Jak funguje celulární komunikační okruh? Jak funguje mobilní telefon? Dvoupásmový a duální standardní mobilní telefon

mobilní, pohybliví buněčný

buněčný- jeden z typů mobilních rádiových komunikací, který je založen na mobilní síť . Klíčová vlastnost spočívá v tom, že celková oblast pokrytí je rozdělena na buňky (buňky), určené oblastmi pokrytí jednotlivých základnových stanic (BS). Buňky se částečně překrývají a dohromady tvoří síť. Na ideálním (rovném a nevyvinutém) povrchu je oblast pokrytí jednoho BS kruhem, takže síť z nich vytvořená vypadá jako plástev s šestihrannými buňkami (voštinové).

Je pozoruhodné, že v anglické verzi se spojení nazývá „celulární“ nebo „celulární“ (celulární), což nebere v úvahu šestihrannou povahu plástve.

Síť se skládá z prostorově oddělených transceiverů pracujících ve stejném frekvenční rozsah a přepínací zařízení, které vám umožní určit aktuální polohu mobilních účastníků a zajistit kontinuitu komunikace, když se účastník přesune z oblasti pokrytí jednoho transceiveru do oblasti pokrytí jiného.

Příběh

První použití rádia mobilních telefonů ve Spojených státech se datuje do roku 1921: Detroitská policie používala jednosměrnou dispečerskou komunikaci v pásmu 2 MHz k přenosu informací z centrálního vysílače do přijímačů namontovaných ve vozidle. V roce 1933 začala NYPD používat obousměrný rádiový systém mobilních telefonů, rovněž v pásmu 2 MHz. V roce 1934 přidělila americká Federal Communications Commission 4 kanály pro telefonní rádiovou komunikaci v rozsahu 30...40 MHz a v roce 1940 již používalo telefonní rádiovou komunikaci asi 10 tisíc policejních vozidel. Všechny tyto systémy využívaly amplitudovou modulaci. Frekvenční modulace se začala používat v roce 1940 a do roku 1946 zcela nahradila amplitudovou modulaci. První veřejný mobilní radiotelefon se objevil v roce 1946 (St. Louis, USA; Bell Telephone Laboratories), používal pásmo 150 MHz. V roce 1955 začal fungovat 11kanálový systém v pásmu 150 MHz a v roce 1956 začal fungovat 12kanálový systém v pásmu 450 MHz. Oba tyto systémy byly simplexní a využívaly ruční spínání. Automatické duplexní systémy začaly fungovat v roce 1964 (150 MHz) a 1969 (450 MHz).

V SSSR V roce 1957 moskevský inženýr L.I. Kupriyanovich vytvořil prototyp přenosného automatického duplexního mobilního radiotelefonu LK-1 a jeho základnové stanice. Mobilní radiotelefon vážil asi tři kilogramy a měl dosah 20-30 km. V roce 1958 Kupriyanovich vytvořil vylepšené modely zařízení o hmotnosti 0,5 kg a velikosti krabičky cigaret. V 60. letech předvedl Hristo Bochvarov svůj prototyp kapesního mobilního radiotelefonu v Bulharsku. Na výstavě Interorgtekhnika-66 Bulharsko představuje sadu pro organizaci místní mobilní komunikace z kapesních mobilních telefonů PAT-0.5 a ATRT-0.5 a základna RATC-10, poskytující připojení pro 10 účastníků.

Koncem 50. let začal v SSSR vývoj autoradiotelefonu Altaj, který byl uveden do zkušebního provozu v roce 1963. Systém Altaj zpočátku pracoval na frekvenci 150 MHz. V roce 1970 fungoval systém Altaj ve 30 městech SSSR a byl mu přidělen rozsah 330 MHz.

Podobným způsobem, s přirozenými rozdíly a v menším měřítku, se situace vyvíjela i v jiných zemích. V Norsku se tedy od roku 1931 používá veřejný telefonní rozhlas pro námořní mobilní komunikaci; v roce 1955 bylo v zemi 27 pobřežních rozhlasových stanic. Přízemní mobilní připojení se začaly rozvíjet po druhé světové válce v podobě privátních sítí s ručním přepínáním. V roce 1970 se tak radiokomunikace mobilními telefony na jedné straně již značně rozšířila, na druhé straně však zjevně nedokázala držet krok s rychle rostoucími potřebami s omezeným počtem kanálů v přesně definovaných frekvenčních pásmech. Bylo nalezeno řešení v podobě celulárního komunikačního systému, který umožnil dramaticky zvýšit kapacitu opětovným využitím frekvencí v systému s buněčnou strukturou.

Samozřejmě, jak už to v životě bývá, určité prvky buněčného komunikačního systému existovaly již dříve. Zejména určité zdání celulárního systému bylo použito v roce 1949 v Detroitu (USA) taxislužbou – s opětovným použitím frekvencí v různých buňkách, když uživatelé ručně přepínali kanály na předem určených místech. Nicméně architektura systému, který je dnes známý jako celulární komunikační systém, byla nastíněna pouze v technické zprávě od Bell System, předložené Federální komunikační komisi USA v prosinci 1971. A od té doby vývoj celulární komunikace začal sám, který se stal skutečně triumfálním v roce 1985 g., v posledních zhruba deseti letech.

V roce 1974 se americká Federální komise pro komunikace rozhodla přidělit frekvenční pásmo 40 MHz v pásmu 800 MHz pro mobilní komunikace; v roce 1986 bylo přidáno dalších 10 MHz ve stejném rozsahu. V roce 1978 začaly v Chicagu testy prvního experimentálního mobilního komunikačního systému pro 2 tisíce předplatitelů. Proto lze rok 1978 považovat za rok počátku praktická aplikace mobilní komunikace. První automatizovaný komerční mobilní telefonní systém byl také představen v Chicagu v říjnu 1983 společností American Telephone and Telegraph (AT&T). V Kanadě se mobilní komunikace používá od roku 1978, v Japonsku - od roku 1979, ve skandinávských zemích (Dánsko, Norsko, Švédsko, Finsko) - od roku 1981, ve Španělsku a Anglii - od roku 1982. Od července 1997 byla mobilní komunikace provozována v ve více než 140 zemích na všech kontinentech, které obsluhují více než 150 milionů předplatitelů.

První komerčně úspěšnou celulární sítí byla finská síť Autoradiopuhelin (ARP). Tento název se do ruštiny překládá jako „Automobilový telefon“. Byl spuštěn ve městě a dosáhl 100% pokrytí území Finska v roce. Velikost buňky byla asi 30 km a ve městě bylo více než 30 tisíc předplatitelů. Pracoval na frekvenci 150 MHz.

Princip fungování mobilní komunikace

Hlavními součástmi celulární sítě jsou mobilní telefony a základnové stanice. Základnové stanice jsou obvykle umístěny na střechách budov a věží. Být zapnutý mobilní telefon poslouchá rozhlasové vysílání a nachází signál ze základnové stanice. Telefon pak stanici odešle svůj jedinečný identifikační kód. Telefon a stanice udržují neustálý rádiový kontakt a pravidelně si vyměňují pakety. Komunikace mezi telefonem a stanicí může probíhat přes analogový protokol (NMT-450) nebo digitální (DAMPS, GSM, anglicky). předat).

Mobilní sítě se mohou skládat ze základnových stanic různých standardů, což umožňuje optimalizovat provoz sítě a zlepšit její pokrytí.

Mobilní sítě různých operátorů vzájemně propojeny, stejně jako do pevné telefonní sítě. To umožňuje účastníkům jednoho operátora volat účastníkům jiného operátora, z mobilních telefonů na pevné linky a z pevných linek na mobilní.

Operátoři v různých zemích mohou uzavírat roamingové smlouvy. Díky těmto dohodám může účastník v zahraničí volat a přijímat hovory prostřednictvím sítě jiného operátora (i když za vyšší sazby).

Mobilní komunikace v Rusku

V Rusku se celulární komunikace začala zavádět v roce 1990, komerční využití začalo 9. září 1991, kdy byla v Petrohradě spuštěna první celulární síť v Rusku společností Delta Telecom (fungující ve standardu NMT-450) a první symbolická mobilní telefon od starosty Petrohradu Anatolije Sobčaka. V červenci 1997 byl celkový počet předplatitelů v Rusku asi 300 tisíc. Od roku 2007 jsou hlavními celulárními komunikačními protokoly používanými v Rusku GSM-900 a GSM-1800. Navíc funguje i UMTS. Konkrétně první fragment sítě tohoto standardu v Rusku uvedl do provozu 2. října 2007 v Petrohradu společností MegaFon. V oblasti Sverdlovsk se nadále používá mobilní komunikační síť standardu DAMPS, ve vlastnictví společnosti Mobilní komunikace "MOTIV".

V Rusku bylo v prosinci 2008 187,8 milionů mobilních uživatelů (na základě počtu prodaných SIM karet). Míra penetrace mobilních komunikací (počet SIM karet na 100 obyvatel) k tomuto datu tak činila 129,4 %. V regionech, kromě Moskvy, úroveň penetrace přesáhla 119,7 %.

Tržní podíl největších mobilních operátorů k prosinci 2008 byl: 34,4 % pro MTS, 25,4 % pro VimpelCom a 23,0 % pro MegaFon.

V prosinci 2007 se počet mobilních uživatelů v Rusku zvýšil na 172,87 milionů předplatitelů, v Moskvě - na 29,9, v Petrohradu - na 9,7 milionů. Úroveň penetrace v Rusku - až 119,1 %, Moskva - 176 %, Petrohrad - 153 %. Podíl největších mobilních operátorů na trhu k prosinci 2007 byl: MTS 30,9 %, VimpelCom 29,2 %, MegaFon 19,9 %, ostatní operátoři 20 %.

Podle údajů britské výzkumné společnosti Informa Telecoms & Media za rok 2006 byly průměrné náklady na minutu mobilní komunikace pro spotřebitele v Rusku 0,05 dolaru – to je nejnižší ze zemí G8.

IDC na základě výzkumu ruský trh celulární komunikace dospěla k závěru, že v roce 2005 dosáhla celková doba hovorů na mobilní telefon obyvatel Ruské federace 155 miliard minut a textové zprávy Bylo odesláno 15 miliard kusů.

Podle studie společnosti J"son & Partners dosáhl počet SIM karet registrovaných v Rusku ke konci listopadu 2008 183,8 milionu.

viz také

Prameny

Odkazy

  • Informační stránka o generacích a standardech mobilních komunikací.
  • Mobilní komunikace v Rusku 2002-2007, oficiální statistiky

Jak funguje mobilní komunikace

Základní principy mobilní telefonie jsou poměrně jednoduché. Federal Communications Commission původně stanovila oblasti geografického pokrytí pro celulární rádiové systémy na základě upravených dat ze sčítání lidu z roku 1980. Myšlenka celulární komunikace spočívá v tom, že každá oblast je rozdělena na buňky šestiúhelníkového tvaru, které do sebe zapadají a tvoří strukturu podobnou plástu, jak je znázorněno na obrázek 6.1, a. Šestiúhelníkový tvar byl zvolen, protože poskytuje nejúčinnější přenos, přibližně odpovídá kruhovému vyzařovacímu diagramu a zároveň eliminuje mezery, které se vždy objevují mezi sousedními kruhy.

Buňka je definována svou fyzickou velikostí, počtem obyvatel a vzorci provozu. Federal Communications Commission nereguluje počet buněk v systému ani jejich velikost a ponechává operátory, aby nastavili tyto parametry podle očekávaných vzorců provozu. Každé geografické oblasti je přidělen pevný počet celulárních hlasových kanálů. Fyzické rozměry Buňky závisí na hustotě účastníků a struktuře hovoru. Například velké buňky (makrobuňky) mají obvykle poloměr 1,6 až 24 km s výkonem vysílače základnové stanice 1 W až 6 W. Nejmenší buňky (mikrobuňky) mají obvykle poloměr 460 m nebo méně s výkonem vysílače základnové stanice 0,1 W až 1 W. Obrázek 6.1b ukazuje buněčnou konfiguraci se dvěma velikostmi buněk.

Obrázek 6.1. – Voštinová struktura buněk a); voštinová struktura s plástvemi dvou velikostí b) klasifikace plástů c)

Mikročlánky se nejčastěji používají v regionech s vysoká hustota populace. Mikročlánky jsou díky svému krátkému dosahu méně náchylné k rušení, které zhoršuje kvalitu přenosu, jako jsou odrazy a zpoždění signálu.

Makrobuňka může být superponována na skupinu mikrobuněk, přičemž mikrobuňky obsluhují pomalá mobilní zařízení a makrobuňka obsluhuje rychle se pohybující mobilní zařízení. Mobilní zařízení je schopno určit rychlost svého pohybu jako rychlý nebo pomalý. To vám umožní snížit počet přechodů z jedné buňky do druhé a opravit údaje o poloze.

Algoritmus pro pohyb z jedné buňky do druhé lze měnit na krátké vzdálenosti mezi mobilním zařízením a základnovou stanicí mikrobuňky.

Někdy jsou rádiové signály v buňce příliš slabé na to, aby poskytovaly spolehlivou komunikaci uvnitř. To platí zejména pro dobře stíněné oblasti a oblasti s vysokou úrovní rušení. V takových případech se používají velmi malé buňky - pikobuňky. Vnitřní pikobuňky mohou používat stejné frekvence jako běžné buňky tohoto regionu, zejména v příznivých prostředích, jako jsou podzemní tunely.

Při plánování systémů využívajících buňky šestiúhelníkového tvaru mohou být vysílače základnové stanice umístěny ve středu buňky, na okraji buňky nebo v horní části buňky (obrázek 6.2 a, b, c). Buňky s vysílačem ve středu obvykle používají všesměrové antény, zatímco buňky s vysílači na okraji nebo vrcholu obvykle používají sektorové směrové antény.

Všesměrové antény vyzařují a přijímají signály rovnoměrně ve všech směrech.

Obrázek 6.2 – Umístění vysílačů v buňkách: uprostřed a); na hraně b); nahoře c)

V celulárním komunikačním systému může být jedna výkonná pevná základnová stanice umístěná vysoko nad centrem města nahrazena mnoha identickými nízkoenergetickými stanicemi, které jsou instalovány v oblasti pokrytí na místech umístěných blíže k zemi.

Buňky používající stejnou skupinu rádiových kanálů se mohou vyhnout rušení, pokud jsou správně rozmístěny. V tomto případě je pozorováno opětovné použití frekvence. Opětovné použití frekvence je přidělení stejné skupiny frekvencí (kanálů) několika buňkám za předpokladu, že tyto buňky jsou od sebe odděleny značnými vzdálenostmi. Opětovné použití frekvence je usnadněno snížením oblasti pokrytí každé buňky. Základnové stanici každé buňky je přidělena skupina provozních frekvencí, které se liší od frekvencí sousedních buněk, a antény základnové stanice jsou vybrány tak, aby pokryly požadovanou oblast služeb v její buňce. Vzhledem k tomu, že obslužná oblast je omezena na hranice jedné buňky, mohou různé buňky používat stejnou skupinu pracovních frekvencí bez rušení, za předpokladu, že dvě takové buňky jsou umístěny v dostatečné vzdálenosti od sebe.

Zeměpisná obslužná oblast buněčného systému obsahujícího několik skupin buněk je rozdělena na shluky (Obrázek 6.3). Každý cluster se skládá ze sedmi buněk, kterým je přidělen stejný počet plně duplexních komunikačních kanálů. Buňky se stejným písmenným označením používají stejnou skupinu pracovních frekvencí. Jak je vidět z obrázku, ve všech třech shlucích jsou použity stejné frekvenční skupiny, což umožňuje ztrojnásobit počet dostupné kanály mobilní komunikace. Písmena A, B, C, D, E, F A G představují sedm frekvenčních skupin.


Obrázek 6.3 – Princip opětovného použití frekvence v celulární komunikaci

Zvažte systém s pevným počtem plně duplexních kanálů dostupných v určité oblasti. Každá oblast služeb je rozdělena do shluků a přijímá skupinu kanálů, které jsou mezi sebou distribuovány N plástve shluku, seskupení do neopakujících se kombinací. Všechny buňky mají stejný počet kanálů, ale mohou obsluhovat oblasti jedné velikosti.

Celkový počet buněčných kanálů dostupných v clusteru tedy může být reprezentován výrazem:

F=GN (6.1)

Kde F– počet plně duplexních celulárních komunikačních kanálů dostupných v klastru;

G– počet kanálů v buňce;

N– počet buněk ve shluku.

Pokud je cluster "zkopírován" v rámci dané oblasti služeb m krát, pak celkový počet plně duplexních kanálů bude:

C = mGN = mF (6.2)

Kde S– celkový počet kanálů v dané zóně;

m– počet shluků v dané zóně.

Z výrazů (6.1) a (6.2) je zřejmé, že celkový počet kanálů v systému mobilního telefonu je přímo úměrný počtu „opakování“ clusteru v dané oblasti služeb. Pokud se velikost clusteru zmenší, zatímco velikost buňky zůstane stejná, bude potřeba více clusterů k pokrytí dané oblasti služeb a celkový počet kanálů v systému se zvýší.

Počet účastníků, kteří mohou současně využívat stejnou skupinu frekvencí (kanálů), aniž by se nacházeli v sousedních buňkách malé obslužné oblasti (například v rámci města), závisí na celkovém počtu buněk v dané oblasti. Typicky je počet takových účastníků čtyři, ale v hustě osídlených oblastech může být mnohem vyšší. Toto číslo se volá faktor opětovného použití frekvence nebo FRF – Faktor opětovného použití frekvence. Matematicky to lze vyjádřit vztahem:

(6.3)

Kde N– celkový počet plně duplexních kanálů v oblasti služeb;

S– celkový počet plně duplexních kanálů v buňce.

S předpokládaným nárůstem celulárního provozu je zvýšená poptávka po službě uspokojena zmenšením velikosti buňky, jejím rozdělením do několika buněk, z nichž každá má svou vlastní základnovou stanici. Efektivní oddělení buněk umožňuje systému zvládnout více hovorů, pokud buňky nejsou příliš malé. Pokud je průměr buňky menší než 460 m, budou se základnové stanice sousedních buněk vzájemně ovlivňovat. Vztah mezi opakovaným použitím frekvence a velikostí clusteru určuje jak měřítko mobilní systém v případě rostoucí hustoty účastníků. Čím méně buněk ve shluku, tím větší je pravděpodobnost vzájemného ovlivnění mezi kanály.

Protože buňky mají šestiúhelníkový tvar, každá buňka má vždy šest stejně vzdálených sousedních buněk a úhly mezi čarami spojujícími střed libovolné buňky se středy sousedních buněk jsou násobky 60°. Počet možných velikostí clusteru a rozložení buněk je proto omezený. Pro vzájemné spojení buněk bez mezer (mozaikovým způsobem) musí být geometrické rozměry šestiúhelníku takové, aby počet buněk ve shluku vyhovoval podmínce:

(6.4)

Kde N– počet buněk ve shluku; i A j– nezáporná celá čísla.

Hledání cesty k nejbližším buňkám se sdíleným kanálem (takzvané buňky první vrstvy) probíhá následovně:

Přesunout do i buňky (přes středy sousedních buněk):

Přesunout do j buňky dopředu (přes středy sousedních buněk).

Například počet buněk ve shluku a umístění buněk první vrstvy pro následující hodnoty: j = 2. i = 3 bude určeno z výrazu 6.4 (obrázek 6.4) N = 32 + 32 + 22 = 19.

Obrázek 6.5 ukazuje šest nejbližších buněk používajících stejné kanály jako buňka A.


Proces předávání z jedné buňky do druhé, tzn. když se mobilní zařízení přesune ze základnové stanice 1 do základnové stanice 2 (obrázek 6.6), zahrnuje čtyři hlavní fáze:

1) zahájení - mobilní zařízení nebo síť zjistí potřebu předání a zahájí nezbytné síťové procedury;

2) rezervace zdrojů - pomocí vhodných síťových procedur jsou rezervovány síťové zdroje nezbytné pro přenos služby (hlasový kanál a řídící kanál);

3) provádění – přímý přenos řízení z jedné základnové stanice na druhou;

4) ukončení – přebytečné síťové zdroje jsou uvolněny a zpřístupněny dalším mobilním zařízením.

Obrázek 6.6 – Předání

Komunikace mezi mobilními telefony nebo mobilními telefony, jak se jim také říká, se neprovádí pomocí drátů, jako v běžném telefonním systému, ale prostřednictvím rádiových vln. Chcete-li zavolat na mobilní telefon, musíte vytočit číslo jako obvykle. Rádiová zpráva tak dorazí na základnovou stanici řízenou mobilní telefonní společností.

Na stanici, která obsluhuje všechna volání v daném okruhu nebo zóně, řídicí zařízení detekuje volání na otevřeném rádiovém kanálu. Kromě toho vysílá signál do automatické telefonní ústředny celulární sítě. Čtení speciální kódy, přenášené telefonicky,

Automatická telefonní ústředna sleduje pohyb vozidla v prostoru první stanice. Pokud během hovoru auto projede zónou a skončí v další, hovor je automaticky předán základnové stanici, která v této zóně pracuje. Při volání na mobilním telefonu se volající připojí k automatické ústředně mobilního telefonu, která lokalizuje mobilní telefon, požádá o otevřený rádiový kanál z řídicí jednotky a komunikuje - prostřednictvím základnové stanice - s požadovaným číslem. Pak mobilní telefon hovory. Když řidič zvedne telefon, okruh je dokončen.

Provoz základnové stanice

Každá základnová stanice přijímá signály vysílané v okruhu tří až šesti mil. Aby se zabránilo šumu, musí základnové stanice se shodnými hranicemi pracovat na různých frekvenčních kanálech. Ale i ve stejném městě mohou stanice, které jsou od sebe poměrně vzdálené, snadno fungovat na stejném kanálu.

Místní telefonní systém, který slouží domácnostem i firmám, je založen na drátech vedených pod zemí i nad zemí a připojených k automatické ústředně.

Umístění a kanál

Automatická telefonní ústředna detekuje polohu pohybujícího se vozidla, zatímco obvodový kontrolér směruje hovor na komunikační kanál.

Oblast hovoru

Když se vozidlo pohybuje mimo dosah nejvzdálenější základnové stanice, řidič již nemůže používat mobilní komunikaci. Pokud je hovor uskutečněn na cestě k okraji zóny, signál je stále slabší a nakonec úplně zmizí.

Na cestě z nádraží na nádraží

Po celou dobu mobilní hovor Automatická telefonní ústředna pro mobilní komunikaci zaznamenává polohu jedoucího vozu na základě síly rádiových signálů, které z něj vycházejí. Když signál zeslábne, automatická telefonní ústředna upozorní základnovou stanici, která obratem přepojí hovor na blízkou stanici pro servis.

17. srpna 2010

Víte, co se stane poté, co vytočíte číslo přítele na svém mobilním telefonu? Jak ho mobilní síť najde v horách Andalusie nebo na pobřeží vzdáleného Velikonočního ostrova? Proč se konverzace někdy náhle zastaví? Minulý týden jsem navštívil společnost Beeline a pokusil jsem se zjistit, jak funguje mobilní komunikace...

Velkou oblast obydlené části naší země pokrývají základnové stanice (BS). V terénu vypadají jako červenobílé věže a ve městě se skrývají na střechách nebytových budov. Každá stanice zachycuje signály z mobilních telefonů na vzdálenost až 35 kilometrů a komunikuje s mobilním telefonem prostřednictvím služebních nebo hlasových kanálů.

Poté, co vytočíte číslo přítele, telefon kontaktuje nejbližší základní stanici (BS) prostřednictvím servisního kanálu a požádá o přidělení hlasového kanálu. Základní stanice odešle požadavek řadiči (BSC), který jej předá přepínači (MSC). Pokud je váš přítel předplatitelem stejné mobilní sítě, pak přepínač zkontroluje Home Location Register (HLR), aby zjistil, kde tento moment volaný účastník se nachází (doma, v Turecku nebo na Aljašce) a přepojí hovor do příslušné ústředny, odkud jej přesměruje do ovladače a poté do Základní stanice. Základní stanice bude kontaktovat váš mobilní telefon a spojí vás s vaším přítelem. Pokud je váš přítel v jiné síti nebo voláte na pevnou linku, váš přepínač se spojí s odpovídajícím přepínačem v jiné síti.

Obtížný? Pojďme se na to blíže podívat.

Základní stanice je pár železných skříní zamčených v dobře klimatizované místnosti. Vzhledem k tomu, že v Moskvě bylo venku +40, chtěl jsem v této místnosti chvíli bydlet. Základní stanice je obvykle umístěna buď v podkroví budovy nebo v kontejneru na střeše:

2.

Anténa základní stanice je rozdělena do několika sektorů, z nichž každý „svítí“ svým vlastním směrem. Vertikální anténa komunikuje s telefony, kulatá anténa spojuje základní stanici s ovladačem:

3.

Každý sektor dokáže zpracovat až 72 hovorů současně, v závislosti na nastavení a konfiguraci. Základní stanice se může skládat ze 6 sektorů, takže jedna základní stanice může obsloužit až 432 hovorů, nicméně stanice má obvykle nainstalovaných méně vysílačů a sektorů. Mobilní operátoři raději instalují více BS, aby zlepšili kvalitu komunikace.

Základní stanice může pracovat ve třech pásmech:

900 MHz - signál na této frekvenci postupuje dále a lépe proniká dovnitř budov
1800 MHz - signál se pohybuje na kratší vzdálenosti, ale umožňuje instalaci velké množství vysílače v 1 sektoru
2100 MHz - síť 3G

Takto vypadá skříň s 3G zařízením:

4.

Vysílače 900 MHz jsou instalovány na základnových stanicích na polích a vesnicích a ve městě, kde jsou základnové stanice zaseknuté jako jehličky, se komunikace provádí hlavně na frekvenci 1800 MHz, i když jakákoliv základnová stanice může mít vysílače všech tří rozsahů zároveň.

5.

6.

Signál s frekvencí 900 MHz může dosáhnout až 35 kilometrů, ačkoli „dosah“ některých základnových stanic umístěných podél dálnic může dosáhnout až 70 kilometrů, a to kvůli snížení počtu současně obsluhovaných účastníků na stanici o polovinu . V souladu s tím může náš telefon s malou vestavěnou anténou přenášet signál na vzdálenost až 70 kilometrů...

Všechny základní stanice jsou navrženy tak, aby poskytovaly optimální rádiové pokrytí na úrovni země. Proto i přes dosah 35 kilometrů není rádiový signál jednoduše vyslán do výšky letu letadla. Některé letecké společnosti však již začaly do svých letadel instalovat základnové stanice s nízkým výkonem, které poskytují pokrytí v rámci letadla. Taková BS je připojena k pozemní celulární síti pomocí satelitního kanálu. Systém doplňuje ovládací panel, který posádce umožňuje zapínání a vypínání systému a také určité typy služeb, například vypnutí hlasu při nočních letech.

Telefon dokáže měřit sílu signálu z 32 základnových stanic současně. Odesílá informace o 6 nejlepších (z hlediska síly signálu) přes servisní kanál a kontrolér (BSC) rozhodne, která BS převede aktuální hovor (Handover), pokud jste na cestách. Někdy se může stát, že telefon udělá chybu a přepojí vás na BS s horším signálem, v takovém případě může být hovor přerušen. Může se také ukázat, že na základní stanici, kterou váš telefon zvolil, jsou všechny hlasové linky obsazené. V tomto případě bude konverzace také přerušena.

Řekli mi také o takzvaném „problému horních pater“. Pokud žijete v penthouse, může se někdy při přesunu z jedné místnosti do druhé konverzace přerušit. To se děje proto, že v jedné místnosti může telefon „vidět“ jednu BS a ve druhé další, pokud je otočena na druhou stranu domu, a zároveň jsou tyto 2 základní stanice umístěny ve velké vzdálenosti od navzájem a nejsou registrováni jako „sousední“ mobilního operátora. V tomto případě nebude hovor přepojen z jedné BS do druhé:

Komunikace v metru je zajištěna stejně jako na ulici: Base Station - controller - switch, jen s tím rozdílem, že se tam používají malé Base Station a v tunelu je pokrytí ne obyčejnou anténou, ale speciálním vyzařovacím kabelem.

Jak jsem psal výše, jedna BS dokáže uskutečnit až 432 hovorů současně. Obvykle je tento výkon dostačující, ale například během některých svátků nemusí BS zvládat množství lidí, kteří chtějí volat. To se obvykle děje na Nový rok když si všichni začnou gratulovat.

SMS jsou přenášeny prostřednictvím servisních kanálů. 8. března a 23. února si lidé raději navzájem gratulují prostřednictvím SMS, odesílání vtipných básní a telefony se často nemohou dohodnout s BS na přidělení hlasového kanálu.

Byl mi sdělen zajímavý případ. V jedné oblasti Moskvy začali předplatitelé dostávat stížnosti, že se s nikým nemohli dostat. Techničtí specialisté to začali zjišťovat. Většina hlasových kanálů byla zdarma, ale všechny servisní kanály byly obsazené. Ukázalo se, že vedle této BS byl ústav, kde probíhaly zkoušky a studenti si neustále vyměňovali textové zprávy.

Dlouho SMS telefon rozdělí na několik krátkých a pošle každou zvlášť. Pracovníci technických služeb doporučují posílat takovéto blahopřání prostřednictvím MMS. Bude to rychlejší a levnější.

Ze základní stanice jde hovor do ovladače. Vypadá to stejně nudně jako samotný BS - je to jen sada skříní:

7.

V závislosti na vybavení může ovladač obsluhovat až 60 základnových stanic. Komunikace mezi BS a kontrolérem (BSC) může být prováděna prostřednictvím rádiového reléového kanálu nebo prostřednictvím optiky. Ovladač řídí provoz rádiových kanálů, vč. řídí pohyb účastníka a přenos signálu z jedné BS do druhé.

Přepínač vypadá mnohem zajímavěji:

8.

9.

Každý přepínač slouží pro 2 až 30 ovladačů. Zabírá velkou halu, plnou různých skříní s vybavením:

10.

11.

12.

Přepínač řídí provoz. Pamatujete si na staré filmy, kde lidé nejprve vytočili „dívku“ a pak je připojila k jinému předplatiteli přepínáním drátů? Moderní přepínače dělají totéž:

13.

K ovládání sítě má Beeline několik aut, kterým láskyplně říkají „ježci“. Pohybují se po městě a měří úroveň signálu vlastní sítě a také úroveň sítě kolegů z „ Velká trojka":

14.

Celá střecha takového vozu je pokryta anténami:

15.

Uvnitř je zařízení, které provádí stovky hovorů a přijímá informace:

16.

24hodinové monitorování přepínačů a ovladačů se provádí z Mission Control Center v Network Control Center (NCC):

17.

Existují 3 hlavní oblasti pro sledování mobilní sítě: četnost nehod, statistiky a Zpětná vazba od předplatitelů.

Stejně jako v letadlech má všechna zařízení mobilní sítě senzory, které vysílají signál do centrálního řídicího systému a předávají informace do počítačů dispečerů. Pokud některé zařízení selže, kontrolka na monitoru začne „blikat“.

CCS také sleduje statistiky pro všechny přepínače a ovladače. Analyzuje ji a porovnává s předchozími obdobími (hodina, den, týden atd.). Pokud se statistika některého z uzlů začala výrazně lišit od předchozích indikátorů, začne kontrolka na monitoru znovu „blikat“.

Operátoři zákaznických služeb obdrží zpětnou vazbu. Pokud se jim nepodaří problém vyřešit, je hovor předán technikovi. Pokud se ukáže, že je bezmocný, vytvoří se ve firmě „incident“, který řeší inženýři podílející se na provozu příslušného zařízení.

Přepínače jsou monitorovány 24/7 2 inženýry:

18.

Graf ukazuje aktivitu moskevských spínačů. Je jasně vidět, že v noci téměř nikdo nevolá:

19.

Kontrola nad ovladači (promiňte tautologii) se provádí z druhého patra Network Control Center:

22.

21.

Chápu, že máte stále spoustu otázek ohledně fungování mobilní sítě. Téma je složité a požádal jsem specialistu z Beeline, aby mi pomohl reagovat na vaše komentáře. Můj jediný požadavek je zůstat u tématu. A otázky jako "Beeline ředkvičky. Ukradli mi 3 rubly z mého účtu" - adresa předplatitelská služba 0611.

Zítra tu bude příspěvek o tom, jak přede mnou vyskočila velryba, ale nestihl jsem to vyfotit. Zůstaňte naladěni!

Je trochu smutné, že naprostá většina lidí na otázku: „Jak funguje mobilní komunikace?“ odpovídá „vzduchem“ nebo dokonce „nevím“.

V pokračování tohoto tématu jsem měl vtipný rozhovor s kamarádem na téma mobilní komunikace. Stalo se to přesně pár dní před tím, co oslavovali všichni signalisté a pracovníci telekomunikací Svátek "Radio Day". Stalo se, že díky své horlivé životní pozici tomu můj přítel uvěřil mobilní komunikace funguje zcela bez drátů přes satelit. Výhradně kvůli rádiovým vlnám. Zpočátku jsem ho nedokázal přesvědčit. Ale po krátkém rozhovoru vše do sebe zapadlo.

Po této přátelské „přednášce“ vznikl nápad napsat jednoduchým jazykem o tom, jak funguje mobilní komunikace. Všechno je tak, jak je.

Když vytočíte číslo a začnete volat, nebo vám někdo zavolá, pak vaše mobilní telefon komunikuje prostřednictvím rádiového kanálu z jedné z antén nejbližší základnové stanice. Kde jsou tyto základnové stanice, ptáte se?

Dávejte pozor na průmyslové budovy, městské výškové budovy a speciální věže. Na nich jsou velké šedé obdélníkové bloky s vyčnívajícími anténami různých tvarů. Ale tyto antény nejsou televizní nebo satelitní, ale vysílač mobilní operátoři. Jsou nasměrovány různými směry, aby poskytovaly komunikaci účastníkům ze všech směrů. Koneckonců, nevíme, odkud přijde signál a kam nás ten nešťastný účastník se sluchátkem vezme? V odborném žargonu se anténám také říká „sektory“. Zpravidla se nastavují od jedné do dvanácti.

Z antény je signál přenášen kabelem přímo do řídicí jednotky stanice. Společně tvoří základnovou stanici [antény a řídící jednotku]. Několik základnových stanic, jejichž antény obsluhují samostatnou oblast, například městskou část nebo malé město, je připojeno ke speciální jednotce - ovladač. K jednomu ovladači je obvykle připojeno až 15 základnových stanic.

Na druhé straně jsou ovladače, kterých může být také několik, připojeny kabely k „myšlenkové nádrži“ - přepínač. Přepínač poskytuje výstup a vstup signálů do města telefonní linky, dalším mobilním operátorům a také dálkovým a mezinárodní komunikace.

V malých sítích se používá pouze jeden přepínač, ve větších, obsluhujících více než milion účastníků najednou, lze použít dva, tři i více přepínačů, opět propojené dráty.

Proč taková složitost? Čtenáři se budou ptát. Zdálo by se, můžete jednoduše připojit antény k přepínači a vše bude fungovat. A tady jsou základnové stanice, přepínače, hromada kabelů... Ale není to tak jednoduché.

Když se člověk pohybuje po ulici pěšky nebo autem, vlakem atd. a zároveň telefonovat, je důležité zajistit kontinuita komunikace. Proces signalizace předání relé v mobilní sítě nazval termín "předat". Je nutné včas přepnout telefon účastníka z jedné základnové stanice na druhou, z jednoho ovladače na druhý a tak dále.

Pokud byly základnové stanice připojeny přímo k přepínači, pak všechny tyto přepínání by muselo být řízeno přepínačem. A ten „chudák“ už má co dělat. Víceúrovňový design sítě umožňuje rovnoměrné rozložení zátěže technické prostředky . To snižuje pravděpodobnost selhání zařízení a následné ztráty komunikace. Koneckonců my všichni zájem v nepřetržité komunikaci, že?

Takže když jsme dosáhli spínače, náš hovor je přesměrován na dále - do sítě jiného mobilního operátora, městských dálkových a mezinárodních komunikací. To se samozřejmě děje při vysoké rychlosti kabelové kanály komunikace. Hovor dorazí na ústřednu jiného operátora. Ten zároveň „ví“, na kterém území [v oblasti pokrytí, který kontrolor] se požadovaný účastník aktuálně nachází. Přepínač vysílá telefonní hovor na konkrétní ovladač, který obsahuje informace v oblasti pokrytí, na které základnové stanici se příjemce hovoru nachází. Ovladač posílá signál této jediné základnové stanici a ta se zase „dotazuje“, to znamená volá na mobilní telefon. Trubice začne podivně zvonit.

Celý tento dlouhý a složitý proces ve skutečnosti trvá 2-3 sekundy!

Stává se přesně to samé telefonní hovory do různých měst Ruska, Evropy a světa. Pro kontakt přepínače různých telekomunikačních operátorů využívají vysokorychlostní komunikační kanály z optických vláken. Telefonní signál díky nim urazí stovky tisíc kilometrů v řádu sekund.

Díky skvělému Alexandru Popovovi za to, že dal světu rádio! Kdyby nebylo jeho, možná bychom byli nyní připraveni o mnoho výhod civilizace.