محطات القاعدة الخلوية Cellular Base Stations

أدت الكمية المتزايدة من البيانات والفيديو التي يتم نقلها عبر السحابة إلى وضع نطاق ترددي ضخم وطلبات طاقة على سوق البنية التحتية بأكمله، كما إنّ الجمع بين مجموعة واسعة من “DCPs” للتحكم في التحيز ومراجع الجهد والمحولات الرقمية وحلول شجرة التوقيت المتكاملة للغاية، والتي أثبتت كفاءتها في الصناعة تلبي احتياجات هذه الأنظمة الحديثة.

ما هي محطات القاعدة الخلوية؟

المحطة الأساسية لقاعدة الاتصالات الخلوية: هي جهازاً لإرسال واستقبال الموجات الكهرومغناطيسية في نطاق الترددات الراديوية “RF”، وهي الموقع الذي تتواصل من خلاله الأجهزة الخلوية مع أنظمة الاتصالات المنتشرة في جميع العالم، وهوائيات محطة القاعدة الخلوية هي مصدر إشعاع التردد الراديوي الذي ينتقل من خلال الحجم المكاني للخلية التي تخدمها.

تشمل التطبيقات المستهدفة بطاقات راديو المحطة الأساسية ووحدات النسب البعيدة، ووحدات النطاق الأساسي، وكذلك الأقمار الصناعية ووصلات اتصالات الميكروويف.

• “RF” هي اختصار لـ “Radio Frequency”.

• “DCPs” هي اختصار لـ “Data Communication Protocol”.

ميزات محطات القاعدة الخلوية Cellular Base Stations:

• ضوضاء المرحلة الأقل والتي تزيد من نسبة الإشارة إلى الضوضاء الصادرة عن المحولات، وتمكن من الحصول على أفضل أداء لاسلكي.

• يتيح نطاق التردد العريض إمكانية نقل التصميم لدعم معايير “4G” الحالية و”5G” المستقبلية بالإضافة إلى أجهزة الراديو “MIMO” الضخمة ذات الموجة “mmWave”.

• قدرة انحراف منخفضة للغاية، ممّا يجعلها مثالية لتطبيقات تشكيل الحزمة.

• أحدث الحلول للجيل الخامس بتردد ناتج “LO” يصل إلى “18 جيجاهرتز” مع ضوضاء المرحلة الرائدة، وانحراف الطور المنخفض لنظام “AAS” لتشكيل الحزمة و”cTE <5ns” لمعدات الشبكة.

ملاحظة: “MIMO” هي اختصار لـ “Multiple-In Multiple-Out”. 

مكونات المحطة الأساسية الخلوية:

1- الهوائيات:

تستخدم لإرسال واستقبال الإشارات، ومن أجل توفير ظروف إرسال واستقبال جيدة يتم وضع الهوائيات على ارتفاع مرتفع عن الأرض أي فوق برج أو فوق أسطح المباني أو بالقرب منها، كما قد تكون الهوائيات من أنواع وأحجام متنوعة، فعلى سبيل المثال هوائي مائل وجهاز وصول لاسلكي وهوائي صاري، وقد تكون الهوائيات اتجاهية أو تكيفية أي قدرة تتكيف مع ظروف اتجاه المسافة أو من أنواع أخرى وفقاً لتوليد الاتصالات وتقنياته.

2- غرفة الاتصالات:

غرفة الاتصالات: هي مكان تخزين الأجهزة الإلكترونية، فعلى سبيل المثال أجهزة الاتصال وأجهزة الاستقبال والمرسلات ومكبرات الصوت.

3- نظام الكمبيوتر:

يتضمن على الشاشات التي تتحكم في أجهزة الإرسال والاستقبال، ويقوم نظام الكمبيوتر بترحيل ارتباطات إلى مفاتيح الاتصال خطية أو لاسلكية، ويحتوي على الواجهة معها وفقاً لتقنية الاتصال ذات الصلة، وتتيح أنظمة التبديل التحكم في مرور عدد كبير من الاتصالات عبر الشبكة ومراقبتها.

4- تكامل المحطة الأساسية في الشبكة العالمية:

يمكن إجراء تكامل موقع خلوي واحد لمحطة قاعدة في الشبكة الخلوية العامة عن طريق الخط الهاتفي المنتظم، أو الألياف الضوئية أو عن طريق اتصالات الميكروويف أو القمر الصناعي المخصصة للاتصالات السريعة.

5- أنظمة الإمداد بالكهرباء:

مثل أنظمة الطاقة والأنظمة الاحتياطية في حالة انقطاع التيار الكهربائي.

المحطات القاعدية وشبكات الاتصالات الخلوية:

تتكون البنية التحتية للشبكة التي توفر الاتصالات الخلوية اللاسلكية للمشتركين عادةً من مكونات رئيسية منسقة ومترابطة.

• شبكة الهاتف العامة المحولة “PSTN“، حيث توفر البنية التحتية لشبكة الخطوط الواجهة بين أنظمة الاتصالات الخلوية وأنظمة اتصالات الخط.

• يدعم “MSC” حوالي “100000 مشترك” ويتم إجراء حوالي “5000 اتصال” في وقت واحد، ويقوم مركز المحطة بوظائف التحكم في الاتصالات وإدارة الشؤون المالية.

• الموقع الخلوي المعروف أيضاً باسم المحطة الأساسية، لقراءة حول التعرض للإشعاع من محطات القاعدة الخلوية.

•  أجهزة المستخدم النهائي، مثل الهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والمحطات الطرفية المحمولة.

ملاحظة: “MSC” هي اختصار لـ “Mobile Station Center”.  

ملاحظة:“PSTN” هي اختصار لـ “Public Switched Telephone Networ”. 

الوظائف المحددة لمحطات القاعدة الخلوية:

1- الاتصال الخلوي:

الاتصال الخلوي: هي الوظيفة الرئيسية للمحطة الأساسية كجزء من شبكة الاتصالات الخلوية.

2- نقطة الوصول اللاسلكية:

قد تعمل المحطة الأساسية كنقطة تمكن من الوصول إلى شبكات اتصالات الكمبيوتر، مثل الإنترنت والشبكات اللاسلكية، من خلال أجهزة المودم وإلى الملحقات الرقمية الشخصية “PDA” مثل أجهزة الكمبيوتر وأجهزة الكمبيوتر اللوحية والهواتف المحمولة والعدادات الذكية.

• “PDA” هي اختصار لـ “Personal digital accessories”.

3- الرسوم البيانية والملاحة:

قد تكمل المحطة الأساسية نظام الملاحة عبر الأقمار الصناعية والموقع الجغرافي للمحطات القاعدية معروف بدقة وهم يراقبون باستمرار الفرق في المسافة بين هذا الموقع والبيانات على المواقع المستلمة من خلال أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية، كما ترسل المحطات الأساسية المعلومات حول المسافات المتفاوتة إلى نظام الملاحة، والتصحيحات التي يتم تلقيها من خلال أدواتها تمكن برامج الملاحة من العثور على الموقع بدقة أكبر.

4- الوساطة بين أجهزة الاتصال:

قد تعمل المحطات القاعدية كوسيط في أنظمة الاتصالات اللاسلكية اللاإرادية، مثل أجهزة الراديو ثنائية الاتجاه أو أجهزة الإرسال والاستقبال المحمولة باليد، حيث إذا ابتعد جهاز إرسال واحد في هذا النظام عن نطاق استقبال نظام الاتصال، فقد يتم تمكين الاتصال من خلال محطة أساسية واحدة أو أكثر.

التعرض للإشعاع من محطات القاعدة الخلوية:

المحطة الأساسية: هي النقطة المركزية التي تتصل من خلالها الهواتف المحمولة بأهداف مختلفة في جميع أنحاء العالم، حيث ترسل المحطات القاعدية إلى عدد كبير من الأجهزة المحمولة في وقت واحد، بحيث يكون ناتج الإرسال الخاص بها مرتفعاً بالنسبة إلى ناتج الهاتف المحمول، ومع ذلك على مسافة نموذجية تبلغ حوالي “6 أمتار” إلى “10 أمتار”، تنخفض قوة الإرسال للموقع الخلوي إلى مستوى منخفض للغاية.

سعة محطات القاعدة:

يمكن للمحطة الأساسية معالجة عدد معين من المكالمات فقط في وقت واحد، كما تحتوي المحطة الأساسية النموذجية على حوالي “168 قناة صوتية” متاحة وبمجرد الوصول إلى السعة تقريباً، وستسلم المحطة الأساسية بسهولة مستخدماً متنقلاً إلى محطة أساسية أخرى ضمن نطاق المستخدمين.

سيكون للمحطة الأساسية أيضاً حد لمقدار النطاق الترددي المتاح لإستعمال البيانات، ومع إدخال الهواتف الذكية كان على شركات الاتصالات زيادة عرض النطاق الترددي للقناة والمحطات الأساسية؛ لضمان عدم بطء الإنترنت خلال فترات الذروة، وكلما كان عرض النطاق الترددي للقناة أوسع كلما اتسع نطاق إرسال البيانات.

عرض نطاق القناة القياسي الذي تستخدمه شركات النقل في أستراليا هو “10 ميجاهرتز” أو “15 ميجاهرتز”، فمثلاً تخطط فودافون لاستخدام “20 ميجاهرتز” من عرض النطاق الترددي للجيل الرابع، وغالباً ما يستخدم مصطلح “التوصيل” عند الإشارة إلى حجم الأنبوب الذي يوفر الإنترنت لمحطة أساسية.

ما هي محطة قاعدة متنقلة؟

محطة قاعدة متنقلة: هي محطة قاعدة متنقلة ترسل أو تستقبل إشارات راديوية وهي مسؤولة عن تشكيل منطقة الخلية.

يتكون برج الخلية النموذجي من عدة أجزاء:

• الهوائيات لإرسال واستقبال إشارات الراديو داخل الخلية.

• البرج أو الهيكل الداعم، حيث يتم تركيب الهوائيات ويمكن أن يكون هذا المبنى أو الصاري أو البرج.

• الأجهزة، حيث تدعم عمليات المحطة الأساسية التي تسمى غالباِ محطة الإرسال والاستقبال الأساسية “BTS” ويتم تخزينها في خزانة أو ملجأ.

• الرابط والذي يعود إلى التبادل الرقمي والذي يمكن أن يكون إمّا كابلاً أو اتصالاً لاسلكياً.

ملاحظة: “BTS” هي اختصار لـ “base transceiver station”.