行動通信基地臺

蜂窩站（cell site），也稱蜂窩設置點、手機信號發射站、移動通信基站、蜂窩點、蜂窩塔（cell tower）或行動電話杆（mobile phone mast）。它是一個安裝天線和電子通訊設備、設置蜂窩電信的站點，用於提供行動電話服務所使用的蜂窩網絡。信號站由天線塔（或建在高架設施上的天線）、無線電收發機、數位訊號處理器、控制電路以及用於定時的GPS接收機，備份電源和機房組成。在這個站點上，天線和電子通信設備通常被放置在一個無線電桿、塔架或其它高處位置上，以便在一個蜂窩網絡中創建一個蜂窩站點。這個被設在高處的結構通常被用於支撐天線，以及一套或多套收發機、數位訊號處理器、控制電器、一個用於授時的GPS接收器、主備電源，以及外罩。

術語「基站站點」（Base Station Site）可能會更好地反映現在日益增多的多個運營商合併設置站點的情況，也就是多個基站設置在一個站點上。根據運營商所使用的技術的不同，即使一個只服務於單個運營商的站點，也可能放置多個基站。每個基站都為不同的無線接口技術提供服務。

有些地區要求蜂窩站看起來不顯眼，能與周圍環境合為一體。例如一些森林景區經常將蜂窩塔藏在人造假樹上。這些設施一般被稱為「隱蔽蜂窩站」或「秘密蜂窩站」。

過去的GSM蜂窩站通過T1（專線或微波）和T3s（專線，微波或光纖）連接到行動電話交換局（MTSO）的基站控制器（BSC）。基站控制器連接到接入公共交換電話網（PSTN）的電話交換機上。

## 運營

### 覆蓋範圍

一個蜂窩站的工作範圍（即行動裝置能夠可靠地連接到該蜂窩站的範圍）並不是一個固定的值。它依賴於很多因素，包括但不限於：

- 天線高出周圍地面的距離（Line-of-sight propagation，即視線傳播）。
- 所使用的信號的頻率。
- 一些技術對於時間的限制（例如，GSM被限制為35公里，對於特殊設備來說，達到70公里也是有可能的）。
- 發射機的功率。
- 簽約使用者設備要求的上行/下行數據速率。
- 該站點的天線陣的方向性特徵。
- 建築物或植被對無線電能量的反射和吸收。
- 它還可能受限於當地的地理或管理因素，以及氣象條件。

總的來說，在那些存在足夠的蜂窩站來覆蓋廣泛區域的那些地方，每個蜂窩站的範圍將被設置為：

- 確保有足夠的重疊部分用於與其它站點的切換（對於那些有能力處理這一點的技術來說，要將來自一個行動裝置的信號，從一個蜂窩站移動到另一個——例如當在汽車或火車上撥打一個GSM電話時）
- 確保重疊區域不會太大，以最小化與其它站點的干擾問題。

實踐中，在人口密集、有著最多的潛在使用者的地區，蜂窩站會被組合在一起。通過單個站點的蜂窩電話通信流量被基站容量限制，因此基站可以立即處理的呼叫或數據通信流量的數量是一個有限值。這個限制是影響蜂窩杆站點的空間分布的主要因素。在郊區，天線杆通常相隔2～3公里，而在城市中心區域，天線杆可能會相隔近達400～800米。

### 信道復用

為了使蜂窩站能為足夠多的使用者提供服務，有必要在不同的位置上重複使用相同的信道。例如當你旅行到其他城市的時候，為你提供蜂窩服務的蜂窩站變化了，但所使用的信道可能並沒有變化。相同的無線電信道在數英里之外其他的蜂窩天線杆上就會被重用。為了實現這一點，一個蜂窩天線杆的信號被特意設置在一個較低的功率上。並且在許多情況下其天線也被設置為斜向下的，以限制它的覆蓋區域。這樣就能保證天線杆有一個合適的覆蓋區域，不必支持超過可用信道能夠承載的會話數量。同時天線杆上的天線通常分成多個扇面進行布置，這樣就可以根據每個扇面所對的其它天線杆的覆蓋範圍變換每個扇面的強度和角度。

### 限制因素

蜂窩電話可能會因為離天線杆太遠，或者處於信號被厚牆、山峰或其它結構遮擋而變弱的地方而無法工作。信號不一定需要無遮擋地傳播，但足夠厚的障礙物可能會削弱信號的強度。很強的無線電干擾也會使信號無法被清晰地收到。當許多人在同一時間嘗試使用同一個蜂窩天線杆時，例如在堵車或體育賽事中，可能會出現有蜂窩信號但傳輸速度很慢的情況。

基站控制器（一個中心計算機，專門處理電話連接）以及蜂窩電話會相互追蹤。這允許蜂窩電話流暢地從一個天線杆切換到下一個。隨著一個使用者朝向一個新的天線杆移動，蜂窩電話會切換到信號更強的新天線杆的信道，並停止使用信號已經變弱的上一個天線杆的信道，這樣上一個天線杆的這一信道對於另一個使用者來說就可用了。

更多資訊：頻率復用

### 地理定位

蜂窩地理定位不像GPS那麼精確，但是可用於那些沒有GPS接收機的設備，以及GPS不可用的情況。其精度根據覆蓋了設備的蜂窩站的數量而變化，在那些可使用高級前向鏈路（Advanced Forward Link）（即一個設備處於至少三個蜂窩站的覆蓋範圍內）的地方最高，而在那些只有一個單獨的蜂窩站可用的地方最低。在後一種情況下，只能確定設備的地理位置處於該站點的覆蓋範圍內。

使用高級前向鏈路（Advanced Forward Link）需要一個設備處於至少三個蜂窩站的覆蓋範圍內，並且運營商使用了授時系統。

另一個方法是使用到達角度（Angle of Arrival，簡稱：AoA），這種方式需要設備處於至少兩個蜂窩站的覆蓋範圍內，有著中等水平的精確度。

在美國，緊急電話會使用位置數據（當地稱為「增強型911」）。運營商們被要求在2005年12月31日時，至少有95%的蜂窩電話支持這個服務。許多運營商並未在這個最後期限之前完成，因此被FCC罰款。

### 無線電功率和健康

行動電話輻射和健康#基站的健康危害美國政府的職能部門，FCC，這樣提到：

蜂窩電話、蜂窩塔、Wi-Fi、智能儀表（smart meters）、DECT電話、無繩電話（cordless phones）、嬰兒監視器，以及其它無線設備發射的都是非電離無線電頻率，它被世界衛生組織（WHO）僅僅分級為「潛在致癌」（potential carcinogen）。

## 蜂窩站的得名

為了有效使用信道資源並提高使用效率，每個蜂窩站的覆蓋範圍都被限制在一定範圍內。由於其覆蓋範圍彼此緊靠，好像蜜蜂窩一般，因此將其稱為細胞（Cell）或蜂巢。

## 維護人員

蜂窩站工人被稱為攀塔人（Tower Climbers）或傳輸塔架工人。傳輸塔架工人經常在高達460米的高度上工作，為蜂窩電話和其它無線通信公司進行維護和修復工作。

## 特殊蜂窩站

### 臨時蜂窩站

儘管蜂窩天線通常被建造在固定的建築結構上，運營商同時還保有著一些車隊，稱為「輪上蜂窩」（Cells-On-Wheels，簡稱：COWs），作為臨時蜂窩站提供服務。它們有時會攜帶發電機，以備在電網不可用的時候使用。

COW也會用於臨時替代永久蜂窩站，如在永久蜂窩站設備受損時，在永久蜂窩站進行計劃內停機期間，以及在大型活動發生期間提升蜂窩網絡的容量。

### 無電網蜂窩站

一個無電網蜂窩站是不和公共電網連接的。通常這樣的蜂窩站是因為區域電網不存在或難以連接而不連接到電網上。

燃料電池（fuel cell）或其它備用電源系統被添加到重要的蜂窩站來提供應急電源。更多站點則使用內燃機驅動的發電機組。

然而，由於比公共電網的效率要低，它們增加了運營成本（OPEX）。並且是大氣與噪音的污染源。

可再生能源，例如太陽能和風能在蜂窩站所處地點可能是可用的。它們可以被通過燃料發電機系統來備份，允許蜂窩站在可再生資源不足是仍然可以工作。

來自斷續源的能量被存儲在蓄電池（secondary batteries）中，通常被設計為擁有平均5天的自給能力，以允許維修人員在需要進行修復時，有足夠的事件到達。

可再生能源系統在可用時提供電力。燃料電池只有在自然資源不充足的時候才會激活，來提供系統所需的能量。緊急電源（燃料電池）被設計為持續平均10天。通過這種方式，該體系是完全自給的：這使得維護團隊只需要少量地到達該站點，因為通常那些地方都很難到達。

### 隱蔽蜂窩站

蜂窩站的設置有時會遭到當地居民的反對，居民可能會擔心其致癌風險或反感其外表。這一問題有時通過將天線杆偽裝成其它設施來解決，例如旗杆、路燈、樹、或煙囪。

最常見的偽裝方法是將蜂窩站隱藏在一棵塑料假樹中。假樹的外貌會被精確地設計以將蜂窩站以自然的形式完全地隱藏起來。所使用的材料需要保證可以讓無線電波穿過。這類隱蔽蜂窩站的暱稱包括「獨棕櫚」（monopalm），因為一個獨杆天線（monopole）被偽裝成一棵棕櫚樹（palm tree）；或者「假松電話」，因為天線杆被偽裝成一棵松樹（pine tree）。

在屋頂結構中建造蜂窩站也是常見的偽裝方法。屋頂遮蓋板可以被固定在現有的屋頂結構上，快速和便宜地將蜂窩站隱藏在它們的下方。

## 參見

- 基站
- 基地收發機站
- 蜂窩網絡
- 節點B
- OpenBTS
- 行動電話
- 蜂窩中繼器
- 無繩電話
- 行動電話輻射和健康
- 信號強度
- 收發機
- 電信基礎設施共享（Telecom Infrastructure Sharing）
- 基地收發機站（Base Transceiver Station，簡稱：BTS）
- 無線電天線杆和塔架（Radio Masts and Towers）
- 移動式蜂窩設置點（Mobile Cell Sites）
- 分布式天線系統（Distributed Antenna System）
- 電信租借（Telecommunications Lease）
- 聯邦法典第47章（Title 47 of the Code of Federal Regulations）
- 攀塔人（Tower Climber）

## 外部連結

- FCC:關於人類暴露在手機和PCS無線電台射頻區域的資訊
- 國家通訊傳播委員會