Știți ce se întâmplă după ce formați numărul unui prieten de pe telefonul mobil? Cum îl găsește rețeaua celulară în munții Andaluziei sau pe coasta îndepărtată a Insulei Paștelui? De ce conversația se oprește uneori brusc? Săptămâna trecută am vizitat Beeline și am încercat să îmi dau seama cum funcționează comunicația celulară...
O mare suprafață a părții populate a țării noastre este acoperită de Stații de bază (BS). Pe câmp, arată ca niște turnuri roșii și albe, iar în oraș sunt ascunse pe acoperișurile clădirilor nerezidențiale. Fiecare stație preia un semnal de la telefoanele mobile aflate la o distanță de până la 35 de kilometri și comunică cu un telefon mobil prin servicii sau canale vocale.
După ce ați format numărul unui prieten, telefonul vă contactează cea mai apropiată stație de bază (BS) printr-un canal de serviciu și vă solicită să alocați un canal vocal. Stația de bază trimite cererea către controler (BSC), care o transmite comutatorului (MSC). Dacă prietenul tău se află pe aceeași rețea celulară, comutatorul va verifica Registrul locației de acasă (HLR) pentru a afla unde acest moment abonatul apelat este localizat (acasa, in Turcia sau in Alaska), si va transfera apelul catre centrala corespunzatoare, de unde il va redirectiona catre controlor si apoi catre Statia de baza. Stația de bază va contacta telefonul mobil și vă va conecta cu un prieten. Dacă prietenul tău este abonat al unei alte rețele sau apelezi la un telefon fix, atunci comutatorul tău va contacta comutatorul corespunzător al altei rețele.
Dificil? Să aruncăm o privire mai atentă.
Stația de bază este o pereche de dulapuri de fier blocate într-o cameră bine cu aer condiționat. Având în vedere că la Moscova era +40 pe stradă, am vrut să locuiesc în această cameră o perioadă. De obicei, stația de bază este situată fie în podul clădirii, fie într-un container de pe acoperiș:
2. 
Antena stației de bază este împărțită în mai multe sectoare, fiecare „strălucește” în propria direcție. Antena verticală comunică cu telefoanele, cea rotundă conectează stația de bază cu controlerul:
3. 
Fiecare sector poate servi până la 72 de apeluri în același timp, în funcție de configurare și configurare. O stație de bază poate consta din 6 sectoare, astfel încât o stație de bază poate deservi până la 432 de apeluri, cu toate acestea, de obicei există mai puține transmițătoare și sectoare instalate în stație. Operatorii de telefonie mobilă preferă să instaleze mai multe BS pentru a îmbunătăți calitatea comunicării.
Stația de bază poate funcționa în trei benzi:
900 MHz - semnalul la această frecvență se răspândește mai mult și pătrunde mai bine în interiorul clădirilor
1800 MHz - semnalul se extinde pe distanțe mai scurte, dar vă permite să instalați mai multe transmițătoare într-un singur sector
2100 MHz - rețea 3G
Iată cum arată un dulap cu echipament 3G:
4. 
Emițătoare de 900 MHz sunt instalate la stațiile de bază din câmpuri și sate, iar în oraș, unde stațiile de bază sunt blocate ca ace într-un arici, comunicarea se realizează în principal la o frecvență de 1800 MHz, deși pot fi prezenți emițători din toate cele trei benzi. la orice stație de bază în același timp.
5. 
6. 
Un semnal de 900 MHz poate ajunge până la 35 de kilometri, deși „raza de acțiune” a unor Stații de bază de-a lungul rutelor poate ajunge până la 70 de kilometri, prin reducerea la jumătate a numărului de abonați deserviți simultan la stație. În consecință, telefonul nostru, cu antena sa mică încorporată, poate transmite și un semnal până la 70 de kilometri...
Toate stațiile de bază sunt proiectate pentru a oferi o acoperire radio optimă la nivelul solului. Prin urmare, în ciuda intervalului de 35 de kilometri, semnalul radio pur și simplu nu este trimis la altitudinea aeronavei. Cu toate acestea, unele companii aeriene au început deja să instaleze stații de bază cu putere redusă pe aeronavele lor, care oferă acoperire în interiorul aeronavei. Un astfel de BS este conectat la rețeaua celulară terestră folosind canal prin satelit. Sistemul este completat de un panou de control care permite echipajului să pornească și să oprească sistemul, precum și anumite tipuri de servicii, cum ar fi oprirea vocii la zborurile de noapte.
Telefonul poate măsura intensitatea semnalului de la 32 de stații de bază simultan. Trimite informații despre cele mai bune 6 (după nivelul semnalului) prin canalul de serviciu, iar controlerul (BSC) decide ce BS să transmită apelul curent (Handover) dacă sunteți în mișcare. Uneori, telefonul poate face o greșeală și vă poate transfera la BS cu cel mai prost semnal, caz în care conversația poate fi întreruptă. De asemenea, se poate dovedi că la stația de bază pe care a selectat-o telefonul dvs., toate liniile de voce sunt ocupate. În acest caz, conversația va fi, de asemenea, întreruptă.
Mi s-a spus și despre așa-numita „problema ultimului etaj”. Dacă locuiești într-un penthouse, uneori, când te muți dintr-o cameră în alta, conversația poate fi întreruptă. Acest lucru se datorează faptului că într-o cameră telefonul poate „vedea” un BS, iar în a doua – altul, dacă merge în cealaltă parte a casei și, în același timp, aceste 2 stații de bază sunt la mare distanță de unul pe celălalt și nu sunt înregistrate ca „învecinate” operator mobil. În acest caz, transferul unui apel de la o BS la alta nu va avea loc:
Comunicarea în metrou este asigurată în același mod ca și pe stradă: Stație de bază - controler - comutator, cu singura diferență că acolo sunt folosite stații de bază mici, iar în tunel acoperirea este asigurată nu de o antenă obișnuită, ci de un cablu radiant special.
După cum am scris mai sus, un BS poate efectua până la 432 de apeluri în același timp. De obicei, această putere este suficientă pentru ochi, dar, de exemplu, în timpul unor sărbători, este posibil ca BS să nu poată face față numărului de persoane care doresc să sune. Acest lucru se întâmplă de obicei pe Anul Nou când toată lumea începe să se felicite.
SMS-urile sunt transmise prin canale de servicii. Pe 8 martie și 23 februarie, oamenii preferă să se felicite prin SMS, trimiterea de rime amuzante, iar telefoanele adesea nu pot fi de acord cu BS cu privire la alocarea unui canal de voce.
Mi s-a spus o poveste interesantă. Dintr-un district al Moscovei, au început să vină plângeri de la abonați prin care nu puteau trece nicăieri. Tehnicienii au început să înțeleagă. Majoritatea canalelor de voce erau gratuite, iar toate canalele de servicii erau ocupate. S-a dovedit că lângă această licență era un institut unde se desfășurau examene și studenții schimbau constant mesaje text.
Telefonul împarte SMS-urile lungi în mai multe scurte și le trimite pe fiecare separat. Personal Serviciu tehnic Este recomandat să trimiteți astfel de felicitări prin MMS. Va fi mai rapid și mai ieftin.
De la stația de bază, apelul ajunge la controlor. Arată la fel de plictisitor ca și BS în sine - este doar un set de dulapuri:
7. 
În funcție de echipament, controlerul poate deservi până la 60 de stații de bază. Comunicarea între BS și controler (BSC) poate fi realizată printr-un canal de releu radio sau prin optică. Controlerul controlează funcționarea canalelor radio, inclusiv. controlează mișcarea abonatului, transmiterea semnalului de la o BS la alta.
Comutatorul pare mult mai interesant:
8. 
9. 
Fiecare comutator servește de la 2 la 30 de controlere. Ocupă deja o sală mare plină cu diverse dulapuri cu echipamente:
10. 
11. 
12. 
Comutatorul efectuează controlul traficului. Îți amintești de filmele vechi în care oamenii o numeau mai întâi „fata”, apoi le-a conectat cu un alt abonat, recabland firele? Comutatoarele moderne fac același lucru:
13. 
Pentru a controla rețeaua, Beeline are mai multe mașini, pe care le numesc cu afecțiune „arici”. Ei se deplasează prin oraș și măsoară nivelul semnalului propriei rețele, precum și nivelul rețelei de colegi din „Big Three”:
14. 
Întregul acoperiș al unei astfel de mașini este împânzit cu antene:
15. 
În interior există echipamente care efectuează sute de apeluri și captează informații:
16. 
Controlul non-stop asupra comutatoarelor și controlerelor este efectuat de la Centrul de control al misiunii al Centrului de control al rețelei (NCC):
17. 
Există 3 domenii principale de monitorizare a rețelei celulare: rata accidentelor, statistici și Părere de la abonați.
La fel ca în avioane, toate echipamentele de rețea celulară au senzori care trimit un semnal către MCC și transmit informații către computerele dispecerilor. Dacă vreun echipament nu este în funcțiune, atunci lumina de pe monitor va începe să „clipească”.
MSC ține, de asemenea, evidența statisticilor pentru toate comutatoarele și controlerele. O analizează comparând-o cu perioadele anterioare (oră, zi, săptămână etc.). Dacă statisticile unora dintre noduri au început să difere puternic de indicatorii anteriori, atunci lumina de pe monitor va începe să „clipească” din nou.
Feedback-ul este primit de operatorii de servicii pentru abonați. Dacă nu pot rezolva problema, atunci apelul este transferat unui specialist tehnic. Dacă, de asemenea, se dovedește a fi neputincios, atunci se creează un „incident” în companie, care este rezolvat de inginerii implicați în operarea echipamentului corespunzător.
Comutatoarele sunt monitorizate non-stop de 2 ingineri:
18. 
Graficul arată activitatea comutatoarelor din Moscova. Se vede clar că aproape nimeni nu sună noaptea:
19. 
Controlul asupra controlerelor (scuze pentru tautologie) se realizează de la etajul doi al Centrului de control al rețelei:
22. 
21. 
Înțeleg că mai aveți o mulțime de întrebări despre cum funcționează rețeaua celulară. Subiectul este complex și am rugat un specialist de la Beeline să mă ajute să răspund comentariilor dumneavoastră. Singura cerere este să rămânem pe subiect. Și întrebări de genul "Ridichi Beeline. Mi-au furat 3 ruble din contul" - adresa serviciu de abonat 0611.
Mâine va fi o postare despre cum a sărit o balenă în fața mea și nu am avut timp să o fotografiez. Rămâneți aproape!
Aproape toată lumea a folosit un telefon mobil, dar puțini oameni s-au gândit - cum funcționează totul? În această opusă literară, vom încerca să luăm în considerare modul în care are loc comunicarea din punctul de vedere al operatorului dumneavoastră de telecomunicații.
Când formați un număr și începeți să suni, ei bine, sau te sună cineva, atunci dispozitivul tău comunică prin radio cu una dintre antenele celei mai apropiate stație de bază.
Fiecare dintre stațiile de bază conține de la una până la douăsprezece antene de transmisie-recepție direcționate laturi diferite pentru a asigura comunicarea abonaților din toate direcțiile. Antenele sunt numite și „sectoare” în jargonul profesional. Probabil că tu însuți le-ai văzut de multe ori - blocuri dreptunghiulare mari, gri.
De la antenă, semnalul este transmis prin cablu direct către unitatea de control a stației de bază. Combinația de sectoare și blocul de control este de obicei numită - BS, stație de bază. Mai multe stații de bază, ale căror antene deservesc orice anumit teritoriu sau zonă a orașului, sunt conectate la o unitate specială - așa-numita LAC, Local Area Controller, "local area controller", adesea denumită simplu controlor. Până la 15 stații de bază sunt de obicei conectate la un controler.
La rândul lor, controlerele, care pot fi și mai multe, sunt conectate la cea mai centrală unitate „creier” - MSC, Centru de comutare pentru servicii mobile, Centru de control servicii mobile , cunoscut în mod obișnuit ca intrerupator. Comutatorul oferă ieșire (și intrare) către urban linii telefonice, pe alți operatori comunicare celulară etc.
Adică, în cele din urmă, întreaga schemă arată cam așa:
Rețelele GSM mici folosesc un singur comutator, rețelele mai mari care deservesc mai mult de un milion de abonați pot folosi două, trei sau mai multe MSc, combinate între ele.
De ce o asemenea complexitate? S-ar părea că puteți conecta pur și simplu antenele la comutator - și atât, nu ar fi probleme ... Dar nu totul este atât de simplu. Ideea aici este un cuvânt simplu englezesc - predea. Acest termen se referă la transferul în rețelele celulare. Adică atunci când mergi pe stradă sau conduci o mașină (tren, bicicletă, patine cu rotile, pavaj de asfalt...) și în același timp vorbești la telefon, atunci pentru ca conexiunea să nu fie întreruptă (și este nu este întrerupt), trebuie să comutați telefonul de la un sector la altul, de la o BS la alta, de la o zonă locală la alta și așa mai departe. În consecință, dacă sectoarele ar fi conectate direct la comutator, atunci toate aceste comutare ar trebui să fie controlate de comutator, care are deja ceva de făcut. O schemă de rețea pe mai multe niveluri face posibilă distribuirea uniformă a sarcinii, ceea ce reduce probabilitatea defecțiunii echipamentului și, ca urmare, pierderea comunicării.
Exemplu - dacă dvs. și telefonul dvs. vă mutați din zona de acoperire a unui sector în zona de acoperire a altuia, atunci unitatea de control BS este angajată în transferul telefonului, fără a afecta dispozitivele „superioare” - LACȘi MSc. În consecință, dacă tranziția are loc între diferite BS, atunci este controlat LAC etc.
Funcționarea comutatorului ar trebui luată în considerare puțin mai detaliat. Un comutator într-o rețea celulară îndeplinește aproape aceleași funcții ca un PBX în rețelele de telefonie cu fir. El este cel care stabilește unde te suni, care te cheamă, este responsabil pentru muncă servicii aditionale, și, în cele din urmă - în general, determină dacă este posibil să suni sau nu.
Să ne oprim la ultimul punct - ce se întâmplă când porniți telefonul?
Aici, pornește-ți telefonul. Cartela dvs. SIM are un număr special, așa-numitul IMSI - Număr internațional de identificare a abonatului, Număr internațional de identificare a abonatului. Acest număr este unic pentru fiecare cartelă SIM din lume și prin acest număr operatorii disting un abonat de altul. Când telefonul este pornit, trimite acest cod, stația de bază îl transmite către LAC, LAC– la comutator, la rândul său. Aici intră în joc doi. module suplimentare asociat cu comutatorul - HLR, Registrul locației acasăȘi Registrul locației vizitatorilor VLR. Respectiv, Registrul abonaților de acasăȘi Registrul abonaților invitați. ÎN HLR stocate IMSI toți abonații care sunt conectați la acest operator. ÎN VLR la rândul său, conține date despre toți abonații care folosesc în prezent rețeaua operator dat. IMSI Transferat către HLR(desigur, într-o formă foarte criptată; nu vom intra în detalii despre criptare în detaliu, vom spune doar că un alt bloc este responsabil pentru acest proces - AuC, Centru de autentificare), HLR, la rândul său, verifică dacă are un astfel de abonat și, dacă da, dacă este blocat, de exemplu, pentru neplată. Dacă totul este în ordine, atunci acest abonat este înregistrat în VLR iar din acel moment pot face apeluri. La operatori majori poate să fie nu unul, ci mai multe lucrând în paralel HLRȘi VLR. Și acum să încercăm să afișăm toate cele de mai sus în figură:
Aici am analizat pe scurt modul în care funcționează rețeaua celulară. De fapt, totul este mult mai complicat acolo, dar dacă descrii totul așa cum este în detaliu, atunci această prezentare poate depăși Război și Pace în ceea ce privește volumul.
În continuare, vom lua în considerare cum (și cel mai important, de ce!) Operatorul anulează banii din contul nostru. După cum probabil ați auzit, planuri tarifare se află trei tipuri diferite- așa-numitele „credit”, „advance” și „prepaid”, din engleză Plătit anticipat adică plătit anticipat. Care este diferența? Luați în considerare modul în care banii pot fi anulați în timpul unei conversații:
Să presupunem că ai dat un telefon. A fost fixat pe comutator - un abonat a sunat acolo, a vorbit, să zicem, patruzeci și cinci de secunde.
Primul caz - aveți un sistem de credit sau de plată în avans. În acest caz, se întâmplă următoarele: datele despre apelurile dvs. și nu numai ale dvs. sunt acumulate în comutator și apoi, în ordinea cozii generale, sunt transferate într-un bloc special numit facturare, din engleză to bill - a plăti facturile. Facturare este responsabil pentru toate problemele legate de banii abonaților - calculează costul apelurilor, debitează taxa lunară, debitează bani pentru servicii și așa mai departe.
Rata de transfer de informații de la MScîn Facturare depinde de ce putere de calcul facturare, sau, cu alte cuvinte, cu ce viteză reușește să traducă datele tehnice despre apelurile făcute în bani direcți. În consecință, cu cât abonații vorbesc mai mult, sau cu cât facturarea este mai „frână”, cu atât coada se va mișca mai lent, respectiv, cu atât mai mare este întârzierea dintre conversația în sine și debitarea efectivă a banilor pentru această conversație. Acest fapt este legat de nemulțumirea exprimată adesea de unii abonați - „Se presupune că fură bani! Nu am vorbit două zile - au anulat o anumită sumă ... ". Dar, în același timp, nu ține cont deloc de faptul că pentru conversațiile care au avut loc, de exemplu, acum trei zile, banii nu au fost anulați imediat... oameni buni ei încearcă să nu observe... Și în zilele noastre, de exemplu, facturarea pur și simplu ar putea să nu funcționeze - din cauza unui accident sau pentru că a fost cumva modernizată.
ÎN reversul– de la facturare la MSc- mai este o coadă în care facturare informează comutatorul despre starea conturilor abonaților. Din nou, un caz destul de obișnuit - datoria contului poate ajunge la câteva zeci de dolari și puteți apela în continuare la telefon - asta se datorează faptului că coada „inversă” nu a apărut încă și centrala nu știe încă că sunteți un implicit rău intenționat și ar fi trebuit să fii interzis mult timp.
Tarifele în avans diferă de tarifele de credit doar prin modul de decontare cu abonatul - în primul caz, o persoană depune o anumită sumă în cont, iar banii pentru apeluri sunt deduși treptat din această sumă. Această metodă este convenabilă deoarece vă permite să planificați și să vă limitați într-o oarecare măsură costurile de comunicare. A doua opțiune este una de credit, în care costul total al tuturor apelurilor pentru orice perioadă („ ciclu de facturare”), de obicei pentru o lună, se emite sub formă de factură, pe care abonatul trebuie să o plătească. Sistemul de creditare este convenabil pentru că te asigură împotriva acelor cazuri când trebuie să apelezi urgent, iar banii din cont se epuizează brusc și telefonul este blocat.
Plățile anticipate sunt aranjate într-un mod complet diferit:
În preplătit facturare ca atare este denumit în mod obișnuit „ Plătit anticipat de platformă».
Direct în momentul începerii conexiunii telefonice se stabilește o conexiune directă între intrerupatorȘi platforma de lipit. Fără cozi, datele sunt transmise în ambele sensuri direct în timpul conversației, în timp real. În legătură cu aceasta, următoarele trăsături caracteristice sunt inerente lipituri - aceasta este absența taxa de abonare(pentru ca nu exista asa ceva ca perioada de facturare), un set limitat de servicii suplimentare (este dificil din punct de vedere tehnic să le încărcați în modul „în timp real”), imposibilitatea „de a intra în roșu” - conversația va fi pur și simplu întreruptă de îndată ce banii din cont se epuizează . Demnitate clară plătit anticipat este capacitatea de a controla cu exactitate suma de bani din cont și, ca urmare, cheltuielile acestora.
ÎN lipite uneori există vreun fenomen amuzant – dacă platformă preplătită dintr-un anumit motiv refuză să lucreze, de exemplu, din cauza supraîncărcării, apoi, în consecință, pentru abonați tarife plătite în avansîn acest timp, toate apelurile devin absolut gratuite. Ceea ce, de fapt, lor - abonații - nu pot decât să se bucure.
Dar cum ne calculează banii când vorbim, fiind înăuntru roaming? Și cum funcționează telefonul în roaming? Ei bine, să încercăm să răspundem la aceste întrebări:
Număr IMSI este format din 15 cifre, iar primele 5 cifre, așa-numitele SS - Cod de țară(3 cifre) și NC-Cod de rețea(5 cifre) - caracterizează clar operatorul la care este conectat acest abonat. Aceste cinci numere VLR găsește un operator invitat HLR operator de acasăși se uită în el - dar, de fapt, este posibil ca acest abonat să folosească roamingul cu acest operator? Dacă da, atunci IMSI prescris de VLR operator invitat și HLR acasă - un link către același oaspete VLR pentru a ști unde să caute apelantul.
Odată cu anularea banilor în facturare, situația nu este, de asemenea, foarte simplă. Datorită faptului că apelurile sunt procesate de comutatorul pentru oaspeți, dar banii sunt numărați de propriul „acasă” facturare, întârzierile mari în debitarea fondurilor sunt destul de posibile - până la o lună. Deși există sisteme, de exemplu, " cămilă2”, care funcționează și în roaming pe principiul preplătit, adică scot bani în timp real.
Aici apare o altă întrebare - pentru ce sunt banii debitați? roaming? Dacă „acasă” totul este clar - există planuri tarifare clar definite, atunci situația este diferită cu roaming - mulți bani sunt anulați și nu este clar de ce. Ei bine, hai să încercăm să ne dăm seama:
Toate apelurile telefonice în roaming sunt împărțite în 3 categorii principale:
Apeluri primite - în acest caz, costul apelului constă în:
Costul unui apel internațional de acasă către regiunea oaspeților
+
Costul unui apel primit de la un operator invitat
+
O taxă suplimentară în funcție de operatorul oaspete specific
Apel de ieșire acasă:
Costul unui apel internațional din regiunea oaspeților acasă
+
Costul unui apel de ieșire de la un operator invitat
Apel de ieșire în funcție de regiunea oaspeților:
Costul unui apel de ieșire de la un operator invitat
+
O taxă suplimentară în funcție de operatorul specific
După cum puteți vedea, costul apelurilor în roaming depinde doar de două lucruri - de la ce operator este conectat abonatul acasă și de ce operator îl folosește abonatul acasă. În același timp, se dezvăluie un lucru foarte important - costul unui minut în roaming nu depinde absolut de planul tarifar ales de abonat.
Aș dori să mai adaug o notă - dacă două telefoane ale unui operator sunt în roaming împreună cu un alt operator (de exemplu, doi prieteni au plecat în vacanță), atunci va fi foarte scump pentru ei să vorbească între ei - apelantul plătește ca pentru plecarea acasă, iar apelul care primește - ca pentru sosirea de acasă. Acesta este unul dintre dezavantajele standardului GSM - faptul că comunicarea în acest caz trece prin casă. Deși din punct de vedere tehnic este destul de posibil să aranjați o conexiune „direct”, dar care dintre operatori o va alege dacă puteți lăsa totul așa cum este și puteți face bani?
O altă întrebare care a fost adesea de interes pentru posesorii mai multor telefoane mobile în ultima vreme este cât va costa un apel redirecționat de la un telefon la altul? Și răspunsul la această întrebare este destul de realist:
Să presupunem că redirecționarea apelurilor către telefonul C este setată de la telefonul B. Telefonul A apelează către telefonul B - în consecință, apelul este redirecționat către telefonul C. În acest caz, ei plătesc:
Telefonul A - ca și pentru ieșirea către telefonul B
(de fapt, acest lucru este logic - la urma urmei, el îl cheamă)
Telefon B - plătește prețul de redirecționare a apelurilor
(de obicei câțiva cenți pe minut)
+
costul unui apel internațional din regiunea în care B este înregistrat către regiunea în care este înregistrat C
(dacă telefoanele sunt în aceeași regiune, atunci această componentă este egală cu zero).
Telefonul C - plătește ca pentru apelurile primite de la telefonul A
La sfârșitul subiectelor, aș dori să menționez încă un punct subtil - cât va costa redirecționarea apelurilor în roaming? Și aici începe cel mai interesant:
De exemplu, telefonul are redirecționare a apelurilor în stare ocupată către numarul casei. Apoi la apel primit asa numitul " buclă de roaming„- apelul va merge la telefon fix prin invitat intrerupator, respectiv, costul unui astfel de apel redirecționat pt roamer va fi egal cu suma costurilor apelurilor primite și efectuate la domiciliu, plus costul redirecționării apelului în sine. Și ceea ce este amuzant în același timp - roamerul poate nici măcar să nu știe că a avut loc un astfel de apel și, ulterior, să fie surprins când vede factura pentru comunicare.
asta implică sfaturi practice- atunci când călătoriți, este indicat să dezactivați toate tipurile de redirecționare (puteți lăsa doar necondiționat - în acest caz, "bucla de roaming" nu funcționează), în special redirecționarea către mesageria vocală - altfel puteți fi surprins mai târziu pentru o lungă perioadă de timp timp - "Unde s-au dus acești bani, nu?"
Lista termenilor folosiți în text:
AuC– Centrul de Autentificare, Centrul de Autentificare, este responsabil pentru codificarea informațiilor atunci când sunt transmise prin rețea și primite din rețea
Facturare– Facturare, sistem contabil Bani la operator
BS– Stație de bază, o stație de bază, mai multe antene de transmisie și recepție aparținând unui singur dispozitiv de control.
cămilă2– unul dintre sistemele Preplătite, care implementează retragerea instantanee a fondurilor în roaming
CC– Cod de țară, cod de țară în standardul GSM (pentru Rusia - 250)
GSM– Global System for Mobile Communications, cel mai răspândit standard de comunicații celulare din lume
Handover - transfer de control al receptorului de la o antenă/stație de bază/LAC la alta
HLR– Home Location Register, un registru al abonaților de acasă, conține informatii detaliate despre toți abonații conectați la acest operator.
IMEI– International Mobile Equipment Identification, international număr de serie echipamente în standardul GSM, unice pentru fiecare dispozitiv
IMSI– Identificarea internațională a abonatului mobil, numărul de serie internațional al unui abonat la serviciile GSM, este unic pentru fiecare abonat
LAC– Controler de zonă locală, controler de zonă locală, dispozitive, sef de munca un anumit număr de stații de bază ale căror antene deservesc o anumită zonă.
area locala– Zona locală, teritoriu deservit de BS care fac parte din același LAC
MSc- Centrul de comutare a serviciilor mobile, Centrul de control al serviciilor mobile, comutatorul este legătura centrală a rețelei GSM.
NC– Network Code, Network Code, codul unui anumit operator dintr-o țară dată în standardul GSM (pentru MTS - 01, BeeLine - 99).
Plătit anticipat- Preplătit, plată anticipată - un sistem de facturare bazat pe debitarea instantanee a fondurilor.
Roaming– Roaming, folosind rețeaua altui operator „oaspete”.
SIM- Modul de identificare abonatului, Modul de identificare a abonatului, cartela SIM - o unitate electronică introdusă în telefon pe care este înregistrat IMSI-ul abonatului.
VLR– Visitor Location Register, registrul abonaților activi – conține informații despre toți abonații care folosesc în prezent serviciile acestui operator.
Este puțin trist că marea majoritate a oamenilor răspund la întrebarea: „Cum funcționează comunicarea celulară?”, Răspunde „prin aer” sau în general - „Nu știu”.
În continuarea acestui subiect, am avut o conversație amuzantă cu un prieten pe tema comunicațiilor mobile. S-a întâmplat exact cu câteva zile înainte de a fi sărbătorit de toți semnalizatorii și operatorii de telecomunicații sărbătoarea zilei radioului. S-a întâmplat ca, datorită poziției sale înflăcărate în viață, prietenul meu să creadă asta conexiune mobilă funcționează fără fire prin satelit. Datorită exclusiv undelor radio. La început, nu l-am putut convinge. Dar după o scurtă conversație, totul a căzut la loc.
După această „prelecție” prietenoasă a apărut ideea de a scrie limbaj simplu despre cum funcționează telefoanele mobile. Totul este așa cum este.
Când formați un număr și începeți să sunați, ei bine, sau cineva vă sună, atunci dvs telefon mobil comunică prin radio de la una dintre antenele celei mai apropiate stații de bază. Unde sunt aceste stații de bază, vă întrebați?
fi atent la clădiri industriale, zgârie-nori urbane și turnuri speciale. Pe ele sunt blocuri dreptunghiulare mari, gri, cu antene proeminente de diferite forme. Dar aceste antene nu sunt televiziune sau satelit, dar transceiver-uri operatori de telefonie mobilă. Acestea sunt direcționate în direcții diferite pentru a oferi comunicare abonaților din toate direcțiile. La urma urmei, nu știm de unde va veni semnalul și unde îl va aduce pe „abonatul nefericit” cu un telefon? Antenele sunt numite și „sectoare” în jargonul profesional. De regulă, acestea sunt instalate de la unu la doisprezece.
De la antenă, semnalul este transmis prin cablu direct către unitatea de control a stației. Împreună formează stația de bază [antene și unitatea de control]. Mai multe stații de bază, ale căror antene deservesc o zonă separată, de exemplu, o zonă de oraș sau un oraș mic, sunt conectate la o unitate specială - controlor. Până la 15 stații de bază sunt de obicei conectate la un controler.
La rândul lor, controlerele, care pot fi și mai multe, sunt conectate prin cabluri la „tank de gândire” - intrerupator. Comutatorul oferă ieșire și intrare de semnale către liniile telefonice ale orașului, către alți operatori celulari, precum și către operatori internaționali și pe distanțe lungi.
În rețelele mici, se folosește un singur comutator, în rețelele mai mari care deservesc mai mult de un milion de abonați simultan, se pot folosi două, trei sau mai multe comutatoare, din nou interconectate prin fire.
De ce o asemenea complexitate? Cititorii vor întreba. S-ar părea că, pur și simplu poți conecta antenele la comutator și totul va funcționa. Și apoi sunt stații de bază, comutatoare, o grămadă de cabluri... Dar, nu totul este atât de simplu.
Când o persoană se deplasează pe stradă pe jos sau merge cu mașina, trenul etc. si in acelasi timp vorbind la telefon, este important sa se asigure continuitatea comunicarii. Procesul de predare a semnalizatorilor în retele mobile numit termenul predea. Este necesar să comutați în timp telefonul abonatului de la o stație de bază la alta, de la un controler la altul și așa mai departe.
Dacă stațiile de bază au fost conectate direct la comutator, atunci toate acestea comutarea ar trebui să fie controlată de comutator. Și el „sărac” și așa e ceva de făcut. Schema de rețea pe mai multe niveluri face posibilă distribuirea uniformă a sarcinii hardware-ului. Acest lucru reduce probabilitatea defecțiunii echipamentului și, ca urmare, pierderea comunicării. La urma urmei, noi toți interesatîn comunicare neîntreruptă, nu?
Deci, ajungând la comutator, apelul nostru este tradus mai departe - la rețeaua altui operator de comunicații mobile, urbane interurbane și internaționale. Desigur, acest lucru se întâmplă pe canalele de comunicare prin cablu de mare viteză. Apelul ajunge la comutator alt operator. În același timp, acesta din urmă „știe” în ce teritoriu [în sfera căruia de control] se află în prezent abonatul dorit. Comutatorul transferă un apel telefonic către un controler specific, care conține informații despre care stație de bază se află în zona de acoperire a destinatarului apelului. Controlerul trimite un semnal către această stație de bază unică și, la rândul său, „sonda”, adică sună telefonul mobil. Un metrou începe să sune ciudat.
Tot acest proces lung și complicat durează de fapt 2-3 secunde!
În același mod, au loc apeluri telefonice în diferite orașe ale Rusiei, Europei și lumii. a lua legatura comutatoarele diverșilor operatori de telecomunicații folosesc canale de comunicație de mare viteză prin fibră optică. Datorită lor, sute de mii de kilometri semnal telefonic depășește în câteva secunde.
Mulțumim marelui Alexander Popov pentru că a dat radio lumii! Dacă nu ar fi el, poate că acum am fi lipsiți de multe dintre beneficiile civilizației.
Principiul de funcționare a comunicației celulare
Principiile de bază ale telefoniei celulare sunt destul de simple. Inițial, FCC a stabilit zone de acoperire geografică pentru sistemele radio celulare pe baza datelor revizuite ale recensământului din 1980. Ideea din spatele comunicațiilor celulare este că fiecare zonă este subdivizată în celule hexagonale care, atunci când sunt combinate, formează o structură asemănătoare unui fagure, așa cum se arată în figură. 6.1, a. Forma hexagonală a fost aleasă deoarece oferă cea mai eficientă transmisie prin potrivirea aproximativă a modelului de radiație circulară, eliminând în același timp golurile care apar întotdeauna între cercurile adiacente.
O celulă este definită de dimensiunea sa fizică, populația și modelul de trafic. FCC nu reglementează numărul de celule din sistem și dimensiunea acestora, lăsând operatorii să seteze acești parametri în conformitate cu modelul de trafic așteptat. Fiecărei zone geografice i se alocă un număr fix de canale de voce celulare. Dimensiunile fizice ale unei celule depind de densitatea abonaților și de structura apelurilor. De exemplu, celulele mari (macrocelule) au în mod obișnuit o rază de 1,6 până la 24 km cu o putere de emițător a stației de bază de 1 W la 6 W. Cele mai mici celule (microcelule) au în mod obișnuit o rază de 460 m sau mai puțin, cu o putere de transmisie a stației de bază de 0,1 W până la 1 W. Figura 6.1b prezintă o configurație de tip fagure cu două dimensiuni de celule.
Figura 6.1. – Structura de fagure a celulelor a); structura de fagure cu faguri de două dimensiuni b) clasificarea fagurelor c)
Microcelulele sunt utilizate cel mai frecvent în regiunile cu densitate mare a populației. Datorită intervalului lor scurt, microcelulele sunt mai puțin susceptibile la efectele de degradare a transmisiei, cum ar fi reflexiile și întârzierile semnalului.
O macrocelulă se poate suprapune cu un grup de microcelule, microcelulele servind dispozitive mobile cu mișcare lentă și macrocelulă servind dispozitive cu mișcare rapidă. Dispozitivul mobil este capabil să determine viteza de mișcare ca rapidă sau lentă. Acest lucru face posibilă reducerea numărului de salturi de la o celulă la alta și corectarea datelor de locație.
Algoritmul de tranziție de la o celulă la alta poate fi schimbat la distanțe mici între dispozitivul mobil și stația de bază a microcelulei.
Uneori, semnalele radio dintr-o celulă sunt prea slabe pentru a oferi comunicații fiabile în interior. Acest lucru este valabil mai ales pentru zonele bine protejate și zonele cu un nivel ridicat de interferență. În astfel de cazuri, se folosesc celule foarte mici - celule pico. Picocelulele de interior pot folosi aceleași frecvențe ca și celulele obișnuite dintr-o regiune dată, în special în medii favorabile, cum ar fi în tunelurile subterane.
La planificarea sistemelor care utilizează celule hexagonale, emițătoarele stației de bază pot fi plasate în centrul celulei, pe marginea celulei sau în partea superioară a celulei (Figura 6.2 a, b, c, respectiv). În celulele cu emițător în centru, se folosesc de obicei antene omnidirecționale, iar în celulele cu emițătoare pe margine sau în sus se folosesc antene direcționale sectoriale.
Antenele omnidirecționale radiază și primesc semnale în mod egal în toate direcțiile.
Figura 6.2 - Amplasarea emițătoarelor în celule: în centru a); pe marginea b); în partea de sus c)
Într-un sistem de comunicații celulare, o stație de bază fixă puternică situată sus deasupra centrului orașului poate fi înlocuită cu numeroase stații identice de putere redusă care sunt instalate în zona de acoperire în locații situate mai aproape de sol.
Celulele care folosesc același grup radio pot evita interferențele dacă sunt separate corespunzător. În acest caz, se observă reutilizarea frecvenței. Reutilizarea frecvenței este alocarea aceluiași grup de frecvențe (canale) mai multor celule, cu condiția ca aceste celule să fie separate prin distanțe semnificative. Reutilizarea frecvenței este facilitată prin reducerea zonei de acoperire a fiecărei celule. Stației de bază a fiecărei celule i se alocă un grup de frecvențe de operare care sunt diferite de frecvențele celulelor învecinate, iar antenele stației de bază sunt selectate astfel încât să acopere aria de acoperire dorită în interiorul celulei sale. Deoarece zona de serviciu este limitată la limitele unei celule, celule diferite pot folosi același grup de frecvență de operare fără interferențe reciproce, cu condiția ca două astfel de celule să fie la o distanță suficientă una de cealaltă.
Zona geografică de serviciu a unui sistem celular care conține mai multe grupuri de celule este împărțită în clustere (Figura 6.3). Fiecare cluster este format din șapte celule, cărora li se alocă același număr de canale de comunicație full duplex. Celulele cu aceleași denumiri de litere folosesc același grup de frecvențe de operare. După cum se poate observa din figură, aceleași grupuri de frecvență sunt utilizate în toate cele trei grupuri, ceea ce face posibilă triplarea numărului de canale de comunicații mobile disponibile. Scrisori A, B, C, D, E, FȘi G reprezintă șapte grupuri de frecvențe.
 |
Figura 6.3 – Principiul reutilizării frecvenței în comunicațiile celulare
Luați în considerare un sistem cu un număr fix de canale full duplex disponibile într-o anumită zonă. Fiecare zonă de serviciu este împărțită în clustere și primește un grup de canale, care sunt distribuite între ele N celulele grupului, grupându-se în combinații nerepetate. Toate celulele au același număr de canale, dar pot servi zone de o singură dimensiune.
Astfel, numărul total de canale de comunicație celulară disponibile în cluster poate fi reprezentat prin expresia:
F=GN (6.1)
Unde F– numărul de canale de comunicații celulare full-duplex disponibile în cluster;
G– numărul de canale dintr-o celulă;
N este numărul de celule din cluster.
Dacă clusterul este „copiat” în zona de servicii dată m de ori, atunci numărul total de canale full-duplex va fi:
C=mGN=mF (6.2)
Unde DIN– numărul total de canale dintr-o zonă dată;
m este numărul de clustere dintr-o zonă dată.
Se poate observa din expresiile (6.1) și (6.2) că numărul total de canale dintr-un sistem de telefonie celulară este direct proporțional cu numărul de „repetări” cluster dintr-o zonă de serviciu dată. Dacă dimensiunea clusterului scade în timp ce dimensiunea celulei rămâne aceeași, atunci vor fi necesare mai multe clustere pentru a acoperi o anumită zonă de serviciu și numărul total de canale din sistem va crește.
Numărul de abonați care pot folosi simultan același grup de frecvențe (canale) în timp ce nu se află în celule învecinate dintr-o zonă de serviciu mică (de exemplu, în interiorul unui oraș) depinde de numărul total de celule din această zonă. De obicei, numărul acestor abonați este de patru, dar în regiunile dens populate poate fi mult mai mare. Acest număr este numit factor de reutilizare a frecvenței sau FRF – factor de reutilizare a frecvenței. Din punct de vedere matematic, poate fi exprimat astfel:
| (6.3) |
Unde N– numărul total de canale full-duplex în zona de serviciu;
DIN– numărul total de canale full duplex din celulă.
Odată cu creșterea prognozată a traficului celular, cererea crescută de servicii este satisfăcută prin reducerea dimensiunii celulei, împărțind-o în mai multe celule, fiecare având propria sa stație de bază. Separarea eficientă a celulelor permite sistemului să gestioneze mai multe apeluri, atâta timp cât celulele nu sunt prea mici. Dacă diametrul celulei devine mai mic de 460 m, atunci stațiile de bază ale celulelor adiacente se vor influența reciproc. Relația dintre reutilizarea frecvenței și dimensiunea clusterului determină modul în care se poate schimba scară sistem celular în cazul creșterii densității abonaților. Cu cât sunt mai puține celule într-un grup, cu atât este mai mare probabilitatea de diafonie între canale.
Deoarece celulele sunt hexagonale, fiecare celulă are întotdeauna șase celule învecinate echidistante, iar unghiurile dintre liniile care leagă centrul oricărei celule de centrele celulelor învecinate sunt multipli de 60°. Prin urmare, numărul posibilelor dimensiuni ale clusterului și al aspectului celulelor este limitat. Pentru a conecta celulele între ele fără goluri (într-un mod mozaic), dimensiunile geometrice ale hexagonului trebuie să fie astfel încât numărul de celule din grup să satisfacă condiția:
| (6.4) |
Unde N– numărul de celule din cluster; iȘi j sunt numere întregi nenegative.
Găsirea unei rute către cele mai apropiate celule co-canal (așa-numitele celule de prim nivel) procedează după cum urmează:
Mergi mai departe i celule (prin centrele celulelor învecinate):
Mergi mai departe j celulele înainte (prin centrele celulelor învecinate).
De exemplu, numărul de celule din cluster și locația celulelor din primul nivel pentru următoarele valori: j = 2. i = 3 vor fi determinate din expresia 6.4 (Figura 6.4) N = 3 2 + 3 2 + 2 2 = 19.
Figura 6.5 prezintă cele mai apropiate șase celule folosind aceleași canale ca și celula DAR.
Procesul de predare de la o celulă la alta, adică. atunci când dispozitivul mobil se îndepărtează de la stația de bază 1 la stația de bază 2 (Figura 6.6) include patru etape principale:
1) inițiere - dispozitivul mobil sau rețeaua detectează necesitatea unui transfer și inițiază procedurile de rețea necesare;
2) rezervarea resurselor - cu ajutorul procedurilor de retea corespunzatoare se rezerva resursele retelei necesare predarii (canal de voce si canal de control);
3) execuție - transfer direct al controlului de la o stație de bază la alta;
4) final - redundant resursele rețelei lansat, devenind disponibil pentru alte dispozitive mobile.
Figura 6.6 – Predare
Comunicarea telefonică este transmiterea de informații de vorbire pe distanțe lungi. Telefonia permite oamenilor să comunice în timp real.
Dacă la momentul apariției tehnologiei exista o singură metodă de transmitere a datelor - analogică, atunci în în prezent aplica cu succes cel mai mult sisteme diferite comunicatii. Telefonul, comunicațiile prin satelit și mobil, precum și telefonia IP asigură un contact sigur între abonați, chiar dacă aceștia se află în diferite părți ale lumii. Cum functioneazã comunicatii telefonice când folosiți fiecare dintre metode?
Telefonie veche cu fir (analogică) bună
Termenul de comunicare „telefonic” este cel mai adesea înțeles ca comunicare analogică, o metodă de transmitere a datelor devenită familiară de aproape un secol și jumătate. Când se utilizează aceasta, informațiile sunt transmise continuu, fără codificare intermediară.
Conexiunea a doi abonați este reglementată prin apelare, iar apoi comunicarea se realizează prin transmiterea unui semnal de la persoană la persoană prin fire în sensul cel mai literal al cuvântului. Abonații nu mai sunt conectați prin operatorii de telefonie, ci prin roboți, ceea ce a simplificat și redus foarte mult costul procesului, dar principiul de funcționare a rețelelor de comunicații analogice a rămas același.
Comunicare mobilă (celulară).
Abonații operatorilor de telefonie mobilă cred în mod eronat că „tăie firul” care îi conectează la centralele telefonice. În aparență, totul este așa - o persoană se poate deplasa oriunde (în cadrul acoperirii semnalului), fără a întrerupe conversația și fără a pierde contactul cu interlocutorul și<подключить телефонную связь стало легче и проще.
Cu toate acestea, dacă înțelegem cum funcționează comunicațiile mobile, nu vom găsi atât de multe diferențe față de funcționarea rețelelor analogice. Semnalul de fapt „planează în aer”, doar de la telefonul apelantului ajunge la transceiver, care, la rândul său, comunică cu echipamentul similar cel mai apropiat de abonatul apelat... prin intermediul rețelelor de fibră optică.
Etapa radio de date acoperă doar calea semnalului de la telefon la cea mai apropiată stație de bază, care este conectată la alte rețele de comunicații într-un mod complet tradițional. Cum funcționează comunicarea celulară este clar. Care sunt avantajele și dezavantajele sale?
Tehnologia oferă o mobilitate mai mare decât transmisia analogică de date, dar prezintă aceleași riscuri de interferență nedorită și posibilitatea de a asculta liniile.
Calea semnalului celular
Să luăm în considerare mai detaliat cum ajunge semnalul la abonatul apelat.
- Utilizatorul formează un număr.
- Telefonul său stabilește o legătură radio cu cea mai apropiată stație de bază. Sunt situate pe clădiri înalte, clădiri industriale și turnuri. Fiecare stație este formată din antene de transmisie și recepție (de la 1 la 12) și o unitate de control. Stațiile de bază care deservesc o zonă sunt conectate la controler.
- De la unitatea de control a stației de bază, semnalul este transmis prin cablu către controler, iar de acolo, tot prin cablu, către comutator. Acest dispozitiv oferă semnal de intrare și ieșire către diverse linii de comunicație: pe distanțe lungi, urbane, internaționale și alți operatori de telefonie mobilă. În funcție de dimensiunea rețelei, poate implica unul sau mai multe comutatoare conectate între ele prin fire.
- De la centrala „sa” semnalul este transmis prin cabluri de mare viteză către centrala altui operator, iar acesta din urmă determină cu ușurință cărui controler se află în zona de acoperire abonatul căruia i se adresează apelul.
- Comutatorul apelează controlerul dorit, care trimite un semnal către stația de bază, care „interogează” telefonul mobil.
- Partea apelată primește un apel.
O astfel de structură cu mai multe straturi a rețelei vă permite să distribuiți uniform sarcina între toate nodurile sale. Acest lucru reduce posibilitatea defecțiunii echipamentului și asigură o comunicare neîntreruptă.
Cum funcționează comunicarea celulară este clar. Care sunt avantajele și dezavantajele sale? Tehnologia oferă o mobilitate mai mare decât transmisia analogică de date, dar prezintă aceleași riscuri de interferență nedorită și posibilitatea de a asculta liniile.
Conexiune prin satelit
Să vedem cum funcționează comunicațiile prin satelit, cel mai înalt nivel de dezvoltare a comunicațiilor prin releu radio de astăzi. Un repetor plasat pe orbită este capabil să acopere doar o zonă vastă a suprafeței planetei. O rețea de stații de bază, ca în cazul comunicațiilor celulare, nu mai este necesară.
Un abonat individual are posibilitatea de a călători practic fără restricții, rămânând conectat chiar și în taiga sau junglă. Un abonat persoană juridică poate lega un întreg mini-PBX la o antenă repetoare (aceasta este deja familiară „antenă”), cu toate acestea, ar trebui să se țină cont de volumul de intrare și de ieșire, precum și de dimensiunea fișierelor care necesită a fi trimis.
Contra tehnologiei:
- dependență gravă de vreme. O furtună magnetică sau un alt cataclism poate lăsa un abonat fără comunicare pentru o lungă perioadă de timp.
- dacă ceva se defectează fizic pe un transponder satelit, perioada care va trece înainte ca funcționalitatea să fie complet restaurată se va întinde pentru o perioadă foarte lungă de timp.
- costul serviciilor de comunicații fără frontiere depășește adesea facturile mai obișnuite. Atunci când alegeți o metodă de comunicare, este important să aveți în vedere cât de mult aveți nevoie de o astfel de conexiune funcțională.
Comunicații prin satelit: argumente pro și contra
Caracteristica principală a „satelitului” este că oferă abonaților independență față de liniile fixe. Avantajele unei astfel de abordări sunt evidente. Acestea includ:
- mobilitatea echipamentelor. Poate fi implementat într-un timp foarte scurt;
- capacitatea de a crea rapid rețele extinse care acoperă zone mari;
- comunicarea cu teritorii greu accesibile și îndepărtate;
- redundanța canalelor care pot fi utilizate în cazul unei defecțiuni a comunicațiilor terestre;
- flexibilitatea caracteristicilor tehnice ale rețelei, permițându-i să fie adaptată la aproape orice cerințe.
Contra tehnologiei:
- dependență gravă de vreme. O furtună magnetică sau un alt cataclism poate lăsa un abonat fără comunicare pentru o lungă perioadă de timp;
- dacă ceva eșuează fizic pe un transponder prin satelit, perioada care va trece până la restabilirea completă a funcționalității sistemului se va întinde pentru o lungă perioadă de timp;
- costul serviciilor de comunicații fără frontiere depășește adesea facturile mai obișnuite.
Atunci când alegeți o metodă de comunicare, este important să aveți în vedere cât de mult aveți nevoie de o astfel de conexiune funcțională.
