Подземелье на связи

Автор: Максим Букин

ПРОЕКТЫ.

В каждом мегаполисе есть транспортные магистрали под землей: здесь нет автомобильных пробок и транспортные потоки жестко регулируются, нередко поездка в подземке — самый быстрый способ оказаться в любой части города, особенно в час пик. В России богатый опыт строительства метро — они есть в полудюжине городов по всей стране, и подобные проекты активно развиваются. Связь в метро существовала с самого момента его создания — все-таки стратегический объект. Это проводные, тщательно охраняемые линии и радиосвязь, которая направляет движение поездов. С недавних пор к ним добавилась и мобильная связь — как для сотрудников метрополитена, так и для обычных пользователей. Учитывая тот факт, что большинство жителей проводит в подземке до полутора часов в день, обеспечивать их связью здесь операторам мобильной связи выгодно, поэтому голосовой и GPRS-трафик, а также количество отправленных SMS-сообщений со станций и из тоннелей постоянно увеличивается.

Двунаправленная антенна для улучшения качества связи в тоннеле

Мы нашу сеть построим

В настоящее время сотовой связью охвачено порядка 80% всех станций московского метрополитена (на каждой присутствует как минимум один оператор), большинство станций в Нижнем Новгороде, Новосибирске, Екатеринбурге. Полностью обеспечено связью метро в Казани, правда, в основном благодаря своим крайне скромным размерам. А вот метро в Санкт-Петербурге стало первым крупным проектом, где связью от трех операторов большой тройки обеспечены все 58 действующих станций, одна станция в стадии завершения строительства, шесть пересадочных узлов с переходами, все вестибюли и эскалаторы — нынешним летом вслед за «МегаФоном» и МТС пришел туда и «ВымпелКом». Весьма осторожную позицию по поводу метро занимает оператор сети CDMA-450 — компания «СкайЛинк». Пока руководство сотового оператора весьма скептично оценивает планы развития в метрополитене, предпочитая направлять инвестиции на строительство и модернизацию городской сети, поскольку основная масса их абонентов использует для передвижения по городу автомобильный транспорт. Несмотря на данные некоторых источников о том, что на крупных узловых станциях петербургского метро сеть «СкайЛинк» начнет работу в 2007 г., подобная информация пока не подтвердилась.

Практика строительства метросетей в каждом случае уникальна. Покрытие сотовой связи в тоннелях имеет смысл только в тех случаях, если география их прокладки проста — длинные прямые участки, минимум поворотов и перепадов высот. Подобная картина наблюдается в Москве — специалисты МТС охватили некоторые тоннели с помощью специального излучающего кабеля, а в «Билайне» применили аналоги излучающего кабеля с усилителями сигнала, выносные антенны. Однако результат оказался неудовлетворительным — во время движения поезда в тоннеле сигнал, проходя ряд усилителей, остается хорошим по показателю мощности, но слышен там больше шум, чем голос абонента, — по сути, стандартная «болезнь» подобных систем. А вот для работы с SMS- или GPRS-сессией связь в тоннелях вполне подходит.

В метро же Санкт-Петербурга от такого подхода решили отказаться — там слишком большой перепад высот, слишком много крутых поворотов, где связь просто терялась. Все операторы, присутствующие в питерской подземке, попробовали свои варианты обеспечения связью в тоннелях на примере подземного отрезка пути между двумя узловыми станциями метро: «Невский проспект» и «Сенная площадь», однако в дальнейшем подобные проекты были приостановлены. Операторы не покрывают связью тоннели в Санкт-Петербурге в том числе и из-за угрозы наводнений — терять дорогое оборудование никому не хочется.

Антенно-фидерное устройство для улучшения качества связи в тоннеле

Строительство сетей проходит обычно в два этапа. Во-первых, выбор необходимого оборудования и монтаж. Бригады специалистов могут вести монтажные и тестовые работы в метро лишь в ночное время — в среднем у монтажников есть не более 3-4 часов в сутки, когда можно тянуть кабели, ходить по тоннелям и монтировать антенны в вестибюлях, на эскалаторах — для улучшения приема. Обычно на каждой станции трудятся только специально проверенные люди, 2-3 бригады из 3-4 человек: работы непосредственно на платформе можно проводить с самого закрытия метро, в подсобных помещениях — круглосуточно, а вот в тоннелях — начиная с двух часов ночи, когда отключается электричество с контактного рельса, который приводит в действие поезда. Поэтому в то время как наверху сотовой связью может быть охвачен целый город, внизу все иначе. Кроме того, внедрение затягивается из-за необходимости согласования всех проектов с многочисленными, зачастую весьма неторопливыми организациями.

Антенна для обеспечения связи на перроне

Во-вторых, как только монтаж определенного участка завершается, сеть включают в тестовую эксплуатацию и прогоняют через нее многочисленные тесты, имитируя одновременную работу нескольких десятков абонентских радиоустройств. Делается это для устранения «глюков» и неточных срабатываний. Этим занимаются специалисты отдельной службы — у них есть носимые комплексы измерительного оборудования, с которыми они раскатывают на дрезинах и в кабинах ремонтных поездов. «Обкатывают» сеть раз в несколько дней, а в моменты тестов — ежедневно. Как отмечают технические специалисты компании «МегаФон Северо-Запад», в метро довольно неудобное пространство с точки зрения распространения радиоволн, что требует не только математических расчетов, но и кропотливых натурных испытаний. Кропотливая работа заключается в том, что измерительный комплекс проверяет не только покрытие сот станции и сверяет это с частотным планом, но и тестирует качество переключения между новой БС и соседями, качество голосовой связи. Все это организуется за счет специального программного комплекса и 2-4 сотовых телефонов: с одного на другой телефон, а также на аналогичный комплекс, установленный в офисе технической службы оператора, постоянно совершаются звонки разной продолжительности, передаются тестовые файлы данных и SMS-сообщения. В результате можно четко понять работоспособность как сегмента сети, так и конкретного сектора базовой станции. Постоянный контроль технического состояния оборудования во время эксплуатации сети в метро осуществляется с помощью удаленной системы мониторинга, установленной в Центре контроля сети оператора мобильной связи, — она показывает индивидуальную загрузку каждой БС и сигнализирует о неполадках или перегрузках, что позволяет принимать оперативные решения для обеспечения стабильной работы сети.

Оборудование сотовой связи в подсобном помещении метрополитена

Монтаж и типология

Существует два вида проектов подземной сотовой связи — стандартные и индивидуальные. По мнению технических специалистов компании «ВымпелКом», все зависит от планировки подземной станции — к примеру, все без исключения станции внутри Садового кольца в Москве и в центре Санкт-Петербурга относятся к памятникам архитектуры и их внешний облик нельзя менять ни под каким предлогом; это заставляет аккуратнее монтировать репитеры и коробочки выносных антенн. Сложен и план таких станций — несколько платформ, пересадочные тоннели для пассажиров, множество выходов. Так, один из самых трудных объектов для «телефонизации без проводов» и ночной кошмар многих инженеров — станции «Тверская», «Чеховская» и «Пушкинская» в Москве. Здесь насчитывается шесть разноуровневых выходов на поверхность, двенадцать платформ и множество связующих тоннелей с эскалаторами. На телефонизацию этой транспортной развязки каждый оператор потратил не меньше года — здесь приходится находить индивидуальные решения, что, конечно, замедляет процесс внедрения.

Плюс ко всему в метро, первые московские станции которого были построены в 30-х годах прошлого века (питерские — в 50-е), просто не были предусмотрены коммуникации, необходимые для работы сотового оборудования, — не хватает нагрузки электрических сетей, сложно прокладывать кабельную инфраструктуру. При строительстве старых станций технические помещения были весьма скромными по объему, поэтому сейчас все оборудование компаний-конкурентов размещается буквально «впритирку», а на особенно загруженных станциях операторов, пришедших позже всех, «выставляют наружу». В частности, на нескольких станциях кольцевой линии столичного метро в конце перрона можно видеть железные шкафы «ВымпелКома». При работе оборудование, естественно, излучает тепло, но современных систем кондиционирования в метро нет — из-за этого случаются перегревы. На новых станциях метро, кстати, ситуация не лучше — на подсобных помещениях по-прежнему экономят, что никак не улучшает надежность работы связи в подземке. Хотя, безусловно, сложное и дорогое оборудование в метрополитене защищено гораздо лучше, чем в герметичном контейнере, но в чистом поле.

Типология строительства подземных сетей ограничена — есть два возможных варианта. Большая часть сетей строится по принципу «одна станция метро — одна БС». Как отмечают технические специалисты компании «МегаФон Северо-Запад», в этой сети в подземке Санкт-Петербурга базовых станций установлено по числу станций метрополитена (включая пересадочные), на некоторых станциях установлены БС еще и в верхних вестибюлях — за счет этого емкостный ресурс оборудования позволяет обеспечить качественную связь без дополнительных мероприятий. Аналогично построены сети МТС и «ВымпелКома» в Северной Пальмире, а также МТС в Москве.

Есть и второй вариант — по топологии сети каждая базовая станция обслуживает не одну, а несколько станций метро. На платформах установлены репитеры, которые получают сигналы от пользователей и по скоростным каналам связи передают их в базовую сеть, а связь в тоннелях поддерживают модернизированные антенно-фидерные устройства и направленные антенны. Такая топология позволяет получить не просто сотовую сеть, а систему динамического управления емкостью, которая может оперативно усиливать свои ресурсы на наиболее сложных в данный момент направлениях. Подобная сеть есть у «ВымпелКома» в Москве. К аналогичным проектам можно отнести и сеть «МегаФона» в столице — в ней используются волоконно-оптические ретрансляторы, которые обеспечивают связь как на самих станциях, на эскалаторах и в переходах, так и на прилегающих к платформам участках тоннелей, есть и решение по динамическому перераспределению нагрузки. В сети МТС функция управления нагрузкой не осуществляется, так как, по мнению специалистов компании, необходимый объем трафика был учтен при выборе типа и количества оборудования.

Подземный трафик

В метро все совсем иначе, нежели на поверхности, к примеру структура потребления услуг, которая в каждом метро уникальна. В столичной подземке лидируют SMS- и GPRS-трафик — говорить со станций невозможно из-за ужасного шума поездов. В Санкт-Петербурге ситуация несколько иная — благодаря наличию на большинстве станций защитных дверей голосовой трафик, по мнению операторов, будет выходить на первое место. По данным опроса ИАА «Неделя сотовых технологий», 24,9% абонентов звонят прямо из метрополитена, 21,1% только принимают входящие звонки, 21,7% посылают SMS-сообщения. При этом примерно треть абонентов (32,3%) вообще не знают о том, что в метро можно пользоваться мобильной связью. Здесь требуется специальная реклама. Года полтора-два назад, когда покрытие станций метрополитена было скорее имиджевым проектом, рекламную кампанию запустили в МТС — щиты с улыбающимися людьми и логотипом оператора были установлены на пересадочных и центральных станциях в Москве. Сейчас можно было бы привлечь пользователей специальными ценами на голосовой трафик и SMS — это помогло бы уменьшить сроки окупаемости подобных сегментов сети и увеличить количество активных потребителей.

Оборудование сотовой связи в специальных тоннелях и рядом с перроном

Также радует то, что пока в метро перегрузок сотовых сетей не бывает — на любой станции можно свободно позвонить или отправить SMS. Пропускная способность БС на «обычных» станциях составляет от 2 до 4 тыс. абонентов в час, на кольцевых или пересадочных — в два-три раза больше. Однако в часы пик нагрузка, конечно, увеличивается — системный трафик от постоянных регистраций пользователей, которые прибывают в каждом новом поезде, сильно влияет на нагрузку базовой сети.

Кроме GPRS операторы активно внедряют в метро EDGE — этот скоростной протокол данных уже есть у «ВымпелКома» и «МегаФона» в столичной подземке. Причем результаты замеров продемонстрировали достижение максимально возможных для данной технологии скоростей — до 200 кбит/с, средняя скорость составила 150 кбит/с. Средние скорости передачи данных в метро превышают аналогичные показатели на поверхности в 2-3 раза, это обусловлено низким уровнем зашумленности сигнала в метро и отсутствием стороннего антенного и экранирующего оборудования под землей. Видимо, за быстрым Интернетом теперь будут спускаться и в метро. Кстати, один из наиболее интересных проектов, за которым будущее, — это развитие в метро сети Wi-Fi-хотспотов. Покрывать тоннели никто не собирается, а вот установить точки доступа на станциях было бы вполне разумно. В последнее время спрос на смартфоны и КПК с Wi-Fi-адаптерами переживает бурный рост — в каждом вагоне метро можно заметить несколько пользователей с подобными устройствами, читающих мобильные книги; наверняка им будет интересно также проверить свою почту или узнать новости. Правда, для формирования подобного рынка стоимость доступа необходимо уменьшить (хотя бы до 2-3 долл. в час вместо нынешних 5-7 долл.), а монтировать само оборудование можно в информационных колоннах (в столичном метрополитене эти красно-синие тумбы установлены в самом центре многих станций). Скорее всего подобный сервис будет пользоваться спросом на новых станциях метро рядом с деловыми центрами, на станциях пересадок, где назначается большинство встреч. Уже сейчас «Комстар — Объединенные ТелеСистемы» пробует развернуть первый фрагмент Wi-Fi-сети на центральном пересадочном узле в Москве. К этому проекту могли бы подключиться и сотовые операторы, у которых уже есть опыт строительства подобных точек доступа. Так, у МТС в совместном проекте с «Таскомом» имеется порядка 90 хотспотов в Москве, у «МегаФона» — около 13 точек доступа в Санкт-Петебурге, на третьем месте «ВымпелКом» с несколькими хотспотами в столичном аэропорту «Шереметьево».

Оборудование сотовой связи в тоннеле метрополитена

Кстати, у любого метрополитена есть так называемый базовый оператор сотовой связи — обычно его используют как дополнение к внутренней системе радиосвязи на высоких частотах (чтобы «пробивала» сквозь сложный рельеф местности). У ГУП «Петербургский метрополитен» таким базовым оператором является «МегаФон» — он первым пришел под землю и выиграл соответствующий тендер на обслуживание 13 тыс. сотрудников подземки и еще нескольких сотен терминалов для офицеров милиции. Их мобильные телефоны обслуживаются по специальному тарифному плану, а для аварийных бригад созданы служебные группы в рамках услуги «Корпоративная сеть» (служебные абонентские номера обслуживаются по тарифному плану «Корпоративная сеть», где пользователи имеют возможность совершать вызовы только в рамках одной «Корпоративной сети»). В ТП включены и услуги GPRS, но под землей сотрудники метрополитена пользуются только голосом и SMS. Кстати, в случае нештатных ситуаций, если на отдельных станциях наблюдаются перегрузки (слишком много абонентов хочет позвонить одновременно), у служебных телефонов есть однозначный приоритет вызовов — базовое оборудование GSM-сети позволяет это сделать.

Оригинал