Что нужно знать о сотовой связи. Мобильная сотовая связь

Немного грустно, что подавляющее большинство людей на вопрос: «Как работает сотовая связь?», отвечают «по воздуху» или вообще - «не знаю».

В продолжение этой темы, у меня вышел один забавный разговор с другом на тему работы мобильной связи. Случилось это аккурат за пару дней до отмечаемого всеми связистами и телекомщиками праздника «Дня радио». Так уж сложилось, что в силу своей ярой жизненной позиции, мой друг считал, что мобильная связь работает вообще без проводов через спутник . Исключительно за счет радиоволн. Сначала у меня не получалось переубедить его. Но после непродолжительной беседы все встало на свои места.

После этой дружеской «лекции» появилась идея написать простым языком о том, как работает сотовая связь. Все как есть.

Когда вы набираете номер и начинаете звонить, ну, или вам кто-нибудь звонит, то ваш мобильный телефон по радиоканалу связывается с одной из антенн ближайшей базовой станции. Где же находятся эти базовые станции, спросите вы?

Обратите внимание на промышленные здания, городские высотки и специальные вышки . На них и располагаются большие серые прямоугольные блоки с торчащими антеннами разных форм. Но антенны эти не телевизионные и не спутниковые, а приемо-передающие операторов сотовой связи. Они направлены в разные стороны, чтобы обеспечить связью абонентов со всех сторон. Ведь мы же не знаем, откуда будет поступать сигнал и куда занесет «горе-абонента» с телефонной трубкой? На профессиональном жаргоне антенны также называют «секторами». Как правило, они устанавливаются от одной до двенадцати.

От антенны сигнал по кабелю передается непосредственно в управляющий блок станции . Вместе они и образуют базовую станцию [антенны и управляющий блок]. Несколько базовых станций, чьи антенны обслуживают отдельную территорию, например, район города или небольшой населенный пункт, подсоединены к специальному блоку - контроллеру . К одному контроллеру обычно подключается до 15 базовых станций.

В свою очередь, контроллеры, которых также может быть несколько, кабелями подключены к «мозговому центру» - коммутатору . Коммутатор обеспечивает выход и вход сигналов на городские телефонные линии, на других операторов сотовой связи, а также операторов междугородней и международной связи.

В небольших сетях используется только один коммутатор, в более крупных, обслуживающих сразу более миллиона абонентов, могут использоваться два, три и более коммутаторов , объединенных между собой опять-таки проводами.

Зачем же такая сложность? Спросят читатели. Казалось бы, можно антенны просто подключить к коммутатору и все будет работать . А тут базовые станции, коммутаторы, куча кабелей… Но, не все так просто.

Когда человек передвигается по улице пешком или идет на автомобиле, поезде и т.д. и при этом еще и разговаривает по телефону, важно обеспечить непрерывность связи. Связисты процесс эстафетной передачи обслуживания в мобильных сетях называют термином «handover». Необходимо вовремя переключать телефон абонента из одной базовой станции на другую, от одного контроллера к другому и так далее.

Если бы базовые станции были напрямую подключены к коммутатору, то всеми этими переключениями пришлось бы управлять коммутатору . А ему «бедному» и так есть, чем заняться. Многоуровневая схема сети дает возможность равномерно распределить нагрузку на технические средства . Это снижает вероятность отказа оборудования и, как следствие, потери связи. Ведь все мы заинтересованы в бесперебойной связи, не так ли?

Итак, достигнув коммутатора, наш звонок переводится д алее - на сеть другого оператора мобильной, городской междугородной и международной связи. Конечно же, это происходит по высокоскоростным кабельным каналам связи. Звонок поступает на коммутатор другого оператора. При этом последний «знает», на какой территории [в области действия, какого контроллера] сейчас находится нужный абонент. Коммутатор передает телефонный вызов конкретному контроллеру, в котором содержится информация, в зоне действия какой базовой станции находится адресат звонка. Контроллер посылает сигнал этой единственной базовой станции, а она в свою очередь «опрашивает», то есть вызывает мобильный телефон. Трубка начинает причудливо звонить.

Весь этот длинный и сложный процесс в реальности занимает 2-3 секунды !

Точно также происходят телефонные звонки в разные города России, Европы и мира. Для связи коммутаторов различных операторов связи используются высокоскоростные оптоволоконные каналы связи . Благодаря им сотни тысяч километров телефонный сигнал преодолевает за считанные секунды.

Спасибо великому Александру Попову за то, что он дал миру радио! Если бы не он, возможно, мы бы сейчас были лишены многих благ цивилизации.

FAQ по мобильной связи

В этой статье я попробую дать ответы на вопросы, которые возникают как у пользователей мобильной связи, так и у тех, кто только собирается приобрести сотовый телефон. Если у вас появятся новые вопросы, пишите на e-mail , попробую найти ответ. Если вы захотите дополнить (вопрос-ответ) FAQ, пишите на тот же e-mail. Обращаю внимание на то, что данный материал предназначен для людей из разных социальных слоев общества. Например, первый вопрос для кого-то уже давно не актуален.

Нужна ли мобильная связь?

Как ни странно, но задают и такие вопросы. Решать вам. Но раз вы спрашиваете, значит, сомневаетесь: так ли необходим мобильный телефон. Много ли было ситуаций, когда вы думали: «Вот сейчас бы позвонить…» Но дальше вспомните следующее: что произошло (или могло произойти), когда вы не смогли позвонить. Иными словами, проанализируйте свою повседневную жизнь и сделайте вывод самостоятельно. Здесь не всегда действует правило: «Раз есть у других, то должно быть и у меня ». Пока что не каждый может позволить себе иметь сотовый телефон. Поэтому подумайте: сможете ли вы оплачивать расходы на мобильную связь. Я знаком с немалым числом людей, которые, купив мобильник, отказались от его использования, потому что не смогли оплачивать все связанные с ним расходы.

Что лучше купить: пейджер или сотовый телефон?

Снижение тарифов на услуги сотовой связи позволило значительной массе людей отказаться от пейджера и перейти на сотовый телефон. Развитие сервиса SMS тоже сыграло свою роль. Но пейджер жив! Определенному кругу пользователей больше подходит именно пейджер, а не сотовый телефон. Например, работник какой-нибудь курьерской службы принимает заказы на пейджер, и ему вовсе не нужен сотовый телефон. Некоторые ошибочно полагают, что SMS полностью может заменить услуги пейджинговых компаний, но это не так. На пейджер можно послать сообщение с любого телефона, а SMS можно отправить только с сотового или с компьютера, подключенного к Интернету. Но, что ни говори, пейджер все сильнее вытесняется с рынка услуг мобильной связи. Пользуются услугами пейджинговых компаний в основном курьеры или работники ремонтных служб по вызову. Таким образом, ваш выбор будет зависеть от специфики вашей деятельности.

К какому оператору подключиться?

Если вы живете в Москве, то прочитайте . Если в Санкт-Петербурге - . Не верьте тем, кто говорит: «Подключайся к такому-то оператору: он лучший, у него больше всего абонентов». Больше - не значит лучше. Вы должны определить лучшего оператора самостоятельно. Для начала оцените его по таким параметрам, как зона покрытия и тарифы. Возможно, выбор сразу станет очевидным. Далее ответьте на следующие вопросы: какие дополнительные услуги предоставляет оператор и нужны ли они мне, с какими странами и городами обеспечивается роуминг, какие телефоны можно использовать в сетях данного оператора? Если по всем этим параметрам вам подходят несколько операторов, то обратите внимание на стандарты, в которых они работают. Стандарт GSM-900/1800 может оказаться оптимальным для больших промышленных городов, в то время как NMT-450 покажет себя во всей красе за городом.

Какой стандарт лучше?

Можно с уверенностью сказать, что лучшего стандарта не существует, как не существует лучшей марки автомобиля. Все относительно. Я уже упомянул два стандарта - GSM и NМT, один цифровой, другой аналоговый. У каждого есть свои преимущества и недостатки. О них я не буду рассказывать, этот вопрос уже много раз обсуждался. Дополнительную информацию по стандартам вы можете получить, прочитав соответствующие статьи в разделе « » на этом сайте. Какой стандарт считают лучшим пользователи сотовой связи, вы можете узнать из опроса . Имейте в виду, что это лишь общественное мнение.

Какой телефон лучше купить?

Разумеется, однозначного ответа в данном случае быть не может. Прежде чем купить телефон, нужно ответить на несколько основных вопросов: зачем мне нужен телефон и в каких условиях он будет эксплуатироваться. Чтобы узнать, на что обращают внимание при покупке сотового телефона, посмотрите . Оставив в стороне цену и дизайн, перейдем к практической стороне вопроса. Если телефон будет эксплуатироваться в экстремальных условиях, внимательно присмотритесь к таким моделям, как , или другим аппаратам подобного класса. Если вы собираетесь пользоваться мобильной связью в зонах неуверенного приема, то выбирайте телефон с мощным передатчиком. Решите, насколько важна для вас функция вибровызова. Мода на миниатюризацию прошла. Не стоит гнаться за маленькими и неудобными телефонами. В большой мужской руке вряд ли будет удобно лежать дюймовочка Nokia 8210. Надеюсь, на меня не обидятся мужчины, имеющие этот телефон. А для девушки такой телефон может оказаться вполне удобным.

Есть ли смысл покупать дешевый залоченный телефон у европейского оператора, чтобы потом его разблокировать и пользоваться у нас?

Желание русского человека сэкономить известно. Порой это желание очень сильно. Когда дело касается покупки сотового телефона, разница в пять-десять долларов может кому-то показаться значительной. Некоторых привлекает возможность купить по дешевке залоченный телефон за границей и привезти его в Россию, где умельцы разлочат его за 15-25$. Учитывая, что новые дорогие модели в Европе лочат нечасто, скорее всего это будет недорогая трубка, и вы сэкономите всего долларов 20-40. При этом нет гарантии, что после разлочки телефон будет стабильно работать. В действительности значительная часть сотовых телефонов, продающихся даже в салонах сотовой связи, ранее были залочены на других операторов. Так что вряд ли вам станет точно известно прошлое купленного телефона. Покупать залоченный телефон или нет, решайте сами: вам нести ответственность за ваш выбор.

Правда ли, что у телефонов со встроенной антенной качество приема хуже?

Среди абонентов сложилось такое мнение: раз у телефона нет внешней антенны, то как он может осуществлять качественный прием! До некоторой степени такое мнение оправданно. Наружная антенна обеспечивает практически круговую диаграмму направленности. Таким образом, положение мобильного телефона в пространстве не сказывается на качестве приема. Запрятанная же в корпус антенна может превратить диаграмму направленности в эллиптическую, тогда качество связи будет зависеть от положения телефона по отношению к базовой станции. К тому же корпус аппарата может играть отрицательную роль экрана. Но в большинстве своем эти проблемы остались в прошлом! Технологии не стоят на месте. Посмотрите на такого гиганта сотовой индустрии, как Nokia . Столь крупная компания не стала бы выпускать телефоны со встроенной антенной, если бы они имели неудовлетворительные характеристики по качеству связи. Модель Nokia 8210 в свое время была признана лучшей по качеству приема. Так что можете смело приобретать мобильник со встроенной антенной. Кстати, у таких телефонов есть преимущество: отсутствуют выступающие части (собственно антенна), что очень удобно.

Почему у операторов стандарта NMT (Московская сотовая связь, Дельта Телеком, Сотел-Нижний Новгород и др.) такие большие и дорогие трубки и могу ли я найти маленькую NMT-трубку?

Миниатюризация телефонов стандарта NMT дается с трудом. Причиной тому особенности конструкции антенны (да и всей «начинки» аппарата) для аналогового стандарта, коим является NMT-450. Миниатюризация обходится недешево, что и объясняет высокие цены на NMT-телефоны (по сравнению с GSM-трубками), отчасти это связано также с отсутствием конкуренции Производителей NMT-телефонов практически только два - Nokia и Benefon . Покупатель просто вынужден покупать их телефонные аппараты, если хочет подключиться к оператору стандарта NMT - значит, можно и цену завысить. Хотя очень маленький NMT-аппарат создать довольно сложно, определенные успехи в этом направлении видны. Самая маленькая и самая современная трубка стандарта NTM - весит всего 109 грамм. Но цена…

Почему в различных магазинах и салонах сотовой связи такой большой разброс цен на одинаковые телефоны?

Существует понятие «серого» импорта. Как уже было сказано выше, некоторые магазины торгуют дешевыми разлоченными телефонами, или телефонами, доставленными в Россию нелегально. По данным некоторых исследований, объем «серого» импорта составляет около 80-90% от общего числа телефонов. Естественно, такие аппараты стоят дешевле, чем те, что пришли в Россию легальным путем с заводского конвейера.

Вреден ли сотовый телефон для здоровья?

Это очень спорный вопрос. Одни ученые приводят факты, подтверждающие, что излучение сотового телефона вредно для здоровья, другие опровергают подобные утверждения. Некоторые скандинавские ученые даже считают, что сотовые телефоны не влияют на качество работы навигационных приборов в самолетах или медицинских - в больницах. Поэтому в ряде финских клиник был снят запрет на использование мобильных телефонов, а на борту самолетов некоторых авиакомпаний разрешено пользоваться телефонами. Что думают по этому поводу пользователи мобильной связи, вы можете узнать из данных опроса . Какие бы споры ни велись, можно точно сказать, что некоторые испытывают на себе последствия частых и продолжительных разговоров по мобильному телефону: обычно это головная боль или бессонница. Доподлинно неизвестно, могут ли быть последствия более серьезными.

Я часто езжу в командировки. Что легче и дешевле: пользоваться услугами нескольких операторов или роумингом?

Легче роуминг : заказали и пользуетесь. Но это не всегда дешевле, а порой значительно дороже. Чтобы пользоваться услугами нескольких операторов, необходимо подключиться к каждому из них. Если вы хотите реально сэкономить, то необходимо провести тщательный расчет. Что нужно рассчитывать? Поясню на примере жителя Петербурга, который часто ездит в Москву. Абонент подключен к какому-либо питерскому оператору. Находясь в Петербурге, такой абонент будет звонить по городу (плата за исходящий звонок) и в Москву (плата за межгород), также ему могут звонить из Москвы (плата за входящий звонок). Абонент отправился в Москву и подключил роуминг (платная услуга). Все звонки (входящие из Петербурга, исходящие в Петербург, входящие/исходящие по Москве) будут тарифицироваться по тарифам роуминга. Абонент может поступить и по-другому — подключиться к какому-либо московскому оператору, то есть, находясь в Москве, он будет пользоваться услугами этого оператора. Да, ему необходимо будет вносить ежемесячную абонентскую плату, но он сможет значительно экономить на звонках по Москве и входящих звонках из Петербурга. В действительности стоит учесть еще много других моментов, но в целом такой принцип подсчета применим. Считайте, что для вас дешевле… Абонентам Северо-Западного GSM с 1 июня 2001 г. не нужно вносить ежемесячную плату за роуминг. Несомненно, многие питерцы перестанут пользоваться услугами московского оператора, находясь в Москве. Ведь теперь можно платить только за минуты разговора!

В Европе широко распространены prepaid-карты для GSM. Требуется ли для их использования какое-нибудь подключение или она просто вставляется в любой GSM-телефон?

В телефон вставляется SIM-карта, а является «носителем услуги». Ее нельзя вставить в телефон. Чтобы использовать prepaid-карту, вам необходимо подключиться к европейскому оператору, который предлагает такую услугу.

Почему у Васи мобильник работает в деревне «Простоквашино», а у меня нет?

Существует такое понятие, как зона покрытия, то есть территория, на которой оператор предоставляет свои услуги. Другими словами, это местность (города, деревни, поселки, дороги), где ваш телефон будет работать. У каждого оператора своя зона покрытия. Вполне возможно, что у Васи телефон от другого оператора, а ваш оператор не обеспечивает связь в деревне Простоквашино.

Но не исключен и другой вариант. Каждый телефон обладает определенной мощностью передатчика. Чем передатчик мощнее, тем лучше прием в удаленных местах (зонах неуверенного приема). Может быть, у вашего телефона слабый передатчик. Если вам так важна связь в деревне Простоквашино, купите телефон как у Васи или даже помощнее.

Почему большинству людей не нравится федеральный номер?

А с чего вы взяли, что «большинству»? Например, по данным опроса многие считают, что федеральный номер (номер через «восьмерку» часто называют «кривым») не является признаком несолидности. Такой номер обеспечивает невысокие тарифы (иногда даже тарифы без абонентской платы). Да, звонить на такой номер не всегда удобно: необходимо набирать дополнительные четыре цифры. Не всегда дома или на работе имеется выход на межгород. С реальной трудностью дозвона на такой номер я столкнулся в Москве. С монеточных таксофонов я так и не смог дозвониться на «кривой» номер МТС — пришлось идти на телеграф. Но в целом федеральный номер не считают чем-то непрестижным. Если вы не согласны, выразите свое мнение в указанном выше опросе — с интересом прочитаю.

Дополнительно

Телефонная связь – это передача речевой информации на дальние расстояния. С помощью телефонии люди имеют возможность общаться в режиме реального времени.

Если в момент возникновения технологии способ передачи данных существовал только один – аналоговый, то в настоящий момент успешно применяются самые разные системы коммуникации. Телефонная, спутниковая и мобильная связь, а также IP-телефония обеспечивают надёжный контакт между абонентами, будь они даже в разных концах земного шара. Как работает телефонная связь при использовании каждого из методов?

Старая добрая проводная (аналоговая) телефония

Под термином «телефонная» связь чаще всего понимают связь аналоговую, способ передачи данных, ставший привычными за без малого полтора столетия. При использовании такой , информация передаётся непрерывно, без промежуточной кодировки.

Соединение двух абонентов регулируется набором номера, а затем общение ведётся посредством передачи сигнала от человека к человеку по проводам в самом буквальном смысле этого слова. Соединяют абонентов уже не телефонистки, а роботы, что значительно упростило и удешевило процесс, однако принцип работы аналоговых сетей связи остался прежним.

Мобильная (сотовая) связь

Абоненты операторов сотовой связи ошибочно считают, что «перерезали провод», соединяющий их с телефонными станциями. С виду всё так и есть – человек может передвигаться куда угодно (в рамках покрытия сигналом), не прерывая разговор и не теряя контакт с собеседником, да и <подключить телефонную связь стало легче и проще.

Однако если разобраться, как работает мобильная связь, мы обнаружим не так уж много отличий от работы аналоговых сетей. Сигнал на самом деле «витает в воздухе», вот только от телефона звонящего он попадает на приёмопередатчик, который, в свою очередь, связывается с ближайшим к вызываемому абоненту аналогичным оборудованием…посредством оптиковолоконных сетей.

Этап радиопередачи данных охватывает лишь путь сигнала от телефона к ближайшей базовой станции, которая связана с другими коммуникационными сетями вполне традиционным способом. Как работает сотовая связь, ясно. Каковы же её плюсы и минусы?

Технология обеспечивает большую мобильность по сравнению с аналоговой передачей данных, однако несёт в себе всё те же риски нежелательных помех и возможности прослушивания линий.

Путь сотового сигнала

Рассмотрим подробнее, каким именно способом сигнал достигает вызываемого абонента.

Пользователь набирает номер.
Его телефон устанавливает радиосвязь с ближайшей базовой станцией. Они расположены на высотных домах, промышленных сооружениях и вышках. Каждая станция состоит из приемо-передающих антенн (от 1 до 12) и блока управления. Базовые станции, которые обслуживают одну территорию, соединены с контроллером.
От блока управления базовой станции сигнал по кабелю передается на контроллер, а оттуда, тоже по кабелю, - на коммутатор. Это устройство обеспечивает вход и выход сигнала на различные линии связи: междугородней, городской, международной, других мобильных операторов. В зависимости от размеров сети в ней могут быть задействованы как один, так и несколько коммутаторов, соединенных между собой при помощи проводов.
От «своего» коммутатора сигнал по высокоскоростным кабелям передается на коммутатор другого оператора, причем последний легко определяет, в зоне действия какого контроллера находится абонент, которому адресован звонок.
Коммутатор вызывает нужный контроллер, тот пересылает сигнал на базовую станцию, которая «опрашивает» мобильный телефон.
Вызываемому абоненту поступает входящий звонок.

Такая многослойная структура сети позволяет равномерно распределить нагрузку между всеми ее узлами. Тем самым уменьшается вероятность отказа оборудования и обеспечивается бесперебойная связь.

Как работает сотовая связь, ясно. Каковы же её плюсы и минусы? Технология обеспечивает большую мобильность по сравнению с аналоговой передачей данных, однако несёт в себе всё те же риски нежелательных помех и возможности прослушивания линий.

Спутниковая связь

Давайте посмотрим, как работает спутниковая связь, высшая на сегодняшний день ступень развития радиорелейной связи. Ретранслятор, помещённый на орбиту, способен охватывать огромную площадь поверхности планеты в одиночку. Сеть базовых станций, как в случае с сотовой связью, уже не нужна.

Абонент–физическое лицо получает возможность путешествовать практически без ограничений, оставаясь на связи даже в тайге или в джунглях. Абонент–лицо юридическое может привязать к одной антенне-ретранслятору (это ставшая уже привычной «тарелка») целую мини-АТС, однако при этом следует учитывать объём входящих и исходящих, а также размер файлов, которые необходимо переслать.

Минусы технологии:

серьёзная метеозависимость. Магнитная буря или другой катаклизм способны надолго оставить абонента без связи.
если что-то физически сломалось на спутниковом ретрансляторе, срок, который пройдёт до полного восстановления функциональности, растянется очень надолго.
стоимость услуг связи без границ чаще всего превышает более привычные счета. Выбирая способ связи, важно учесть, насколько необходима вам именно столь функциональная связь.

Спутниковая связь: за и против

Главная особенность «спутника» состоит в том, что он обеспечивает абонентам независимость от наземных линий связи. Преимущества такого подхода очевидны. К ним относятся:

мобильность оборудования. Его можно развернуть в очень короткие сроки;
возможность быстро создавать обширные сети, охватывающие большие территории;
связь с труднодоступными и отдаленными территориями;
резервирование каналов, которые можно задействовать в случае поломки наземной связи;
гибкость технических характеристик сети, позволяющих адаптировать ее практически под любые требования.

Минусы технологии:

серьёзная метеозависимость. Магнитная буря или другой катаклизм способны надолго оставить абонента без связи;
если что-то физически вышло со строя на спутниковом ретрансляторе, срок, который пройдёт до полного восстановления функциональности системы, растянется надолго;
стоимость услуг связи без границ чаще всего превышает более привычные счета.

Выбирая способ связи, важно учесть, насколько необходима вам именно столь функциональная связь.

Все мы пользуемся мобильными телефонами, но при этом редко кто задумывается - как же они работают? В данной статье мы постараемся разобраться, как, собственно, реализуется связь относительно вашего мобильного оператора.

Когда вы осуществляете звонок своему собеседнику, или кто-то звонит вам, ваш телефон соединяется по радиоканалу с одной из антенн соседней базовой станции (БС, BS, Base Station) .Каждая базовая станция сотовой связи (в простонародье - вышки сотовой связи) включает в себя от одной до двенадцати приемо-передающих антенн , имеющих направления в разные стороны с целью обеспечения качественной связью абонентов в радиусе своего действия. Такие антенны специалисты на своем жаргоне называют «секторами» , представляющими собой серые прямоугольные конструкции, которые вы можете практически каждый день видеть на крышах зданий или специальных мачтах.

Сигнал от такой антенны поступает по кабелю прямо в управляющий блок базовой станции. Базовая станция является совокупностью секторов и управляющего блока. При этом определенную часть населенного пункта или территории обслуживают сразу несколько базовых станций, подключенных к специальному блоку - контроллеру локальной зоны (сокращенно LAC, Local Area Controller или просто «контроллер»). Как правило, один контроллер объединяет до 15 базовых станций определенного района.

Со своей стороны, контроллеры (их также может быть несколько) соединены с самым главным блоком - Центром управления мобильными услугами (MSC, Mobile services Switching Center) , который для упрощения восприятия принято называть просто «коммутатором» . Коммутатор, в свою очередь, осуществляет вход и выход на любые линии связи - как сотовой, так и проводной.

Если отобразить написанное в виде схемы, то получится следующее:
GSM-сети небольшого масштаба (как правило, региональные) могут использовать всего один коммутатор. Крупные же, такие как наши операторы «большой тройки» МТС, Билайн или МегаФон, обслущивающие одновременно миллионы абонентов, используют сразу несколько объединенный между собой устройств MSC.

Давайте разберемся, зачем нужна столь сложная система и почему нельзя подключить антенны базовых станций к коммутатору напрямую? Для этого нужно рассказать про еще один термин, называемый на техническом языке handover (хэндовер) . Он характеризует собой передачу обслуживания в мобильных сетях по эстафетному принципу. Иными словами, когда вы перемещаетесь по улице пешком или в транспортном средстве и говорите при этом по телефону, то, чтобы ваш разговор при этом не прерывался, следует своевременно переключать ваш аппарат из одного сектора БС в другой, из зоны действия одной базовой станции или контроллера локальной зоны в другую и т.д. Следовательно, если бы сектора базовых станций подключались к коммутатору напрямую, ему бы пришлось самому осуществлять данную процедуру хендовера всех своих абонентов, а у коммутатора и без того хватает задач. Поэтому для уменьшения вероятности отказов оборудования, связанных с его перегрузками, схема построения сотовых сетей GSM реализуется по многоуровнему принципу.

В итоге, если вы со своим телефоном перемещаетесь из зоны обслуживания одного сектора БС в зону действия другого, то данное перемещение осуществляет блок управления данной базовой станции, не касаясь при это более «высокостоящих» устройств - LAC и MSC. Если же хэндовер происходит между разными БС, то за него берется уже LAC и т. д.

Коммутатор - ни что иное, как основной «мозг» сетей GSM, поэтому его работу следует рассмотреть более детально. Коммутатор сотовой сети берет на себя примерно те же задачи, что и АТС в сетях проводных операторов. Именно он понимает, куда вы осуществляете звонок или кто звонит вам, регулирует работу дополнительных услуг и, собственно, решает - можете ли вы в настоящее время осуществить свой звонок или нет.

Теперь давайте разберемся, что же происходит, когда вы включаете свой телефон или смартфон?

Итак, вы нажали «волшебную кнопку» и ваш телефон включился. На SIM-карте вашего сотового оператора находится специальный номер, который носит название IMSI - International Subscriber Identification Number (Международный опознавательный номер абонента) . Он является уникальным номером для кажой SIM-карты не только у вашего оператора МТС, Билайн, МегаФон и т.п., а уникальным номером для всех мобильных сетей в мире! Именно по нему операторы отличают абонентов между собой.

В момент включения телефона ваш аппарат посылает данный код IMSI на базовую станцию, которая передает его далее на LAC, он же, в свою очередь, отсылает его на коммутатор. При этом в нашу игру вступают два дополнительных устройства, свзанных непосредственно с коммутатором - HLR (Home Location Register) и VLR (Visitor Location Register) . В переводе на русский это, соответственно, Регистр домашних абонентов и Регистр гостевых абонентов . HLR хранит в себе IMSI всех абонентов своей сети. В VLR же содержится информация о тех абонентах, которые пользуются сетью данного оператора в настоящее время.

Номер IMSI передается в HLR с помощью системы шифрования (за этот процесс отвечает еще одно устройство AuC - Центр аутентификации) . HLR при этом проверяет, существует ли в его базе абонент с данным номером, и если факт его наличия подтверждается, система смотрит, может ли он в настоящее время пользоваться услугами связи или, скажем, имеет финансовую блокировку. Если все нормально, то данный абонент отправляется в VLR и после этого получает возможность звонить и пользоваться другими услугами связи.

Для наглядности отобразим данную процедуру с помощью схемы:

Таким образом, мы коротко описали принцип работы сотовых сетей GSM. На самом деле, это описание достаточно поверхностно, т.к. если углубиться в технические детали подробнее, то материал бы получился во много раз объемнее и гораздо менее понятным для большинства читателей.

Во второй части мы продолжим знакомство с работой сетей GSM и рассмотрим, как и за что оператор списывает средства с нашего с вами счета.

Знаете ли вы, что происходит после того, как вы набрали номер друга на мобильном телефоне? Как сотовая сеть находит его в горах Андалусии или на побережье далекого острова Пасхи? Почему иногда неожиданно разговор прерывается? На прошлой неделе я побывал в компании Beeline и попытался разобраться, как устроена сотовая связь…

Большая площадь населенной части нашей страны покрыта Базовыми Станциями (БС). В поле они выглядят как красно-белые вышки, а в городе спрятаны на крышах нежилых домов. Каждая станция ловит сигнал от мобильных телефонов на удалении до 35 километров и общается с мобильным телефоном по служебным или голосовым каналам.

После того, как вы набрали номер друга, ваш телефон связывается с ближайшей к вам Базовой Станцией (БС) по служебному каналу и просит выделить голосовой канал. Базовая Станция отправляет запрос на контроллер (BSC), а тот переадресует его на коммутатор (MSC). Если ваш друг является абонентом той же сотовой сети, то коммутатор сверится с Home Location Register (HLR), выяснит, где в данный момент находится вызываемый абонент (дома, в Турции или на Аляске), и переведет звонок на соответствующий коммутатор, откуда тот его переправит на контроллер и затем на Базовую Станцию. Базовая Станция свяжется с мобильным телефоном и соединит вас с другом. Если ваш друг абонент другой сети или вы звоните на городской телефон, то ваш коммутатор обратится к соответствующему коммутатору другой сети. Сложно? Давайте разберемся подробнее. Базовая Станция представляет из себя пару железных шкафов, запертых в хорошо кондиционируемом помещении. Учитывая, что в Москве было на улице +40, мне захотелось немного пожить в этом помещении. Обычно, Базовая Станция находится либо на чердаке здания, либо в контейнере на крыше:

Антенна Базовой Станции разделена на несколько секторов, каждый из которых «светит» в свою сторону. Вертикальная антенна осуществляет связь с телефонами, круглая соединяет Базовую Станцию с контроллером:

Каждый сектор может обслуживать до 72 звонков одновременно, в зависимости от настройки и конфигурации. Базовая Станция может состоять из 6 секторов, таким образом, одна Базовая Станция может обслуживать до 432 звонков, однако, обычно на станции установлено меньшее количество передатчиков и секторов. Сотовые операторы предпочитают ставить больше БС для улучшения качества связи. Базовая Станция может работать в трех диапазонах: 900 МГц — сигнал на этой частоте распространяется дальше и лучше проникает внутрь зданий 1800 МГц — сигнал распространяется на более короткие расстояния, но позволяет установить большее количество передатчиков на 1 секторе 2100 МГц — Сеть 3G Вот так выглядит шкаф с 3G оборудованием:

На Базовые Станции в полях и деревнях устанавливают передатчики 900 МГц, а в городе, где Базовые Станции натыканы как иглы у ежика, в основном, связь осуществляется на частоте 1800 МГц, хотя на любой Базовой Станции могут присутствовать передатчики всех трех диапазонов одновременно.

Сигнал частотой 900 МГц может бить до 35 километров, хотя «дальность» некоторых Базовых Станций, стоящих вдоль трасс, может доходить до 70 километров, за счет снижения числа одновременно обслуживаемых абонентов на станции в два раза. Соответственно, наш телефон с его маленькой встроенной антенной также может передавать сигнал на расстояние до 70 километров… Все Базовые Станции проектируются таким образом, чтобы обеспечить оптимальное покрытие радиосигналом на уровне земли. Поэтому, несмотря на дальность в 35 километров, на высоту полета самолетов радиосигнал просто не посылается. Тем не менее, некоторые авиакомпании уже начали устанавливать на своих самолетах маломощные базовые станции, которые обеспечивают покрытие внутри самолета. Такая БС соединяется с наземной сотовой сетью с помощью спутникового канала. Система дополняется панелью управления, которая позволяет экипажу включать и выключать систему, а также отдельные типы услуг, например, выключать голос на ночных рейсах. Телефон может измерять уровень сигнала от 32 Базовых Станций одновременно. Информацию о 6-ти лучших (по уровню сигнала) он отправляет по служебному каналу, и уже контроллер (BSC) решает, какой БС передать текущий звонок (Handover), если вы находитесь в движении. Иногда телефон может ошибиться и перебросить вас на БС с худшим сигналом, в этом случае разговор может прерваться. Также может оказаться, что на Базовой Станции, которую выбрал ваш телефон, все голосовые линии заняты. В этом случае разговор также прервется. Еще мне рассказали о так называемой «проблеме верхних этажей». Если вы живете в пентхаусе, то иногда, при переходе из одной комнаты в другую, разговор может прерываться. Это происходит потому, что в одной комнате телефон может «видеть» одну БС, а во второй — другую, если она выходит на другую сторону дома, и, при этом эти 2 Базовые Станции находятся на большом удалении друг от друга и не прописаны как «соседние» у сотового оператора. В этом случае передача звонка с одной БС на другую происходить не будет:

Связь в метро обеспечивается так же, как и на улице: Базовая Станция – контроллер – коммутатор, с той лишь разницей, что применяются там маленькие Базовые Станции, а в тоннеле покрытие обеспечивается не обычной антенной, а специальным излучающим кабелем. Как я уже писал выше, одна БС может производить до 432 звонков одновременно. Обычно этой мощности хватает за глаза, но, например, во время некоторых праздников БС может не справиться с количеством желающих позвонить. Обычно это случается на Новый Год, когда все начинают поздравлять друг друга. SMS передаются по служебным каналам. На 8 марта и 23 февраля люди предпочитают поздравлять друг друга с помощью SMS, пересылая смешные стишки, и телефоны зачастую не могут договориться с БС о выделении голосового канала. Мне рассказали интересный случай. Из одного района Москвы стали поступать жалобы от абонентов о том, что они не могут никуда дозвониться. Технические специалисты стали разбираться. Большинство голосовых каналов было свободно, а все служебные были заняты. Оказалось, что рядом с этой БС находился институт, в котором шли экзамены и студенты беспрерывно обменивались эсэмэсками. Длинные SMS телефон делит на несколько коротких и отправляет каждое отдельно. Сотрудники технической службы советуют отправлять такие поздравления с помощью MMS. Это будет быстрее и дешевле. С Базовой Станции звонок попадает на контроллер. Выглядит он так же скучно, как и сама БС — это просто набор шкафов:

В зависимости от оборудования, контроллер может обслуживать до 60 Базовых Станций. Связь между БС и контроллером (BSC) может осуществляться по радиорелейному каналу либо по оптике. Контроллер осуществляет управление работой радиоканалов, в т.ч. контролирует передвижение абонента, передачу сигнала с одной БС на другую. Гораздо интереснее выглядит коммутатор:

Каждый коммутатор обслуживает от 2 до 30 контроллеров. Он занимает уже большой зал, заставленный различными шкафами с оборудованием:

10.

11.

12.

Коммутатор осуществляет управление трафиком. Помните старые фильмы, где люди сначала дозванивались до «девушки», а затем она уже соединяла их с другим абонентом, перетыкивая проводки? Этим же занимаются и современные коммутаторы:

13.

Для контроля за сетью у Билайна есть несколько автомобилей, которые они ласково называют «ежики». Они передвигаются по городу и измеряют уровень сигнала собственной сети, а также уровень сети коллег из «Большой Тройки»:

14.

Вся крыша такого автомобиля утыкана антеннами:

15.

Внутри стоит оборудование, осуществляющее сотни звонков и снимающее информацию:

16.

Круглосуточный контроль за коммутаторами и контроллерами осуществляется из Центра Управления Полетами Центра Контроля Сети (ЦКС):

17.

Существует 3 основных направления по контролю за сотовой сетью: аварийность, статистика и обратная связь от абонентов. Так же, как и в самолетах, на всем оборудовании сотовой сети стоят датчики, которые посылают сигнал в ЦКС и выводят информацию на компьютеры диспетчеров. Если какое-то оборудование вышло из строя, то на мониторе начнет «мигать лампочка». ЦКС также отслеживает статистику по всем коммутаторам и контроллерам. Он анализирует ее, сравнивая с предыдущими периодами (часом, сутками, неделей и т.д.). Если статистика какого-то из узлов стала резко отличаться от предыдущих показателей, то на мониторе опять начнет «мигать лампочка». Обратную связь принимают операторы абонентской службы. Если они не могут решить проблему, то звонок переводится на технического специалиста. Если же и он оказывается бессильным, то в компании создается «инцидент», который решают инженеры, занимающиеся эксплуатацией соответствующего оборудования. За коммутаторами круглосуточно следят по 2 инженера:

18.