Hur fungerar en cellulär kommunikationskrets? Hur fungerar en mobiltelefon? Dual band och dubbel standard mobiltelefon

Mobil cellulär

cellulär- en av de typer av mobil radiokommunikation, som baseras på mobilnät . Huvudfunktion ligger i det faktum att det totala täckningsområdet är uppdelat i celler (celler), bestämt av täckningsområdena för individuella basstationer (BS). Cellerna överlappar delvis och bildar tillsammans ett nätverk. På en idealisk (plan och outvecklad) yta är täckningsområdet för en BS en cirkel, så nätverket som består av dem ser ut som en bikaka med hexagonala celler (bikakor).

Det är anmärkningsvärt att i den engelska versionen kallas anslutningen "cellulär" eller "cellulär" (cellulär), vilket inte tar hänsyn till bikakans hexagonala natur.

Nätverket består av rumsligt separerade transceivrar som arbetar i samma frekvensomfång, och växlingsutrustning som låter dig bestämma den aktuella platsen för mobilabonnenter och säkerställa kontinuitet i kommunikationen när en abonnent flyttar från täckningsområdet för en transceiver till täckningsområdet för en annan.

Berättelse

Den första användningen av mobiltelefonradio i USA går tillbaka till 1921: Detroitpolisen använde enkelriktad sändningskommunikation i 2 MHz-bandet för att överföra information från en central sändare till fordonsmonterade mottagare. 1933 började NYPD använda ett tvåvägs mobiltelefonradiosystem, även det i 2 MHz-bandet. 1934 tilldelade US Federal Communications Commission 4 kanaler för telefonradiokommunikation i intervallet 30...40 MHz, och 1940 använde redan cirka 10 tusen polisfordon telefonradiokommunikation. Alla dessa system använde amplitudmodulering. Frekvensmodulering började användas 1940 och 1946 hade den helt ersatt amplitudmodulering. Den första offentliga mobila radiotelefonen dök upp 1946 (St. Louis, USA; Bell Telephone Laboratories), den använde 150 MHz-bandet. 1955 började ett 11-kanalssystem fungera i 150 MHz-bandet och 1956 började ett 12-kanalssystem i 450 MHz-bandet att fungera. Båda dessa system var enkla och använde manuell omkoppling. Automatiska duplexsystem började fungera 1964 (150 MHz) respektive 1969 (450 MHz).

I Sovjetunionen År 1957 skapade Moskvaingenjören L.I. Kupriyanovich en prototyp av en bärbar automatisk duplex mobiltelefon LK-1 och en basstation för den. Den mobila radiotelefonen vägde cirka tre kilo och hade en räckvidd på 20-30 km. 1958 skapade Kupriyanovich förbättrade modeller av enheten, som vägde 0,5 kg och storleken på en cigarettlåda. På 60-talet demonstrerade Hristo Bochvarov sin prototyp av en fickmobilradiotelefon i Bulgarien. På Interorgtekhnika-66-utställningen presenterar Bulgarien ett kit för att organisera lokal mobilkommunikation från fickmobiltelefonerna PAT-0.5 och ATRT-0.5 och basstation RATC-10, ger anslutning för 10 abonnenter.

I slutet av 50-talet började utvecklingen av Altai bilradiotelefonsystem i Sovjetunionen, som sattes i provdrift 1963. Altai-systemet fungerade initialt med en frekvens på 150 MHz. 1970 fungerade Altai-systemet i 30 städer i Sovjetunionen och 330 MHz-intervallet tilldelades det.

På liknande sätt, med naturliga skillnader och i mindre skala, utvecklades situationen i andra länder. I Norge har sålunda allmän telefonradio använts för maritim mobilkommunikation sedan 1931; 1955 fanns det 27 kustradiostationer i landet. Jord mobilanslutning började utvecklas efter andra världskriget i form av privata nätverk med manuell växling. År 1970 hade å ena sidan redan blivit ganska utbredd, men å andra sidan kunde den uppenbarligen inte hålla jämna steg med de snabbt växande behoven, med ett begränsat antal kanaler i strikt definierade frekvensband. En lösning hittades i form av ett cellulärt kommunikationssystem, som gjorde det möjligt att dramatiskt öka kapaciteten genom att återanvända frekvenser i ett system med cellulär struktur.

Naturligtvis, som vanligtvis händer i livet, fanns vissa delar av det cellulära kommunikationssystemet tidigare. I synnerhet användes en viss sken av ett cellulärt system 1949 i Detroit (USA) av en taxiservice - med återanvändning av frekvenser i olika celler när användare manuellt bytte kanal på förutbestämda platser. Arkitekturen för systemet som idag är känt som det cellulära kommunikationssystemet beskrevs endast i en teknisk rapport från Bell System, som lämnades till US Federal Communications Commission i december 1971. Och från den tiden, utvecklingen av cellulär kommunikation själv började, som blev verkligt triumferande 1985 g., under de senaste tio åren eller så.

1974 beslutade US Federal Communications Commission att tilldela ett frekvensband på 40 MHz i 800 MHz-bandet för cellulär kommunikation; 1986 lades ytterligare 10 MHz till i samma intervall. 1978 började tester av det första experimentella cellulära kommunikationssystemet för 2 tusen abonnenter i Chicago. Därför kan 1978 betraktas som börjans år praktisk applikation cellulär kommunikation. Det första automatiserade kommersiella mobiltelefonsystemet introducerades också i Chicago i oktober 1983 av American Telephone and Telegraph (AT&T). I Kanada har mobilkommunikation använts sedan 1978, i Japan - sedan 1979, i de skandinaviska länderna (Danmark, Norge, Sverige, Finland) - sedan 1981, i Spanien och England - sedan 1982. Från och med juli 1997 fungerade mobilkommunikation i mer än 140 länder på alla kontinenter, som betjänar mer än 150 miljoner abonnenter.

Det första kommersiellt framgångsrika mobilnätet var det finska nätverket Autoradiopuhelin (ARP). Detta namn översätts till ryska som "Bilradiotelefon". Lanserades i staden och nådde 100 % täckning av Finlands territorium. Cellens storlek var cirka 30 km, och det fanns mer än 30 tusen abonnenter i staden. Den fungerade vid en frekvens på 150 MHz.

Funktionsprincip för cellulär kommunikation

Huvudkomponenterna i ett mobilnät är mobiltelefoner och basstationer. Basstationer är vanligtvis placerade på taken av byggnader och torn. Blir påslagen mobiltelefon lyssnar på etern och hittar signalen från basstationen. Telefonen skickar sedan sin unika identifieringskod till stationen. Telefonen och stationen håller konstant radiokontakt och byter periodiskt paket. Kommunikation mellan telefonen och stationen kan ske via ett analogt protokoll (NMT-450) eller digitalt (DAMPS, GSM, engelska). Lämna över).

Cellulära nätverk kan bestå av basstationer av olika standarder, vilket gör det möjligt att optimera nätverksdriften och förbättra dess täckning.

Mobilnät olika operatörer anslutna till varandra, samt till det fasta telefonnätet. Detta gör att abonnenter hos en operatör kan ringa till abonnenter hos en annan operatör, från mobiltelefoner till fasta telefoner och från fasta telefoner till mobiler.

Operatörer i olika länder kan ingå roamingavtal. Tack vare sådana avtal kan en abonnent, medan han är utomlands, ringa och ta emot samtal via en annan operatörs nätverk (om än till högre priser).

Mobilkommunikation i Ryssland

I Ryssland började mobilkommunikation introduceras 1990, kommersiell användning började den 9 september 1991, då det första mobilnätet i Ryssland lanserades i St. Petersburg av Delta Telecom (fungerar i NMT-450-standarden) och det första symboliska mobiltelefonsamtal av borgmästaren i Sankt Petersburg Anatoly Sobchak. I juli 1997 var det totala antalet prenumeranter i Ryssland cirka 300 tusen. Från och med 2007 är de huvudsakliga cellulära kommunikationsprotokollen som används i Ryssland GSM-900 och GSM-1800. Dessutom fungerar UMTS också. I synnerhet sattes det första fragmentet av ett nätverk av denna standard i Ryssland i drift den 2 oktober 2007 i St. Petersburg av MegaFon. I Sverdlovsk-regionen fortsätter det mobila kommunikationsnätet enligt DAMPS-standarden att användas, företagsägda Mobilkommunikation "MOTIV".

I Ryssland i december 2008 fanns det 187,8 miljoner mobilanvändare (baserat på antalet sålda SIM-kort). Penetrationsgraden för mobilkommunikation (antalet SIM-kort per 100 invånare) vid detta datum var alltså 129,4 %. I regionerna, exklusive Moskva, översteg penetrationsnivån 119,7 %.

Marknadsandelen för de största mobiloperatörerna i december 2008 var: 34,4 % för MTS, 25,4 % för VimpelCom och 23,0 % för MegaFon.

I december 2007 ökade antalet mobilanvändare i Ryssland till 172,87 miljoner abonnenter, i Moskva - till 29,9, i St. Petersburg - till 9,7 miljoner. Penetrationsnivån i Ryssland - upp till 119,1%, Moskva - 176%, St. Petersburg - 153 %. Marknadsandelen för de största mobiloperatörerna i december 2007 var: MTS 30,9 %, VimpelCom 29,2 %, MegaFon 19,9 %, övriga operatörer 20 %.

Enligt uppgifter från det brittiska undersökningsföretaget Informa Telecoms & Media för 2006 var den genomsnittliga kostnaden för en minuts mobilkommunikation för en konsument i Ryssland 0,05 USD - detta är den lägsta bland G8-länderna.

IDC baserad på forskning ryska marknaden mobilkommunikation drog slutsatsen att 2005 nådde den totala varaktigheten av samtal på en mobiltelefon från invånare i Ryska federationen 155 miljarder minuter, och textmeddelanden 15 miljarder enheter skickades.

Enligt en studie av J"son & Partners nådde antalet registrerade SIM-kort i Ryssland i slutet av november 2008 183,8 miljoner.

se även

Källor

Länkar

  • Informationssida om generationer och standarder för mobilkommunikation.
  • Mobilkommunikation i Ryssland 2002-2007, officiell statistik

Hur mobilkommunikation fungerar

De grundläggande principerna för mobiltelefoni är ganska enkla. Federal Communications Commission etablerade ursprungligen geografiska täckningsområden för cellulära radiosystem baserat på modifierade data från folkräkningen 1980. Tanken bakom cellulär kommunikation är att varje område är uppdelat i sexkantiga celler som passar ihop för att bilda en bikakeliknande struktur, som visas i figuren 6.1, a. Den hexagonala formen valdes för att den ger den mest effektiva transmissionen, ungefär som matchar det cirkulära strålningsmönstret samtidigt som man eliminerar gapen som alltid uppstår mellan intilliggande cirklar.

En cell definieras av dess fysiska storlek, befolkning och trafikmönster. Federal Communications Commission reglerar inte antalet celler i ett system eller deras storlek, vilket låter operatörerna ställa in dessa parametrar i enlighet med förväntade trafikmönster. Varje geografiskt område tilldelas ett fast antal cellulära röstkanaler. Fysiska dimensioner Celler beror på abonnentdensitet och samtalsstruktur. Till exempel har stora celler (makroceller) vanligtvis en radie på 1,6 till 24 km med en basstations sändareffekt på 1 W till 6 W. De minsta cellerna (mikroceller) har vanligtvis en radie på 460 m eller mindre med en basstations sändareffekt på 0,1 W till 1 W. Figur 6.1b visar en cellulär konfiguration med två cellstorlekar.

Figur 6.1. – Bikakestruktur av celler a); bikakestruktur med bikakestruktur av två storlekar b) klassificering av bikakor c)

Mikroceller används oftast i regioner med hög densitet befolkning. På grund av sin korta räckvidd är mikroceller mindre mottagliga för störningar som försämrar överföringskvaliteten, såsom reflektioner och signalfördröjningar.

En makrocell kan läggas över en grupp av mikroceller, där mikrocellerna betjänar långsamma mobila enheter och makrocellen betjänar snabbrörliga mobila enheter. Den mobila enheten kan bestämma hastigheten på dess rörelse som snabb eller långsam. Detta gör att du kan minska antalet övergångar från en cell till en annan och korrigeringen av platsdata.

Algoritmen för att flytta från en cell till en annan kan ändras på korta avstånd mellan den mobila enheten och mikrocellbasstationen.

Ibland är radiosignalerna i en cell för svaga för att ge tillförlitlig kommunikation inomhus. Detta gäller särskilt för väl avskärmade områden och områden med höga störningsnivåer. I sådana fall används mycket små celler - pikoceller. Pikoceller inomhus kan använda samma frekvenser som vanliga celler av denna region, särskilt i gynnsamma miljöer, såsom underjordiska tunnlar.

Vid planering av system som använder hexagonalformade celler kan basstationssändare placeras i mitten av cellen, på kanten av cellen eller överst på cellen (Figur 6.2 a, b, c, respektive). Celler med en sändare i mitten använder vanligtvis rundstrålande antenner, medan celler med sändare på en kant eller vertex vanligtvis använder sektoriella riktningsantenner.

Rundstrålande antenner utstrålar och tar emot signaler lika i alla riktningar.

Figur 6.2 – Placering av sändare i celler: i mitten a); på kanten b); överst c)

I ett cellulärt kommunikationssystem kan en kraftfull fast basstation högt ovanför stadskärnan ersättas av ett flertal identiska lågenergistationer som är installerade i täckningsområdet på platser som ligger närmare marken.

Celler som använder samma grupp av radiokanaler kan undvika störningar om de är placerade på rätt avstånd. I detta fall observeras frekvensåteranvändning. Frekvensåteranvändning är allokeringen av samma grupp av frekvenser (kanaler) till flera celler, förutsatt att dessa celler är åtskilda av betydande avstånd. Frekvensåteranvändning underlättas genom att minska täckningsområdet för varje cell. Basstationen för varje cell tilldelas en grupp av arbetsfrekvenser som skiljer sig från frekvenserna för angränsande celler, och basstationsantennerna väljs på ett sådant sätt att de täcker det önskade serviceområdet inom dess cell. Eftersom tjänsteområdet är begränsat till gränserna för en enda cell, kan olika celler använda samma grupp av driftfrekvenser utan störningar, förutsatt att två sådana celler är placerade på tillräckligt avstånd från varandra.

Det geografiska serviceområdet för ett cellulärt system som innehåller flera grupper av celler är uppdelat i kluster (Figur 6.3). Varje kluster består av sju celler, som är tilldelade samma antal full-duplex kommunikationskanaler. Celler med samma bokstavsbeteckningar använder samma grupp av driftfrekvenser. Som framgår av figuren används samma frekvensgrupper i alla tre klustren, vilket gör det möjligt att tredubbla antalet tillgängliga kanaler mobil kommunikation. Brev A, B, C, D, E, F Och G representerar sju frekvensgrupper.


Figur 6.3 – Principen för frekvensåteranvändning i cellulär kommunikation

Överväg ett system med ett fast antal full-duplex-kanaler tillgängliga i vissa områden. Varje serviceområde är uppdelat i kluster och tar emot en grupp kanaler som är fördelade mellan N vaxkakor i klustret, grupperade i icke-repeterande kombinationer. Alla celler har samma antal kanaler, men de kan betjäna områden i enstaka storlek.

Således kan det totala antalet tillgängliga cellulära kanaler i klustret representeras av uttrycket:

F=GN (6.1)

Var F– Antalet full-duplex cellulära kommunikationskanaler tillgängliga i klustret;

G– antal kanaler i en cell;

N– antal celler i klustret.

Om klustret "kopieras" inom ett givet serviceområde m gånger, då blir det totala antalet full duplex-kanaler:

C = mGN = mF (6.2)

Var MED– totalt antal kanaler i en given zon;

m– antal kluster i en given zon.

Av uttryck (6.1) och (6.2) är det tydligt att det totala antalet kanaler i ett mobiltelefonsystem är direkt proportionellt mot antalet "repetitioner" av ett kluster i ett givet tjänsteområde. Om klusterstorleken minskas medan cellstorleken förblir densamma, kommer fler kluster att behövas för att täcka ett givet serviceområde och det totala antalet kanaler i systemet kommer att öka.

Antalet abonnenter som samtidigt kan använda samma grupp av frekvenser (kanaler), samtidigt som de inte befinner sig i närliggande celler i ett litet serviceområde (till exempel inom en stad), beror på det totala antalet celler i ett givet område. Normalt är antalet sådana abonnenter fyra, men i tätbefolkade regioner kan det vara mycket högre. Detta nummer kallas frekvens återanvändningsfaktor eller FRF – Frekvens återanvändningsfaktor. Matematiskt kan det uttryckas med sambandet:

(6.3)

Var N– Det totala antalet full-duplex-kanaler i tjänsteområdet.

MED– det totala antalet full-duplex-kanaler i cellen.

Med den förväntade ökningen av mobiltrafik tillgodoses den ökade efterfrågan på tjänster genom att minska storleken på cellen, dela upp den i flera celler, var och en med sin egen basstation. Effektiv cellseparation gör att systemet kan hantera fler samtal så länge som cellerna inte är för små. Om celldiametern blir mindre än 460 m, kommer basstationerna i närliggande celler att påverka varandra. Förhållandet mellan frekvensåteranvändning och klusterstorlek avgör hur skala cellulärt system i händelse av ökande abonnentdensitet. Ju färre celler i ett kluster, desto större är sannolikheten för ömsesidig påverkan mellan kanaler.

Eftersom celler är hexagonala till formen har varje cell alltid sex jämnt fördelade intilliggande celler, och vinklarna mellan linjerna som förbinder mitten av en cell med mitten av angränsande celler är multiplar av 60°. Därför är antalet möjliga klusterstorlekar och celllayouter begränsat. För att ansluta celler till varandra utan luckor (på ett mosaik sätt) måste de geometriska dimensionerna på hexagonen vara sådana att antalet celler i klustret uppfyller villkoret:

(6.4)

Var N– antal celler i klustret; i Och j– icke-negativa heltal.

Att hitta en väg till de närmaste cellerna med en delad kanal (de så kallade first-tier-cellerna) sker på följande sätt:

Flytta till i celler (genom mitten av närliggande celler):

Flytta till j celler framåt (genom mitten av angränsande celler).

Till exempel, antalet celler i klustret och platsen för de första skiktcellerna för följande värden: j = 2. i = 3 kommer att bestämmas från uttryck 6.4 (Figur 6.4) N = 3 2 + 3 2 + 2 2 = 19.

Figur 6.5 visar de sex närmaste cellerna som använder samma kanaler som cellen A.


Processen att överlämna från en cell till en annan, d.v.s. när en mobil enhet flyttar från basstation 1 till basstation 2 (Figur 6.6) inkluderar fyra huvudsteg:

1) initiering - den mobila enheten eller nätverket upptäcker behovet av överlämning och initierar de nödvändiga nätverksprocedurerna;

2) resursreservation - med användning av lämpliga nätverksprocedurer reserveras nätverksresurser som är nödvändiga för tjänsteöverföring (röstkanal och kontrollkanal);

3) exekvering – direkt överföring av kontroll från en basstation till en annan;

4) uppsägning - överflödiga nätverksresurser frigörs och blir tillgängliga för andra mobila enheter.

Figur 6.6 – Överlämning

Kommunikation mellan mobiltelefoner, eller mobiltelefoner som de också kallas, sker inte med hjälp av sladdar, som i ett konventionellt telefonsystem, utan genom radiovågor. För att ringa en mobiltelefon måste du slå numret som vanligt. Således anländer radiomeddelandet till en basstation som kontrolleras av mobiltelefonföretaget.

Vid en station som betjänar alla samtal inom en given radie eller zon upptäcker styrenheten ett samtal på en öppen radiokanal. Dessutom skickar den en signal till mobilnätets automatiska telefonväxel. Läsning speciella koder sänds via telefon,

Den automatiska telefonväxeln övervakar fordonets rörelse i området för den första stationen. Om bilen under ett samtal passerar en zon och hamnar i nästa, kopplas samtalet automatiskt vidare till basstationen som arbetar i den zonen. När man ringer ett samtal på en mobiltelefon ansluter den som ringer till en automatisk mobiltelefonväxel, som lokaliserar mobiltelefonen, begär en öppen radiokanal från kretskontrollern och kommunicerar - via basstationen - med önskat nummer. Sedan mobiltelefon samtal. När föraren tar upp telefonen är kretsen klar.

Basstationsdrift

Varje basstation tar emot signaler som sänds ut inom en radie på tre till sex mil. För att undvika brus måste basstationer med sammanfallande gränser arbeta på olika frekvenskanaler. Men även inom samma stad kan stationer som ligger ganska långt från varandra enkelt fungera på samma kanal.

Det lokala telefonsystemet, som betjänar både hem och företag, bygger på ledningar som går under jord och ovan jord och ansluts till en automatisk växel.

Plats och kanal

Den automatiska telefonväxeln detekterar platsen för det rörliga fordonet medan kretsstyrenheten dirigerar samtalet till kommunikationskanalen.

Ringområde

När fordonet rör sig utanför räckvidden för den mest avlägsna basstationen kan föraren inte längre använda mobilkommunikation. Om ett samtal görs på väg till kanten av zonen blir signalen svagare och svagare och försvinner så småningom helt.

På väg från station till station

Hela tiden mobilsamtal En automatisk telefonväxel för cellulär kommunikation registrerar platsen för en bil i rörelse baserat på styrkan på radiosignalerna som kommer från den. När signalen blir för svag larmar den automatiska telefonväxeln basstationen, som i sin tur överför samtalet till en närliggande station för service.

17 augusti 2010

Vet du vad som händer efter att du slagit en väns nummer på din mobiltelefon? Hur hittar mobilnätet det i bergen i Andalusien eller vid kusten på den avlägsna Påskön? Varför slutar samtalet ibland plötsligt? Förra veckan besökte jag företaget Beeline och försökte ta reda på hur mobilkommunikation fungerar...

Ett stort område av den befolkade delen av vårt land täcks av basstationer (BS). På fältet ser de ut som röda och vita torn, och i staden är de gömda på taken av icke-bostadshus. Varje station plockar upp signaler från mobiltelefoner på ett avstånd av upp till 35 kilometer och kommunicerar med mobiltelefonen via tjänste- eller röstkanaler.

När du har slagit en väns nummer kontaktar din telefon basstationen (BS) närmast dig via en servicekanal och ber om att tilldela en röstkanal. Basstationen skickar en begäran till styrenheten (BSC), som vidarebefordrar den till switchen (MSC). Om din vän är en prenumerant på samma mobilnät, kommer switchen att kontrollera Home Location Register (HLR) för att ta reda på var i det här ögonblicket den uppringda abonnenten finns (hemma, i Turkiet eller i Alaska) och kommer att överföra samtalet till lämplig switch, varifrån den kommer att vidarebefordra det till styrenheten och sedan till basstationen. Basstationen kommer att kontakta din mobiltelefon och ansluta dig till din vän. Om din vän är på ett annat nätverk eller om du ringer en fast telefon, kommer din switch att kontakta motsvarande switch på det andra nätverket.

Svår? Låt oss ta en närmare titt.

Basstationen är ett par järnskåp inlåsta i ett välkonditionerat rum. Med tanke på att det var +40 ute i Moskva ville jag bo i det här rummet ett tag. Vanligtvis är basstationen placerad antingen på vinden i en byggnad eller i en container på taket:

2.

Basstationens antenn är uppdelad i flera sektorer, som var och en "lyser" i sin egen riktning. Den vertikala antennen kommunicerar med telefoner, den runda antennen ansluter basstationen till styrenheten:

3.

Varje sektor kan hantera upp till 72 samtal samtidigt, beroende på inställning och konfiguration. En basstation kan bestå av 6 sektorer, så en basstation kan hantera upp till 432 samtal, dock har en station vanligtvis färre sändare och sektorer installerade. Mobiloperatörer föredrar att installera mer BS för att förbättra kvaliteten på kommunikationen.

Basstationen kan fungera i tre band:

900 MHz - en signal på denna frekvens färdas längre och tränger bättre in i byggnader
1800 MHz - signalen färdas över kortare avstånd, men låter dig installera stor kvantitet sändare i 1 sektor
2100 MHz - 3G-nätverk

Så här ser ett skåp med 3G-utrustning ut:

4.

900 MHz-sändare installeras vid basstationer i fält och byar, och i staden, där basstationer sitter fast som igelkottsnålar, sker kommunikationen huvudsakligen med en frekvens på 1800 MHz, även om vilken basstation som helst kan ha sändare av alla tre räckvidden samtidigt.

5.

6.

En signal med en frekvens på 900 MHz kan nå upp till 35 kilometer, även om "räckvidden" för vissa basstationer längs motorvägar kan nå upp till 70 kilometer på grund av minskningen av antalet samtidigt betjänade abonnenter på stationen med hälften . Följaktligen kan vår telefon med sin lilla inbyggda antenn också sända en signal över ett avstånd på upp till 70 kilometer...

Alla basstationer är designade för att ge optimal radiotäckning på marknivå. Därför, trots en räckvidd på 35 kilometer, skickas en radiosignal helt enkelt inte till flygplanets flyghöjd. Vissa flygbolag har dock redan börjat installera lågeffektbasstationer på sina flygplan som ger täckning inom flygplanet. En sådan BS är ansluten till ett markbundet cellulärt nätverk med hjälp av en satellitkanal. Systemet kompletteras med en kontrollpanel som gör att besättningen kan sätta på och stänga av systemet, samt vissa typer av tjänster, till exempel att stänga av rösten på nattflyg.

Telefonen kan mäta signalstyrkan från 32 basstationer samtidigt. Den skickar information om de 6 bästa (i fråga om signalstyrka) via servicekanalen, och styrenheten (BSC) bestämmer vilken BS som ska överföra det aktuella samtalet (Handover) om du är på resande fot. Ibland kan telefonen göra ett misstag och överföra dig till en BS med sämre signal, i vilket fall samtalet kan avbrytas. Det kan också visa sig att alla röstlinjer är upptagna på den basstation som din telefon har valt. I det här fallet kommer konversationen också att avbrytas.

De berättade också för mig om det så kallade "problemet med de övre våningarna". Om du bor i en takvåning kan samtalet ibland avbrytas när du flyttar från ett rum till ett annat. Detta händer eftersom telefonen i ett rum kan "se" en BS, och i det andra - en annan, om den är vänd mot andra sidan av huset, och samtidigt är dessa 2 basstationer belägna på stort avstånd från varandra och är inte registrerade som "angränsande" Mobil operatör. I det här fallet kommer samtalet inte att överföras från en BS till en annan:

Kommunikation i tunnelbanan sker på samma sätt som på gatan: Basstation - styrenhet - switch, med den enda skillnaden är att små basstationer används där, och i tunneln tillhandahålls täckningen inte av en vanlig antenn, men med en speciell strålningskabel.

Som jag skrev ovan kan en BS ringa upp till 432 samtal samtidigt. Vanligtvis räcker denna kraft, men till exempel under vissa helgdagar kanske BS inte kan klara av antalet personer som vill ringa. Detta händer vanligtvis på Nyår när alla börjar gratulera varandra.

SMS sänds via servicekanaler. Den 8 mars och 23 februari vill folk hellre gratulera varandra via SMS, skickar roliga dikter, och telefonerna kan ofta inte komma överens med BS om tilldelningen av en röstkanal.

Jag fick höra ett intressant fall. I ett område i Moskva började prenumeranter få klagomål om att de inte kunde nå fram till någon. Tekniska specialister började ta reda på det. De flesta röstkanaler var gratis, men alla tjänstekanaler var upptagna. Det visade sig att det bredvid denna BS fanns ett institut där prov pågick och studenter ständigt utbytte sms.

Lång SMS telefon delar upp den i flera korta och skickar var och en separat. Teknisk servicepersonal rekommenderar att du skickar sådana gratulationer via MMS. Det blir snabbare och billigare.

Från basstationen går samtalet till styrenheten. Det ser lika tråkigt ut som själva BS - det är bara en uppsättning skåp:

7.

Beroende på utrustningen kan styrenheten betjäna upp till 60 basstationer. Kommunikation mellan BS:n och styrenheten (BSC) kan utföras via en radioreläkanal eller via optik. Styrenheten styr driften av radiokanaler, inkl. styr abonnentens rörelse och signalöverföring från en BS till en annan.

Switchen ser mycket mer intressant ut:

8.

9.

Varje switch betjänar från 2 till 30 kontroller. Den upptar en stor hall, fylld med olika skåp med utrustning:

10.

11.

12.

Växeln styr trafiken. Kommer du ihåg de gamla filmerna där folk först ringde "tjejen" och sedan kopplade hon dem till en annan prenumerant genom att byta ledning? Moderna switchar gör samma sak:

13.

För att kontrollera nätverket har Beeline flera bilar, som de kärleksfullt kallar "igelkottar". De rör sig i staden och mäter signalnivån i sitt eget nätverk, liksom nivån på nätverket av kollegor från " Stora tre":

14.

Hela taket på en sådan bil är täckt med antenner:

15.

Inuti finns utrustning som ringer hundratals samtal och tar information:

16.

24-timmarsövervakning av switchar och kontroller utförs från Mission Control Center för Network Control Center (NCC):

17.

Det finns 3 huvudområden för övervakning av mobilnätet: olycksfrekvens, statistik och Respons från prenumeranter.

Precis som i flygplan har all mobilnätverksutrustning sensorer som skickar en signal till det centrala styrsystemet och matar ut information till avsändarens datorer. Om någon utrustning misslyckas kommer lampan på monitorn att börja "blinka".

CCS spårar även statistik för alla switchar och styrenheter. Han analyserar det, jämför det med tidigare perioder (timme, dag, vecka, etc.). Om statistiken för någon av noderna började skilja sig kraftigt från de tidigare indikatorerna, börjar ljuset på monitorn att "blinka" igen.

Feedback tas emot av kundtjänstoperatörer. Om de inte kan lösa problemet kopplas samtalet vidare till en tekniker. Om han visar sig vara maktlös skapas en "incident" i företaget, som löses av ingenjörerna som är involverade i driften av den relevanta utrustningen.

Switcharna övervakas 24/7 av 2 ingenjörer:

18.

Grafen visar aktiviteten hos växlarna i Moskva. Det är tydligt att nästan ingen ringer på natten:

19.

Kontroll över kontrollerna (förlåt tautologin) utförs från andra våningen i Network Control Center:

22.

21.

Jag förstår att du fortfarande har många frågor om hur mobilnätet fungerar. Ämnet är komplext och jag bad en specialist från Beeline att hjälpa mig att svara på dina kommentarer. Min enda begäran är att hålla mig till ämnet. Och frågor som "Beeline rädisor. De stal 3 rubel från mitt konto" - adress abonnenttjänst 0611.

Imorgon kommer det ett inlägg om hur en val hoppade ut framför mig, men jag hann inte fotografera den. Håll ögonen öppna!

Det är lite tråkigt att de allra flesta människor, när de tillfrågas: "Hur fungerar cellulär kommunikation?" svarar "över luften" eller till och med "Jag vet inte."

För att fortsätta detta ämne hade jag en rolig konversation med en vän om ämnet mobil kommunikation. Detta hände exakt ett par dagar innan det som firades av alla signalmän och telearbetare "Radio Day" semester. Det hände så att min vän på grund av hans brinnande livsställning trodde det mobil kommunikation fungerar utan sladdar alls via satellit. Enbart på grund av radiovågor. Först kunde jag inte övertyga honom. Men efter ett kort samtal föll allt på plats.

Efter denna vänliga "föreläsning" uppstod idén att skriva på ett enkelt språk om hur mobilkommunikation fungerar. Allt är som det är.

När du slår ett nummer och börjar ringa, eller någon ringer dig, kommer din mobiltelefonen kommunicerar via radiokanal från en av antennerna på närmaste basstation. Var är dessa basstationer, frågar du dig?

uppmärksamma industribyggnader, urbana höghus och specialtorn. På dem finns stora gråa rektangulära block med utskjutande antenner av olika former. Men dessa antenner är inte tv eller satellit, men transceiver mobiloperatörer. De är riktade i olika riktningar för att ge kommunikation till abonnenter från alla håll. När allt kommer omkring vet vi inte var signalen kommer ifrån och vart den olyckliga abonnenten med luren tar oss? I professionell jargong kallas antenner också för "sektorer". Som regel är de inställda från ett till tolv.

Från antennen sänds signalen via kabel direkt till stationsstyrenheten. Tillsammans bildar de basstationen [antenner och styrenhet]. Flera basstationer, vars antenner betjänar ett separat område, till exempel en stadsdel eller en liten stad, är anslutna till en speciell enhet - kontroller. Upp till 15 basstationer är vanligtvis anslutna till en styrenhet.

I sin tur är kontrollerna, av vilka det också kan finnas flera, anslutna med kablar till "tanketanken" - växla. Omkopplaren ger ut och inmatning av signaler till staden telefonlinjer, till andra mobiloperatörer, såväl som långdistans- och internationell kommunikation.

I små nätverk används bara en switch, i större, som betjänar mer än en miljon abonnenter på en gång, två, tre eller fler switchar kan användas, återigen sammankopplade med ledningar.

Varför sådan komplexitet? Läsarna kommer att fråga. Det verkar som, du kan helt enkelt ansluta antennerna till switchen så fungerar allt. Och här finns basstationer, switchar, en massa kablar... Men det är inte så enkelt.

När en person rör sig längs gatan till fots eller med bil, tåg etc. och samtidigt prata i telefon är det viktigt att se till kontinuitet i kommunikationen. Signalmän process för reläöverlämning in mobila nätverk kallas termen "Lämna över". Det är nödvändigt att i tid byta abonnentens telefon från en basstation till en annan, från en styrenhet till en annan, och så vidare.

Om basstationerna var direkt anslutna till switchen, då alla dessa bytet måste hanteras av bytet. Och den "stackars" killen har redan något att göra. Nätverksdesignen på flera nivåer gör det möjligt att fördela belastningen jämnt över tekniska medel . Detta minskar sannolikheten för utrustningsfel och resulterande förlust av kommunikation. När allt kommer omkring, vi alla intresserad i oavbruten kommunikation, eller hur?

Så efter att ha nått strömbrytaren, vårt samtal överförs till sedan - till nätverket för en annan mobiloperatör, långdistanskommunikation och internationell kommunikation. Naturligtvis sker detta över hög hastighet kabelkanaler kommunikation. Samtalet kommer till växeln annan operatör. Samtidigt "vet" den senare i vilket territorium [i täckningsområdet, vilken styrenhet] den önskade abonnenten för närvarande befinner sig. Omkopplaren sänder telefonsamtal till en specifik styrenhet, som innehåller information i täckningsområdet för vilken basstation samtalsmottagaren befinner sig. Styrenheten skickar en signal till denna enda basstation, och den i sin tur "förhör", det vill säga ringer upp mobiltelefonen. Ett rör börjar ringa konstigt.

Hela denna långa och komplexa process tar faktiskt 2-3 sekunder!

Exakt samma sak händer telefonsamtal till olika städer i Ryssland, Europa och världen. För kontakt växlar från olika telekomoperatörer använder höghastighets fiberoptiska kommunikationskanaler. Tack vare dem färdas en telefonsignal hundratusentals kilometer på några sekunder.

Tack till den store Alexander Popov för att han gav världens radio! Om det inte vore för honom, kanske vi nu skulle berövas många av civilisationens fördelar.