История и перспективы развития мобильного доступа. Другое. Другое. 2012-03-28

2g: начало сетей мобильного интернета

Европейский институт по стандартизации в области телекоммуникаций, созданный в 1988 году, спроектировал GSM (Groupe Special Mobile) как решение, которое откроет новые возможности голосовой телефонии. По сути, речь шла о системе для телефонных звонков – никто не задумывался о том, что GSM может понадобиться для массового использования интернета.

Тот факт, что передача данных по новым устройствам стала цифровой, а не аналоговой, позволил развить многие из основных функций смартфона, которые и сейчас используются в качестве основы мобильного интернета. Такие возможности, как обмен текстовыми сообщениями, загрузка контента и чрезвычайно простой доступ к сети, дали потребителям возможность отправлять электронные письма, просматривать сайты и загружать простой медиаконтент (мелодии звонков и музыкальные файлы).

Уже 3 декабря 1992 года 22-летний сотрудник Sema Group Нил Папуорт протестировал новую технологию для оператора сотовой связи Vodafone, отправив короткое текстовое сообщение – SMS. Оно содержало всего два слова: «Счастливого Рождества». В тот момент сеть еще не позволяла отправлять SMS с телефона на телефон, поэтому первое сообщение передали с компьютера. Первоначально технология SMS была доступна только в сетях GSM, но в конечном итоге распространилась на все цифровые сети.

В 1997 году три лидера мобильного рынка того времени — Ericsson, Motorola и Nokia — объединились, чтобы «подружить» интернет и мобильную связь с помощью WAP (Wireless Application Protocol). Протокол WAP описывал способ, с помощью которого мобильное устройство могло получить доступ к ресурсам интернета без использования других устройств (например, модема).

В течение нескольких месяцев участниками проекта стало большинство крупных производителей инфраструктуры сотовой связи. Уже в мае 1998 года была опубликована первая редакция WAP — v.1.0. В этом протоколе скорости передачи данных варьировались в диапазоне 9,6-56 Кбит/сек.

В октябре 1999, вместе с дебютом Nokia 7110, голландский оператор сотовой связи Telfort BV запустил первый WAP-сайт (пример), который был адаптирован для просмотра на мобильных телефонах. С точки зрения скорости работы, простоты использования и внешнего вида WAP-сайт значительно отставал от ожиданий пользователей.

Кроме того, первые WAP-телефоны не были адаптированы к интернету. Вспомните, как приходилось пользоваться сетью до повсеместного распространения сенсорных экранов. Подключение к WAP-сервисам не входило в ежемесячные тарифные планы и оплачивалось отдельно. К тому же, скорость соединения была весьма низкой.

Протокол WAP дожил до 2022 года, после чего его использование прекратилось. Большинство интернет-браузеров стали поддерживать HTML, CSS и JavaScript. Не нужно было больше использовать WAP-разметку для обеспечения обратной совместимости веб-страниц. HTML стали поддерживать все Android-устройства, все устройства Blackberry, все версии iPhone, все устройства под управлением Windows Phone и многие телефоны Nokia. Смартфоны окончательно превратились в мини-ПК с постоянным подключением к интернету.

Впрочем, WAP утратил всякие перспективы ещё к началу 2000-х годов. В то время началось бурное развитие GPRS и EDGE. В 2000 году появились как первые коммерческие сервисы, так и первые телефоны с поддержкой General Packet Radio Service (GPRS).

В 2001 году GPRS, стандартизированный Европейским институтом телекоммуникационных стандартов, был запущен во всем мире в качестве услуги, предоставляемой в рамках GSM для обеспечения доступа к мобильному Интернету. В системах 2G GPRS обеспечивает скорость передачи данных в диапазоне 56-114 Кбит/сек.

«плохие» и «хорошие» операторы – решение задачки

Самый популярный спорт в сети – это что-то доказать незнакомцу, например, что его оператор плохой, а вот вы сделали правильный выбор. Эта задачка не имеет решения, так как в ней слишком много переменных. Как люди оценивают качество оператора? Поделюсь секретом, который таковым не является.

Большинство людей смотрит на то, как оператор работает в двух точках – у них дома и на работе. Это два места, где человек проводит большую часть своей жизни, а значит, связь в них наиболее важна. Посещение кафе или ресторана, где плохой прием, никак не скажется на восприятии оператора, обычно люди даже не замечают, что им не дозвонились.

Связь во все времена носила вероятностный характер, даже когда она была проводной. Ни один оператор в мире не мог обеспечить одновременное соединение всех своих абонентов, предполагалось, что вероятность такой ситуации стремится к нулю. Поэтому все рассчитывали емкость сети, исходя из пиковых нагрузок и делая небольшой, точно просчитанный запас емкости, предполагая, что сеть будет расти.

С появлением мобильной связи операторы встали перед сложной задачей, им необходимо было точно рассчитать пиковые нагрузки, а также сделать свою услугу конкурентной, не перестараться и не вложить (точнее, вкопать или повесить на столбы, кому как нравится) слишком много денег.

Давайте взглянем на статистику от Роскомнадзора, который учитывает число базовых станций у всех российских операторов. Данные за 2022 год появились в конце марта 2022 года, это самые свежие цифры на момент публикации статьи.

Можно ли из количества базовых станций сделать вывод о том, какой оператор лучше? Если подходить к вопросу в лоб, упростить ситуацию, то выиграть должен тот оператор, что имеет наибольшее число станций. Ведь в этом случае он может обеспечить связь в большем числе мест, с лучшим качеством.

Будь у нас только один стандарт связи, например, 2G, и такие рассуждения были бы верны. Но ведь у нас одновременно есть 2G для голоса, 3G/4G и их промежуточные версии для передачи данных, а также голоса (3G, а также появляется Voice over LTE). В теории выигрыш у того оператора, что имеет сбалансированное число как станций 2G, которые обеспечивают хорошее покрытие голоса и SMS, так и 3G/4G-станций.

Давайте на минутку отвлечемся и вспомним про пробки на дорогах. Очень часто люди заглядывают в навигатор, который пишет, что на дорогах кошмар и пробки составляют десять баллов. Мрак! Можно забыть о машине и пересаживаться на общественный транспорт. Но всегда ли это так?

Зачастую на вашем маршруте пробки не так ужасны, и вы можете добраться до нужно места за считанные минуты. Этот пример хорошо объясняет, что даже «плохой» оператор может работать в двух точках, которые вам нужны, и делать это хорошо. Что создает обманчивое впечатление того, что у него все так же хорошо и в других районах города или страны.

Когда мы говорим о качестве связи, то любой оператор в отдельных точках может быть как очень хорошим, так и очень плохим. Это всегда вероятность, которую сложно предугадать. Можно подобрать места так, что даже оператор с наилучшим покрытием покажет плачевные результаты.

Крайне важно при выборе оператора смотреть на то, какие услуги он предлагает. Не просто слышать про 4G, 4G или иные маркетинговые термины, но понимать, какие скорости достижимы на практике и в чем есть подводные камни. Насколько хорошо работает голосовая связь.

Также следует понимать, что большая тройка и примкнувший к ним Теле2 имеют сравнимые тарифные предложения, в течение года вы не выгадаете ничего, переходя от одного оператора к другому. Более того, конкуренция так высока, что за год ваши расходы при одинаковом профиле пользования услугами связи будут скорее всего сравнимы. В большинстве ситуаций отличия мнимые, завязаны на маркетинг конкретного оператора.

Если цены плюс-минус одинаковы, то как же выбрать оператора? Поделюсь своим подходом, возможно, он вам покажется рациональным и вы назовете его выбором от Муртазина. Я выбираю и выбирал оператора исходя из числа базовых станций и количества современных станций, которые объединены высокоскоростной оптикой.

Я постоянно мотаюсь по стране, для меня важно получать сравнимое качество связи в каждой точке или, точнее, иметь высокую вероятность получить такую связь. В моем неформальном рейтинге всегда лидировал МегаФон, так как инвестиции в сеть начиная с 2008 года были максимальными, компания подобралась к теоретическому максимуму базовых станций для всех территорий в России, развивать сеть в тех же темпах бессмысленно, нужно уже проводить еще более тонкую настройку сети.

Но компания продолжает расширять сеть и вкладывает в нее деньги, активно и первой развивает станции новых поколений. Второе место традиционно занимает и занимал МТС, который в 2022 году совершил рывок и строил очень много базовых станций по стране, чтобы выйти по их количеству на первое место.

Условной второй группой выступают Билайн и Теле2, причем второй догоняет первого, и очень агрессивно. Качество и количество БС у этих компаний сильно отличается от первых двух игроков. И поэтому, когда мне рассказывают о том, что они ничуть не хуже, чем МегаФон или МТС, я всегда ухмыляюсь. Вероятность этого не подтверждается цифрами, пока это игроки другого уровня.

Безусловно, у вас может быть совсем другой подход и вам не нравится тот или иной оператор, вы считаете, что вам ближе другая компания. Это вкусовщина, и она всегда была и есть. Но не нужно тогда говорить о том, что это подтверждается качеством сети и ее работы. Это не так.

Небольшая ремарка относительно различных «исследований» качества сети, которые как будто что-то подтверждают. Все операторы без исключения публикуют такие «исследования», иногда это делают «независимые» игроки, но результаты всегда трактуются в пользу того или иного оператора.

2g – цифровая связь

Появлением второй ступени развития отмечено начало 90-х. Сразу обозначились два главных конкурента:

1. Европейский GSM.
2. Американский CDMA.

Ключевые отличия:

1. Цифровая передача информации.
2. Внеполосный вызов вышки телефоном.

Эру 2G называют эпохой заказанных телефонов. Покупателей слишком много, производитель заранее собирал списки желающих. Первой сеть Радиолиния запустила Финляндия. Европейские частоты исторически выше американских, некоторые диапазоны 1G и 2G (900 МГц) накладываются. Устаревшие системы ускоренно закрывали. Американский IS-54 захватил прежние ресурсы AMPS.

IBM Simon принято считать первым смартфоном: мобильник, пейджер, факс, PDA. Программный интерфейс предоставлял календарь, адресную книгу, часы, калькулятор, блокнот, электронную почту, опцию предсказания следующего символа наподобие Т9. Тачскрин обеспечивал управление клавиатурой QWERTY. Комплект дополнял стилус. Карта памяти PCMCIA ёмкостью 1,8 МБ расширяла функционал.

2G сотовая связь

Наметилась тенденция минимизации аппаратов. Кирпичи начинали весить 100-200 г. Впервые оценены публикой СМС-сообщения. Первый (сгенерированный автоматически) GSM-текст послали 2 декабря 1992 года, в 1993 – произвели опробирование люди. Метод пакетной предоплаты вскоре сделал СМС общение популярной молодёжной забавой. Позже страсть охватила старшие поколения.

Появлением сервиса мобильных платежей (автоматы Кока-Кола, парковки), выходом платного медиаконтента ознаменован 1998 год: провайдером Радиолиния (ныне Элиза) продан первый рингтон. Изначально новостные подписки (2000 г.) распространяли бесплатно, сервис оплачивали рекламными взносами спонсоров.

3g: первый высокоскоростной доступ

По мере того, как 2G распространялась, а люди всех возрастов начали использовать телефоны в повседневной жизни, стал очевиден рост спроса на данные. Пользователи всё активнее требовали увеличения скорости передачи данных. Поскольку 2G не смог справиться с этой задачей, была создана новая технология.

3G представили в Японии в мае 2001 года. Основной технологической разницей между 3G и 2G было использование пакетной коммутации (3G), а не коммутации каналов (2G). При этом скорость 3G выросла в среднем до 2 Мбит/сек. (с 200 Кбит/сек. в начале внедрения технологии). Произошла революция, которую можно сравнить лишь с переходом от 56k-модемов к широкополосному доступу.

Благодаря надежному, быстрому подключению стали стремительно развиваться услуги потокового видео на телефоне, включая видеозвонки. Большинство сайтов обзавелись версиями для мобильных устройств. В целом, с середины 2000-х годов 3G значительно изменило веб-индустрию, особенно с точки зрения приложений и веб-интерактивности.

HSDPA по сравнению с WCDMA, EDGE, GPRS, GSM.

С приходом и распространением 3G, началась современная эпоха беспроводных мобильных смартфонов как карманных компьютеров, особенно после 2005 года, когда в 3G была внедрена технология пакетной передачи данных High-Speed Downlink Packet Access (HSDPA).

Однако к 2009 году стало ясно, что в какой-то момент сети 3G будут перегружены трафиком от приложений, которым необходим доступ в сеть. В скором времени индустрия сосредоточилась на внедрении технологий 4G, намереваясь увеличить скорость в несколько раз по сравнению с существующими сетями 3G.

Mvno — совсем не лирическое отступление

MVNO (mobile virtual network operator) — виртуальный оператор связи, который оказывает услуги под своей торговой маркой, но не имеет собственной технической базы. То есть оператор выпускает свои брендированные SIM-карты, со своими тарифами и услугами, но при этом не имеет своего радиочастотного ресурса и радиопередающей инфраструктуры, а просто арендует их, используя сети, коммутаторы, а иногда и биллинг оператора сотовой связи.

С инженерной точки зрения MVNO представляет собой схему реализации виртуальной сети на основе имеющейся радиопередающей инфраструктуры сотовых операторов. На схеме можно видеть, что вся физическая часть находится в плоскости MNO — обычного сотового оператора, а виртуальному «достаётся» HLR (база данные с информацией об абонентах этой сети)

/AuC (центр аутентификации) и MSC — коммутирующий сервис, который через привратник может подключаться к PSTN — телефонной сети общего пользования. MSC виртуального оператора взаимодействует с BSC (Base Station Controller), который объединяет базовые станции и содержит всю логику управления и присоединяется к центру коммутации подвижной связи MSC (а он непосредственно управляет соединением между абонентами). Получается своеобразный симбиоз — к обычной сети добавляется сеть с выделенными возможностями.

С точки зрения экономики такой оператор — выгодная история: фактически можно закупать трафик по оптовым ценам и перепродавать по своим розничным или раздавать, если того требует стратегия и цель создания MVNO. Низкие цены на услуги виртуального оператора обусловлены тем, что нет необходимости платить за дорогостоящее оборудование, радиочастоты, поддерживать, развивать и модернизировать инфраструктуру.

В последнее время на рынке России появилась ещё одна предпосылка, которая играет на руку компании, решившейся на создание MVNO — телефоны и смартфоны с двумя SIM-картами. По

, суммарная доля продаж смартфонов с двумя и более SIM-картами в РФ в 2022 году составила 60%. Это серьёзный рост, тем более, что производители стали предлагать две симки не только на бюджетных моделях, но и на флагманах. К этой цифре можно добавить тех, кто стабильно имеет два телефона из разряда: «мой вечный номер» и «для акционных и дешёвых симок».

Очевидно, что MVNO — хорошее решение для туристической отрасли, провайдеров, розничных сетей, банков, операторов фиксированной связи, платёжных систем и т.д… Есть общий набор выгод, которые может получить каждая компания, принадлежащая к перечисленным сферам деятельности.

• Использование MVNO для электронной коммерции и мобильной рекламы — виртуальный оператор в собственной сети может свободно регулировать контент и использовать рекламные функции по своему усмотрению.
• Рассылка оповещений и предоставление информационных услуг. Например, реализация мобильной справочной службы, в которой абонент сможет запрашивать информацию. Причём любой VAS (value added services — дополнительная услуга) можно реализовать по двум основным моделям:

  &nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp 1) интерактивный класс — доступ к услугам осуществляется через web—браузер мобильного устройства
  &nbsp&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp 2) фоновый класс — услуга распространяется по подписке (баланс, курс валют, данные с терминала и проч.)

• Использование услуг межмашинного взаимодействия (M2M) — отслеживания датчиков, показателей, информации от банкоматов или терминалов посредством сети GSM.
• Коммуникация с потребителем, оказание технической и сервисной поддержки.
• Создание домашних зон — актуально для ритейла, банков, крупных развлекательных и туристических компаний, крупных предприятий и агломераций предприятий.
• Работа с сотрудниками: мониторинг, обеспечение связью.

Таким образом, MVNO соединяет в себе преимущества обычной мобильной связи GSM и VoIP, что делает его серьёзным и востребованным инструментом крупных компаний.

Архитектура сотовой системы

Повышение спроса и низкое качество существующих услуг побудили поставщиков мобильных услуг исследовать способы улучшения качества обслуживания и поддержки большего числа пользователей в своих системах. Поскольку количество частотного спектра, доступного для использования подвижной сотовой связью, было ограниченным, для покрытия связи было необходимо эффективное использование требуемых частот.

В современной сотовой телефонии сельские и городские районы делятся на районы в соответствии с конкретными правилами предоставления услуг. Параметры развертывания, такие как количество деления и размеры ячеек, определяются инженерами, имеющими опыт работы в архитектуре сотовых систем.

Обеспечение для каждого региона планируется в соответствии с инженерным планом, который включает в себя ячейки, кластеры, повторное использование частот и передачу обслуживания.

Ячейка является основной географической единицей сотовой системы. Это базовые станции, передающие сигнал через небольшие географические области, которые представлены в виде шестиугольников. Размер каждого варьируется в зависимости от ландшафта. Из-за ограничений, наложенных естественной местностью и искусственными структурами, истинная форма ячеек не является идеальным шестиугольником.

Кластер — это группа ячеек. Ни один канал не используется повторно в кластере.

Поскольку для мобильных систем было доступно лишь небольшое количество частот радиоканалов, инженерам пришлось искать способ повторного использования радиоканалов для одновременной передачи более одного разговора. Решение, принятое в отрасли, называлось планированием или повторным использованием частоты.

Стандарты сотовой связи заключаются в следующем: концепция повторного использования частот основана на назначении каждой ячейке группы радиоканалов, используемых в пределах небольшой географической области. Ячейкам присваивается группа каналов, которая полностью отличается от соседних аналогичных единиц.

Ячейки с одинаковым номером имеют одинаковый набор частот. Если количество доступных частот равно 7, коэффициент повторного использования частоты равен 1/7. То есть каждая ячейка использует 1/7 доступных сотовых каналов.

Виды телефонов.

Сотовый (мобильный) телефон – абонентский терминал, работающий в сотовой сети. По сути, каждый сотовый телефон является специализированным компьютером, который ориентирован, в первую очередь, на обеспечение (в зоне покрытия домашней или гостевой сети) голосового общения абонентов, но также поддерживает обмен текстовыми и мультимедийными сообщениями, снабжен модемом и упрощенным интерфейсом. Передачу голоса и данных современные мобильные телефоны обеспечивают в цифровой форме.

Раннее существовавшее разделение аппаратов на «недорогие», «функциональные», «бизнес-» и «имиджевые» модели все больше теряет смысл – бизнес-аппараты приобретают черты имиджевых моделей и развлекательные функции, в результате использования аксессуаров недорогие телефоны становятся имиджевыми, а у имиджевых быстро растет функциональность.

Миниатюризация трубок, пик которой пришелся на 1999–2000, завершилась по вполне объективным причинам: аппараты достигли оптимального размера, дальнейшее их уменьшение делает неудобным нажатие кнопок, чтение текста на экране и т.д. Зато сотовый телефон стал настоящим предметом искусства: к разработке внешнего вида аппаратов привлекают ведущих дизайнеров, а владельцам предоставляются широкие возможности персонифицировать свои аппараты самостоятельно.

В настоящее время производители уделяют особое внимание функциональности мобильных телефонов, причем как основным (увеличивается время автономной работы, улучшаются экраны и т.д.), так и дополнительным их возможностям (в аппараты встраивают цифровые фотокамеры, диктофоны, МР3-плееры и прочие «сопутствующие» устройства).

Практически все современные аппараты, за исключением некоторых моделей нижнего ценового диапазона, позволяют загружать программы. Большинство аппаратов может исполнять Java-приложения, увеличивается количество телефонов, использующих операционные системы, унаследованные от КПК или портированные с них:

В качестве абонентских терминалов сегодня могут использоваться также коммуникаторы – карманные компьютеры, снабженные модулем с поддержкой GSM/GPRS, а иногда EDGE и стандартов третьего поколения.

Возможности создания mvno по отраслям

Наша компания уже давно занимается созданием виртуальных операторов для B2B, и на сегодня опыт

позволяет выделить несколько основных сфер, которые успешно используют «свою сотовую сеть». Изначально было понятно, что различные сферы бизнеса нуждаются в разных конфигурациях MVNO. Поэтому нам удалось создать оптимальные решения исходя из потребностей каждой группы потенциальных владельцев виртуальной сети. Выделим три основные типа создания виртуального оператора.

Light MVNO — простое решение, которое не накладывает на владельца никаких серьёзных обязательств по управлению. Фактически это реселлерская схема, внедряя которую компания получает неплохой инструмент привлечения и удержания клиентов, а также источник дополнительного дохода за счёт дилерской комиссии.

Компания может брендировать SIM-карты и упаковку, получает доступ к админ-панели статистики. Приём платежей, техническая поддержка и имя сети находятся на стороне оператора-партнёра HNO (Hosting Network Operator — грубо говоря, хозяин радиосети). Эта схема подойдёт тем, кому интересно предоставление услуг связи для клиентов, но не сильно хочется заморачиваться с технической стороной вопроса: салонам связи, туристическим компаниям, розничным сетям, ритейлу, страховым компаниям и проч.

Pro MVNO — решение для компаний, имеющих свою развитую АТС и использующих её, например, для связи между сотрудниками и подразделениями. Кроме того, такая сеть может использоваться для нишевых предложений: мигрантов, студентов, волонтёров масштабных мероприятий и т.д… Pro MVNO даёт серьёзные возможности.

• Свой трафик и трафик конвергентной связи (SIP GSM). Компания может одновременно использовать преимущества мобильной связи и IP-телефонии.
• Разработка собственных тарифных планов. Единственное ограничение — это рамки, установленные биллинговой системой HNO (в нашем случае, Tottoli GSM). Биллинг — это система, отвечающая за сбор и обработку данных в телекоммуникациях. Тарификация и схемы тарификации также учитываются в биллинге, поэтому при разработке тарифов стоит учитывать его особенности. Впрочем, за рамки выйти сложно — современные биллинговые системы гибкие и функциональные.
• Возможность создания механизмов расчёта с абонентами. Существуют два основных механизма: препейд (абонент заплатил и пользуется связью) и постпейд (абонент использовал услуги и заплатил в конце периода). В случае использования Pro MVNO компания может выбирать наиболее целесообразный для себя вариант или совмещать оба.
• Своя техническая поддержка. С одной стороны, это несёт дополнительные затраты, а с другой — даёт возможности. Прежде всего это возможность накопления знаний об абонентах и способ реализовать информирование и некоторые маркетинговые инициативы.
• Управление маршрутизацией и направлениями. Это необходимо компаниям, желающим объединять, например, филиалы или группы абонентов и формировать для них тарифы по направлениям.

HNO предоставляет владельцу виртуального оператора право присваивать сети название (например, по имени бренда). Приём платежей осуществляется на стороне MVNO, предоставляется админ-панель (биллинг статистика).

Такой вариант подойдёт для компаний, готовых и способных отвечать за администрирование виртуальной сети и использовать все перечисленные преимущества. Это банки, крупные предприятия и холдинги с разветвлённой сетью филиалов, компании, оказывающие услуги фиксированной связи и желающие удерживать абонентов и получать дополнительный доход.

Full MVNO нацелен на корпоративного клиента, стремящегося строить на основе связи свои бизнес-процессы. Например, это могут быть владельцы мобильных платёжных сервисов или операторы фиксированной связи. Если обратиться к глобальному MVNO, можно найти множество примеров, когда виртуальные операторы зачастую становились конкурентом крупнейших игроков рынка сотовой связи, например, завоёвывая низкими ценами и агрессивным маркетингом молодёжную аудиторию.

Кроме перечисленных выше преимуществ Pro MVNO, компания получает дополнительные возможности.

Фактически формируется полноценный MVNO — оператор подвижной связи с тарифами, номерной базой, биллингом, работающий как HNO, но не имеющий собственной радиосети.

Tottoli GSM помогает развивать MVNO, используя сочетание технологий VoIP и классического GSM. Снижается себестоимость звонков, а это гарантирует возможность формирования низких цен на связь, в том числе в роуминге, который зачастую является беспредельно дорогим и выступает причиной расторжения договора между абонентом и оператором.

Сегодня множество бизнес-процессов завязано на IP-телефонии. Но есть небольшая особенность, с которой рано или поздно сталкивается компания — VoIP начинает не хватать. И это связано, прежде всего, с мобильностью. Поэтому создание одного из типов MVNO — разумное решение для построения телекоммуникационной и IT-инфраструктуры, нацеленной на оптимизацию процессов и интенсивное развитие.

Как работает мобильная связь: ликбез

Обратите внимание на промышленные здания, городские высотки и специальные вышки. На них располагаются большие серые прямоугольные блоки с торчащими антеннами разных форм. Это приемо-передающие операторов сотовой связи. От антенны сигнал по кабелю передается непосредственно в управляющий блок станции. Вместе они и образуют базовую станцию [антенны и управляющий блок].

В свою очередь, контроллеры 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.

Несмотря на своё название, пчёлы в функционировании сотовой связи никак не задействованы. Сотовой связь называется потому, что территория, на которой обеспечивается связь, разбивается на отдельные ячейки или соты.

Соты формируют многочисленные базовые станции – это совокупности антенн, расположенные где-то на крышах зданий.

Каждая такая станция способна поймать сигнал от сотового телефона на расстоянии до 35 километров.

Антенна базовой станции разбита на несколько участков, каждый из которых направлен в свою сторону.

Антенна может включать в себя до шести секторов, каждый из которых в состоянии обрабатывать до 72 звонков одновременно.

То есть теоретически одна базовая станция может обрабатывать до 432 звонков, правда на практике используется меньшее количество секторов антенны.

Провода от антенн тянутся в специальный домик, который по сути и является базовой станцией.

Физически она выполнена в виде двух железных шкафов, установленных в помещениях с хорошей системой вентиляции.

Как правило, базовые станции устанавливаются на чердаках или крышах в специальных контейнерах.

За городом антенны базовых станций как правило устанавливают на антенно-мачтовых сооружениях.

Это наиболее эффективный способ обеспечить связью трассы и большие территории за пределами города.

В этом случае базовые станции располагаются в специализированных вагончиках около вышек.

Провода спускаются от антенн и проникают в помещение.

С базовых станций вызов переводится на центральный контроллер, где и происходит установление соединения с нужным абоненту направлением.

Контроллер и базовая станция связываются по оптическому или радиорелейному каналам. Один контроллер способен обслуживать до шестидесяти базовых станций.

Ниже вы можете увидеть, что из себя представляет коммутатор:

Коммутаторы размещают в больших помещениях, заполненных металлическими шкафами с оборудованием.

Задача коммутатора состоит в управлении трафиком. Если раньше чтобы поговорить друг с другом, абонентам нужно было сначала связываться с телефонисткой, которая затем вручную переставляла нужные провода, то теперь с ее ролью отлично справляется коммутатор.

Стандарт — дело тонкое

В России, как и в других странах, одновременно действует целый зоопарк разных стандартов. Это необходимо, прежде всего, для сохранения работоспособности всех мобильных терминалов, в том числе телефонов, работающих только в GSM, и даже древних трубок, работающих только в одном из двух диапазонов GSM.

Из основных стандартов (служебная TETRA и прочая экзотика не в счёт) у нас работает GSM в диапазонах 900 и 1800 МГц, сети UMTS (3G) в диапазонах 900 и 2100 МГц, LTE (4G) двух разновидностей (FDD и TDD) в нескольких частотных диапазонах и CDMA (Скайлинк)

в диапазоне 450 МГц. По мере роста распространённости терминалов с поддержкой 3G и 4G операторы начинают «отбирать» у своих сетей GSM часть полос и запускать на этих полосах LTE (4G). Это рационально и необходимо, так как современные стандарты 3G и LTE (4G) позволяют на той же полосе частот обслужить намного больше абонентов.

А преимущество стандарта LTE ещё и в том, что он позволяет объединять и совместно использовать несколько полос частот в разных диапазонах. Это и есть LTE Advanced (LTE-A) с агрегацией частот. Такой «частотный бутерброд» резко повышает эффективность и позволяет добиться фантастических скоростей передачи данных.

Например, в московской сети МегаФон увидеть больше 200 Мбит/с вполне реально. К сожалению, поддерживающих технологию LTE-A смартфонов и роутеров пока сравнительно мало, но это вопрос времени. Ошибочно полагать, что такие современные и скоростные сети доступны только в Москве, в том же МегаФоне сети LTE-A уже есть в пятнадцати городах России.

Стандарт LTE, конечно, объективно лучше, чем UMTS и, тем более, лучше, чем GSM. Позволяет обслуживать намного больше абонентов на тех же частотах и обеспечивает совсем другие скорости передачи данных. Но «счастье» не только в самом стандарте, но и в используемом диапазоне частот.

Общее правило: чем ниже частота, тем лучше проникновение сигнала через стены зданий и тем больше «дальнобойность» базовых станций и терминалов. Самая низкая частота в России у Скайлинка (450 МГц), благодаря этому небольшим количеством базовых станций можно «накрывать» обширные территории, сигнал Скайлинка часто присутствует в такой глуши, куда не пока не дотянулся никто из остальных операторов.

Беда в том, что стандарт Скайлинка (CDMA 450) поддерживает считанное количество китайских телефонов и смартфонов. В обозримом будущем возможен переход на LTE в этом диапазоне и появление поддержки этого диапазона в большинстве современных смартфонов. Всё очень непросто и взаимосвязано.

Стандарт GSM 900 хорош для покрытия больших территорий и «пробивания» стен зданий, GSM 1800 — для обслуживания большого числа абонентов. Но в GSM 1800 требуется в четыре раза больше базовых станций для такого же покрытия. Аналогично с LTE (4G): диапазон 800 МГц хорошо подходит для «лесов и болот», диапазон 2600 МГц даёт необходимую ёмкость сети в городах.

Сейчас под LTE всё активнее используют диапазон 1800 МГц (полосы частот, «отобранные» у сетей GSM). Тоже вопрос совместимости терминалов. Например, привезённые из США iPhone могут работать в LTE 800 МГц (Band 20), но не поддерживать Band 7 (2600 МГц).

Частот в Band 20 у наших операторов сравнительно мало, и сети в этом диапазоне развивают не так активно, а владельцы таких iPhone жалуются на низкую скорость и «плохого оператора». С LTE в диапазоне 1800 МГц тоже не всё гладко: ваш любимый роутер LTE в диапазоне 1800 может не работать, и опять будет виноват «плохой оператор».

Производители смартфонов, планшетов и другой электроники зачастую адаптируют свои устройства под конкретные рынки. Это заключается не только в том, что они переводят инструкцию, как это видится со стороны. При качественной локализации они также работают с локальными операторами.

В таких устройствах прописаны точки доступа, проверена работа с огромным зоопарком SIM-карт, которые есть у операторов, выставлены правильные настройки для сети в инженерном меню телефона. Одна и та же модель может быть настроена так, что ее локальный вариант будет дольше и устойчивее цепляться за сеть, чем аналог, привезенный из Европы или США.

У природы есть плохая погода

Возможно, вы слышали фразу «сота дышит». Речь о том, что с повышением нагрузки (число одновременно разговаривающих) территория покрытия базовой станции 3G может уменьшаться, вплоть до появления «дыр» в покрытии там, где соседние соты мало перекрывают друг друга.

Ближе к границам сот связь 3G может быть сносной в периоды умеренной нагрузки и сильно портиться или вообще пропадать в «пиковые» часы. Также многие забывают о том, что связь терминала (телефона) с базовой станцией — своего рода «последняя миля», разговор или трафик передачи данных ещё нужно доставить от базовой станции до коммутатора.

В крупных городах сейчас большинство базовых станций подключены по оптоволоконному кабелю, в населенных пунктах поменьше используют радиорелейные каналы связи. Тянуть оптоволокно на десятки километров дорого и ненадёжно, его ещё порой пытаются сдать в пункт приёма цветных металлов.

Всё было неплохо, пока в сетях «гулял» преимущественно голос, с ростом объёмов передачи данных радиорелейки перестали справляться. Их меняют на новые, большей пропускной способности, но дело это дорогое и небыстрое с учётом многих тысяч станций, нуждающихся в таком апгрейде.

Заголовок про погоду неслучаен, радиорелейные каналы связи резко теряют свою пропускную способность во время дождя. Бороться с этим сложно, и в плохую погоду можно ненароком остаться без мобильного интернета. Особенно в местах, удалённых от сравнительно крупных населённых пунктов.

Сезонный фактор тоже имеет значение. Зимой всё может прекрасно работать, и мобильный интернет будет «летать», а на майские праздники и летом, с появлением дачников, всё становится совсем плохо, и просто в соцсети посидеть – счастье, не говоря уже про онлайн-видео.

Может быть перегрузка конкретной базовой станции, а может и радиорелейный канал связи не справляться. Точный «диагноз» может поставить только сам оператор. Чтобы разобрались в проблеме и приняли меры, нужно активно писать и жаловаться, рассчитывать на «само как-нибудь исправится» бесполезно.

И опять пресловутая «экономическая целесообразность»: окупится ли дорогостоящая модернизация? Если голосовая связь работает, то официальных претензий к оператору в принципе быть не может. И даже если голосовая связь перестаёт работать, то в «Договоре» заботливо указано про «вероятностный характер связи», не подкопаешься.

P.S. В следующем материале мы остановимся на покрытии сотовых сетей, качестве сигнала на улице и в домах, поговорим о частотах и проникновении волн. Затронем разницу между операторами в России и других странах, чем отличаются стратегии их развития.

Поделиться: 

Мы в социальных сетях: