivovaný za pár minút a telefonujete aj tam, kde nie je žiadny operátor GSM. 

Zariadenie SÚKROMNÁ BTS – GSM stanica, je vlastný vysielač GSM určený pre komerčné nasadenie v opustených oblastiach, banských častiach alebo na laboratórnu simuláciu 2.5 G sietí alebo aj ako jednoduchá náhrada GSM-BTS pri komerčnom výpadku siete.
Pozor zariadenie nie je možné prevádzkovať bez frekvenčných GSM licencií. Prevádzka iba na zvláštne povolenie.  Viac na webe : http://www.alibaba.sk/news/bts