Принципът на клетъчната комуникация. Как работи клетъчната комуникация

Мобилна клетъчна комуникация

клетъчна- един от видовете мобилни радиокомуникации, на който се основава клетъчна мрежа... Основната характеристика е, че общата зона на покритие е разделена на клетки (клетки), определени от зоните на покритие на отделните базови станции (BS). Пчелните пити се припокриват частично и заедно образуват мрежа. На идеална (равна и без изграждане) повърхност зоната на покритие на една БС е кръг, следователно съставената от тях мрежа изглежда като пчелни пити с шестоъгълни клетки (пчелини).

Прави впечатление, че в английската версия комуникацията се нарича "клетъчна" или "клетъчна" (клетъчна), което не отчита шестоъгълната природа на пчелната пита.

Мрежата се състои от раздалечени приемопредаватели, работещи в същия честотен диапазон, и превключващо оборудване, което позволява определяне на текущото местоположение на мобилните абонати и осигуряване на непрекъснатост на комуникацията, когато абонатът се движи от зоната на покритие на един трансивър към зоната на покритие на друг.

История

Първото използване на мобилната телефония в Съединените щати датира от 1921 г.: полицията в Детройт използва еднопосочно изпращане в обхвата 2 MHz за предаване на информация от централен предавател към приемници, инсталирани в превозни средства. През 1933 г. нюйоркската полиция започва да използва двупосочна мобилна телефонна радиосистема, също в обхвата 2 MHz. През 1934 г. Федералната комисия по комуникациите на САЩ разпредели 4 канала за телефонни радиокомуникации в диапазона от 30 ... 40 MHz, а през 1940 г. около 10 хиляди полицейски превозни средства вече използват телефонни радиокомуникации. Всички тези системи използваха амплитудна модулация. Честотната модулация започва да се използва през 1940 г. и до 1946 г. напълно замества амплитудната модулация. Първият обществен мобилен радиотелефон се появява през 1946 г. (Сейнт Луис, САЩ; Bell Telephone Laboratories), използвайки обхвата 150 MHz. През 1955 г. започва да работи 11-канална система в диапазона 150 MHz, а през 1956 г. - 12-канална система в диапазона 450 MHz. И двете от тези системи бяха симплексни и използваха ръчно превключване. Автоматичните дуплексни системи започват да работят съответно през 1964 (150 MHz) и 1969 (450 MHz).

В СССР През 1957 г. московският инженер Л. И. Куприянович създава прототип на преносим автоматичен дуплекс мобилен радиотелефон ЛК-1 и базова станция за него. Мобилният радиотелефон тежеше около три килограма и имаше обхват 20-30 км. През 1958 г. Куприянович създава подобрени модели на апарата с тегло 0,5 кг и размер на кутия за цигари. През 60-те години Христо Бочваров в България демонстрира своя прототип на джобен мобилен радиотелефон. На изложението Интероргтехника-66 България представя комплект за организиране на локални мобилни комуникации от джобни мобилни телефони RAT-0.5 и ATRT-0.5 и базова станция RATTs-10, която осигурява връзка на 10 абоната.

В края на 50-те години в СССР започва разработването на автомобилната радиотелефонна система Алтай, която е пусната в пробна експлоатация през 1963 г. Първоначално системата Алтай работи на честота 150 MHz. През 1970 г. системата Алтай работи в 30 града на СССР и за нея е разпределена лента от 330 MHz.

По същия начин, с естествени различия и в по-малък мащаб, ситуацията се е развила и в други страни. Така в Норвегия обществените телефонни радиокомуникации се използват като морски мобилни комуникации от 1931 г.; през 1955 г. в страната има 27 крайбрежни радиостанции. Наземните мобилни комуникации започват да се развиват след Втората световна война под формата на частни мрежи с ръчно превключване. Така към 1970 г. мобилната телефонна радиокомуникация, от една страна, вече е станала доста широко разпространена, но от друга, тя очевидно не е в крак с бързо нарастващите нужди, с ограничен брой канали в строго определени честотни ленти. Беше намерено решение под формата на клетъчна комуникационна система, която направи възможно драстично увеличаване на капацитета чрез повторно използване на честоти в клетъчна система.

Разбира се, както обикновено се случва в живота, отделни елементи на клетъчната комуникационна система са съществували и преди. По-специално, някакво подобие на клетъчна система е използвано през 1949 г. в Детройт (САЩ) от таксиметрова диспечерска служба - с повторно използване на честоти в различни клетки с ръчно превключване на канали от потребителите на предварително определени места. Въпреки това, архитектурата на системата, която днес е известна като клетъчна комуникационна система, е очертана само в техническия доклад на Bell System, представен на Федералната комисия по комуникации на САЩ през декември 1971 г. И от това време започва развитието на самата клетъчна комуникация, която стават истински триумфални от 1985г., през последните десет години и малко.

През 1974 г. FCC решава да разпредели честотна лента от 40 MHz за клетъчни комуникации в обхвата 800 MHz; през 1986 г. към него са добавени още 10 MHz в същия диапазон. През 1978 г. в Чикаго започват тестовете на първия прототип на клетъчна комуникационна система за 2000 абонати. Следователно 1978 г. може да се счита за годината на началото на практическото приложение на клетъчните комуникации. Първата автоматична търговска клетъчна система също е пусната в експлоатация в Чикаго през октомври 1983 г. от American Telephone and Telegraph (AT&T). В Канада клетъчната комуникация се използва от 1978 г., в Япония - от 1979 г., в скандинавските страни (Дания, Норвегия, Швеция, Финландия) - от 1981 г., в Испания и Англия - от 1982 г. От юли 1997 г. клетъчна комуникация оперира в повече от 140 страни от всички континенти, обслужвайки повече от 150 милиона абонати.

Първата комерсиално успешна клетъчна мрежа беше финландската мрежа Autoradiopuhelin (ARP). Това име се превежда на руски като "Автомобилен радиотелефон". Пуснат в града, той е достигнал 100% покритие на територията на Финландия c. Размерът на клетката беше около 30 км, а в града имаше повече от 30 хиляди абонати. Тя работеше на честота от 150 MHz.

Принципът на клетъчната комуникация

Основните компоненти на клетъчната мрежа са мобилните телефони и базови станции... Базовите станции обикновено са разположени на покриви и кули. Когато е включен, мобилният телефон слуша ефира, намирайки сигнал от базовата станция. След това телефонът изпраща своя уникален идентификационен код до станцията. Телефонът и станцията поддържат постоянен радиоконтакт, като периодично си разменят пакети. Телефонът може да комуникира със станцията чрез аналогов протокол (NMT-450) или цифров (DAMPS, GSM, инж. предаване).

Клетъчните мрежи могат да се състоят от базови станции с различни стандарти, което ви позволява да оптимизирате производителността на мрежата и да подобрите нейното покритие.

Клетъчните мрежи на различни оператори са свързани помежду си, както и към стационарната телефонна мрежа. Това позволява на абонатите на един оператор да извършват разговори с абонати на друг оператор, от мобилни телефони към стационарни и от стационарни към мобилни.

Оператори от различни държави могат да сключват споразумения за роуминг. Благодарение на такива споразумения абонат, докато е в чужбина, може да осъществява и получава повиквания през мрежата на друг оператор (макар и на по-високи тарифи).

Клетъчна комуникация в Русия

В Русия клетъчната комуникация започва да се въвежда през 1990 г., търговската употреба започва на 9 септември 1991 г., когато първата клетъчна мрежа в Русия е пусната в Санкт Петербург от Delta Telecom (работеше в стандарта NMT-450) и първата символичен призив от кмета на Санкт Петербург Анатолий Собчак. До юли 1997 г. общият брой на абонатите в Русия е около 300 хиляди. За 2007 г. основните протоколи за клетъчна комуникация, използвани в Русия, са GSM-900 и GSM-1800. Освен това UMTS работи. По-специално, първият фрагмент от мрежата на този стандарт в Русия беше пуснат в експлоатация на 2 октомври 2007 г. в Санкт Петербург от компанията MegaFon. Регион Свердловск продължава да управлява клетъчна мрежа DAMPS, собственост на компанията за клетъчни комуникации MOTIV.

През декември 2008 г. в Русия имаше 187,8 милиона мобилни потребители (въз основа на броя на продадените SIM карти). Коефициентът на проникване на клетъчните комуникации (брой SIM-карти на 100 жители) към тази дата възлиза на 129,4%. В регионите, с изключение на Москва, степента на проникване надхвърли 119,7%.

Пазарният дял на най-големите клетъчни оператори към декември 2008 г. е 34,4% за MTS, 25,4% за VimpelCom и 23,0% за MegaFon.

През декември 2007 г. броят на мобилните потребители в Русия нарасна до 172,87 милиона абонати, в Москва - до 29,9 милиона, в Санкт Петербург - до 9,7 милиона. Степента на проникване в Русия - до 119,1%, в Москва - 176 % , Санкт Петербург - 153%. Пазарният дял на най-големите клетъчни оператори към декември 2007 г. е: MTS 30,9%, VimpelCom 29,2%, MegaFon 19,9%, други оператори 20%.

Според британската изследователска компания Informa Telecoms & Media за 2006 г. средната цена на минута клетъчна комуникация за потребител в Русия е 0,05 долара - това е най-ниската цифра сред страните от Г-8.

IDC, въз основа на проучване на руския клетъчен пазар, заключи, че през 2005 г. общата продължителност на разговорите на мобилен телефон на жителите на Руската федерация е достигнала 155 милиарда минути и са изпратени 15 милиарда текстови съобщения.

Според проучване на J "son & Partners, броят на SIM карти, регистрирани в Русия към края на ноември 2008 г., достига 183,8 милиона.

Вижте също

Източници на

Връзки

• Информационен сайт за поколенията и стандартите на клетъчната комуникация.
• Клетъчни комуникации в Русия 2002-2007 г., официална статистика

Малко е тъжно, че преобладаващото мнозинство от хората отговарят на въпроса: "Как работи клетъчната комуникация?"

В продължение на тази тема имах един забавен разговор с приятел на тема мобилни комуникации. Това се случи точно няколко дни преди събитието, отбелязано от всички комуникационни и телекомуникационни оператори празник "Ден на радиото".Случи се така, че поради пламенната си позиция в живота моят приятел повярва в това мобилната комуникация работи без проводници чрез сателит... Изключително благодарение на радиовълните. В началото не можах да го убедя. Но след кратък разговор всичко си дойде на мястото.

След тази приятелска „лекция“ дойде идеята да напиша на прост език за това как работи клетъчната комуникация. Всичко е както е.

Когато наберете номер и започнете да се обаждате, добре, или някой ви се обади, тогава вашият мобилният телефон комуникира по радиотоот една от антените на най-близката базова станция. Къде се намират тези базови станции, питате?

обръщам внимание на промишлени сгради, градски небостъргачи и специални кули... Върху тях има големи сиви правоъгълни блокове с изпъкнали антени с различни форми. Но тези антени не са телевизионни или сателитни, а трансивърклетъчни оператори. Те са насочени в различни посоки, за да осигурят комуникация на абонатите от всички страни. В крайна сметка не знаем откъде ще дойде сигналът и къде ще донесе "нещастния абонат" с телефонна слушалка? Антените се наричат ​​още "сектори" на професионалния жаргон. Обикновено те са зададени от едно до дванадесет.

От антената сигналът се предава чрез кабел директно към контролния блок на станцията... Заедно те образуват базовата станция [антени и контролен блок]. Няколко базови станции, чиито антени обслужват отделна територия, например градски квартал или малък град, са свързани към специален блок - контролер... Към един контролер обикновено са свързани до 15 базови станции.

От своя страна контролерите, които също могат да бъдат няколко, са свързани с кабели към "мозъчния тръст" - превключвател... Превключвателят осигурява извеждане и въвеждане на сигнали към градските телефонни линии, към други мобилни оператори, както и към междуселищни и международни оператори.

В малки мрежи се използва само един комутатор, в по-големите мрежи, обслужващи повече от милион абонати наведнъж, могат да се използват два, три или повече комутатора, свързани помежду си отново чрез проводници.

Защо толкова сложност? Читателите ще попитат. привидно, можете просто да свържете антените към превключвателя и всичко ще работи... И след това има базови станции, ключове, куп кабели... Но, не всичко е толкова просто.

Когато човек се движи по улицата пеша или с кола, влак и т.н. като същевременно говорите по телефона, важно е да се гарантира непрекъснатост на комуникацията.Комуникационните работници наричат ​​процеса на предаване в мобилните мрежи с термина Приемане.Необходимо е навреме да превключите телефона на абоната от една базова станция на друга, от един контролер на друг и т.н.

Ако базовите станции бяха директно свързани към комутатора, тогава всички те превключвателите ще трябва да се управляват от превключвателя... И той "беден" и така има какво да се прави. Многостепенната мрежова схема дава възможност за равномерно разпределение на натоварването върху техническите средства... Това намалява вероятността от повреда на оборудването и в резултат на това загуба на комуникация. В крайна сметка всички сме заинтересованив безпроблемна връзка, нали?

И така, след като стигнете до превключвателя, нашето обаждане е пренасочено къмпо-нататък - към мрежата на друг оператор на мобилни, градски междуселищни и международни комуникации. Разбира се, това се случва по високоскоростни кабелни комуникационни канали. Пристига обаждане до превключвателядруг оператор. В този случай последният „знае“ на коя територия [в зоната на действие, кой контролер] сега се намира необходимият абонат. Превключвателят прехвърля телефонното обаждане към конкретен контролер, който съдържа информация за това в коя базова станция се намира получателят на повикването. Контролерът изпраща сигнал до тази единична базова станция, която от своя страна "анкетира", тоест се обажда на мобилния телефон. Тръба започва да звъни странно.

Целият този дълъг и сложен процес в действителност отнема 2-3 секунди!

По същия начин се осъществяват телефонни разговори до различни градове в Русия, Европа и света. За комуникация комутаторите на различни телекомуникационни оператори използват високоскоростни оптични комуникационни канали... Благодарение на тях телефонният сигнал преодолява стотици хиляди километри за секунди.

Благодаря на великия Александър Попов, че даде света на радиото!Ако не беше той, може би сега щяхме да бъдем лишени от много блага на цивилизацията.

Телефонията е предаване на гласова информация на дълги разстояния. С помощта на телефонията хората могат да общуват в реално време.

Ако по време на появата на технологията имаше само един метод за предаване на данни - аналогов, тогава в момента успешно се използват различни комуникационни системи. Телефонните, сателитните и мобилните комуникации, както и IP-телефонията осигуряват надежден контакт между абонатите, дори ако се намират в различни точки на света. Как работи телефонията с всеки метод?

Добрата стара кабелна (аналогова) телефония

Терминът "телефонна" комуникация най-често се разбира като аналогова комуникация, метод за предаване на данни, който стана познат от близо век и половина. При използване на такива информацията се предава непрекъснато, без междинно кодиране.

Връзката на двама абонати се регулира чрез набиране на номер, а след това комуникацията се осъществява чрез предаване на сигнал от човек на човек по проводници в най-буквалния смисъл на думата. Абонатите вече не се свързват от телефонни оператори, а от роботи, което значително опрости и направи процеса по-евтин, но принципът на работа на аналоговите комуникационни мрежи остана същият.

Мобилна (клетъчна) комуникация

Абонатите на мобилните оператори погрешно смятат, че са "прерязали проводника", свързвайки ги с телефонни централи. Изглежда, че е така - човек може да се движи навсякъде (в рамките на обхвата на сигнала), без да прекъсва разговора и без да губи контакт със събеседника, и<подключить телефонную связь стало легче и проще.

Въпреки това, ако погледнем как работи мобилната комуникация, не откриваме толкова много разлики от работата на аналоговите мрежи. Сигналът всъщност "е във въздуха", но от телефона на обаждащия се достига до приемопредавателя, който от своя страна комуникира с подобно оборудване, най-близо до обаждания абонат ... чрез оптични мрежи.

Етапът на радиопредаване на данни обхваща само пътя на сигнала от телефона до най-близката базова станция, която е свързана с други комуникационни мрежи по напълно традиционен начин. Как работи клетъчната комуникация е ясно. Какви са плюсовете и минусите?

Технологията осигурява по-голяма мобилност в сравнение с аналоговото предаване на данни, но носи същите рискове от нежелани смущения и възможност за подслушване.

Път на клетъчния сигнал

Нека разгледаме по-подробно как сигналът достига до извикания абонат.

1. Потребителят набира номера.
2. Телефонът му установява радио връзка с най-близката базова станция. Разположени са във високи сгради, промишлени сгради и кули. Всяка станция се състои от предавателно-приемни антени (от 1 до 12) и блок за управление. Базовите станции, които обслужват една и съща територия, са свързани към контролера.
3. От контролния блок на базовата станция сигналът се предава през кабела към контролера, а оттам, също през кабела, към превключвателя. Това устройство осигурява вход и извеждане на сигнал към различни комуникационни линии: междуселищни, градски, международни и други мобилни оператори. В зависимост от размера на мрежата, тя може да включва един или няколко превключвателя, свързани помежду си с помощта на проводници.
4. От „собствено” табло сигналът се предава по високоскоростни кабели към таблото на друг оператор, като последният лесно определя зоната на покритие на кой контролер е абонатът, към когото е адресирано повикването.
5. Превключвателят извиква желания контролер, който препраща сигнала към базовата станция, която "анкетира" мобилния телефон.
6. Повиканият абонат получава входящо повикване.

Такава многослойна мрежова структура ви позволява да разпределите равномерно натоварването между всички нейни възли. Това намалява вероятността от повреда на оборудването и гарантира непрекъсната комуникация.

Как работи клетъчната комуникация е ясно. Какви са плюсовете и минусите? Технологията осигурява по-голяма мобилност в сравнение с аналоговото предаване на данни, но носи същите рискове от нежелани смущения и възможност за подслушване.

Сателитна връзка

Нека видим как работят сателитните комуникации, най-високият етап в развитието на радиорелейните комуникации днес. Ретранслатор, поставен в орбита, е в състояние самостоятелно да покрие огромна площ от повърхността на планетата. Мрежа от базови станции, както в случая с клетъчните комуникации, вече не е необходима.

Индивидуален абонат получава възможност да пътува практически без ограничения, поддържайки връзка дори в тайгата или в джунглата. Един законен абонат може да свърже цяла мини-автоматична телефонна централа към една антена с повторител (това е познато „чиния“), но трябва да се вземе предвид обемът на входящите и изходящите, както и размерът на файловете, които трябва да бъде изпратено.

Недостатъци на технологията:

• сериозна метеорологична зависимост. Магнитна буря или друг катаклизъм може да остави абонат без комуникация за дълго време.
• ако нещо физически се повреди на сателитния транспондер, времето, което ще мине, преди да се възстанови пълната функционалност, ще отнеме много време.
• цената на комуникационните услуги без граници често надвишава по-обичайните сметки. При избора на комуникационен метод е важно да вземете предвид доколко имате нужда от такава функционална връзка.

Сателитни комуникации: плюсове и минуси

Основната характеристика на "сателита" е, че той осигурява на абонатите независимост от наземните линии. Предимствата на този подход са очевидни. Те включват:

• мобилност на оборудването. Може да се разгърне за много кратко време;
• възможността за бързо създаване на обширни мрежи, покриващи големи площи;
• комуникация с труднодостъпни и отдалечени райони;
• резервиране на канали, които могат да се използват в случай на прекъсване на наземната комуникация;
• гъвкавост на техническите характеристики на мрежата, което позволява тя да бъде адаптирана към почти всяко изискване.

Недостатъци на технологията:

• сериозна метеорологична зависимост. Магнитна буря или друг катаклизъм може да остави абонат без комуникация за дълго време;
• ако нещо не е в ред физически на сателитния ретранслатор, времето, което ще измине, преди системата да бъде напълно възстановена, ще се удължи за дълго време;
• цената на комуникационните услуги без граници често надвишава по-обичайните сметки.

При избора на комуникационен метод е важно да вземете предвид доколко имате нужда от такава функционална връзка.

В тази статия ще ви разкажем за историята на появата на мобилните комуникации

Първата радиотелефонна комуникационна система се появява през 1946 г. в САЩ – Сейнт Луис. Радиотелефоните работеха на фиксирани честоти и се превключваха ръчно. В Съветския съюз радиотелефонната комуникация се появява през 1959 г. и се нарича Алтайска система. Естествено, той не беше публично достъпен, но беше използван като държавна връзка и специални услуги. През 1990-1994 г., по време на разпадането на СССР, от съветските изследователски институти, голяма маса от секретни разработки, включително разработването на многочестотни, многобазови радиотелефонни комуникации, бяха извадени от кордона "безплатно" . И през 1991 г. в Съединените щати, а по-късно и в Руската федерация, се появява нов стандарт за радиотелефон - клетъчни комуникации NMT-450 ("Сотел"). Използван е аналогов сигнал. Впоследствие се появиха цифрови стандарти - GSM-900 и GSM-1800.

С прогресивното развитие на клетъчните комуникации мобилните телефони станаха широко достъпни. По правило мобилен телефон (наричан по-долу MTA) може да работи на разстояние до 1500 m от базовата станция.

Както знаете, на всяко клетъчно устройство се присвоява собствен електронен сериен номер (ESN), който е кодиран в микрочипа на телефона по време на производството на телефона. Чрез активиране на SIM-картата (Subscriber Identity Module) - микрочип, в който е "зашит" абонатния номер, мобилният телефон получава мобилен идентификационен номер (MIN).

Зоната, обхваната от мрежата GSM (Глобална система за мобилни комуникации), е разделена на отделни съседни клетки (клетки) – оттук идва и името „клетъчни комуникации“, в центъра на които има приемо-предавателни базови станции. Обикновено такава станция има шест предавателя, които са разположени със 120 ° радиационен модел и осигуряват равномерно покритие на района. Една средно модерна станция може да обслужва едновременно до 1000 канала. Площта на "пчелната пита" в града е около 0,5-1 km 2, извън града, в зависимост от географското местоположение, може да достигне както 20, така и 50 km 2. Телефонната централа във всяка "клетка" се управлява от базовата станция, която приема и предава сигнали в широк диапазон от радиочестоти (специален канал - стъпката за всеки мобилен телефон е минимална). Базовата станция е свързана към кабелна телефонна мрежа и е оборудвана с оборудване за преобразуване на високочестотен сигнал на мобилен телефон в нискочестотен сигнал на кабелен телефон и обратно, което осигурява сдвояването на тези две системи. Технически модерното оборудване на базовата станция заема площ от 1 ... 3 m 2 и е разположено в едно малко помещение, където работата му се извършва в автоматичен режим. За стабилната работа на такава станция е необходима само кабелна връзка с телефонна централа (ATS) и 220 V мрежово захранване.

В градовете с голямо задръстване на къщи, предавателите на базовите станции са разположени директно на покривите на къщите. В предградията и на открити площи кулите се използват в няколко участъка (те често могат да се видят разположени покрай магистралата).

Зоната на покритие на съседните станции е съседна. Когато телефонът се движи между зоните на покритие на съседни станции, той периодично се регистрира. Периодично, с интервал от 10 ... 60 минути (в зависимост от оператора), базовата станция излъчва сервизен сигнал. След като го получи, мобилният телефон автоматично добавя своите MIN и ESN номера към него и предава получената кодова комбинация към базовата станция. По този начин се извършва идентифицирането на конкретен мобилен клетъчен телефон, номера на сметката на неговия собственик и обвързването на устройството към определена зона, в която се намира в даден момент. Този момент е много важен - вече на този етап е възможно да се контролира движението на този или онзи обект и кой има полза от това, въпросът е различен - основното е, че има възможност ...

Когато потребителят се свърже с някого на своя телефон, базовата станция му присвоява една от свободните честоти на зоната, в която се намира, прави съответните промени в акаунта си (приспада средства) и прехвърля обаждането му до местоназначението.

Ако мобилен потребител по време на разговор се премести от една комуникационна зона в друга, базовата станция на изоставената зона (клетка) автоматично прехвърля комуникационния сигнал към свободната честота на съседната зона (клетка).

Най-уязвими от гледна точка на възможността за прихващане на текущи преговори (подслушване) са аналоговите мобилни телефони. В нашия регион (Санкт Петербург) такъв стандарт присъстваше доскоро - това е стандартът NMT450 (присъства и в Република Беларус). Уверената комуникация и нейното разстояние от базовата станция в такива системи директно зависят от мощността на излъчване на предаващия мобилен телефон.

Аналоговият принцип на предаване на информация се основава на излъчването на нецифров радиосигнал във въздуха, следователно, след като се настрои на съответната честота на такъв комуникационен канал, теоретично е възможно да се слуша разговорът. Въпреки това си струва да „охладите особено горещите глави“ - не е толкова лесно да слушате клетъчни комуникации от този стандарт, тъй като те са криптирани (изкривени) и е необходим подходящ декодер за точно разпознаване на реч. Договарянето на този стандарт е по-лесно за намиране на посока, отколкото, да речем, стандарта за цифрова клетъчна комуникация GSM, чиито мобилни телефони предават и получават информация под формата на цифров код. Най-лесно се намират стационарни или стационарни обекти, осъществяващи клетъчна комуникация, докато мобилните са по-трудни, тъй като движението на абонат по време на разговор е придружено от намаляване на мощността на сигнала и преход към други честоти (при предаване на сигнал от един базова станция към съседна).

Методи за определяне на посоката

Пристигането на клетъчни комуникации във всяко семейство (днес и учениците получават такива подаръци) е реалност на времето, комфортът вече става незаменим. Наличието на мобилен телефон позволява на потребителя да идентифицира своето местоположение, както в настоящия момент, така и всичките му предишни движения. Текущата позиция може да бъде идентифицирана по два начина.

Първият е метод за целенасочено определяне на посоката на мобилен телефон, който определя посоката към работещ предавател от три до шест точки и дава пресечна точка на местоположението на източника на радиосигнал. Особеността на този метод е, че може да се прилага по нечия заповед, например от упълномощени от закона органи.

Вторият метод е чрез мобилен оператор, който автоматично регистрира постоянно къде се намира този или онзи абонат в даден момент, дори и да не провежда никакви разговори. Тази регистрация се извършва автоматично според идентифициращите служебни сигнали, автоматично предавани от мобилния телефон към базовата станция (това беше обсъдено по-рано). Точността на определяне на местоположението на абоната зависи от редица фактори: топография на района, наличие на смущения и отражение на сигнала от сгради, позицията на базовите станции и тяхното натоварване (броя на активните мобилни телефони на оператора в дадена клетка), размерът на клетката. Следователно точността на определяне на местоположението на клетъчния абонат в града е значително по-висока, отколкото на открито, и може да достигне място от няколкостотин метра. Анализът на данните за комуникационните сесии на абонат с различни базови станции (от коя и до коя станция е извършено повикването, време на разговора и др.) Ви позволява да възстановите картина на всички движения на абоната в миналото. Данните се регистрират автоматично при мобилния оператор (за фактуриране и не само ...), тъй като плащането за такива услуги се основава на продължителността на използване на комуникационната система. Тези данни могат да се съхраняват в продължение на няколко години и това време все още не е регламентирано от федералния закон, а само от ведомствени актове.
Можете да заключите – конфиденциалност е осигурена, но не за всеки. Ако е необходимо да подслушвате разговорите ви или да определите местоположението ви, почти всяка „оборудвана“ специална служба или престъпна общност може да направи това без никакви усилия.

По-трудно е да се прихване разговор, ако се води от движещо се превозно средство. разстоянието между потребителя на мобилния телефон и оборудването за определяне на посоката (когато става въпрос за аналогова комуникация) непрекъснато се променя и ако тези обекти се отдалечават един от друг, особено в неравен терен сред къщи, сигналът отслабва. При бързо движение сигналът се прехвърля от една базова станция към друга, като едновременно с това се променя работната честота - това затруднява прихващането на целия разговор като цяло (ако не се провежда целенасочено с участието на телекомуникационния оператор), тъй като е необходимо време за намиране на нова честота.

Можете сами да направите изводи от това. Изключете мобилния си телефон, ако не искате местоположението ви да бъде известно.

Знаете ли какво се случва, след като наберете номера на приятел на мобилния си телефон? Как клетъчната мрежа го намира в планините на Андалусия или на брега на далечния Великденски остров? Защо разговорът понякога се прекъсва неочаквано? Миналата седмица посетих компанията Beeline и се опитах да разбера как работи клетъчната комуникация ...

Голяма площ от населената част на страната ни е покрита от базови станции (БС). На полето те приличат на червено-бели кули, но в града са скрити по покривите на нежилищни сгради. Всяка станция улавя сигнал от мобилни телефони на разстояние до 35 километра и комуникира с мобилен телефон чрез услуга или гласови канали.

След като наберете номера на приятел, телефонът ви се свързва с най-близката до вас базова станция (BS) чрез служебния канал и иска да разпредели гласов канал. Базовата станция изпраща заявка до контролера (BSC) и той я препраща към комутатора (MSC). Ако вашият приятел е абонат на същата клетъчна мрежа, тогава превключвателят ще провери с регистъра на домашните местоположения (HLR), ще разбере къде се намира в момента повикваният абонат (у дома, в Турция или в Аляска) и ще прехвърли повикването към съответния комутатор, откъдето е той, ще препрати към контролера и след това към базовата станция. Базовата станция ще се свърже с вашия мобилен телефон и ще ви свърже с приятел. Ако вашият приятел е абонат на друга мрежа или се обаждате на стационарен телефон, тогава вашият превключвател ще се обърне към съответния превключвател на другата мрежа.

Трудно? Нека разгледаме по-отблизо.

Базовата станция е чифт железни шкафове, заключени в добре климатизирана стая. Като се има предвид, че в Москва беше +40 на улицата, исках да живея малко в тази стая. Обикновено базовата станция се намира или на тавана на сграда, или в контейнер на покрива:

2.

Антената на базовата станция е разделена на няколко сектора, всеки от които "свети" в своя посока. Вертикалната антена комуникира с телефони, кръглата антена свързва базовата станция с контролера:

3.

Всеки сектор може да обработва до 72 повиквания едновременно, в зависимост от настройката и конфигурацията. Базовата станция може да има 6 сектора, така че една базова станция може да обработва до 432 повиквания, но обикновено има по-малко предаватели и сектори, инсталирани на станцията. Клетъчните оператори предпочитат да инсталират повече базови станции, за да подобрят качеството на комуникацията.

Базовата станция може да работи в три ленти:

900 MHz - сигналът на тази честота се движи по-далеч и по-добре прониква в сградите
1800 MHz - сигналът се разпространява на по-къси разстояния, но ви позволява да инсталирате повече предаватели на сектор
2100 MHz - 3G мрежа

Ето как изглежда килер с 3G оборудване:

4.

900 MHz предаватели са инсталирани на базови станции в полетата и селата, а в града, където базовите станции са забодени като игли на таралеж, по принцип комуникацията се осъществява на честота от 1800 MHz, въпреки че предавателите и от трите ленти могат да присъства на всяка базова станция по едно и също време.

5.

6.

Сигнал от 900 MHz може да достигне до 35 километра, въпреки че "обхватът" на някои базови станции, разположени по маршрутите, може да достигне до 70 километра, като намали броя на едновременно обслужваните абонати на станцията наполовина. Съответно, нашият телефон със своята малка вградена антена може също да предава сигнал на разстояние до 70 километра ...

Всички базови станции са проектирани да осигурят оптимално радиочестотно покритие на нивото на земята. Следователно, въпреки обхвата от 35 километра, радиосигналът просто не се изпраща до височината на полета на самолета. Въпреки това, някои авиокомпании вече са започнали да инсталират базови станции с ниска мощност на своите самолети, които осигуряват покритие вътре в самолета. Такава BS се свързва към наземна клетъчна мрежа, използвайки сателитен канал. Системата се допълва от контролен панел, който позволява на екипажа да включва и изключва системата, както и определени видове услуги, като изключване на гласа при нощни полети.

Телефонът може да измерва едновременно силата на сигнала от 32 базови станции. Той изпраща информация за първите 6 (по силата на сигнала) през служебния канал, а контролерът (BSC) решава коя BS да предаде текущото повикване (Handover), ако сте в движение. Понякога телефонът може да направи грешка и да ви прехвърли към базовата станция с най-лошия сигнал, в който случай разговорът може да бъде прекъснат. Може също да изглежда, че всички гласови линии са заети на базовата станция, която телефонът ви е избрал. В този случай разговорът също ще бъде прекъснат.

Казаха ми и за така наречения "проблем с горните етажи". Ако живеете в мезонет, понякога при преместване от една стая в друга разговорът може да бъде прекъснат. Това е така, защото в една стая телефонът може да "вижда" една BS, а във втората - друга, ако отиде от другата страна на къщата, и в същото време тези 2 базови станции са разположени на голямо разстояние един от друг и не са регистрирани като "съседни" при клетъчния оператор. В този случай прехвърлянето на повикване от една BS към друга няма да се случи:

Комуникацията в метрото се осигурява по същия начин, както на улицата: базова станция - контролер - превключвател, с единствената разлика, че там се използват малки базови станции, а в тунела покритието се осигурява не от обикновена антена, а от специален излъчващ кабел.

Както писах по-горе, една BS може да извършва до 432 разговора едновременно. Обикновено тази мощност е достатъчна за очите, но например по време на някои празници BS може да не се справи с броя на хората, които искат да се обадят. Това обикновено се случва на Нова година, когато всички започват да се поздравяват.

SMS се предават по сервизни канали. На 8 март и 23 февруари хората предпочитат да се поздравяват взаимно чрез SMS, изпращайки забавни стихчета, а телефоните често не могат да се споразумеят с BS за разпределението на гласов канал.

Разказаха ми един интересен случай. От един район на Москва абонатите започнаха да получават оплаквания, че не могат да стигнат до никъде. Техниците започнаха да го изясняват. Повечето от гласовите линии бяха безплатни, а всички служебни линии бяха заети. Оказа се, че до тази БП има институт, в който се провеждат изпити и студентите непрекъснато си разменят есемеси.

Телефонът разделя дългите SMS на няколко кратки и изпраща всеки поотделно. Служителите на техническата служба съветват да изпращате такива поздрави чрез MMS. Ще бъде по-бързо и по-евтино.

От базовата станция повикването отива към контролера. Изглежда скучно като самия BS - това е просто набор от шкафове:

7.

В зависимост от оборудването, контролерът може да обслужва до 60 базови станции. Комуникацията между BS и контролера (BSC) може да се осъществява чрез радиорелеен канал или чрез оптика. Контролерът управлява работата на радиоканалите, вкл. контролира движението на абоната, предаването на сигнал от една БС към друга.

Превключвателят изглежда много по-интересен:

8.

9.

Всеки ключ обслужва от 2 до 30 контролера. Той вече заема голяма зала, пълна с различни шкафове с оборудване:

10.

11.

12.

Превключвателят управлява управлението на трафика. Спомняте ли си старите филми, където хората първо набираха на "момичето", а след това тя вече ги свързваше с друг абонат, блъскайки проводници? Съвременните ключове също правят същото:

13.

За да контролира мрежата, Beeline разполага с няколко коли, които нежно наричат ​​"таралежи". Те се движат из града и измерват силата на сигнала на собствената си мрежа, както и нивото на мрежата на колегите от Голямата тройка:

14.

Целият покрив на такава кола е осеян с антени:

15.

Вътре има оборудване, което извършва стотици разговори и записва информация:

16.

Денонощният контрол върху превключвателите и контролерите се осъществява от Центъра за управление на полетите на Центъра за управление на мрежата (CCC):

17.

Има 3 основни области на контрол върху клетъчната мрежа: аварии, статистика и обратна връзка от абонатите.

Точно както в самолетите, цялото оборудване на клетъчната мрежа има сензори, които изпращат сигнал до CCS и извеждат информация към компютрите на диспечера. Ако някое оборудване не работи, тогава светлината на монитора ще започне да мига.

CCS също така следи статистиката за всички комутатори и контролери. Той го анализира, като го сравнява с предишни периоди (час, ден, седмица и т.н.). Ако статистиката на някой от възлите започна да се различава рязко от предишните индикатори, тогава светлината на монитора ще започне да мига отново.

Операторите на абонатни услуги получават обратна връзка. Ако не могат да решат проблема, тогава обаждането се препраща към техник. Ако той се окаже безсилен, тогава във фирмата се създава "инцидент", който се решава от инженерите, участващи в експлоатацията на съответното оборудване.

Превключвателите се наблюдават от 2-ма инженери денонощно:

18.

Графиката показва активността на московските комутатори. Ясно се вижда, че почти никой не се обажда през нощта:

19.

Контролът върху контролерите (съжалявам за тавтологията) се осъществява от втория етаж на Центъра за управление на мрежата:

22.

21.

Разбирам, че все още имате куп въпроси за това как работи клетъчната мрежа. Темата е сложна и помолих специалист от Beeline да ми помогне да отговоря на вашите коментари. Единственото искане е да се придържате към темата. И въпроси като "Репички Beeline. Откраднаха 3 рубли от сметката ми" - обърнете се към абонатната услуга 0611.

Утре ще има публикация за това как кит скочи пред мен, но нямах време да го снимам. Останете на линия!