Czy zastanawiałeś się kiedyś, w jaki sposób telefon w Twojej kieszeni przekazuje Twój głos do innego telefonu i odwrotnie? Chociaż podzespoły telefonu wykonują dużo pracy, to maszty komórkowe wykonują większość zadań związanych z komunikacją bezprzewodową.
Ale czym dokładnie są maszty telefonii komórkowej? Jak oni pracują? Czytaj dalej, aby znaleźć odpowiedzi na te i inne pytania.
Co to jest wieża telefonii komórkowej?
Wieża komórkowa to wyspecjalizowana konstrukcja, która transmituje i odbiera sygnały komórkowe w ramach istniejącej sieci komórkowej. Wieże telefonii komórkowej lub telekomunikacyjne stanowią również podstawę strukturalną tych sieci – każda wieża tworzy unikalny węzeł, który może łączyć się z innymi masztami telefonii komórkowej w tej samej sieci lub nawet pomiędzy sieciami.
Maszty telefonii komórkowej, zwane także bazowymi urządzeniami nadawczo-odbiorczymi, wykorzystują wiele ważnych komponentów do odbierania i przesyłania sygnałów radiowych. W zależności od konkretnej wieży i lokalizacji, dana wieża komórkowa może tworzyć i odbierać sygnały na określonych częstotliwościach lub do określonych celów.
Jednak wszystkie maszty telefonii komórkowej wykorzystują energię elektryczną do generowania fal radiowych na docelowych częstotliwościach. Każdy telefon jest dostrojony do określonego zakresu częstotliwości lub pasma w zależności od operatora, funkcji i innych atrybutów telefonu. Większość wież komórkowych ma wysokość od 50 do 200 stóp.
Lokalizacje komórkowe, stacje bazowe i wieże są ściśle powiązane z FCC, czyli Federalną Komisją Łączności, ponieważ wpływają na dostępność usług komórkowych, bezprzewodowych i Wi-Fi. Duże firmy, takie jak AT&T, T-Mobile i Verizon, obsługują swoje sieci bezprzewodowe w sieci wielu różnych wież.
Niedawno zbudowano lub zmodernizowano maszty komórkowe 5G, aby stworzyć sieci 5G o większej przepustowości danych i silniejszych sygnałach telefonii komórkowej. Pomimo plotek te wieże komórkowe nie stwarzają żadnego zagrożenia dla zdrowia (mimo że istnieją twierdzenia o skutkach ubocznych niejonizującego promieniowania o częstotliwości radiowej nowych wież).
Jakie są główne typy masztów telefonii komórkowej?
Technicznie rzecz biorąc, większość głównych sieci składa się z czterech typów masztów komórkowych. Obejmują one:
Wieża kratowa. Nazywa się je również wieżami samonośnymi. Wieże kratowe mają trzy lub cztery boki i są bardzo elastyczne/wielofunkcyjne.
Wieża monopolowa. Są to monolityczne wieże rurowe wykonane ze stali lub betonu, zwykle o wysokości mniejszej niż 50 m.
Wieża z odciągami. Mają one zazwyczaj długość 100 m lub więcej i są połączone dużymi „odcinkami”, które zakotwiczają i wspierają infrastrukturę. Wieże te stanowią większość wież nadawczych i telewizyjnych.
Niewidzialna wieża. Są droższe, ale mają dodatkowe elementy estetyczne lub krajobrazowe, które czynią je bardziej atrakcyjnymi wizualnie.
Jakie są kluczowe elementy wieży telefonii komórkowej?
Maszty telefonii komórkowej muszą działać dzięki specyficznemu rozmieszczeniu podstawowych podzespołów, do których zaliczają się:
Jednostka grzewcza lub klimatyzacyjna
Anteny i inny sprzęt
dynamo
Generator zapasowy
Linie telefoniczne są zwykle wykonane ze światłowodów
sprzęt bezpieczeństwa
Wszystkie wieże komórkowe wymagają sprzętu radiowego i anten do przesyłania sygnałów radiowych. Większość wież ma rozbudowane generatory, kondensatory i jednostki klimatyzacyjne, aby utrzymać w wieżach stosunkowo chłód. Nawet w dość zimnym klimacie generatory te mogą powodować bardzo wysoką temperaturę w miejscach budowy wież komórkowych.
Jak działają maszty komórkowe?
Przyjrzyjmy się teraz bliżej działaniu masztów komórkowych. Zbadamy to, przyglądając się przykładowi typowego połączenia wykonanego z telefonu komórkowego.
Po pierwsze, telefon emituje elektromagnetyczne fale radiowe. Nazywa się je sygnałami o częstotliwości radiowej lub „RF”. Stacja komórkowa znajdująca się najbliżej Twojego telefonu odbiera sygnał RF i przesyła go dalej w sieci. Telefony komórkowe to radiotelefony dwukierunkowe, które mogą wysyłać sygnały do anten wież komórkowych i je odbierać.
Gdy telefon wysyła sygnał do najbliższej stacji bazowej, tworzy łącze nadrzędne. Jednocześnie, jeśli maszt komórkowy wyśle Twój sygnał do nowego telefonu, utworzy łącze w dół. Są one podobne do przesyłania i pobierania innych danych i informacji, ale operacje przesyłania i pobierania wykorzystują różne sygnały o częstotliwości radiowej i dlatego nie zakłócają sygnałów komórkowych.
Bardzo ważne jest, abyście Ty i osoba, z którą chcesz rozmawiać, używali tej samej częstotliwości radiowej do słuchania i komunikowania się.
Zamień słowa w sygnały
Maszty komórkowe odbierają sygnały z telefonu komórkowego, w tym sygnaturę elektromagnetyczną Twojego głosu. Następnie przekształca te sygnały w fale elektromagnetyczne. Anteny masztów telefonii komórkowej przekształcają te sygnały o częstotliwości radiowej na różne impulsy świetlne.
Następnie impulsy świetlne są wysyłane do bazowej skrzynki nadawczo-odbiorczej u podstawy wieży. Na tym etapie zaczyna się prawdziwa magia naukowa. Wieże komórkowe mogą wysyłać te sygnały na cały świat z prędkością światła.
Proces ulega odwróceniu, gdy sygnał dotrze do wieży docelowej (zwykle wieży znajdującej się najbliżej docelowego rozmówcy). Impuls świetlny opuszcza skrzynkę nadawczo-odbiorczą stacji bazowej i wraca do anteny, gdzie jest transmitowany jako sygnał o częstotliwości radiowej.
W jaki sposób stacje bazowe przekazują połączenia na Twój telefon komórkowy?
Bez wchodzenia w szczegóły techniczne, maszty komórkowe kierują połączenia na Twój telefon w następujący sposób:
Po pierwsze, wiele masztów komórkowych na określonym obszarze jest podłączonych do mobilnego centrum przełączającego (MSC). Ten centralny punkt jest połączony przewodami z wielu masztów telefonii komórkowej w okolicy.
W każdym MSC zarejestrowane są różne karty SIM. Dlatego każdy telefon ma „główny” MSC. Domowy MSC przechowuje informacje o każdym telefonie, takie jak plan usług, lokalizacja i stan aktywności.
Jeśli opuścisz zasięg swojego macierzystego MSC, wszelkie nowe MSC w Twojej okolicy będą komunikować się elektronicznie z Twoim macierzystym MSC. W ten sposób zawsze możesz śledzić swoją lokalizację, niezależnie od tego, gdzie się wybierasz.
Niezależnie od tego, jeśli telefon jest włączony i znajduje się w zasięgu stacji bazowej, może ona wykorzystywać sygnały o częstotliwości radiowej do identyfikacji Twojego unikalnego telefonu. Gdy ktoś zadzwoni na Twój telefon, najbliższy MSC przekieruje połączenie na Twój telefon. Może się to zdarzyć, gdy Twój telefon zacznie korzystać z roamingu, co może wiązać się z dodatkowymi opłatami.
W ten sposób ludzie mogą wysyłać i odbierać połączenia z dowolnego miejsca na świecie, nawet jeśli nie znajdują się w pobliżu swojej „domowej” wieży.
Jaki jest zasięg masztów komórkowych?
Oczywiście wszyscy byliśmy w sytuacjach, w których nie mogliśmy połączyć się z lokalną stacją komórkową i dlatego nie mogliśmy nawiązać połączenia. Być może zastanawiasz się, jaki jest średni zasięg wieży komórkowej.
To zależy od miejsca. Zasięg masztów telefonii komórkowej nie jest stały i będą na niego wpływać następujące czynniki:
Wysokość danej anteny wieży komórkowej
Częstotliwość sygnału komórkowego, z którego korzysta Twój telefon
Moc nadajnika telefonu i wieży komórkowej
Warunki pogodowe wokół masztów telefonii komórkowej
Jak różne budynki odbijają lub pochłaniają energię radiową
Szybkość transmisji danych w górę i w dół Twojego urządzenia mobilnego
Ogólnie rzecz biorąc, maszty komórkowe są rozmieszczone w odległości około 1–2 mil od siebie na obszarach podmiejskich i od 0,25 do 0,5 mil od siebie w obszarach metropolitalnych. Na obszarach wiejskich o płaskim terenie wieże komórkowe mogą być rozmieszczone w odległości od 30 do 45 mil od siebie. Na terenach pagórkowatych wieże komórkowe mogą być oddalone od siebie o zaledwie 3 do 5 mil.
We wszystkich tych przypadkach średni zasięg danej wieży komórkowej może wynosić od kilku do kilkudziesięciu mil. Wszystko zależy od czynników wymienionych powyżej!
Należy również pamiętać, że wiele masztów telefonii komórkowej jest umieszczonych blisko siebie, aby obsłużyć wzmożony ruch.
Na przykład w obszarach metropolitalnych znajduje się wiele masztów telefonii komórkowej, które są bardzo blisko siebie, ponieważ wiele osób przez cały czas wykonuje z nich połączenia. W niektórych przypadkach przejazd może być niemożliwy ze względu na duży ruch, chociaż w praktyce zdarza się to bardzo rzadko.
