Kako deluje celično komunikacijsko vezje? Kako deluje mobilni telefon? Dvopasovni in dvostandardni mobilni telefon

Mobilni celični

celični- ena od vrst mobilnih radijskih komunikacij, ki temelji na mobilno omrežje . Ključna lastnost je v tem, da je celotno območje pokritosti razdeljeno na celice (celice), ki jih določajo območja pokritosti posameznih baznih postaj (BS). Celice se delno prekrivajo in skupaj tvorijo mrežo. Na idealni (ravni in nerazviti) površini je območje pokrivanja ene BS krog, zato je mreža, ki jo sestavljajo, videti kot satje s šesterokotnimi celicami (satji).

Omeniti velja, da se v angleški različici povezava imenuje "celična" ali "celična" (celična), ki ne upošteva šesterokotne narave satja.

Omrežje je sestavljeno iz prostorsko ločenih oddajnikov, ki delujejo v istem Frekvenčni razpon, in preklopna oprema, ki vam omogoča, da določite trenutno lokacijo mobilnih naročnikov in zagotovite neprekinjeno komunikacijo, ko se naročnik premakne iz območja pokritosti enega oddajnika v območje pokritosti drugega.

Zgodba

Prva uporaba radia mobilne telefonije v Združenih državah sega v leto 1921: policija v Detroitu je uporabila enosmerno dispečersko komunikacijo v pasu 2 MHz za prenos informacij od centralnega oddajnika do sprejemnikov, nameščenih v vozilu. Leta 1933 je NYPD začela uporabljati dvosmerni mobilni telefonski radijski sistem, prav tako v pasu 2 MHz. Leta 1934 je ameriška zvezna komisija za komunikacije dodelila 4 kanale za telefonsko radijsko komunikacijo v območju 30 ... 40 MHz, leta 1940 pa je telefonsko radijsko komunikacijo uporabljalo že približno 10 tisoč policijskih vozil. Vsi ti sistemi so uporabljali amplitudno modulacijo. Frekvenčna modulacija se je začela uporabljati leta 1940 in je do leta 1946 popolnoma nadomestila amplitudno modulacijo. Prvi javni mobilni radiotelefon se je pojavil leta 1946 (St. Louis, ZDA; Bell Telephone Laboratories), uporabljal je pas 150 MHz. Leta 1955 je začel delovati 11-kanalni sistem v pasu 150 MHz, leta 1956 pa 12-kanalni sistem v pasu 450 MHz. Oba sistema sta bila enostavna in sta uporabljala ročno preklapljanje. Avtomatski dupleksni sistemi so začeli delovati leta 1964 (150 MHz) oziroma 1969 (450 MHz).

V ZSSR Leta 1957 je moskovski inženir L. I. Kupriyanovich ustvaril prototip prenosnega avtomatskega dupleksnega mobilnega radiotelefona LK-1 in bazno postajo zanj. Mobilni radiotelefon je tehtal okoli tri kilograme in imel doseg 20-30 km. Leta 1958 je Kupriyanovich ustvaril izboljšane modele naprave s težo 0,5 kg in velikostjo cigaretne škatle. V 60. letih je Hristo Bochvarov v Bolgariji demonstriral svoj prototip žepnega mobilnega radiotelefona. Bolgarija na sejmu Interorgtehnika-66 predstavlja komplet za organizacijo lokalnih mobilnih komunikacij iz žepnih mobilnih telefonov PAT-0.5 in ATRT-0.5 oz. bazne postaje RATC-10, ki zagotavlja povezavo za 10 naročnikov.

Konec 50. let prejšnjega stoletja se je v ZSSR začel razvoj avtoradiotelefonskega sistema Altai, ki je bil poskusno zagnan leta 1963. Sistem Altai je sprva deloval na frekvenci 150 MHz. Leta 1970 je sistem Altai deloval v 30 mestih ZSSR in zanj je bilo dodeljeno območje 330 MHz.

Podobno, z naravnimi razlikami in v manjšem obsegu, so se razmere razvijale tudi v drugih državah. Tako se na Norveškem javni telefonski radio uporablja za pomorsko mobilno komunikacijo že od leta 1931; leta 1955 je bilo v državi 27 obalnih radijskih postaj. Tla mobilno povezavo začela razvijati po drugi svetovni vojni v obliki zasebnih omrežij z ročnim preklopom. Tako se je do leta 1970 mobilna telefonska radijska komunikacija po eni strani že precej razširila, po drugi pa z omejenim številom kanalov v strogo določenih frekvenčnih pasovih očitno ni mogla dohajati hitro naraščajočih potreb. Rešitev je bila najdena v obliki celičnega komunikacijskega sistema, ki je omogočil dramatično povečanje zmogljivosti s ponovno uporabo frekvenc v sistemu s celično strukturo.

Seveda, kot se običajno zgodi v življenju, so nekateri elementi celičnega komunikacijskega sistema obstajali že prej. Zlasti nekaj podobe celičnega sistema je leta 1949 v Detroitu (ZDA) uporabila taksi dispečerska služba - s ponovno uporabo frekvenc v različnih celicah, ko so uporabniki ročno preklopili kanale na vnaprej določenih lokacijah. Vendar pa je bila arhitektura sistema, ki je danes znan kot celični komunikacijski sistem, orisana šele v tehničnem poročilu sistema Bell, ki je bilo decembra 1971 predloženo Zvezni komisiji za komunikacije ZDA. In od takrat naprej je razvoj celičnih komunikacij sama začela, ki je postala resnično zmagoslavna leta 1985 g., v zadnjih približno desetih letih.

Leta 1974 se je ameriška zvezna komisija za komunikacije odločila dodeliti frekvenčni pas 40 MHz v pasu 800 MHz za celično komunikacijo; leta 1986 je bilo v istem območju dodanih še 10 MHz. Leta 1978 so se v Chicagu začeli preizkusi prvega eksperimentalnega celičnega komunikacijskega sistema za 2 tisoč naročnikov. Zato lahko leto 1978 štejemo za leto začetka praktična uporaba celične komunikacije. Prvi avtomatizirani komercialni celični telefonski sistem je oktobra 1983 v Chicagu predstavil American Telephone and Telegraph (AT&T). V Kanadi se mobilne komunikacije uporabljajo od leta 1978, na Japonskem - od leta 1979, v skandinavskih državah (Danska, Norveška, Švedska, Finska) - od leta 1981, v Španiji in Angliji - od leta 1982. Od julija 1997 je celična komunikacija delovala v več kot 140 držav na vseh celinah, ki služijo več kot 150 milijonom naročnikov.

Prvo komercialno uspešno mobilno omrežje je bilo finsko omrežje Autoradiopuhelin (ARP). To ime je v ruščino prevedeno kot "avtomobilski radiotelefon". Izstreljen v mestu je dosegel 100-odstotno pokritost ozemlja Finske leta. Velikost celice je bila približno 30 km, v mestu pa je bilo več kot 30 tisoč naročnikov. Deloval je na frekvenci 150 MHz.

Načelo delovanja mobilne komunikacije

Glavni sestavni deli mobilnega omrežja so mobilni telefoni in bazne postaje. Bazne postaje so običajno nameščene na strehah zgradb in stolpov. Biti vklopljen mobilni telefon posluša radijske valove in najde signal iz bazne postaje. Telefon nato postaji pošlje svojo edinstveno identifikacijsko kodo. Telefon in postaja vzdržujeta stalen radijski stik, občasno izmenjujeta pakete. Komunikacija med telefonom in postajo je lahko preko analognega protokola (NMT-450) ali digitalnega (DAMPS, GSM, angleški). izročiti).

Mobilna omrežja so lahko sestavljena iz baznih postaj različnih standardov, kar omogoča optimizacijo delovanja omrežja in izboljšanje njegove pokritosti.

Mobilna omrežja različnih operaterjev povezani med seboj, pa tudi v stacionarno telefonsko omrežje. Ta omogoča naročnikom enega operaterja, da kličejo naročnike drugega operaterja, z mobilnih telefonov na stacionarne in s stacionarnih na mobilne telefone.

Operaterji v različnih državah lahko sklepajo pogodbe o gostovanju. Zahvaljujoč takšnim pogodbam lahko naročnik v tujini kliče in sprejema klice prek omrežja drugega operaterja (čeprav po višjih cenah).

Mobilne komunikacije v Rusiji

V Rusiji so mobilne komunikacije začeli uvajati leta 1990, komercialna uporaba se je začela 9. septembra 1991, ko je v Sankt Peterburgu Delta Telecom (deluje v standardu NMT-450) zagnal prvo mobilno omrežje v Rusiji in prvo simbolično telefonski klic župana Sankt Peterburga Anatolija Sobčaka. Do julija 1997 je bilo skupno število naročnikov v Rusiji približno 300 tisoč. Od leta 2007 sta glavna protokola celične komunikacije, ki se uporabljata v Rusiji, GSM-900 in GSM-1800. Poleg tega deluje tudi UMTS. Zlasti prvi fragment omrežja tega standarda v Rusiji je MegaFon začel delovati 2. oktobra 2007 v Sankt Peterburgu. V regiji Sverdlovsk se še naprej uporablja mobilno komunikacijsko omrežje standarda DAMPS, v lasti podjetja Celične komunikacije "MOTIV".

V Rusiji je bilo decembra 2008 187,8 milijona mobilnih uporabnikov (glede na število prodanih kartic SIM). Penetracija mobilnih komunikacij (število kartic SIM na 100 prebivalcev) je bila na ta dan tako 129,4-odstotna. V regijah, razen Moskve, je stopnja penetracije presegla 119,7%.

Tržni delež največjih mobilnih operaterjev decembra 2008 je bil: 34,4% za MTS, 25,4% za VimpelCom in 23,0% za MegaFon.

Decembra 2007 se je število mobilnih uporabnikov v Rusiji povečalo na 172,87 milijona naročnikov, v Moskvi - na 29,9, v Sankt Peterburgu - na 9,7 milijona Stopnja penetracije v Rusiji - do 119,1%, Moskva - 176%, St. - 153 %. Tržni delež največjih mobilnih operaterjev decembra 2007 je bil: MTS 30,9%, VimpelCom 29,2%, MegaFon 19,9%, drugi operaterji 20%.

Po podatkih britanskega raziskovalnega podjetja Informa Telecoms & Media za leto 2006 je bila povprečna cena minute mobilne komunikacije za potrošnika v Rusiji 0,05 USD - to je najnižja med državami G8.

IDC na podlagi raziskav ruski trg celične komunikacije so ugotovile, da je leta 2005 skupno trajanje klicev na mobilni telefon prebivalcev Ruske federacije doseglo 155 milijard minut in tekstovna sporočila Poslanih je bilo 15 milijard enot.

Glede na študijo podjetja J'son & Partners je število kartic SIM, registriranih v Rusiji, konec novembra 2008 doseglo 183,8 milijona.

Poglej tudi

Viri

Povezave

  • Informacijska stran o generacijah in standardih mobilnih komunikacij.
  • Celične komunikacije v Rusiji 2002-2007, uradna statistika

Kako deluje mobilna komunikacija

Osnovna načela mobilne telefonije so precej preprosta. Zvezna komisija za komunikacije je prvotno določila območja geografske pokritosti za celične radijske sisteme na podlagi spremenjenih podatkov popisa prebivalstva iz leta 1980. Zamisel celičnih komunikacij je, da je vsako območje razdeljeno na šesterokotne celice, ki se prilegajo skupaj in tvorijo strukturo, podobno satju, kot je prikazano v slika 6.1, a. Šestkotna oblika je bila izbrana, ker zagotavlja najučinkovitejši prenos, ki se približno ujema s krožnim vzorcem sevanja, hkrati pa odpravlja vrzeli, ki se vedno pojavijo med sosednjimi krogi.

Celica je definirana s svojo fizično velikostjo, populacijo in prometnimi vzorci. Zvezna komisija za komunikacije ne ureja števila celic v sistemu ali njihove velikosti, operaterjem pa prepušča, da te parametre nastavijo v skladu s pričakovanimi vzorci prometa. Vsakemu geografskemu območju je dodeljeno določeno število celičnih glasovnih kanalov. Fizične dimenzije Celice so odvisne od gostote naročnikov in strukture klica. Na primer, velike celice (makrocelice) imajo običajno polmer od 1,6 do 24 km z močjo oddajnika bazne postaje od 1 W do 6 W. Najmanjše celice (mikrocelice) imajo običajno polmer 460 m ali manj z močjo oddajnika bazne postaje od 0,1 W do 1 W. Slika 6.1b prikazuje celično konfiguracijo z dvema velikostma celic.

Slika 6.1. – Zgradba satja celic a); Zgradba satja z dvema velikostma satja b) Razvrstitev satja c)

Mikrocelice se najpogosteje uporabljajo v regijah z visoka gostota prebivalstvo. Zaradi kratkega dosega so mikrocelice manj dovzetne za motnje, ki poslabšajo kakovost prenosa, kot so odboji in zakasnitve signala.

Makro celico lahko nadgradite na skupino mikro celic, pri čemer mikro celice služijo počasnim mobilnim napravam, makro celica pa hitrim mobilnim napravam. Mobilna naprava lahko določi hitrost svojega gibanja kot hitro ali počasno. To vam omogoča zmanjšanje števila prehodov iz ene celice v drugo in popravljanje podatkov o lokaciji.

Algoritem za premikanje iz ene celice v drugo je mogoče spreminjati na kratkih razdaljah med mobilno napravo in bazno postajo mikrocelice.

Včasih so radijski signali v celici prešibki, da bi zagotovili zanesljivo komunikacijo v zaprtih prostorih. To še posebej velja za dobro zaščitena območja in območja z visoko stopnjo motenj. V takih primerih se uporabljajo zelo majhne celice - pikocelice. Notranji pikocelice lahko uporabljajo enake frekvence kot navadne celice te regije, zlasti v ugodnih okoljih, kot so podzemni tuneli.

Pri načrtovanju sistemov, ki uporabljajo šesterokotne celice, so lahko oddajniki bazne postaje nameščeni v središču celice, na robu celice ali na vrhu celice (slika 6.2 a, b, c). Celice z oddajnikom v sredini običajno uporabljajo vsesmerne antene, medtem ko celice z oddajniki na robu ali verteksu običajno uporabljajo sektorske usmerjene antene.

Vsesmerne antene sevajo in sprejemajo signale enako v vse smeri.

Slika 6.2 – Postavitev oddajnikov v celicah: v sredini a); na robu b); na vrhu c)

V celičnem komunikacijskem sistemu je mogoče eno močno fiksno bazno postajo, ki se nahaja visoko nad mestnim središčem, nadomestiti s številnimi enakimi postajami nizke moči, ki so nameščene v območju pokritosti na lokacijah, ki so bližje tlom.

Celice, ki uporabljajo isto skupino radijskih kanalov, se lahko izognejo motnjam, če so pravilno razporejene. V tem primeru opazimo ponovno uporabo frekvence. Ponovna uporaba frekvence je dodelitev iste skupine frekvenc (kanalov) več celicam, pod pogojem, da so te celice ločene z velikimi razdaljami. Ponovna uporaba frekvence je olajšana z zmanjšanjem območja pokritosti vsake celice. Bazni postaji vsake celice je dodeljena skupina delovnih frekvenc, ki se razlikujejo od frekvenc sosednjih celic, antene bazne postaje pa so izbrane tako, da pokrivajo želeno servisno območje znotraj celice. Ker je območje storitve omejeno na meje ene celice, lahko različne celice brez motenj uporabljajo isto skupino delovnih frekvenc, pod pogojem, da sta dve takšni celici med seboj dovolj oddaljeni.

Geografsko storitveno območje celičnega sistema, ki vsebuje več skupin celic, je razdeljeno na grozdi (Slika 6.3). Vsaka gruča je sestavljena iz sedmih celic, ki jim je dodeljeno enako število full-duplex komunikacijskih kanalov. Celice z enakimi črkovnimi oznakami uporabljajo isto skupino delovnih frekvenc. Kot je razvidno iz slike, so v vseh treh skupinah uporabljene enake frekvenčne skupine, kar omogoča potrojitev števila razpoložljivi kanali mobilne komunikacije. Pisma A, B, C, D, E, F in G predstavljajo sedem frekvenčnih skupin.


Slika 6.3 – Princip ponovne uporabe frekvence v celičnih komunikacijah

Razmislite o sistemu s fiksnim številom kanalov s polnim dupleksom, ki so na voljo na nekem območju. Vsako storitveno območje je razdeljeno na grozde in prejme skupino kanalov, ki so porazdeljeni med njimi n satovja grozda, ki se združujejo v neponavljajoče se kombinacije. Vse celice imajo enako število kanalov, vendar lahko služijo območjem ene velikosti.

Tako lahko skupno število celičnih kanalov, ki so na voljo v gruči, predstavimo z izrazom:

F=GN (6.1)

Kje F– število polnih dupleksnih celičnih komunikacijskih kanalov, ki so na voljo v gruči;

G– število kanalov v celici;

n– število celic v gruči.

Če je gruča "kopirana" znotraj danega servisnega območja m krat, potem bo skupno število polnih dupleksnih kanalov:

C = mGN = mF (6.2)

Kje Z– skupno število kanalov v danem območju;

m– število grozdov v danem območju.

Iz izrazov (6.1) in (6.2) je jasno, da je skupno število kanalov v mobilnem telefonskem sistemu neposredno sorazmerno s številom "ponovitev" gruče v danem območju storitve. Če se velikost gruče zmanjša, medtem ko velikost celice ostane enaka, bo potrebnih več gruč za pokrivanje danega območja storitev in skupno število kanalov v sistemu se bo povečalo.

Število naročnikov, ki lahko hkrati uporabljajo isto skupino frekvenc (kanalov), ne da bi bili v sosednjih celicah majhnega območja storitve (na primer v mestu), je odvisno od skupnega števila celic na določenem območju. Običajno je število takšnih naročnikov štiri, v gosto poseljenih regijah pa je lahko veliko večje. Ta številka se imenuje faktor ponovne uporabe frekvence oz FRF – Faktor ponovne uporabe pogostosti. Matematično se lahko izrazi z razmerjem:

(6.3)

Kje n– skupno število kanalov s polnim dupleksom v območju storitve;

Z– skupno število kanalov s polnim dupleksom v celici.

S predvidenim povečanjem celičnega prometa se povečano povpraševanje po storitvah zadovolji z zmanjšanjem velikosti celice in njeno razdelitvijo na več celic, od katerih ima vsaka svojo bazno postajo. Učinkovito ločevanje celic omogoča sistemu, da obravnava več klicev, če celice niso premajhne. Če premer celice postane manjši od 460 m, bodo bazne postaje sosednjih celic vplivale druga na drugo. Razmerje med ponovno uporabo pogostosti in velikostjo gruče določa, kako lestvica mobilnega sistema v primeru naraščajoče gostote naročnikov. Manj ko je celic v grozdu, večja je verjetnost medsebojnih vplivov med kanali.

Ker so celice šestkotne oblike, ima vsaka celica vedno šest enakomerno razmaknjenih sosednjih celic, koti med črtami, ki povezujejo središče katere koli celice s središči sosednjih celic, pa so večkratniki 60°. Zato je število možnih velikosti gruč in postavitev celic omejeno. Za povezovanje celic med seboj brez vrzeli (na mozaični način) morajo biti geometrijske dimenzije šesterokotnika takšne, da število celic v gruči izpolnjuje pogoj:

(6.4)

Kje n– število celic v gruči; jaz in j– nenegativna cela števila.

Iskanje poti do najbližjih celic s skupnim kanalom (tako imenovane celice prvega nivoja) poteka na naslednji način:

Premakni se na jaz celice (skozi središča sosednjih celic):

Premakni se na j celice naprej (skozi središča sosednjih celic).

Na primer, število celic v gruči in lokacija celic prve stopnje za naslednje vrednosti: j = 2. i = 3 bosta določena iz izraza 6.4 (slika 6.4). N = 3 2 + 3 2 + 2 2 = 19.

Slika 6.5 prikazuje šest najbližjih celic, ki uporabljajo iste kanale kot celica A.


Proces predaje iz ene celice v drugo, tj. ko se mobilna naprava premakne od bazne postaje 1 do bazne postaje 2 (slika 6.6), vključuje štiri glavne faze:

1) iniciacija - mobilna naprava ali omrežje zazna potrebo po predaji in sproži potrebne omrežne postopke;

2) rezervacija virov - z ustreznimi omrežnimi postopki se rezervirajo omrežni viri, potrebni za prenos storitve (govorni kanal in nadzorni kanal);

3) izvedba – neposredni prenos upravljanja z ene bazne postaje na drugo;

4) prekinitev - presežni omrežni viri se sprostijo in postanejo na voljo drugim mobilnim napravam.

Slika 6.6 – Primopredaja

Komunikacija med mobilnimi telefoni ali mobilnimi telefoni, kot jih tudi imenujemo, ne poteka po žicah, kot v običajnem telefonskem sistemu, temveč po radijskih valovih. Če želite poklicati mobilni telefon, morate poklicati številko kot običajno. Tako radijsko sporočilo prispe na bazno postajo, ki jo nadzoruje podjetje mobilne telefonije.

Na postaji, ki oskrbuje vse klice znotraj danega radija ali območja, krmilna naprava zazna klic na odprtem radijskem kanalu. Poleg tega pošilja signal avtomatski telefonski centrali mobilnega omrežja. Branje posebne kode, posredovano po telefonu,

Avtomatska telefonska centrala spremlja gibanje vozila na območju prve postaje. Če med klicem avto prečka območje in konča v naslednjem, se klic samodejno prenese na bazno postajo, ki deluje v tem območju. Pri klicu na mobilni telefon se kličoči poveže z avtomatsko telefonsko centralo, ki locira mobilni telefon, od krmilnika vezja zahteva odprt radijski kanal in preko bazne postaje komunicira z želeno številko. Potem mobilni telefon klice. Ko voznik dvigne slušalko, je krog sklenjen.

Delovanje bazne postaje

Vsaka bazna postaja sprejema signale, oddane v radiju treh do šestih milj. Da bi se izognili šumu, morajo bazne postaje s sovpadajočimi mejami delovati na različnih frekvenčnih kanalih. Toda tudi v istem mestu lahko postaje, ki so precej oddaljene druga od druge, zlahka delujejo na istem kanalu.

Lokalni telefonski sistem, ki služi domovom in podjetjem, temelji na žicah, ki potekajo pod zemljo in nad zemljo ter so povezane z avtomatsko centralo.

Lokacija in kanal

Avtomatska telefonska centrala zazna lokacijo premikajočega se vozila, medtem ko krmilnik vezja usmeri klic v komunikacijski kanal.

Območje klica

Ko se vozilo premakne izven dosega najbolj oddaljene bazne postaje, voznik ne more več uporabljati mobilne komunikacije. Če je klic vzpostavljen na poti do roba območja, postaja signal vedno šibkejši in na koncu popolnoma izgine.

Na poti od postaje do postaje

Vseskozi mobilni klic Avtomatska telefonska centrala za mobilno komunikacijo beleži lokacijo premikajočega se avtomobila na podlagi moči radijskih signalov, ki izhajajo iz njega. Ko postane signal prešibek, avtomatska telefonska centrala opozori bazno postajo, ta pa klic preusmeri na bližnjo postajo v servis.

17. avgust 2010

Ali veste, kaj se zgodi, ko na svojem mobilnem telefonu pokličete prijateljevo številko? Kako ga mobilno omrežje najde v gorah Andaluzije ali na obali oddaljenega Velikonočnega otoka? Zakaj se pogovor včasih nenadoma prekine? Prejšnji teden sem obiskal podjetje Beeline in poskušal ugotoviti, kako deluje mobilna komunikacija ...

Veliko območje poseljenega dela naše države pokrivajo bazne postaje (BS). Na terenu so videti kot rdeče-beli stolpi, v mestu pa se skrivajo na strehah nestanovanjskih stavb. Vsaka postaja zajema signale mobilnih telefonov na razdalji do 35 kilometrov in z mobilnim telefonom komunicira preko servisnih ali glasovnih kanalov.

Ko pokličete prijateljevo številko, se vaš telefon prek storitvenega kanala poveže z vam najbližjo bazno postajo (BS) in zahteva dodelitev glasovnega kanala. Bazna postaja pošlje zahtevo krmilniku (BSC), ta pa jo posreduje stikalu (MSC). Če je vaš prijatelj naročnik istega mobilnega omrežja, bo stikalo preverilo register domačih lokacij (HLR), da ugotovi, kje v ta trenutek se klicani naročnik nahaja (doma, v Turčiji ali na Aljaski), in bo klic preusmeril na ustrezno stikalo, od koder ga bo posredoval do krmilnika in nato do bazne postaje. Bazna postaja bo vzpostavila stik z vašim mobilnim telefonom in vas povezala s prijateljem. Če je vaš prijatelj v drugem omrežju ali kličete na stacionarno linijo, bo vaše stikalo vzpostavilo stik z ustreznim stikalom v drugem omrežju.

Težko? Pa poglejmo pobliže.

Bazna postaja je par železnih omaric, zaklenjenih v dobro klimatiziranem prostoru. Glede na to, da je bilo zunaj v Moskvi +40, sem želel nekaj časa živeti v tej sobi. Običajno se bazna postaja nahaja na podstrešju stavbe ali v zabojniku na strehi:

2.

Antena bazne postaje je razdeljena na več sektorjev, od katerih vsak »sije« v svojo smer. Navpična antena komunicira s telefoni, okrogla antena povezuje bazno postajo s krmilnikom:

3.

Vsak sektor lahko obravnava do 72 klicev hkrati, odvisno od nastavitve in konfiguracije. Bazna postaja je lahko sestavljena iz 6 sektorjev, tako da lahko ena bazna postaja sprejme do 432 klicev, vendar ima postaja običajno nameščenih manj oddajnikov in sektorjev. Mobilni operaterji raje namestijo več BS za izboljšanje kakovosti komunikacije.

Bazna postaja lahko deluje v treh pasovih:

900 MHz - signal na tej frekvenci potuje dlje in bolje prodre v zgradbe
1800 MHz - signal potuje na krajše razdalje, vendar vam omogoča namestitev velika količina oddajnikov v 1 sektorju
2100 MHz - 3G omrežje

Takole izgleda omara s 3G opremo:

4.

900 MHz oddajniki so nameščeni na baznih postajah na poljih in v vaseh, v mestu, kjer so bazne postaje zapičene kot ježeve iglice, pa komunikacija poteka predvsem na frekvenci 1800 MHz, čeprav ima katera koli bazna postaja lahko oddajnike vseh treh razponov. istočasno.

5.

6.

Signal s frekvenco 900 MHz lahko doseže do 35 kilometrov, čeprav lahko "domet" nekaterih baznih postaj, ki se nahajajo ob avtocestah, doseže do 70 kilometrov, zaradi zmanjšanja števila sočasno oskrbovanih naročnikov na postaji za polovico. . Skladno s tem lahko naš telefon z majhno vgrajeno anteno prenaša signal tudi na razdaljo do 70 kilometrov...

Vse bazne postaje so zasnovane tako, da zagotavljajo optimalno radijsko pokritost na tleh. Zato kljub dosegu 35 kilometrov radijski signal preprosto ni poslan na višino leta letala. Nekatere letalske družbe pa so že začele nameščati bazne postaje z nizko porabo energije na svoja letala, ki zagotavljajo pokritost znotraj letala. Takšen BS je povezan s prizemnim celičnim omrežjem s pomočjo satelitskega kanala. Sistem dopolnjuje nadzorna plošča, ki posadki omogoča vklop in izklop sistema ter določene vrste storitev, na primer izklop glasu na nočnih letih.

Telefon lahko meri moč signala iz 32 baznih postaj hkrati. Po servisnem kanalu pošlje informacijo o 6 najboljših (glede na moč signala), krmilnik (BSC) pa se odloči, kateri BS bo preusmeril trenutni klic (Handover), če ste na poti. Včasih se lahko telefon zmoti in vas preusmeri na BS s slabšim signalom, v tem primeru lahko pride do prekinitve pogovora. Lahko se tudi izkaže, da so na bazni postaji, ki jo je izbral vaš telefon, vse glasovne linije zasedene. V tem primeru bo pogovor tudi prekinjen.

Povedali so mi tudi o tako imenovanem "problemu zgornjih nadstropij". Če živite v penthouseu, se lahko včasih, ko se premikate iz ene sobe v drugo, pogovor prekine. To se zgodi, ker lahko v eni sobi telefon "vidi" eno BS, v drugi pa drugo, če je obrnjen na drugo stran hiše, hkrati pa sta ti 2 bazni postaji na veliki razdalji od drug drugega in nista registrirana kot "sosednja" mobilni operater. V tem primeru klic ne bo prenesen z enega BS na drugega:

Komunikacija v metroju je zagotovljena na enak način kot na ulici: bazna postaja - krmilnik - stikalo, z edino razliko, da se tam uporabljajo majhne bazne postaje, v tunelu pa pokritost ne zagotavlja navadna antena, ampak s posebnim sevalnim kablom.

Kot sem že zgoraj napisal, lahko en BS opravi do 432 klicev hkrati. Običajno je ta moč dovolj, vendar na primer med prazniki BS morda ne bo kos številu ljudi, ki želijo klicati. To se ponavadi zgodi na Novo leto ko si začnejo vsi čestitati.

SMS-i se prenašajo prek servisnih kanalov. 8. marca in 23. februarja si ljudje najraje čestitamo prek SMS-a, pošiljanje smešnih pesmi, telefoni pa se pogosto ne morejo dogovoriti z BS o dodelitvi glasovnega kanala.

Povedali so mi zanimiv primer. Na enem območju v Moskvi so naročniki začeli prejemati pritožbe, da ne morejo priti do nikogar. Tehnični strokovnjaki so začeli ugotavljati. Večina govornih kanalov je bila brezplačna, vsi servisni kanali pa so bili zasedeni. Izkazalo se je, da je poleg te diplome inštitut, kjer so potekali izpiti in so si študenti nenehno izmenjevali sms sporočila.

dolga SMS telefon ga razdeli na več kratkih in vsako pošlje posebej. Osebje tehnične službe svetuje pošiljanje tovrstnih čestitk preko MMS. Hitreje in ceneje bo.

Z bazne postaje gre klic do krmilnika. Videti je tako dolgočasno kot BS sam - to je samo niz omaric:

7.

Odvisno od opreme lahko krmilnik oskrbuje do 60 baznih postaj. Komunikacija med BS in krmilnikom (BSC) se lahko izvaja preko radiorelejnega kanala ali preko optike. Krmilnik nadzoruje delovanje radijskih kanalov, vklj. nadzoruje gibanje naročnika in prenos signala z ene BS na drugo.

Preklopnik izgleda veliko bolj zanimivo:

8.

9.

Vsako stikalo služi od 2 do 30 krmilnikov. Zavzema veliko dvorano, polno različnih omar z opremo:

10.

11.

12.

Stikalo nadzoruje promet. Se spomnite starih filmov, kjer so ljudje najprej poklicali "dekle", nato pa jih je povezala z drugim naročnikom s preklopom žic? Sodobna stikala delajo isto:

13.

Za nadzor omrežja ima Beeline več avtomobilov, ki jih ljubkovalno imenujejo "ježki". Premikajo se po mestu in merijo nivo signala lastnega omrežja, pa tudi nivo omrežja kolegov iz " Veliki trije":

14.

Celotna streha takega avtomobila je prekrita z antenami:

15.

V notranjosti je oprema, ki opravi na stotine klicev in sprejme informacije:

16.

24-urno spremljanje stikal in krmilnikov se izvaja iz centra za nadzor misije Centra za nadzor omrežja (NCC):

17.

Obstajajo 3 glavna področja za spremljanje mobilnega omrežja: stopnje nesreč, statistika in Povratne informacije od naročnikov.

Tako kot na letalih ima vsa mobilna omrežna oprema senzorje, ki pošiljajo signal centralnemu nadzornemu sistemu in oddajajo informacije v računalnike dispečerjev. Če kakšna oprema odpove, začne lučka na monitorju »utripati«.

CCS spremlja tudi statistiko za vsa stikala in krmilnike. Analizira ga in ga primerja s prejšnjimi obdobji (ura, dan, teden itd.). Če se statistika katerega koli od vozlišč začne močno razlikovati od prejšnjih indikatorjev, bo lučka na monitorju spet začela "utripati".

Povratne informacije prejmejo operaterji storitev za stranke. Če težave ne morejo odpraviti, se klic preusmeri na tehnika. Če se izkaže za nemočnega, se v podjetju ustvari »incident«, ki ga rešijo inženirji, ki sodelujejo pri delovanju ustrezne opreme.

Stikala 24/7 nadzorujeta 2 inženirja:

18.

Graf prikazuje aktivnost moskovskih stikal. Jasno je razvidno, da ponoči skoraj nihče ne kliče:

19.

Nadzor nad krmilniki (oprostite tavtologiji) se izvaja iz drugega nadstropja Centra za nadzor omrežja:

22.

21.

Razumem, da imate še vedno veliko vprašanj o delovanju mobilnega omrežja. Tema je zapletena in prosil sem strokovnjaka iz Beeline, da mi pomaga odgovoriti na vaše komentarje. Moja edina zahteva je, da ostanete pri temi. In vprašanja, kot je "redkev Beeline. Ukradli so 3 rublje z mojega računa" - naslov naročniški servis 0611.

Jutri bo prispevek o tem, kako je pred mano skočil kit, pa ga nisem imel časa fotografirati. Ostani na vezi!

Nekoliko žalostno je, da velika večina ljudi na vprašanje: »Kako deluje mobilna komunikacija?« odgovori »po zraku« ali celo »Ne vem«.

V nadaljevanju te teme sem imel smešen pogovor s prijateljem na temo mobilnih komunikacij. To se je zgodilo natanko nekaj dni pred praznovanjem vseh prometnikov in telekomovcev Praznik "Radijski dan". Tako se je zgodilo, da je moj prijatelj zaradi svojega gorečega življenjskega položaja to verjel mobilna komunikacija sploh deluje brez žic prek satelita. Izključno zaradi radijskih valov. Sprva ga nisem mogla prepričati. Toda po kratkem pogovoru je vse prišlo na svoje mesto.

Po tem prijaznem »predavanju« se je porodila ideja, da bi v preprostem jeziku napisali o tem, kako delujejo mobilne komunikacije. Vse je tako kot je.

Ko pokličete številko in začnete klicati ali vas nekdo pokliče, potem vaš mobilni telefon komunicira prek radijskega kanala z ene od anten najbližje bazne postaje. Kje so te bazne postaje, se sprašujete?

Bodi pozoren na industrijske zgradbe, mestne stolpnice in posebni stolpi. Na njih so veliki sivi pravokotni bloki s štrlečimi antenami različnih oblik. A te antene niso televizijske ali satelitske, ampak oddajnik celični operaterji. Usmerjeni so v različne smeri, da zagotovijo komunikacijo naročnikom iz vseh smeri. Saj ne vemo, od kod prihaja signal in kam nas bo nesrečni naročnik s slušalko pripeljal? V strokovnem žargonu se antene imenujejo tudi "sektorji". Praviloma so postavljeni od ena do dvanajst.

Iz antene se signal prenaša po kablu neposredno do krmilne enote postaje. Skupaj tvorijo bazno postajo [antene in krmilna enota]. Več baznih postaj, katerih antene služijo ločenemu območju, na primer mestnemu okrožju ali majhnemu mestu, je povezanih v posebno enoto - krmilnik. Na en krmilnik je običajno priključenih do 15 baznih postaj.

Po drugi strani so krmilniki, ki jih je lahko tudi več, s kabli povezani z "think tankom" - stikalo. Stikalo omogoča izhod in vnos signalov v mesto telefonske linije, drugim mobilnim operaterjem, pa tudi medkrajevnim in mednarodne komunikacije.

V majhnih omrežjih se uporablja le eno stikalo, v večjih, ki oskrbujejo več kot milijon naročnikov naenkrat, pa se lahko uporabljata dva, tri ali več stikal, ki so spet med seboj povezana z žicami.

Zakaj takšna kompleksnost? Bralci bodo vprašali. Zdelo bi se, antene lahko preprosto priklopiš na stikalo in vse bo delovalo. In tukaj so bazne postaje, stikala, kup kablov ... A ni tako preprosto.

Ko se oseba premika po ulici peš ali z avtomobilom, vlakom itd. in hkrati pogovarjati po telefonu, je pomembno zagotoviti kontinuiteta komunikacije. Signalisti postopek predaje releja v mobilna omrežja imenovan izraz "izročiti". Potrebno je pravočasno preklopiti telefon naročnika z ene bazne postaje na drugo, z enega krmilnika na drugega itd.

Če bi bile bazne postaje neposredno povezane s stikalom, potem vse te preklapljanje bi moralo upravljati stikalo. In "revež" že ima kaj početi. Večnivojska zasnova omrežja omogoča enakomerno porazdelitev obremenitve tehnična sredstva . To zmanjša verjetnost okvare opreme in posledično izgube komunikacije. Navsezadnje smo vsi zanima v nemoteni komunikaciji, kajne?

Torej, ko sem dosegel stikalo, naš klic je preusmerjen na nato - v omrežje drugega mobilnega operaterja, mestne medkrajevne in mednarodne komunikacije. Seveda se to zgodi pri visoki hitrosti kabelski kanali komunikacije. Klic prispe na centralo drugega operaterja. Hkrati slednji »ve«, na katerem ozemlju [v območju pokritosti, kateri krmilnik] se trenutno nahaja želeni naročnik. Stikalo oddaja telefonski klic določenemu krmilniku, ki vsebuje informacijo v območju pokritosti katere bazne postaje se prejemnik klica nahaja. Krmilnik pošlje signal tej eni sami bazni postaji, ta pa »zaslišuje«, torej pokliče mobilni telefon. Cev začne nenavadno zvoniti.

Ves ta dolg in zapleten proces dejansko traja 2-3 sekunde!

Zgodi se popolnoma isto telefonski klici v različna mesta Rusije, Evrope in sveta. Za kontakt stikala različnih telekomunikacijskih operaterjev uporabljajo hitre optične komunikacijske kanale. Zahvaljujoč njim telefonski signal v nekaj sekundah prepotuje več sto tisoč kilometrov.

Hvala velikemu Aleksandru Popovu, da je dal svetu radio!Če ne bi bilo njega, bi morda zdaj ostali prikrajšani za marsikatero civilizacijsko korist.