نظام محطة القاعدة للاتصالات BTS

تُعد “BTS” هي بنية تحتية للاتصالات تستخدم لتسهيل الاتصال اللاسلكي بين جهاز المشترك وشبكة مشغل الاتصالات، كما يمكن أن يكون جهاز المشترك عبارة عن هاتف محمول أو أجهزة إنترنت لاسلكية بينما يمكن أن تكون شبكة المشغل عبارة عن نظام “GSM” أو “CDMA” أو “TDMA“.

ما هي محطة الإرسال والاستقبال الأساسية BTS

محطة الإرسال والاستقبال الأساسية (BTS): هي جهاز إرسال واستقبال لاسلكي ثابت في أي شبكة متنقلة، كما تقوم المحطة بتوصيل الأجهزة المحمولة بالشبكة، حيث يقوم بإرسال واستقبال إشارات الراديو إلى الأجهزة المحمولة وتحويلها إلى إشارات رقمية تمررها على الشبكة لتوجيهها إلى محطات أخرى في الشبكة أو إلى الإنترنت.

• “BTS” هي اختصار لـ “Base Transceiver Station”.

• “GSM” هي اختصار لـ “Global System for Mobile”.

• “CDMA” هي اختصار لـ “Code division multiple access”.

• “TDMA” هي اختصار لـ “Time Division Multiple Access”.

أساسيات محطة BTS

يتكون “BTS” النموذجي من جهاز إرسال واستقبال “TRX” يتعامل مع إرسال واستقبال الإشارات وإرسال واستقبال الإشارات من أو إلى كيانات الشبكة الأعلى، وهو موحد يجمع التغذية من عدة “TRXs” بحيث يمكن إرسالها عبر هوائي واحد ممّا يقلل من عدد الهوائيات التي تحتاج إلى تثبيتها، ومضخم الطاقة الذي يساعد في تضخيم الإشارة من “TRX” للإرسال عبر الهوائي، وجهاز إرسال مزدوج يستخدم لفصل إشارات الإرسال والاستقبال من وإلى الهوائي والهوائي الذي يعد جزءاً خارجياً من “BTS”.

عادة ما يتم وضع معدات “BTS” في ملجأ يحمي معدات الاتصالات من الظروف الخارجية مثل الغبار والتآكل والصدأ والسرقة وما إلى ذلك، كما يتألف الملجأ بالتالي من معدات “BTS” ومكيف هواء يستخدم لتبريد المساحة نتيجة للحرارة الناتجة عن المعدات، وبطارية يزود المعدات بالطاقة الكهربائية ومصابيح الأمان.

تتجاوز درجة حرارة ملجأ الاتصالات أثناء التشغيل “55 درجة مئوية” وهي حالة تشغيل سيئة لمعدات “BTS” الإلكترونية، وهذا يستلزم الحاجة إلى مكيف هواء خاصة في المناطق الاستوائية للحفاظ على درجة حرارة المأوى عند “25 درجة مئوية” من أجل إطالة العمر الافتراضي لكل من معدات “BTS” والبطاريات.

الرطوبة النسبية هي أيضاً مصدر قلق رئيسي وبالتالي يتم الحفاظ عليها أقل من “60%” لتجنب تكثف السوائل على الجهاز، وفي معظم الحالات يعمل مكيف الهواء بوظيفة مزدوجة للتبريد وإزالة الرطوبة بغرض الحفاظ على مستويات الرطوبة المقبولة، كما تحتاج البنية التحتية لشبكات المحمول إلى مراقبة موثوقة لتكنولوجيا الخلفية للتبريد والتدفئة وظروف البناء أو الموقع.

ويصف هذا الحل بعض أنواع المراقبة والتنبيه، كما تدير شركة الاتصالات المتنقلة نظاماً على مستوى الدولة لمحطات الإرسال والاستقبال الأساسية “BTS”، ونظام “BTS” هو جزء من شبكة “GSM” مسؤول عن استقبال وإرسال إشارات الراديو من الهواتف المحمولة، ومحطة الإرسال والاستقبال الأساسية هي وصف عام للمعدات التي تتكون من تكنولوجيا الاتصالات والواجهة الهوائية لشبكة الهاتف المحمول “GSM” و”UMTS“.

قد تكون الشبكة أي تقنية لاسلكية مثل الوصول المتعدد لقسم الكود “CDMA” أو النظام العالمي للاتصالات المتنقلة “GSM”، أو قابلية التشغيل البيني العالمية للوصول إلى الميكروويف “WiMAX” أو شبكة “Wi-Fi”، ومع ذلك نظراً لأنّ “BTS” مرتبط بتقنيات الاتصالات المتنقلة فإنّه يشير إلى المعدات التي تنشئ “الخلية” في الشبكة الخلوية.

وفي بعض الأحيان يُشار إلى المحطة الأساسية بأكملها بالإضافة إلى برجها بشكل غير صحيح على أنّها “BTS” أو برج الهاتف المحمول، وكجزء من شبكة خلوية تمتلك “BTS” معدات لتشفير وفك تشفير الاتصالات ومعدات ترشيح الطيف والهوائيات وأجهزة الإرسال والاستقبال “TRX”، وعادةً ما يحتوي “BTS” على أجهزة إرسال واستقبال متعددة تسمح له بخدمة العديد من الترددات والقطاعات المختلفة للخلية.

تقوم وحدة التحكم الرئيسية في المحطة الأساسية “BSC” بالتحكم في جميع محطات “BTS” عبر وظيفة التحكم في المحطة الأساسية “BCF”، إمّا وحدة منفصلة أو متكاملة مع “TRX” للمحطات الأساسية المدمجة، كما يوفر “BCF” اتصالاً بنظام إدارة الشبكة “NMS” ويدير حالات تشغيل جهاز الإرسال والاستقبال، كما تظل وظيفة “BTS” كما هي بغض النظر عن نوع التكنولوجيا اللاسلكية المستخدمة.

• “TRX” هي اختصار لـ “Transceiver” و”UMTS” هي اختصار لـ “Universal Mobile Telecommunications System”.

• “GSM” هي اختصار لـ “Global System for Mobile” و”BCF” هي اختصار لـ “Base Control Function”.

• “NMS” هي اختصار لـ “Network Management Subsystem”.

عناصر محطة BTS

• هوائيات تنقل رسائل الراديو.

• أجهزة الإرسال والاستقبال.

• دوبلكس.

• مكبرات الصوت.

ملاحظة:تُعرف “BTS” باسم المحطة الأساسية “BS” أو محطة قاعدة الراديو “RBS” أو العقدة “eNB”.

مكونات محطة BTS

1- جهاز الإرسال والاستقبال TRX

يُشار إليه على نطاق واسع باسم مستقبل السائق “DRX”، إمّا في شكل واحد “sTRU” أو مزدوج “dTRU” أو وحدة راديو مزدوجة مركبة “DRU”، كما يقوم بشكل أساسي بإرسال واستقبال الإشارات وكما يقوم بإرسال واستقبال الإشارات من وإلى كيانات الشبكة الأعلى، مثل وحدة تحكم المحطة الأساسية في الاتصالات الهاتفية المحمولة.

2- مضخم القدرة PA

يضخم الإشارة من “DRX” للإرسال عبر الهوائي، وقد تتكامل مع “DRX”.

3- المجمع

يجمع بين التغذية من عدة “DRXs” بحيث يمكن إرسالها عبر هوائي واحد، كما يسمح بتقليل عدد الهوائي المستخدم.

4- المضاعف

لفصل إشارات الإرسال والاستقبال من أو إلى الهوائي، أو يقوم بإرسال واستقبال الإشارات من خلال نفس منافذ الهوائي أي الكابلات إلى الهوائي.

5- الهوائي

هذا هو الهيكل الذي يقع تحته “BTS”، ويمكن تثبيته كما هو أو تمويه بطريقة ما أي مواقع الخلايا المخفية.

6- نظام تمديد الإنذار

يجمع إنذارات حالة العمل للوحدات المختلفة في “BTS” ويمدها إلى محطات مراقبة التشغيل والصيانة “O&M”.

7- وظيفة التحكم

يتحكم ويدير الوحدات المختلفة لـ “BTS” بما في ذلك أي برنامج، كما تتم عمليات التهيئة الفورية وتغييرات الحالة وترقيات البرامج وما إلى ذلك من خلال وظيفة التحكم.

8- وحدة استقبال النطاق الأساسي

من قفز التردد وإشارة “DSP“.

• “DSP” هي اختصار لـ “Digital signal processing”.

النظام الفرعي للمحطة الأساسية BSS في هندسة النظام للنظام العالمي GSM

تنشئ محطة “BTS” الاتصال بالخدمة المتنقلة داخل خليتها وتحافظ عليها، والواجهة بين “MS” و”BTS” هي واجهة هوائية تسمى واجهة “Um” في سياق “GSM”، وتستضيف “BTS” الهوائيات وأجهزة التردد اللاسلكي “RF” الخاصة بـ “BS”، بالإضافة إلى البرنامج للوصول المتعدد، وواحدة “BTSs” متصلة بـ “BSC” واحد، إمّا أنّها موصلة أو موصولة عبر خطوط أرضية أو وصلات راديو موجية تعمل بالموجات الدقيقة أو وصلات مماثلة.

وظائف BTS في BSC

• وظائف الإرسال والاستقبال.

• تنوع الهوائي.

• القفز الترددي.

• قياسات قنوات الراديو.

• اختبار تردد الراديو.

• قفز الهوائي.

آلية عمل محطة BTS

يضم “BTS” أجهزة الإرسال والاستقبال الراديوية “TRXs” التي تحدد الخلية وتتعامل مع ارتباط الراديو مع المحطة المحمولة، كما يمكن لكل “TRX” التعامل مع ما يصل إلى ثمانية مستخدمين برسوم كاملة في وقت واحد، وإذا طلب أكثر من ثمانية مستخدمين كامل السعر موارد داخل “TRX” فسيتلقون نغمة مشغول أو قد يتم عرض رسالة شبكة مشغول على الجهاز المحمول.

ومن الممكن زيادة عدد المستخدمين المتزامنين في الخلية عن طريق زيادة عدد “TRXs” وبالتالي عدد الترددات المستخدمة، وعندما ينتقل جهاز محمول من خلية إلى أخرى قد يتغير “BTS”، وداخل نظام “GSM” يتم توصيل جهاز محمول بـ “BTS” واحد فقط في وقت معين.

يمكن لـ “TRX” الأول في الخلية في الواقع التعامل مع سبعة مستخدمين متزامنين كحد أقصى نظراً لاستخدام قناة واحدة على الوصلة الهابطة، ولبث معلومات النظام العامة من خلال ما يُعرف باسم قناة البث والتحكم “BCCH”، كما أنّ “BTS” مسؤولة أيضاً عن تشفير رابط الراديو للجهاز المحمول بناءً على معلومات الأمان التي يتلقاها من الشبكة الأساسية.

• “BCCH” هي اختصار لـ “broadcast-control-channel”.