Aktualizované: 15.10.2021

Základňové stanice mobilnej siete (BTS)

  Základňové stanice (z angl. Base Transceiver Station) sú základnými elementami tvoriacimi pozemnú sie pre fungovanie mobilnej (celulárnej, bunkovej) komunikácie. Sú to v súčasnosti najsilnejšie zdroje elektrosmogu v blízkosti našich obydlí. Nemálo prípadov sa týka i rušenia citlivých elektronických zariadení v ich blízkosti. Sie týchto neustále aktívnych vysielačov tvorí základ pokrytia signálom pre mobilné telefóny a iné počítačové zariadenia. Pokrytím chápeme zabezpečenie signálu vždy aspoň z jednej stanice, ideálne z dvoch a viacerých. Tvar siete pripomína včelí plást a v každej jeho časti je umiestnená stanica - zjednodušene "bunka" (z angl. "cell").

  Všetky bunky dohromady tvoria obrovský vysielač rozprestierajúci sa po celej krajine, ktorý sa navonok tvári ako ideálny a optimálne pracujúci pre konkrétneho užívateža.

  V praxi to funguje takto: Povedzme, že Vaším mobilným telefónom zavoláte niekomu pri chôdzi cez pešiu zónu. Vᚠtelefón automaticky rozpozná, ktorá bunka je najbližšie a snaží sa trvalo udržiava kontakt s touto bunkou, keďže mu poskytuje najlepší príjem. Telefón sa však neustále pokúša zisti úroveň signálu z iných dostupných buniek siete a automaticky "preskoči" na tú bunku, ktorá mu poskytne lepší príjem, zatiaž čo ste sa presunuli o pár sto metrov ďalej. Získavate teda trvalý, optimálny príjem, bez výpadkov. Celý tento postup sa stáva pre bežného užívateža nepozorovatežný, 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. možnos 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) prijíma a vysiela. Každá stanica obsahuje vysokofrekvenčný modulátor (mikrovlnný vysielač), ktorý spolu s prijímačom tvorí komunikačný celok stanice (transceiver). Transceiver a zvyšok elektroniky spolu so sieovým a záložným napájacím zdrojom bývajú umiestnené v špeciálnom kontajneri, ktorý je káblami prepojený s anténnym systémom.

  V prípade že je na okolí len málo zákazníkov vyžadujúcich služby, základňové stanice majú inštalovanú len "všesmerovú" prútovú anténu. Elektromagnetické pole v ich okolí je takmer rovnomerné vo všetkých smeroch.

  Väčšina základňových staníc však poskytuje služby oveža väčšiemu počtu zákazníkov (najmä v mestách). Antény tak potom poskytujú služby len pre určitý smer (tzv. sektory). Pomocou tejto technológie antény dosahujú výrazne vyšší vysielací výkon na rovnakom priestore a v rovnakej licenčnej triede. Vo väčšine prípadov nájdeme verziu s tromi sektorovými anténami (trojuholníková inštalácia, 3 sektory, každý zahŕňa 120 stupňov horizontálne). Konštrukcia týchto antén je značne odlišná od bežne používaných prútových antén, podobá sa skôr akémusi "plotu".

  Sektorová anténa nemá v každom smere rovnakú účinnos. Efektivita vyžiareného výkonu je daná tzv. vyžarovacím diagramom. U väčšiny sektorových antén je najúčinnejší horizontálny vyžarovací uhol 120° (60° od stredu antény do strán) a vertikálny vyžarovací uhol 5°-10° (mierne dolu od horizontálnej roviny). Smerovanie vertikálneho uhla je možné elektricky nastavi spravidla v rozmedzí 2°-14°. Tieto parametre spôsobia, že predný lalok má najvyššiu účinnos vyžarovania a "za, resp. pod anténou" je vyžarovanie značne potlačené. Sektorové antény majú pomerne vysoký zisk (15-20 dB), čo základňovej stanici umožňuje dosiahnu vežký vyžiarený výkon EIRP (do 2 kW na 1 anténu) za relatívne malého výkonu koncového stupňa modulátora (do 50 W).

  Z danej charakteristiky je teda zrejmé, že ak sú antény vo výške 15-50 m nad terénom (na stožiari alebo na budove) a pozorovatež stojí na zemi, najvyššia intenzita pola z antény bude na mieste vzdialenom 50-300 m od päty stožiara alebo budovy. Samozrejme, čím vyššie je umiestnený pozorovatež (napr. v protižahlom dome na vyššom poschodí), tým väčšie elektromagnetické pole ho obklopuje.

---

  Rádius (dosah) buniek je vysoko premenlivý a záleží nielen od výkonu základňovej stanice a parametrov antén, ale aj od terénnych podmienok a kapacity siete. Vo vežkých mestách nájdeme stovky rôznych makrobuniek. Keďže ich kapacita a dosah často nestačí, bývajú často rozdelené znovu do menších, tzv. mikrobuniek. Ak ani tie nie sú dos malé, sú ďalej rozdelené do tzv. pikobuniek. Mikro a pikobunky sú vežmi nenápadné, pretože sú väčšinou namontované bez akéhokožvek stožiaru alebo veže a sú extrémne malé. Tisícky mikro a pikobuniek možno nájs na stenách budov, ale aj vo vnútri budov (napr. v stropných podhžadoch).

Makrobunka
  Antény pre makrobunky bývajú zväčša namontované na pozemných stožiaroch, na strechách budov alebo na iných existujúcich štruktúrach, vo výške, ktorá poskytuje priamy výhžad na okolité budovy a terén. Oblas pokrytia makrobunkou je vežmi variabilná, zhruba od 500 m až do 35 km v závislosti na kapacite a miere zahltenia pásma a s tým súvisiaceho rušenia. Celkový výkon závisí od počtu aktívnych prvkov a zisku anténneho systému, čo vedie k hodnotám EIRP od 50W do 1.5kW (17 - 32 dBW) na 1 službu jedného operátora. Antény a základňové stanice však môžu by aj zdiežané, na jednom stožiari môžu ma antény aj viacerí operátori. Tiež pri viacerých službách (2G/3G/4G) môže by počet antén väčší (podža využívaných frekvencií a parametrov antén). Výkon makrobunky je tak znásobený nielen počtom operátorov ale i počtom prevádzkovaných služieb. V dobrých geografických podmienkach a s malým počtom užívatežov je rádius v rozpätí niekožkých km. Takže vo vidieckych oblastiach môžete cestova aj niekožko kilometrov, kým dôjde k zmene bunky. To je dôvod, prečo je v týchto oblastiach väčšinou len niekožko vežkých základových staníc. Naopak, ak sa dá očakáva veža používatežov a kvalita príjmu klesá, môžu ma tieto bunky len rádius 100m.

Mikrobunka
  Mikrobunky sú navrhnuté tak, aby vyplnili pokrytie a pridali ďalšiu kapacitu siete v husto obývaných lokalitách v mestských a prímestských oblastiach, a to ako vonku, tak aj vo vnútri budov. Sú menšie ako makrobunky a ak sú namontované na existujúce štruktúry, môžu by často zamaskované ako stavebné prvky. Antény mikrobuniek sú umiestňované nižšie ako strechy budov, napríklad na vonkajších stenách existujúcich štruktúr, stĺpoch verejného osvetlenia a ďalšom mobiliári, takže oblas pokrytia je primárne definovaná usporiadaním ulice. Pokrytie je zvyčajne od 200 do 500 m. Typické vyžarovacie výkony by mali by len niekožko wattov, čo má za následok hodnotu ekvivalentného vyžiareného výkonu EIRP v rozmedzí od 1.6 do 30W (2 - 15 dBW) na 1 službu jedného operátora.

Pikobunka
  Pikobunky poskytujú lokálne pokrytie, ako napríklad vo vnútri budov, kde je zlé pokrytie alebo existuje vysoký počet užívatežov, ako sú nákupné areály, podzemné garáže, letiská a stanice. Antény pikobuniek sú umiestnené vo vnútri budov, na stenách alebo v stropných podhžadoch. Ak je potrebné pokry celú budovu, je zväčša nutné použi niekožko pikobuniek. Užívatelia pikobuniek môžu by pevní aj pohybliví; pevní užívatelia sú napríklad bezdrôtové miestne siete (WLAN) medzi počítačmi. Pokrytie je definované tvarom a vlastnosami miestností a kvalita služby je daná zariadením miestností a prítomnosou žudí. Pikobunky majú nižšie výstupné výkony než mikrobunky, zvyčajne EIRP menej ako 1W - teda porovnatežné s výkonom mobilného telefónu.

Downlink/uplink
  Prenos údajov medzi základňovou stanicou a telefónom prebieha vždy dvoma smermi. Downlink označuje trasu signálu od základňovej stanice smerom k mobilnému telefónu. Uplink je opak downlinku, označuje trasu signálu vysielaného mobilným telefónom smerom k základňovej stanici.

FDD/TDD
  FDD (Frequency Division Duplex) je metóda, pri ktorej základňová stanica a telefón môžu súčasne vysiela a prijíma signál medzi sebou na dvoch rôznych nosných frekvenciách. Pri TDD (Time Division Duplex) metóde používa základňová stanica a telefón rovnakú nosnú frekvenciu pre vzájomnú komunikáciu a cesty sú oddelené pevným časovým harmonogramom.

Plánovanie a prenosová bilancia
  Bilancia prenosu je súčasou procesu plánovania telekomunikačnej siete, pomáha dimenzova pokrytie, požadovanú kapacitu a kvalitu služieb siete. Pokrytie pre uplink sietí 3G a 4G je značne obmedzené, pretože mobilné telefóny majú obmedzenú úroveň výkonu na 200mW. Downlink obmedzuje dostupnú kapacitu bunky a vysielaný výkon (typicky 20-80W bez smerového zisku antén) a musí by rozdelený na všetkých užívatežov. V prostredí siete je pokrytie a kapacita vždy spojená s interferenciami. Zhoršenie jednej trasy prenosu zároveň zhorší spätnú trasu. Systém je teda zámerne vožne vyvážený. Výsledná strata po trase umožňuje podža určitých algoritmov stanovi maximálny dosah jednej základňovej stanice. Ciežom bilancie je výpočet výslednej straty za daných kritérií:

Rovnica prenosovej bilancie vyzerá asi takto:
P{Rx} = P{Tx} + G{Tx} - L{Tx} - L{Fs} + G{Rx} - L{Rx} - LM, kde:
P{Rx} = prijímaný výkon (dBm)
P{Tx} = výstupný výkon vysielača (dBm)
G{Tx} = zisk antény vysielača (v danom smere) (dBi)
L{Tx} = straty na vysielači (káble, konektory...) (dB)
L{Fs} = strata signálu po ceste alebo v otvorenom priestore (dB)
G{Rx} = zisk antény prijímača (v danom smere) (dBi)
L{Rx} = straty na prijímači (káble, konektory...) (dB)
LM = rôzne iné straty (strata v tele zariadenia, pomerové straty...) (dB)

  V mestských oblastiach je kapacita limitujúcim faktorom, takže mestské bunky sú dimenzované podža požadovanej kapacity, počtu užívatežov na km². Maximálny rádius určuje teda najmä kapacita a tiež podmienky prieniku signálu cez väčšie množstvo stavebného materiálu. Vo vidieckych oblastiach bude bilancia určova maximálny rádius buniek, kde nedochádza k ich preaženiu. Bežný rádius buniek vo vidieckych oblastiach môže by až niekožko kilometrov, v závislosti od terénu.
  Plánovanie sa opiera o podrobný model šírenia signálu. Často sa používajú automatické nástroje plánovania, ktoré poskytujú detailné predpovede. Model šírenia signálu berie do úvahy vlastnosti vybranej antény a terénu. Výstupom je počet staníc, ich umiestnenie, výška, anténne azimuty a sklony.

Konkrétny príklad výpočtu prenosovej bilancie (bilancia musí by vyvážená pre downlink a uplink súčasne):

  Z bilancie jasne vyplýva fakt, že vysoký výkon základňovej stanice kompenzuje relatívne malú citlivos mobilného telefónu. Zároveň nízke výkony mobilného telefónu kompenzuje základňová stanica citlivým prijímačom a sektorovými anténami s vysokým ziskom.

1G
  je skratka pre bezdrôtové komunikačné technológie prvej generácie. Sie 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 spoločnosou 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 vežmi dobré šírenie rádiových vĺn v rozžahlých a horských oblastiach z dôvodu ich lepšieho ohybu. Signál sa dobre šíril cez steny budov. Pokrytie bolo možné dosiahnu z vysoko položených základňových staníc.

Vysielacie výkony
  Rádius bunky v NMT sieti mal vežkos 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.

Bezpečnos siete
  U systému NMT bolo možné naladením správnej frekvencie odpočúva telefónny hovor.

Vypnutie sietí 1G
 Zavedenie digitálnej mobilnej siete 2G (GSM) zmenšilo popularitu NMT až natožko, 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 dežbu prenosovej rýchlosti medzi užívatežmi, 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 vežké výkony na prenos relatívne malého množstva dát na úzkom rádiovom pásme. Zatiaž čo rádiové signály v sieach 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 zdiežané s technológiou sietí LTE (4G).

Kapacita
  Použitie digitálneho signálu medzi telefónom a základňovou stanicou zvyšuje kapacitu systému dvomi spôsobmi:
• Digitálne hlasové dáta možno komprimova a multiplexova vo väčšej miere, než u analógového hlasového prenosu a to použitím rôznych kodekov, čo umožňuje viac hovorov, ktoré môžu by 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 zmenši 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 rýchlos 40 kb/s.
Systém EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution) dosahuje maximálnu prenosovú rýchlos 500 kb/s.

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

Vypnutie sietí 2G
  Austrália a USA oznámili zámer vypnutia GSM sietí do konca roka 2016. Vypnutie môže ma značný vplyv na elektronický bezpečnostný priemysel, keďže mnoho GSM zariadení stále využíva sie pre poplašný systém dispečingu. GSM zariadenia by mali tak by 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 rýchlosou 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.

Bezpečnos siete
  3G siete ponúkajú lepšie zabezpečenie než ich 2G predchodcovia. Používajú blokovú šifru Kasumi namiesto staršej prúdovej šifry. Napriek tomu, už niekožko 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. Vyžiarený výkon EIRP jednej bunky stanice dosahuje okolo 1 kW (60 dBm). Pri súčasnej existencii viacerých UMTS alebo GSM staníc na jednom stanovišti môže by úhrnný výkon násobne vyšší.

Štruktúra signálu základňovej stanice UMTS
  Signál UMTS základňovej stanice je charakteristický vysokým činitežom výkyvu amplitúdy. Signalizačný signál (spoločný pilotný kanál, tzv. CPICH) je vysielaný definovaným, konštantným výkonom. Intenzita poža každého existujúceho CPICH sa dá urči na základe selektívneho merania. Maximálna vežkos elektromagnetického pola sa vypočíta ako vežkos 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. prevádzkovatežov siete). Pri demodulácii poču charakteristický "šum" CPICH s frekvenciou 15 kHz s impulznou frázou. Činitežom 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.

  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 poču 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 rýchlos prenosu dát do 326 Mb/s. LTE je sie 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 niekožkých 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 hžadiska dostupnosti signálu pri rovnakom výkone najvhodnejšie podmienky, lepšie než 2100 MHz UMTS a dokonca 900 MHz GSM. V dôsledku toho môžu by oveža 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 činitež výkyvu. To znamená, že špičkový výkon je oveža vyšší, než je priemerný výkon. Keďže sa však žiaž 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 ľs 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 ľs) sa nazýva "Resource element". Elementy sa používajú na prenos užívatežských 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 použi na odhad celkovej expozície aplikovaním faktora 20. Pokiaž na základňovej stanici neprebieha žiaden prenos dát, "resource elementy" sú väčšinou prázdne (t.j. príslušné subkanály sú vypnuté). V praxi to znamená, že vežkos prevádzky a zaaženie 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 vytvori strednú hodnotu po určitú dobu, aby sa získal stabilný výsledok merania. Jediné v praxi užitočné vodítko pre určenie maximálnych možných expozícií môže poskytnú iba stanovenie konštantného, pokiaž 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 by určená vežkos expozície. Ale dôležité je pozna vysielací výkon referenčných symbolov, pretože tieto sa môžu líši 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 NR (New Radio), ktorá je momentálne vo fáze nasadenia v niektorých krajinách.
Požiadavky pre siete 5G sú:
• rýchlos prenosu dát aspoň 1 Gb/s
• tisíce súčasných pripojení
• lepšie pokrytie signálom
• nové využitie, internet vecí, životne dôležité komunikačné trasy v čase prírodnej katastrofy

Vízia
  Každej novej mobilnej generácii sú zvyčajne priradené nové frekvenčné pásma, avšak v súčasnosti je už vo vožnom frekvenčnom pásme pomerne málo priestoru pre väčšie šírky pásma nových kanálov vhodných pre pozemné a mobilné vysielače. Super-rýchla mobilná sie zahŕňa novú generáciu malých, husto zoskupených buniek, ktoré by mali poskytnú súvislé pokrytie minimálne v mestských lokalitách. Vyžadovalo by to však prístup k frekvenčnému spektru nad 4 GHz. Tzv. milimetrové vlny v pásme 20-60 GHz a použitie viacerých antén (Multiple Input - Multiple Output) by umožnilo vežmi vežkú šírku pásma pre rádiové kanály, schopnú podporova rýchlosti prenosu dát až do 10 Gb/s. Spojenia by predstavovali "krátke" bezdrôtové trasy na konci miestnych optických káblov. Išlo by teda skôr o "lokálne" služby (podobne ako Wi-Fi), než o širokopásmové "mobilné" služby.
  Lokálne Wi-Fi siete by mohli by alternatívne nahradené použitím svetelného spektra pre šírenie dát pomocou LED svetidiel (Li-Fi). V tejto časti spektra je možné dosiahnu obrovské prenosové rýchlosti práve vďaka širokému frekvenčnému spektru.

Šírenie milimetrových vĺn
  Charakteristika šírenia milimetrových vĺn (20-60 GHz) je úplne odlišná od mikrovĺn v pásme do 4 GHz. Dosiahnutežné vzdialenosti na prenos dát sú podstatne menšie a signály neprejdú cez steny a do iných častí budov. Milimetrové vlny budú pravdepodobne použité pre vonkajšie pokrytie pomocou hustých sietí, napr. v uliciach mesta. Rádius buniek by mohol by v rozmedzí 200 až 300 m.
  Ďalším z problémov milimetrových vĺn je náchylnos na rušenie prírodnými podmienkami, napr. dažďom. Mohlo by to spôsobi značné zníženie úrovne signálu po celý čas trvania zrážok a zníženie pokrytia v určitých obdobiach.
  Simulácie ukázali, že ak by boli malé základňové bunky vhodne nastavené, poskytnú dobrú úroveň pokrytia. Prirodzene však určite nižšiu, než je tomu u dnešných makrobuniek. Môže to by krok k celkovému zníženiu škodlivej globálnej expozície zo základňových staníc. Celkovo však možno poveda, že 5G siete s hustým pokrytím nebudú krokom vpred k ekologickým zajtrajškom. Možno práve naopak...

Podrobné informácie o novej technológii nájdete v rubrike Všetko o 5G.

Frekvencie používané operátormi na jednotlivých sieach

  Keďže žudia čoraz viac protestujú proti umiestňovaniu vežkých základňových staníc v blízkosti obydlí, bývajú čoraz častejšie ukrývané alebo maskované. Vhodným úkrytom sú billboardy, firemné logá, veže kostolov, strechy budov, apod., niekedy sú premažované farbou strechy alebo steny, aby lepšie splynuli s nosnou stavbou. 

  V kontexte výstavby základňových staníc mobilných sietí platí, že čím väčší dopyt po službe (čím väčšia hustota žudí na jednotku plochy, ktorí používajú mobilné komunikačné zariadenie), tým viac nových základňových staníc a vykrývačov je nutné vybudova, aby sie spožahlivo fungovala. Od počtu operátorov na trhu sa lineárne odvíja aj počet potrebných základňových staníc umiestnených v krajine. Vo väčšine prípadov sa od počtu ponúkaných služieb (2G/3G/4G/...) lineárne odvíja aj počet antén na stožiaroch a celkový výkon základňových staníc sa násobne zvyšuje. Je dobré preto priebežne kontrolova Vaše expozície častejšie, i keď nevidíte žiadne nové antény vo Vašom okolí.

Mapa lokalít základňových staníc mobilných sietí na Slovensku
 Mapa vznikla v spolupráci s o.z. Elektrosmog a zdravie a v prevažnej miere sa na nej podiežajú dobrovožníci v teréne. Mapa je priebežne aktualizovaná o nové lokality, nakožko viaceré z nich zatiaž nie sú kompletne zmapované. Označený prevádzkovatež nemusí vždy zodpoveda realite (bez záruky správnosti údajov)
● Orange ● T-Mobile ● 4-ka ● O₂ ○ zatiaž nekategorizované

Normy a limitné úrovne expozície pre bežné obyvatežstvo:

Vežkos intenzity elektrického poža [E] sa udáva v jednotkách Volt na meter (V/m).
Vežkos hustoty výkonového toku [S] sa udáva v jednotkách Watt na meter štvorcový (W/m²).
Watt na meter štvorcový je však príliš vežká jednotka, častejšie sa preto používa jednotka menšia -
miliWatt (1 W/m² = 1000 mW/m²), resp. mikroWatt (1 mW/m² = 1000 ľW/m²) na meter štvorcový.
Medzi E a S platí vzah: S = E² / 377, resp. E = √S x 377   (1 ľW/m² = 0.194 V/m, 1 V/m = 2653 ľW/m²)

Chcete si premera úrovne u Vás doma alebo na pracovisku?
Z našej požičovne si môžete prenaja:

	SAFE AND SOUND PRO II  - presný vreckový merač RF polí v rozsahu 200 MHz - 8 GHz Extrémne citlivý, zabudovaná všesmerová anténa, úroveň intenzity zobrazená číselne na OLED displeji, vynikajúca viditežnos aj v tme, 4 farebné LED pre indikáciu expozície, revolučná odozva < 3 ľs (!), zvuková demodulácia signálu (3 úrovne hlasitosti), meranie špičky a priemeru, podržanie špičky MAX, tlačidlo nulovania MAX, výstup na slúchadlá, možnos napájania cez USB. Rozsah merania: 0.001 - 3 000 000 ľW/m²  (0.001 - 30 V/m) Zmeria:  základňové stanice mobilnej siete 2G/3G/4G/5G, mobilné telefóny (GSM/UMTS/LTE/NR), bezdrôtové telefóny (DECT), Bluetooth, Wi-Fi 2.4/5, WiMAX, mikrovlnné rúry, TV vysielače, TETRA, radary, inteligentné zariadenia, Internet vecí Zapožičanie: 35 €/24 hodín, vratná kaucia 400 € (+ poštovné)
	SAFE AND SOUND MICRO  - náramkový detektor RF polí v rozsahu 700 MHz - 9 GHz Jedinečný detektor s vizuálnou indikáciou expozície pomocou 4 farebných LED (8 hladín) so vstavaným vibračným alarmom (4 stupne vibrácie). Programovatežná úroveň pre alarm, ovládanie jedným tlačidlom, vynikajúca viditežnos aj v tme, odozva < 5 ľs, zabudovaný akumulátor, nepretržitý monitoring 3 dni na jedno nabitie, USB-C nabíjací konektor. Rozsah merania: 0.1 - 1 000 000 ľW/m²  (0.006 - 19.4 V/m) Zmeria:  základňové stanice mobilnej siete 2G/3G/4G/5G, mobilné telefóny (GSM/UMTS/LTE/NR), bezdrôtové telefóny (DECT), Bluetooth, Wi-Fi 2.4/5, WiMAX, mikrovlnné rúry, radary, inteligentné zariadenia, Internet vecí Zapožičanie: 30 €/24 hodín, vratná kaucia 300 € (+ poštovné)
	ARINST SIGNAL HUNTER  - real-time spektrálny RF analyzátor v rozsahu 35 MHz - 6.2 GHz Plnofarebný dotykový displej, vynikajúca citlivos, externá anténa, žubovolný rozsah (SPAN), 4 markery špičky, rýchlos skenu 2 GHz/s, odozva < 5 ľs, waterfall, phosphor, trace min/max, možnos napájania cez USB, robustné kovové puzdro, vreckový. Rozsah merania: od -120 dBm do -30 dBm Zmeria:  základňové stanice mobilnej siete 2G/3G/4G/5G, mobilné telefóny (GSM/UMTS/LTE/NR), bezdrôtové telefóny (DECT), Bluetooth, Wi-Fi 2.4/5, rozhlasové a TV vysielače, TETRA, radary, inteligentné zariadenia, Internet vecí Zapožičanie: 45 €/24 hodín, vratná kaucia 450 € (+ poštovné)

V našom eshope nájdete:

Merače RF polí

Tieniace tkaniny

Tieniace tapety

Tieniace pletivá a flísy

Tieniace okenné fólie

Tieniace odevy

Časový priebeh a modulácia:

Mobilné siete - základňové stanice (BTS - downlink)
ZDROJ	FREKVENČNÉ PÁSMO	PRIEBEH SIGNÁLU	SPEKTRÁLNY GRAF	ZVUK
GSM (2G) BTS MOBILNEJ SIETE 920 - 960 MHz Sie s najlepším pokrytím, i mimo osídlených oblastí. Zabezpečuje prenos hlasu aj dát (GPRS / EDGE). Modulácia GMSK, prístup TDMA. Šírka kanála 200 kHz. Frekvencia impulzov 1733 Hz, dĺžka impulzu 570 ľs
GSM (2G) BTS MOBILNEJ SIETE 920 - 960 MHz Sie s najlepším pokrytím, i mimo osídlených oblastí. Zabezpečuje prenos hlasu aj dát (GPRS / EDGE). Modulácia GMSK, prístup TDMA. Šírka kanála 200 kHz. Frekvencia impulzov 1733 Hz, dĺžka impulzu 570 ľs
UMTS (3G) BTS MOBILNEJ SIETE 2110 - 2170 MHz Sie určená na prenos hlasu a dát. Modulácia QPSK, prístup WCDMA. Šírka kanála 5 MHz, nepulzná, avšak spektrum obsahuje diskrétne frekvencie, najmä 3 kHz a 15 kHz
UMTS (3G) BTS MOBILNEJ SIETE 2110 - 2170 MHz Sie určená na prenos hlasu a dát. Modulácia QPSK, prístup WCDMA. Šírka kanála 5 MHz, nepulzná, avšak spektrum obsahuje diskrétne frekvencie, najmä 3 kHz a 15 kHz
LTE (4G) BTS MOBILNEJ SIETE 791 - 821 MHz Sie určená na prenos hlasu a dát. Modulácia OFDM / QAM, prístup OFDMA, šírka kanála 10 MHz, 600 subnosných. Frekvencia impulzov 25, 200, 2000, 4000 Hz, dĺžka impulzu 71 - 285 ľs
LTE (4G) BTS MOBILNEJ SIETE 791 - 821 MHz Sie určená na prenos hlasu a dát. Modulácia OFDM / QAM, prístup OFDMA, šírka kanála 10 MHz, 600 subnosných. Frekvencia impulzov 25, 200, 2000, 4000 Hz, dĺžka impulzu 71 - 285 ľs
LTE (4G) BTS MOBILNEJ SIETE 2570 - 2690 MHz Sie určená na prenos hlasu a dát. Modulácia OFDM / QAM, prístup OFDMA, šírka kanála 20 MHz, 1200 subnosných. Frekvencia impulzov 25, 200, 2000, 4000 Hz, dĺžka impulzu 71 - 285 ľs
LTE (4G) BTS MOBILNEJ SIETE 2570 - 2690 MHz Sie určená na prenos hlasu a dát. Modulácia OFDM / QAM, prístup OFDMA, šírka kanála 20 MHz, 1200 subnosných. Frekvencia impulzov 25, 200, 2000, 4000 Hz, dĺžka impulzu 71 - 285 ľs
DCS (2G)/ LTE (4G) BTS MOBILNEJ SIETE 1800 - 1875 MHz Zdiežané pásmo pre oba typy sietí. Modulácia GMSK / OFDM, prístup TDMA / FDMA / OFDMA. Šírka kanála 200 kHz (DCS), 1.4 - 20 MHz (LTE). Charakteristiky sú zhodné s mobilnou GSM / LTE
DCS (2G)/ LTE (4G) BTS MOBILNEJ SIETE 1800 - 1875 MHz Zdiežané pásmo pre oba typy sietí. Modulácia GMSK / OFDM, prístup TDMA / FDMA / OFDMA. Šírka kanála 200 kHz (DCS), 1.4 - 20 MHz (LTE). Charakteristiky sú zhodné s mobilnou GSM / LTE
NR (5G) BTS MOBILNEJ SIETE (A1) 3400 - 3600 MHz (FR1) Sie určená na prenos dát. Modulácia CP-OFDM / QPSK / QAM, šírka kanála 100 MHz, max. 3300 subnosných. Frekvencia impulzov 50 Hz, dĺžka impulzu 850 ľs
NR (5G) BTS MOBILNEJ SIETE (A1) 3400 - 3600 MHz (FR1) Sie určená na prenos dát. Modulácia CP-OFDM / QPSK / QAM, šírka kanála 100 MHz, max. 3300 subnosných. Frekvencia impulzov 50 Hz, dĺžka impulzu 850 ľs
NR (5G) BTS MOBILNEJ SIETE (SWAN) 3600 - 3800 MHz (FR1) Sie určená na prenos dát. Modulácia CP-OFDM / QPSK / QAM, šírka kanála 60 MHz. Frekvencia impulzov 50 + 200 Hz, dĺžka impulzu 850 ľs
NR (5G) BTS MOBILNEJ SIETE (SWAN) 3600 - 3800 MHz (FR1) Sie určená na prenos dát. Modulácia CP-OFDM / QPSK / QAM, šírka kanála 60 MHz. Frekvencia impulzov 50 + 200 Hz, dĺžka impulzu 850 ľs
LTE (4G) BTS FIXNEJ SIETE 3400 - 3800 MHz Sie určená výhradne na prenos dát, dostupná v niektorých obciach. So sieou komunikujú pevne umiestnené špeciálne modemy. Šírka kanála 10-60 MHz. Charakteristiky sú zhodné s mobilnou LTE
LTE (4G) BTS FIXNEJ SIETE 3400 - 3800 MHz Sie určená výhradne na prenos dát, dostupná v niektorých obciach. So sieou komunikujú pevne umiestnené špeciálne modemy. Šírka kanála 10-60 MHz. Charakteristiky sú zhodné s mobilnou LTE
WiMAX BTS FIXNEJ SIETE Externá verejná Wi-Fi sie, výhradne na prenos dát, dostupná v niektorých obciach. Pracuje zväčša v pásme 3.5 alebo 5 GHz. Modulácia OFDM / QPSK /QAM, šírka kanála 1.25-20 MHz, frekvencia impulzov 200 Hz, dĺžka impulzu 100 ľs / 3.1 ms
WiMAX BTS FIXNEJ SIETE Externá verejná Wi-Fi sie, výhradne na prenos dát, dostupná v niektorých obciach. Pracuje zväčša v pásme 3.5 alebo 5 GHz. Modulácia OFDM / QPSK /QAM, šírka kanála 1.25-20 MHz, frekvencia impulzov 200 Hz, dĺžka impulzu 100 ľs / 3.1 ms
FLASH-OFDM BTS FIXNEJ SIETE 461 - 465 MHz Sie Flarion od Slovak Telekom, mobilný internet, prevádzkovaný v pásme bývalej siete NMT (1G). Modulácia FLASH-OFDM, šírka kanála 4 MHz, frekvencia impulzov 11.2 Hz, dĺžka impulzu 220 ľs. Od 1.5.2017 sa už neprevádzkuje
FLASH-OFDM BTS FIXNEJ SIETE 461 - 465 MHz Sie Flarion od Slovak Telekom, mobilný internet, prevádzkovaný v pásme bývalej siete NMT (1G). Modulácia FLASH-OFDM, šírka kanála 4 MHz, frekvencia impulzov 11.2 Hz, dĺžka impulzu 220 ľs. Od 1.5.2017 sa už neprevádzkuje

Súvisiace články: