Kā darbojas mobilo sakaru ķēde? Kā darbojas mobilais tālrunis? Divjoslu un divu standartu mobilais tālrunis

Mobilais šūnu

šūnu- viens no mobilo radiosakaru veidiem, kura pamatā ir mobilais tīkls . Svarīgākā īpašība slēpjas faktā, ka kopējā pārklājuma zona ir sadalīta šūnās (šūnās), ko nosaka atsevišķu bāzes staciju (BS) pārklājuma zonas. Šūnas daļēji pārklājas un kopā veido tīklu. Uz ideālas (līdzenas un neattīstītas) virsmas viena BS pārklājuma zona ir aplis, tāpēc tīkls, ko veido tie, izskatās kā šūnveida ar sešstūra šūnām (šūnām).

Jāatzīmē, ka angļu valodas versijā savienojums tiek saukts par "šūnu" vai "šūnu" (šūnu), kas neņem vērā šūnveida sešstūra raksturu.

Tīkls sastāv no telpiski atdalītiem raiduztvērējiem, kas darbojas vienā un tajā pašā frekvenču diapazons, un komutācijas iekārtas, kas ļauj noteikt mobilo sakaru abonentu pašreizējo atrašanās vietu un nodrošināt sakaru nepārtrauktību, kad abonents pāriet no viena raiduztvērēja pārklājuma zonas uz cita pārklājuma zonu.

Stāsts

Pirmo reizi mobilo telefonu radio tika izmantots Amerikas Savienotajās Valstīs 1921. gadā: Detroitas policija izmantoja vienvirziena dispečeru sakarus 2 MHz joslā, lai pārraidītu informāciju no centrālā raidītāja uz transportlīdzekļos uzstādītiem uztvērējiem. 1933. gadā NYPD sāka izmantot divvirzienu mobilo telefonu radio sistēmu, arī 2 MHz joslā. 1934. gadā ASV Federālā sakaru komisija telefona radiosakariem atvēlēja 4 kanālus 30...40 MHz diapazonā, un 1940. gadā telefona radiosakarus jau izmantoja aptuveni 10 tūkstoši policijas transportlīdzekļu. Visas šīs sistēmas izmantoja amplitūdas modulāciju. Frekvences modulāciju sāka izmantot 1940. gadā, un līdz 1946. gadam tā pilnībā aizstāja amplitūdas modulāciju. Pirmais publiskais mobilais radiotelefons parādījās 1946. gadā (St. Louis, ASV; Bell Telephone Laboratories), tas izmantoja 150 MHz joslu. 1955. gadā 150 MHz joslā sāka darboties 11 kanālu sistēma, bet 1956. gadā sāka darboties 12 kanālu sistēma 450 MHz joslā. Abas šīs sistēmas bija vienpusējas un izmantoja manuālu pārslēgšanu. Automātiskās dupleksās sistēmas sāka darboties attiecīgi 1964. gadā (150 MHz) un 1969. gadā (450 MHz).

PSRS 1957. gadā Maskavas inženieris L.I.Kuprijanovičs izveidoja portatīvā automātiskā dupleksā mobilā radiotelefona LK-1 prototipu un tam paredzētu bāzes staciju. Mobilais radiotelefons svēra apmēram trīs kilogramus, un tā darbības rādiuss bija 20-30 km. 1958. gadā Kuprijanovičs izveidoja uzlabotus ierīces modeļus, kas sver 0,5 kg un cigarešu kastes izmēru. 60. gados Hristo Bočvarovs Bulgārijā demonstrēja savu kabatas mobilā radiotelefona prototipu. Izstādē Interorgtekhnika-66 Bulgārija prezentē komplektu vietējo mobilo sakaru organizēšanai no kabatas mobilajiem tālruņiem PAT-0.5 un ATRT-0.5 un bāzes stacija RATC-10, kas nodrošina savienojumu 10 abonentiem.

50. gadu beigās PSRS sākās Altaja auto radiotelefonu sistēmas izstrāde, kas tika nodota izmēģinājuma ekspluatācijā 1963. gadā. Altaja sistēma sākotnēji darbojās ar frekvenci 150 MHz. 1970. gadā Altaja sistēma darbojās 30 PSRS pilsētās un tai tika atvēlēts 330 MHz diapazons.

Līdzīgā veidā ar dabiskām atšķirībām un mazākā mērogā situācija attīstījās arī citās valstīs. Tā Norvēģijā publiskais telefona radio jūras mobilajiem sakariem tiek izmantots kopš 1931. gada; 1955. gadā valstī darbojās 27 piekrastes radiostacijas. Zemējums mobilais savienojums sāka attīstīties pēc Otrā pasaules kara privāto tīklu veidā ar manuālu komutāciju. Tādējādi līdz 1970. gadam mobilo telefonu radiosakari, no vienas puses, jau bija kļuvuši diezgan plaši izplatīti, bet, no otras puses, tie acīmredzami nespēja sekot līdzi strauji augošajām vajadzībām ar ierobežotu kanālu skaitu stingri noteiktās frekvenču joslās. Tika atrasts risinājums mobilo sakaru sistēmas veidā, kas ļāva krasi palielināt jaudu, atkārtoti izmantojot frekvences sistēmā ar šūnu struktūru.

Protams, kā tas parasti notiek dzīvē, noteikti šūnu sakaru sistēmas elementi pastāvēja jau iepriekš. Jo īpaši 1949. gadā Detroitā (ASV) taksometru dispečeru dienests izmantoja mobilo sistēmas līdzību, izmantojot frekvenču atkārtotu izmantošanu dažādās šūnās, kad lietotāji manuāli pārslēdza kanālus iepriekš noteiktās vietās. Tomēr sistēmas arhitektūra, kas mūsdienās ir pazīstama kā mobilo sakaru sistēma, tika izklāstīta tikai Bell System tehniskajā ziņojumā, kas tika iesniegts ASV Federālajai sakaru komisijai 1971. gada decembrī. Un no šī brīža mobilo sakaru attīstība. pati sākās, kas kļuva patiesi triumfējoša 1985 g., pēdējo desmit gadu laikā.

1974. gadā ASV Federālā sakaru komisija nolēma piešķirt 40 MHz frekvenču joslu 800 MHz joslā šūnu sakariem; 1986. gadā tajā pašā diapazonā tika pievienoti vēl 10 MHz. 1978. gadā Čikāgā sākās pirmās eksperimentālās mobilo sakaru sistēmas testi 2 tūkstošiem abonentu. Tāpēc 1978. gadu var uzskatīt par sākuma gadu praktisks pielietojumsšūnu sakari. Pirmo automatizēto komerciālo mobilo telefonu sistēmu 1983. gada oktobrī Čikāgā ieviesa arī American Telephone and Telegraph (AT&T). Kanādā mobilos sakarus izmanto kopš 1978.gada, Japānā - kopš 1979.gada, Skandināvijas valstīs (Dānijā, Norvēģijā, Zviedrijā, Somijā) - kopš 1981.gada, Spānijā un Anglijā - kopš 1982.gada. No 1997.gada jūlija mobilie sakari darbojās vairāk nekā 140 valstīs visos kontinentos, apkalpojot vairāk nekā 150 miljonus abonentu.

Pirmais komerciāli veiksmīgais mobilo sakaru tīkls bija Somijas Autoradiopuhelin (ARP) tīkls. Šis nosaukums krievu valodā ir tulkots kā "auto radiotelefons". Palaists pilsētā, tas sasniedza 100% Somijas teritorijas pārklājumu gadā. Šūnas izmērs bija aptuveni 30 km, un pilsētā bija vairāk nekā 30 tūkstoši abonentu. Tas strādāja ar frekvenci 150 MHz.

Šūnu sakaru darbības princips

Galvenās mobilā tīkla sastāvdaļas ir mobilie tālruņi un bāzes stacijas. Bāzes stacijas parasti atrodas uz ēku un torņu jumtiem. Tiek ieslēgts mobilo telefonu klausās ētera viļņus, atrodot signālu no bāzes stacijas. Pēc tam tālrunis stacijai nosūta savu unikālo identifikācijas kodu. Telefons un stacija uztur pastāvīgu radiokontaktu, periodiski apmainoties ar paketēm. Sakari starp tālruni un staciju var notikt, izmantojot analogo protokolu (NMT-450) vai digitālo (DAMPS, GSM, angļu valodā). nodošana).

Mobilie tīkli var sastāvēt no dažādu standartu bāzes stacijām, kas ļauj optimizēt tīkla darbību un uzlabot tā pārklājumu.

Mobilie tīkli dažādi operatori savienoti savā starpā, kā arī fiksēto telefonu tīklu. Tas ļauj viena operatora abonentiem veikt zvanus cita operatora abonentiem no mobilajiem tālruņiem uz fiksētajiem tālruņiem un no fiksētajiem tālruņiem uz mobilajiem tālruņiem.

Operatori dažādās valstīs var slēgt viesabonēšanas līgumus. Pateicoties šādiem līgumiem, abonents, atrodoties ārzemēs, var veikt un saņemt zvanus, izmantojot cita operatora tīklu (kaut arī par augstākiem tarifiem).

Mobilie sakari Krievijā

Krievijā mobilos sakarus sāka ieviest 1990. gadā, komerciāla izmantošana sākās 1991. gada 9. septembrī, kad Sanktpēterburgā Delta Telecom (darbojas saskaņā ar NMT-450 standartu) atklāja pirmo mobilo tīklu Krievijā un pirmo simbolisko. Sanktpēterburgas mēra Anatolija Sobčaka mobilā telefona zvans. Līdz 1997. gada jūlijam kopējais abonentu skaits Krievijā bija aptuveni 300 tūkstoši. No 2007. gada galvenie Krievijā izmantotie mobilo sakaru protokoli ir GSM-900 un GSM-1800. Turklāt darbojas arī UMTS. Jo īpaši pirmais šī standarta tīkla fragments Krievijā tika nodots ekspluatācijā 2007. gada 2. oktobrī Sanktpēterburgā, izmantojot MegaFon. Sverdlovskas apgabalā turpina izmantot DAMPS standarta mobilo sakaru tīklu, uzņēmumam piederošs Mobilie sakari "MOTIV".

Krievijā 2008. gada decembrī bija 187,8 miljoni mobilo sakaru lietotāju (pamatojoties uz pārdoto SIM karšu skaitu). Tādējādi mobilo sakaru izplatības līmenis (SIM karšu skaits uz 100 iedzīvotājiem) šajā datumā bija 129,4%. Reģionos, izņemot Maskavu, izplatības līmenis pārsniedza 119,7%.

Lielāko mobilo sakaru operatoru tirgus daļa 2008. gada decembrī bija: 34,4% MTS, 25,4% VimpelCom un 23,0% MegaFon.

2007. gada decembrī mobilo sakaru lietotāju skaits Krievijā palielinājās līdz 172,87 miljoniem abonentu, Maskavā - līdz 29,9, Sanktpēterburgā - līdz 9,7 miljoniem. Izplatības līmenis Krievijā - līdz 119,1%, Maskavā - 176%, Sanktpēterburga - 153%. Lielāko mobilo sakaru operatoru tirgus daļa 2007. gada decembrī bija: MTS 30,9%, VimpelCom 29,2%, MegaFon 19,9%, citi operatori 20%.

Saskaņā ar Lielbritānijas pētījumu kompānijas Informa Telecoms & Media datiem par 2006. gadu, vidējās mobilo sakaru minūtes izmaksas patērētājam Krievijā bija 0,05 USD – tas ir zemākais G8 valstu vidū.

IDC, pamatojoties uz pētījumiem Krievijas tirgus mobilie sakari secināja, ka 2005. gadā Krievijas Federācijas iedzīvotāju kopējais sarunu ilgums pa mobilo tālruni sasniedza 155 miljardus minūšu, un isziņas Tika nosūtīti 15 miljardi vienību.

Saskaņā ar J"son & Partners pētījumu, Krievijā reģistrēto SIM karšu skaits 2008. gada novembra beigās sasniedza 183,8 miljonus.

Skatīt arī

Avoti

Saites

  • Informācijas vietne par mobilo sakaru paaudzēm un standartiem.
  • Mobilie sakari Krievijā 2002-2007, oficiālā statistika

Kā darbojas mobilā komunikācija

Mobilās telefonijas pamatprincipi ir diezgan vienkārši. Federālā sakaru komisija sākotnēji noteica mobilo radio sistēmu ģeogrāfisko pārklājuma apgabalus, pamatojoties uz modificētiem 1980. gada tautas skaitīšanas datiem. Šūnu sakaru ideja ir tāda, ka katrs apgabals ir sadalīts sešstūra formas šūnās, kas savienojas kopā, veidojot šūnveida struktūru, kā parādīts attēlā. 6.1, a. Sešstūra forma tika izvēlēta, jo tā nodrošina visefektīvāko pārraidi, aptuveni saskaņojot ar apļveida starojuma modeli, vienlaikus novēršot spraugas, kas vienmēr parādās starp blakus esošajiem apļiem.

Šūnu nosaka tās fiziskais izmērs, populācija un trafika modeļi. Federālā sakaru komisija neregulē šūnu skaitu sistēmā vai to lielumu, ļaujot operatoriem iestatīt šos parametrus atbilstoši paredzamajiem trafika modeļiem. Katram ģeogrāfiskajam apgabalam ir piešķirts noteikts skaits mobilo balss kanālu. Fiziskie izmēriŠūnas ir atkarīgas no abonentu blīvuma un zvanu struktūras. Piemēram, lielu šūnu (makrošūnu) rādiuss parasti ir no 1,6 līdz 24 km ar bāzes stacijas raidītāja jaudu no 1 W līdz 6 W. Mazāko šūnu (mikrošūnu) rādiuss parasti ir 460 m vai mazāks ar bāzes stacijas raidītāja jaudu no 0,1 W līdz 1 W. 6.1.b attēlā parādīta šūnu konfigurācija ar diviem šūnu izmēriem.

6.1.attēls. – Šūnu šūnveida struktūra a); šūnveida struktūra ar divu izmēru šūnām b) šūnveida šūnu klasifikācija c)

Mikrošūnas visbiežāk izmanto reģionos ar liels blīvums populācija. Tā kā mikrošūnas ir mazas, tās ir mazāk pakļautas traucējumiem, kas pasliktina pārraides kvalitāti, piemēram, atstarojumus un signāla aizkavi.

Makrošūnu var uzklāt uz mikrošūnu grupas, kur mikrošūnas apkalpo lēni kustīgas mobilās ierīces, bet makrošūna — ātri kustīgas mobilās ierīces. Mobilā ierīce spēj noteikt tās kustības ātrumu kā ātru vai lēnu. Tas ļauj samazināt pāreju skaitu no vienas šūnas uz otru un labot atrašanās vietas datus.

Algoritmu pārvietošanai no vienas šūnas uz otru var mainīt nelielā attālumā starp mobilo ierīci un mikrošūnas bāzes staciju.

Dažkārt radiosignāli šūnā ir pārāk vāji, lai nodrošinātu drošus sakarus telpās. Tas jo īpaši attiecas uz labi aizsargātām zonām un zonām ar augstu traucējumu līmeni. Šādos gadījumos tiek izmantotas ļoti mazas šūnas - pikošūnas. Iekštelpu pikošūnas var izmantot tādas pašas frekvences kā parastās šūnas šī reģiona, īpaši labvēlīgā vidē, piemēram, pazemes tuneļos.

Plānojot sistēmas, kurās izmanto sešstūra formas šūnas, bāzes staciju raidītāji var atrasties šūnas centrā, šūnas malā vai šūnas augšpusē (attiecīgi 6.2. a, b, c attēls). Šūnas ar raidītāju centrā parasti izmanto daudzvirzienu antenas, savukārt šūnās ar raidītājiem malā vai virsotnē parasti tiek izmantotas sektorālās virziena antenas.

Daudzvirzienu antenas vienādi izstaro un uztver signālus visos virzienos.

6.2. attēls – Raidītāju izvietojums šūnās: centrā a); malā b); augšpusē c)

Mobilo sakaru sistēmā vienu jaudīgu fiksēto bāzes staciju, kas atrodas augstu virs pilsētas centra, var aizstāt ar daudzām identiskām mazjaudas stacijām, kas tiek uzstādītas pārklājuma zonā vietās, kas atrodas tuvāk zemei.

Šūnas, kas izmanto vienu un to pašu radio kanālu grupu, var izvairīties no traucējumiem, ja tās ir pareizi izvietotas. Šajā gadījumā tiek novērota frekvences atkārtota izmantošana. Frekvenču atkārtota izmantošana ir vienas un tās pašas frekvenču grupas (kanālu) piešķiršana vairākām šūnām, ja šīs šūnas ir atdalītas ar ievērojamu attālumu. Frekvences atkārtota izmantošana tiek atvieglota, samazinot katras šūnas pārklājuma laukumu. Katras šūnas bāzes stacijai tiek piešķirta darba frekvenču grupa, kas atšķiras no blakus esošo šūnu frekvencēm, un bāzes stacijas antenas tiek atlasītas tā, lai tās šūnā aptvertu vēlamo apkalpošanas zonu. Tā kā apkalpošanas zona ir ierobežota līdz vienas šūnas robežām, dažādas šūnas var bez traucējumiem izmantot vienu un to pašu darbības frekvenču grupu, ja divas šādas šūnas atrodas pietiekamā attālumā viena no otras.

Šūnu sistēmas ģeogrāfiskais apkalpošanas apgabals, kurā ir vairākas šūnu grupas, ir sadalīts kopas (6.3. attēls). Katrs klasteris sastāv no septiņām šūnām, kurām ir piešķirts vienāds skaits pilnduplekso sakaru kanālu. Šūnas ar vienādiem burtu apzīmējumiem izmanto vienu un to pašu darbības frekvenču grupu. Kā redzams no attēla, visos trīs klasteros tiek izmantotas vienas un tās pašas frekvenču grupas, kas ļauj trīskāršot skaitu pieejamie kanāli mobilie sakari. Vēstules A, B, C, D, E, F Un G pārstāv septiņas frekvenču grupas.


6.3. attēls. Frekvenču atkārtotas izmantošanas princips šūnu sakaros

Apsveriet sistēmu ar fiksētu skaitu pilnduplekso kanālu, kas ir pieejami noteiktā apgabalā. Katrs pakalpojumu apgabals ir sadalīts klasteros un saņem kanālu grupu, kas tiek sadalīta starp N kopas šūnveida šūnām, grupējot neatkārtotās kombinācijās. Visām šūnām ir vienāds kanālu skaits, taču tās var apkalpot viena izmēra apgabalus.

Tādējādi kopējo klasterī pieejamo šūnu kanālu skaitu var attēlot ar izteiksmi:

F=GN (6.1)

Kur F– klasterī pieejamo pilnduplekso šūnu sakaru kanālu skaits;

G– kanālu skaits šūnā;

N– šūnu skaits klasterī.

Ja klasteris ir "nokopēts" noteiktā apkalpošanas apgabalā m reizes, tad kopējais pilno duplekso kanālu skaits būs:

C = mGN = mF (6.2)

Kur AR– kopējais kanālu skaits noteiktā zonā;

m– klasteru skaits noteiktā zonā.

No izteiksmēm (6.1) un (6.2) ir skaidrs, ka kopējais kanālu skaits mobilo telefonu sistēmā ir tieši proporcionāls klastera “atkārtojumu” skaitam noteiktā apkalpošanas apgabalā. Ja kopu lielums tiek samazināts, bet šūnas izmērs paliek nemainīgs, būs nepieciešams vairāk kopu, lai aptvertu noteiktu apkalpošanas apgabalu, un kopējais kanālu skaits sistēmā palielināsies.

Abonentu skaits, kuri vienlaikus var izmantot vienu un to pašu frekvenču grupu (kanālus), neatrodoties neliela apkalpošanas apgabala blakus šūnās (piemēram, pilsētā), ir atkarīgs no kopējā šūnu skaita noteiktā apgabalā. Parasti šādu abonentu skaits ir četri, bet blīvi apdzīvotos reģionos tas var būt daudz lielāks. Šo numuru sauc frekvences atkārtotas izmantošanas koeficients vai FRF – Frekvences atkārtotas izmantošanas koeficients. Matemātiski to var izteikt ar attiecību:

(6.3)

Kur N– kopējais pilnduplekso kanālu skaits apkalpošanas zonā;

AR– kopējais pilnduplekso kanālu skaits šūnā.

Līdz ar prognozēto mobilo sakaru trafika pieaugumu, palielinātais pieprasījums pēc pakalpojuma tiek apmierināts, samazinot šūnas izmēru, sadalot to vairākās šūnās, katrai no kurām ir sava bāzes stacija. Efektīva šūnu atdalīšana ļauj sistēmai apstrādāt vairāk zvanu, ja vien šūnas nav pārāk mazas. Ja šūnas diametrs kļūst mazāks par 460 m, tad blakus esošo šūnu bāzes stacijas ietekmēs viena otru. Attiecība starp frekvences atkārtotu izmantošanu un klastera lielumu nosaka, kā mērogā mobilo sistēmu, ja palielinās abonentu blīvums. Jo mazāk šūnu klasterī, jo lielāka ir savstarpējas ietekmes iespējamība starp kanāliem.

Tā kā šūnām ir sešstūra forma, katrā šūnā vienmēr ir sešas blakus esošās šūnas, kas atrodas vienādi, un leņķi starp līnijām, kas savieno jebkuras šūnas centru ar blakus esošo šūnu centriem, ir 60° reizes. Tāpēc iespējamo klasteru izmēru un šūnu izkārtojumu skaits ir ierobežots. Lai savienotu šūnas savā starpā bez atstarpēm (mozaīkas veidā), sešstūra ģeometriskajiem izmēriem jābūt tādiem, lai šūnu skaits klasterī atbilstu nosacījumam:

(6.4)

Kur N– šūnu skaits klasterī; i Un j– nenegatīvi veseli skaitļi.

Maršruta atrašana uz tuvākajām šūnām ar kopīgu kanālu (tā sauktajām pirmā līmeņa šūnām) notiek šādi:

Pārvietot uz išūnas (caur blakus esošo šūnu centriem):

Pārvietot uz jšūnas uz priekšu (caur blakus esošo šūnu centriem).

Piemēram, šūnu skaits klasterī un pirmā līmeņa šūnu atrašanās vieta šādām vērtībām: j = 2. i = 3 tiks noteikts no izteiksmes 6.4 (6.4. attēls). N = 3 2 + 3 2 + 2 2 = 19.

6.5. attēlā ir parādītas sešas tuvākās šūnas, kas izmanto tos pašus kanālus kā šūna A.


Nodošanas process no vienas šūnas uz otru, t.i. kad mobilā ierīce pārvietojas no 1. bāzes stacijas uz 2. bāzes staciju (6.6. attēls), ietver četrus galvenos posmus:

1) iniciēšana - mobilā ierīce vai tīkls konstatē pārejas nepieciešamību un uzsāk nepieciešamās tīkla procedūras;

2) resursu rezervēšana - izmantojot atbilstošas ​​tīkla procedūras, tiek rezervēti pakalpojuma pārsūtīšanai nepieciešamie tīkla resursi (balss kanāls un vadības kanāls);

3) izpilde – tieša vadības nodošana no vienas bāzes stacijas uz otru;

4) izbeigšana - tiek atbrīvoti liekie tīkla resursi, kļūstot pieejami citām mobilajām ierīcēm.

6.6. attēls – Nodošana

Sakari starp mobilajiem tālruņiem jeb mobilajiem tālruņiem, kā tos sauc arī, notiek nevis izmantojot vadus, kā parastajā telefonu sistēmā, bet gan izmantojot radioviļņus. Lai piezvanītu uz mobilo tālruni, jums ir jāsastāda numurs kā parasti. Tādējādi radio ziņojums nonāk bāzes stacijā, kuru kontrolē mobilo tālruņu uzņēmums.

Stacijā, kas apkalpo visus zvanus noteiktā rādiusā vai zonā, kontrollera ierīce nosaka zvanu atvērtā radio kanālā. Turklāt tas nosūta signālu uz mobilā tīkla automātisko telefona centrāli. Lasīšana speciālie kodi, pārraidīts pa tālruni,

Automātiskā telefona centrāle uzrauga transportlīdzekļa kustību pirmās stacijas zonā. Ja zvana laikā automašīna šķērso kādu zonu un nonāk nākamajā, zvans tiek automātiski pārsūtīts uz šajā zonā strādājošo bāzes staciju. Zvanot uz mobilo tālruni, zvanītājs pieslēdzas automātiskajai mobilā telefona centrālei, kas nosaka mobilā telefona atrašanās vietu, pieprasa atvērtu radio kanālu no ķēdes kontrollera un sazinās - izmantojot bāzes staciju - ar vēlamo numuru. Tad Mobilais telefons zvani. Kad vadītājs paceļ klausuli, ķēde ir pabeigta.

Bāzes stacijas darbība

Katra bāzes stacija saņem signālus, kas tiek izvadīti trīs līdz sešu jūdžu rādiusā. Lai izvairītos no trokšņa, bāzes stacijām ar sakrītošām robežām jādarbojas dažādos frekvenču kanālos. Bet pat vienā pilsētā stacijas, kas atrodas diezgan tālu viena no otras, var viegli darboties vienā kanālā.

Vietējā telefonu sistēma, kas apkalpo gan mājas, gan uzņēmumus, ir balstīta uz vadiem, kas stiepjas pazemē un virs zemes un ir savienoti ar automātisko centrāli.

Atrašanās vieta un kanāls

Automātiskā telefona centrāle nosaka braucošā transportlīdzekļa atrašanās vietu, kamēr ķēdes kontrolieris novirza zvanu uz sakaru kanālu.

Zvanu zona

Kad transportlīdzeklis pārvietojas ārpus attālākās bāzes stacijas diapazona, vadītājs vairs nevar izmantot mobilos sakarus. Ja zvans tiek veikts ceļā uz zonas malu, signāls kļūst arvien vājāks un galu galā pilnībā pazūd.

Pa ceļam no stacijas uz staciju

Visu laiku mobilais zvans Automātiskā telefona centrāle mobilajiem sakariem reģistrē braucošas automašīnas atrašanās vietu, pamatojoties uz no tās izplūstošo radio signālu stiprumu. Kad signāls kļūst pārāk vājš, automātiskā telefona centrāle brīdina bāzes staciju, kas savukārt pārsūta zvanu uz tuvējo staciju apkalpošanai.

2010. gada 17. augusts

Vai zināt, kas notiek pēc tam, kad savā mobilajā tālrunī izsaucat drauga numuru? Kā mobilo sakaru tīkls to atrod Andalūzijas kalnos vai tālās Lieldienu salas piekrastē? Kāpēc saruna dažreiz pēkšņi apstājas? Pagājušajā nedēļā es apmeklēju Beeline uzņēmumu un mēģināju noskaidrot, kā darbojas mobilie sakari...

Lielu mūsu valsts apdzīvotās daļas teritoriju sedz bāzes stacijas (BS). Laukā tie izskatās pēc sarkanbaltsarkaniem torņiem, un pilsētā tie ir paslēpti uz nedzīvojamo ēku jumtiem. Katra stacija uztver signālus no mobilajiem tālruņiem līdz 35 kilometru attālumā un sazinās ar mobilo tālruni, izmantojot pakalpojumu vai balss kanālus.

Kad esat sastādījis drauga numuru, tālrunis sazinās ar jums tuvāko bāzes staciju (BS), izmantojot pakalpojumu kanālu, un lūdz piešķirt balss kanālu. Bāzes stacija nosūta pieprasījumu kontrollerim (BSC), kas to pārsūta uz slēdzi (MSC). Ja jūsu draugs ir tā paša mobilā tīkla abonents, slēdzis pārbaudīs mājas atrašanās vietas reģistru (HLR), lai uzzinātu, kur atrodas Šis brīdis izsauktais abonents atrodas (mājās, Turcijā vai Aļaskā) un pārsūtīs zvanu uz atbilstošo komutatoru, no kurienes pārsūtīs uz kontrolieri un pēc tam uz bāzes staciju. Bāzes stacija sazināsies ar jūsu mobilo tālruni un savienos jūs ar jūsu draugu. Ja jūsu draugs ir citā tīklā vai zvanāt uz fiksēto tālruni, jūsu slēdzis sazināsies ar atbilstošo slēdzi citā tīklā.

Grūti? Apskatīsim tuvāk.

Bāzes stacija ir pāris dzelzs skapji, kas ir ieslēgti labi kondicionētā telpā. Ņemot vērā, ka Maskavā ārā bija +40, gribēju kādu laiku padzīvot šajā istabā. Parasti bāzes stacija atrodas vai nu ēkas bēniņos, vai konteinerā uz jumta:

2.

Bāzes stacijas antena ir sadalīta vairākos sektoros, no kuriem katrs “spīd” savā virzienā. Vertikālā antena sazinās ar tālruņiem, apaļā antena savieno bāzes staciju ar kontrolieri:

3.

Katrs sektors var apstrādāt līdz 72 zvaniem vienlaicīgi atkarībā no iestatīšanas un konfigurācijas. Bāzes stacija var sastāvēt no 6 sektoriem, tāpēc viena bāzes stacija var apstrādāt līdz pat 432 izsaukumiem, tomēr stacijā parasti ir uzstādīts mazāk raidītāju un sektoru. Mobilo sakaru operatori izvēlas instalēt vairāk BS, lai uzlabotu sakaru kvalitāti.

Bāzes stacija var darboties trīs joslās:

900 MHz - signāls ar šo frekvenci virzās tālāk un labāk iekļūst ēkās
1800 MHz - signāls pārvietojas īsākos attālumos, bet ļauj instalēt liels daudzums raidītāji 1 sektorā
2100 MHz - 3G tīkls

Šādi izskatās skapis ar 3G aprīkojumu:

4.

Bāzes stacijās laukos un ciemos ir uzstādīti 900 MHz raidītāji, savukārt pilsētā, kur Bāzes stacijas ir iesprūdušas kā ežu adatas, sakari galvenokārt notiek 1800 MHz frekvencē, lai gan jebkurā Bāzes stacijā var būt visu trīs diapazonu raidītāji. vienlaikus.

5.

6.

Signāls ar frekvenci 900 MHz var sasniegt līdz 35 kilometriem, lai gan dažu bāzes staciju “darbības diapazons”, kas atrodas gar automaģistrālēm, var sasniegt pat 70 kilometrus, jo vienlaicīgi apkalpoto abonentu skaits stacijā tiek samazināts uz pusi. . Attiecīgi arī mūsu telefons ar savu mazo iebūvēto antenu spēj pārraidīt signālu arī līdz 70 kilometru attālumā...

Visas bāzes stacijas ir izstrādātas, lai nodrošinātu optimālu radio pārklājumu zemes līmenī. Tāpēc, neskatoties uz 35 kilometru attālumu, radio signāls vienkārši netiek nosūtīts uz lidmašīnas lidojuma augstumu. Tomēr dažas aviosabiedrības jau ir sākušas uzstādīt mazjaudas bāzes stacijas savos lidmašīnās, kas nodrošina pārklājumu lidmašīnā. Šāds BS ir savienots ar zemes mobilo tīklu, izmantojot satelīta kanālu. Sistēmu papildina vadības panelis, kas ļauj apkalpei ieslēgt un izslēgt sistēmu, kā arī noteikta veida servisus, piemēram, balss izslēgšana nakts lidojumos.

Tālrunis var izmērīt signāla stiprumu no 32 bāzes stacijām vienlaicīgi. Tas pa servisa kanālu nosūta informāciju par 6 labākajiem (signāla stipruma ziņā), un kontrolieris (BSC) izlemj, uz kuru BS pārsūtīt pašreizējo zvanu (Handover), ja atrodaties kustībā. Dažreiz tālrunis var kļūdīties un pārsūtīt jūs uz BS ar sliktāku signālu, un tādā gadījumā saruna var tikt pārtraukta. Var arī izrādīties, ka jūsu tālruņa izvēlētajā bāzes stacijā visas balss līnijas ir aizņemtas. Šajā gadījumā saruna arī tiks pārtraukta.

Viņi man arī pastāstīja par tā saukto “augšējo stāvu problēmu”. Ja dzīvojat penthausā, tad dažkārt, pārejot no vienas istabas uz otru, saruna var tikt pārtraukta. Tas notiek tāpēc, ka vienā telpā tālrunis var “redzēt” vienu BS, bet otrā - otru, ja tas ir vērsts uz otru mājas pusi, un tajā pašā laikā šīs 2 bāzes stacijas atrodas lielā attālumā no viens otru un nav reģistrēti kā "kaimiņi" mobilo sakaru operators. Šajā gadījumā zvans netiks pārsūtīts no vienas BS uz citu:

Sakari metro tiek nodrošināti tāpat kā uz ielas: Bāzes stacija - kontrolieris - slēdzis, ar vienīgo atšķirību, ka tur tiek izmantotas mazas Bāzes stacijas, un tunelī pārklājumu nodrošina nevis parasta antena, bet izmantojot īpašu izstarojošo kabeli.

Kā jau rakstīju iepriekš, viena BS vienlaikus var veikt līdz pat 432 zvaniem. Parasti ar šo jaudu pietiek, bet, piemēram, dažās brīvdienās BS var netikt galā ar zvanīt gribētāju skaitu. Tas parasti notiek uz Jaunais gads kad visi sāk viens otru apsveikt.

SMS tiek pārraidītas, izmantojot pakalpojumu kanālus. 8. martā un 23. februārī cilvēki labprātāk apsveic viens otru izmantojot SMS, sūtot smieklīgus dzejoļus, un tālruņi bieži nevar vienoties ar BS par balss kanāla piešķiršanu.

Man stāstīja interesantu gadījumu. Vienā Maskavas apgabalā abonenti sāka saņemt sūdzības, ka viņi nevar nevienam sazināties. Tehniskie speciālisti sāka to izdomāt. Lielākā daļa balss kanālu bija bezmaksas, bet visi pakalpojumu kanāli bija aizņemti. Izrādījās, ka blakus šim BS atradās institūts, kurā notika eksāmeni un studenti nemitīgi apmainījās ar īsziņām.

Garš SMS tālrunis sadala to vairākos īsos un nosūta katru atsevišķi. Tehniskā servisa darbinieki iesaka sūtīt šādus apsveikumus, izmantojot MMS. Tas būs ātrāk un lētāk.

No bāzes stacijas zvans tiek nosūtīts uz kontrolieri. Tas izskatās tikpat garlaicīgi kā pats BS — tas ir tikai skapju komplekts:

7.

Atkarībā no aprīkojuma kontrolieris var apkalpot līdz 60 bāzes stacijām. Komunikāciju starp BS un kontrolieri (BSC) var veikt, izmantojot radioreleja kanālu vai optiku. Kontrolieris kontrolē radio kanālu darbību, t.sk. kontrolē abonenta kustību un signāla pārraidi no vienas BS uz otru.

Slēdzis izskatās daudz interesantāks:

8.

9.

Katrs slēdzis apkalpo no 2 līdz 30 kontrolieriem. Tas aizņem lielu zāli, kas piepildīta ar dažādiem skapjiem ar aprīkojumu:

10.

11.

12.

Slēdzis kontrolē satiksmi. Atcerieties vecās filmas, kur cilvēki vispirms sazvanīja “meiteni”, un pēc tam viņa savienoja tos ar citu abonentu, pārslēdzot vadus? Mūsdienu slēdži dara to pašu:

13.

Lai kontrolētu tīklu, Beeline ir vairākas automašīnas, kuras viņi mīļi sauc par "ežiem". Viņi pārvietojas pa pilsētu un mēra sava tīkla signāla līmeni, kā arī kolēģu tīkla līmeni no " Lielais Trīs":

14.

Viss šādas automašīnas jumts ir pārklāts ar antenām:

15.

Iekšpusē ir aprīkojums, kas veic simtiem zvanu un saņem informāciju:

16.

Slēdžu un kontrolleru 24 stundu uzraudzība tiek veikta no Tīkla vadības centra (NCC) Misijas vadības centra:

17.

Mobilā tīkla uzraudzībai ir 3 galvenās jomas: negadījumu rādītāji, statistika un Atsauksmes no abonentiem.

Tāpat kā lidmašīnās, visās mobilā tīkla iekārtās ir sensori, kas sūta signālu centrālajai vadības sistēmai un izvada informāciju uz dispečeru datoriem. Ja kāds aprīkojums sabojājas, monitora indikators sāks mirgot.

CCS arī izseko visu slēdžu un kontrolleru statistiku. Viņš to analizē, salīdzinot ar iepriekšējiem periodiem (stunda, diena, nedēļa utt.). Ja kāda no mezgliem statistika sāka krasi atšķirties no iepriekšējiem rādītājiem, monitora gaisma atkal sāks “mirgot”.

Atsauksmes saņem klientu apkalpošanas operatori. Ja viņi nevar atrisināt problēmu, zvans tiek pārsūtīts tehniķim. Ja viņš izrādās bezspēcīgs, tad uzņēmumā rodas “incidents”, kuru risina attiecīgās iekārtas darbībā iesaistītie inženieri.

Slēdžus 24 stundas diennaktī uzrauga 2 inženieri:

18.

Grafikā parādīta Maskavas slēdžu darbība. Ir skaidri redzams, ka gandrīz neviens naktī nezvana:

19.

Kontrolieru kontrole (piedodiet tautoloģiju) tiek veikta no tīkla vadības centra otrā stāva:

22.

21.

Es saprotu, ka jums joprojām ir daudz jautājumu par to, kā darbojas mobilais tīkls. Tēma ir sarežģīta, un es lūdzu Beeline speciālistu, lai palīdzētu man atbildēt uz jūsu komentāriem. Mans vienīgais lūgums ir palikt pie tēmas. Un tādi jautājumi kā "Beeline redīsi. No mana konta nozaga 3 rubļus" - adrese abonentu pakalpojums 0611.

Rīt būs ieraksts par to, kā man priekšā izlēca valis, bet man nebija laika to nofotografēt. Sekojiet līdzi!

Nedaudz skumji, ka lielākā daļa cilvēku, uz jautājumu: “Kā darbojas mobilā saziņa?”, atbild “pa gaisu” vai pat “Es nezinu”.

Turpinot šo tēmu, man bija jocīga saruna ar draugu par mobilo sakaru tēmu. Tas notika tieši pāris dienas pirms visu signalizētāju un telekomunikāciju darbinieku svinētās dienas "Radio dienas" svētki. Sagadījās tā, ka savas kvēlīgās dzīves pozīcijas dēļ mans draugs tam noticēja mobilie sakari darbojas bez vadiem vispār caur satelītu. Tikai radioviļņu dēļ. Sākumā es nevarēju viņu pārliecināt. Taču pēc īsas sarunas viss nostājās savās vietās.

Pēc šīs draudzīgās “lekcijas” radās doma vienkāršā valodā uzrakstīt par to, kā darbojas mobilo sakaru sakari. Viss ir kā ir.

Kad izsaucat numuru un sākat zvanīt vai kāds jums zvana, tad jūsu mobilais tālrunis sazinās pa radio kanālu no vienas no tuvākās bāzes stacijas antenām. Jūs jautāsiet, kur ir šīs bāzes stacijas?

pievērs uzmanību rūpnieciskās ēkas, pilsētas augstceltnes un īpašie torņi. Uz tiem ir lieli pelēki taisnstūra bloki ar izvirzītām dažādu formu antenām. Bet šīs antenas nav televīzijas vai satelīta, bet gan raiduztvērējs mobilo sakaru operatori. Tie ir novirzīti dažādos virzienos, lai nodrošinātu saziņu ar abonentiem no visiem virzieniem. Galu galā mēs nezinām, no kurienes nāks signāls un kur mūs aizvedīs nelaimīgais abonents ar klausuli? Profesionālajā žargonā antenas sauc arī par “sektoriem”. Kā likums, tie ir iestatīti no viena līdz divpadsmit.

No antenas signāls tiek pārraidīts pa kabeli tieši uz stacijas vadības bloku. Kopā tie veido bāzes staciju [antenas un vadības bloku]. Vairākas bāzes stacijas, kuru antenas apkalpo atsevišķu teritoriju, piemēram, pilsētas rajonu vai mazpilsētu, ir savienotas ar speciālu vienību - kontrolieris. Vienam kontrollerim parasti ir pievienotas līdz 15 bāzes stacijām.

Savukārt kontrolieri, kuru var būt arī vairāki, ar kabeļiem ir savienoti ar “domnīcu” - slēdzis. Slēdzis nodrošina signālu izvadi un ievadi pilsētā telefona līnijas, citiem mobilo sakaru operatoriem, kā arī tālsatiksmes un starptautiskajiem sakariem.

Mazos tīklos tiek izmantots tikai viens slēdzis, lielākos, apkalpojot vairāk nekā miljonu abonentu vienlaikus, var izmantot divus, trīs vai vairāk slēdžus, kas atkal ir savienoti ar vadiem.

Kāpēc tāda sarežģītība? Lasītāji jautās. Šķiet, ka, var vienkārši pieslēgt antenas slēdzim un viss darbosies. Un šeit ir bāzes stacijas, slēdži, virkne kabeļu... Bet tas nav tik vienkārši.

Kad cilvēks pārvietojas pa ielu kājām vai ar automašīnu, vilcienu utt. un tajā pašā laikā runājot pa tālruni, ir svarīgi nodrošināt komunikācijas nepārtrauktība. Signalmen releju nodošanas process mobilos tīklus sauc par terminu "nodošana". Ir nepieciešams savlaicīgi pārslēgt abonenta tālruni no vienas bāzes stacijas uz otru, no viena kontroliera uz otru utt.

Ja bāzes stacijas būtu tieši savienotas ar slēdzi, tad visas šīs pārslēgšana būtu jāpārvalda slēdzim. Un “nabagam” jau ir ko darīt. Daudzlīmeņu tīkla dizains ļauj vienmērīgi sadalīt slodzi tehniskajiem līdzekļiem . Tas samazina aprīkojuma atteices un no tā izrietošā sakaru zuduma iespējamību. Galu galā mēs visi interesē nepārtrauktā saziņā, vai ne?

Tātad, sasniedzot slēdzi, mūsu zvans tiek pārsūtīts uz pēc tam - uz cita mobilo sakaru operatora tīklu, pilsētas tālsatiksmes un starptautiskajiem sakariem. Protams, tas notiek lielā ātrumā kabeļtelevīzijas kanāliem komunikācijas. Zvans pienāk pie centrāles cits operators. Tajā pašā laikā pēdējais “zina”, kurā teritorijā [pārklājuma zonā, kurš kontrolieris] šobrīd atrodas vēlamais abonents. Slēdzis pārraida telefona zvans uz konkrētu kontrolieri, kurā ir informācija par to, kuras bāzes stacijas pārklājuma zonā atrodas zvana saņēmējs. Kontrolieris nosūta signālu uz šo vienu bāzes staciju, un tā, savukārt, “pratina”, tas ir, zvana uz mobilo tālruni. Caurule sāk dīvaini zvanīt.

Viss šis garais un sarežģītais process patiesībā aizņem 2-3 sekundes!

Notiek tieši tas pats telefona zvani uz dažādām Krievijas, Eiropas un pasaules pilsētām. Saziņai dažādu telekomunikāciju operatoru slēdži izmanto ātrdarbīgus optiskās šķiedras sakaru kanālus. Pateicoties viņiem, telefona signāls dažu sekunžu laikā nobrauc simtiem tūkstošu kilometru.

Paldies lieliskajam Aleksandram Popovam par dāvinājumu pasaules radio! Ja tas nebūtu viņa, iespējams, mums tagad būtu liegtas daudzas civilizācijas priekšrocības.