Как измерить уровень сигнала связи и выбрать сотового оператора? в городе Екатеринбург

1 Основные векторы атак

Посколько Um-интерфейс является радиоинтерфейсом, весь его трафик «виден» любому желающему, находящемуся в радиусе действия BTS. Причем анализировать данные, передаваемые через радиоэфир, можно даже не выходя из дома, используя специальное оборудование (например, старый мобильный телефон, поддерживаемый проектом OsmocomBB, или небольшой донгл RTL-SDR) и

прямые руки

самый обычный компьютер.

Выделяют два вида атаки: пассивная и активная. В первом случае атакующий никак не взаимодействует ни с сетью, ни с атакуемым абонентом — исключительно прием и обработка информации. Не трудно догадаться, что обнаружить такую атаку почти не возможно, но и перспектив у нее не так много, как у активной. Активная атака подразумевает взаимодействие атакующего с атакуемым абонентом и/или сотовой сетью.

Можно выделить наиболее опасные виды атак, которым подвержены абоненты сотовых сетей:

7 Основные принципы взаимодействия MS и BTS

Начнем с того, что происходит при включении мобильного телефона. Чаще всего, даже если телефон выключен со вставленной батареей, он продолжает работать. В это время работает небольшая программа, называемая «загрузчиком». Загрузчик ожидает нажатия клавиши включения, запускает процесс зарядки при подключении зарядного устройства, а иногда и будильник.

Все зависит от конкретной модели телефона. Как только нажимается клавиша включения, начинается процесс загрузки операционной системы, которая сначала проверяет наличие SIM-карты, а затем запускает сканирование эфира в поисках сети оператора. Даже если SIM-карты нет, телефон все-равно подключается к ближайшей базовой станции, предоставляя возможность экстренного вызова.

Если SIM-карта на месте, выполняется запрос Location Update, уведомляющий сеть о текущем LAС абонента. Затем, базовая станция запрашивает IMEI телефона и IMSI SIM-карты, чтобы идентифицировать абонента (Identity Request). Если предоставленный IMEI отличается от того, с которым абонент подключался раньше, оператор может выслать настройки интернета.

Теперь подробнее остановимся на процессе подключения к сети. Каждая базовая станция обязательно имеет широковещательный канал CCCH, который располагается на нулевом таймслоте определенного ARFCN. В процессе сканирования эфира телефон последовательно переключает частоту тюнера, измеряя мощность принимаемого сигнала.

Как только BTS с наиболее сильным сигналом будет найдена, телефон переключается на ее канал синхронизации (SCH). Затем, получив первый Synchronization Burst, телефон определяет порядок следования таймслотов, а также идентификационные данные BSIC, которые состоят из NCC (Network Color Code) и BCC (Base station Color Code). Список разрешенных и запрещенных для подключения идентификаторов хранится на SIM-карте.

Как только телефон находит разрешенный BCCH, посылается RACH-запрос, базовая станция выделяет определенный физический канал, выполняет аутентификацию абонента, а также регистрирует его прибывание в VLR и HLR. После этого телефон находится в режиме IDLE.

При входящем звонке или SMS-сообщении, все базовые станции текущего LAC начинают рассылать Paging Requests, чтобы уведомить абонента о каком-либо событии. Если телефон его «услышал», он отвечает, сеть высылает пакет Immediate Assignment, описывающий выделенные абоненту ресурсы (частота, номер таймслота и т.д.). Очень похоже на Ping в Интернете. С этого момента телефон находится в режиме DEDICATED до момента разрыва соединения.

В случае, если абонент сам выступает в роли инициатора соединения, ему необходимо сначала выслать запрос CM Service Request, а затем дождаться Immediate Assignment от сети.

4 Что такое burst?

Данные в эфире передаются в виде последовательностей битов, чаще всего называемых «burst», внутри таймслотов. Термин «burst», наиболее подходящим аналогом которому является слово «всплеск», должен быть знаком многим радиолюбителям, и появился, скорее всего, при составлении графических моделей для анализа радиоэфира, где любая активность похожа на водопады и всплески воды. Подробнее о них можно почитать в

(источник изображений), мы остановимся на самом главном. Схематичное представление burst может выглядеть так:

Guard PeriodВо избежание возникновения интерференции (т.е. наложения двух busrt друг на друга), продолжительность burst всегда меньше продолжительности таймслота на определенное значение (0,577 — 0,546 = 0,031 мс), называемое «Guard Period».

Tail BitsДанные маркеры определяют начало и конец burst.

InfoПолезная нагрузка burst, например, данные абонентов, либо служебный трафик. Состоит из двух частей.

Stealing FlagsЭти два бита устанавливаются когда обе части данных burst канала TCH переданы по каналу FACCH. Один переданный бит вместо двух означает, что только одна часть burst передана по FACCH.

Training SequenceЭта часть burst используется приемником для определения физических характеристик канала между телефоном и базовой станцией.

1 Провайдеры услуг сотовой связи

По аналогии с интернет-провайдерами, услуги сотовой связи предоставляют определенные компании, чаще всего называемые «операторами». Каждый из них предлагает свой спектр услуг, а также устанавливает свои тарифные планы. Чаще всего операторы используют собственное оборудование для построения основной инфраструктуры сети; некоторые же используют уже имеющуюся, например, в России оператор Yota работает на базе оборудования оператора Megafon.

С точки зрения рядового абонента мобильных сетей, индивидуальность оператора заключается в качестве предоставляемых услуг связи, определенном диапазоне номеров, собственных брендовых SIM-картах, а также тарифных планах. Со стороны самих операторов, а также других телекоммуникационных областей, идентификация каждого из них осуществляется по коду страны (MCC — Mobile Country Code) и уникальному коду сети внутри страны (MNC — Mobile Network Code).

Кроме этого, идентификация абонентов осуществляется не по привычному для нас телефонному номеру, а по международному идентификатору абонента — IMSI (International Mobile Subscriber Identity), который записан в SIM-карте абонента, а также в базе данных оператора.

2 Принципы обеспечения сетевого покрытия

Покрытие определенной местности сотовой связью обеспечивается за счет распределения приемопередающих устройств по ее площади. Уверен, многие видели их на рекламных шитах, различных зданиях, и даже на отдельных мачтах. Чаще всего они представляют из себя несколько направленных антенн белого цвета, а также небольшое здание, куда тянутся провода.

Ключевая особенность сотовой связи заключается в том, что общая зона покрытия делится на ячейки (соты), определяющиеся зонами покрытия отдельных базовых станций (БС). Кстати, отсюда как раз и возникло название «сотовая связь». Каждая базовая станция покрывает один или несколько секторов, а также имеет один или несколько приемопередатчиков в каждом секторе, каждый из которых излучает сигнал на своей частоте.

Проще говоря, сота — это одна из ячеек покрытия, имеющая свой уникальный идентификатор, называемый CI (Cell ID). Соты можно классифицировать по масштабу покрываемой территории: макросота (до 35 км, иногда до 70 км), обычная сота (до 5 км), микросота (до 1 км), пикосота (до 300 метров) и фемтосота (чаще встречаются внутри помещений, покрывают десятки метров).

Базовые станции, расположенные поблизости, работают в различных частотных диапазонах, благодаря чему соты различных операторов могут частично или почти полностью накладываться друг на друга. Совокупность базовых станций, работающих совместно, называется зоной местоположения — LAC (Location Area Code).

Все базовые станции обязательно передают в эфир свои идентификационные данные, такие как MCC, MNC, Cell ID, а также LAC, благодаря чему, мобильные телефоны подключается только к BTS своего оператора. Кроме этого, мобильные телефоны с определенным интервалом уведомляют сеть о своем текущем местоположении, т.е. LAC. Данная процедура называется Location Update, но об этом позже.

3 Инфраструктура сотовых сетей

Базовые станции не могут существовать сами по себе, поэтому, находясь в определенном LAC, они подключаются к контроллеру базовых станций — BSC (Base Station Controller). Контроллеры, в свою очередь, выполняют балансировку нагрузки, а также активно участвуют в процессе обмена трафика между сетью и своими «подчиненными».

Взаимодействие BTS и BSC осуществляется посредством интерфейса A-bis. В пределах сети у большинства операторов, чаще всего, несколько контроллеров базовых станций, которые посредством A-интерфейса и Gb-интерфейса к коммутационным узлам сети (MSC — Mobile Switching Center, SGSN — Serving GPRS Support Node).

MSC образует ядро сетевой инфраструктуры (Core Network), в которое входят следующие основные элементы:

  • HLR (Home Location Register) — база данных, содержащая персональные данные каждого абонента, включая телефонный номер, тарифный план, список подключенных услуг, а также информацию об используемой абонентом SIM-карте.
  • VLR (Visitor Location Register) — временная база данных абонентов, которые находятся в зоне действия определённого центра мобильной коммутации. Каждая базовая станция в сети приписана к определённому VLR, так что абонент не может присутствовать в нескольких VLR одновременно.
  • AuC (Authentication Center) — центр аутентификации абонентов, выполняющий проверку подлинности каждой SIM-карты, подключающейся к сети.
  • SMSC (SMS Center) — центр обмена короткими текстовыми сообщениями, занимающийся их хранением и маршрутизацией.
  • GMSC (Gateway MSC) — шлюз, предоставляющий доступ к сетям проводных городских телефонов. Именно благодаря данному элементу возможны звонки между абонентами сотовых и городских телефонных сетей.
  • SGSN (Serving GPRS Support Node) — узел обслуживания абонентов GPRS, выступающий точкой соединения между системой базовых станций (BSS) и базовой сетью (Core Network). SGSN можно назвать аналогом коммутатора MSC сети GSM. SGSN выполняет контроль доставки пакетов данных, мониторинг находящихся в режиме online пользователей, преобразование кадров GSM в форматы, используемые протоколами TCP/IP глобальной компьютерной сети Internet, регистрацию или «прикрепление» (attachment) абонентов, вновь «появившихся» в зоне действия сети, шифрование данных, обработку поступающей биллинговой информации, а также обеспечивает взаимодействие с реестром собственных абонентов сети HLR. В отличии от вышеперечисленных элементов, SGSN соединяется напрямую с BSC.

Кроме этого, внутри инфраструктуры сети существует биллинговая система, где хранится наш «баланс», списывается плата за пользование услугами, а также обрабатываются различные платежные операции. Оператор может присоединять и другие подсистемы к ядру сети на свое усмотрение.

1 Частотные диапазоны

Любое оборудование в сотовых сетях взаимодействует посредством определенных интерфейсов. Как уже говорилось, обмен данными между базовой станцией и абонентом осуществляется через

, который в первую очередь является радиоинтерфейсом, следовательно обмен данными происходит в процессе приема/передачи радиоволн. Радиоволны являются таким же электромагнитным излучением, как тепло или свет. Ультрафиолетовое, рентгеновское и ионизирующее излучения так же являются видами электромагнитного излучения с определенными диапазонами частот и определенными длинами волн. Помните такую картинку?

Так вот, диапазон радиоволн тоже разделен на дочерние диапазоны частот, например, диапазоны LF (30—300 кГц), MF (300—3000 кГц) и HF (3—30 МГц) чаще всего используются для радиосвязи и радиовещания; телевещание ведется в диапазонах VHF (30—300 МГц), UHF (300—3000 МГц)

и SHF (3—30 ГГц); беспроводные сети, типа WiFi, а также спутниковое телевидение работают в том-же SHF. Больше всего нас интересует диапазон UHF, в котором работают сети GSM. Согласно стандарту 3GPP TS 45.005, в эфире им выделено целых 14 дочерних для UHF диапазонов, причем в различных странах используются различные диапазоны. Рассмотрим наиболее распространенные:

Читайте про операторов:  Определяем частоту, уровень сотового сигнала и расположение базовых станций Операторов с помощью программ на смартфоне - ПО СПЕЦАНТЕННЫ Связь без преград!

P-GSM-900, E-GSM-900 и DCS-1800 используются преимущественно в странах Европы и Азии. Диапазоны GSM-850 и PCS-1900 используется в США, Канаде, отдельных странах Латинской Америки и Африки.

Любой выделенный под сотовую сеть диапазон делится на множество отрезков (обычно по 200 КГц), часть из которых называется Downlink — здесь данные в эфир передают только базовые станции (BTS), часть — Uplink, где вещают только телефоны (MS). Пары таких отрезков, где один принадлежит Downlink, а другой Uplink, образуют радиочастотные каналы, называемые ARFCN (Absolute radio-frequency channel number).

2 Физические каналы, разделение множественного доступа

С диапазонам разобрались. Теперь представьте небольшую закрытую комнату, в которой много людей. Если в определенный момент времени все начнут разговаривать, собеседникам будет трудно понимать друг друга. Некоторые начнут говорить громче, что только ухудшит ситуацию для остальных. Так вот, в физике это явление называется

. Иными словами интерференцию можно назвать наложением волн. Для сотовых сетей GSM это паразитное явление, поэтому на помощь приходят технологии разделения множественного доступа.

Потребность в разделении множественного доступа возникла давно и применяется как в проводных коммуникациях (I2C, USB, Ethernet), так и в беспроводных. В сотовых сетях чаще всего используются технологии FDMA (Frequency Division Multiple Access), TDMA (Time Division Multiple Access) и CDMA (Code Division Multiple Access).

Для радиосистем существует два основных ресурса — частота и время. Разделение множественного доступа по частотам, когда каждому приемнику и передатчику выделяется определенная частота, называется FDMA. Разделение по времени, когда каждой паре приёмник-передатчик выделяется весь спектр или большая его часть на выделенный отрезок времени, называют TDMA.

В CDMA нет ограничений на частоту и время. Вместо этого каждый передатчик модулирует сигнал с применением присвоенного в данный момент каждому пользователю отдельного числового кода, а приемник вычисляет нужную часть сигнала, используя аналогичный код.

Кроме того, существует еще несколько технологий: PAMA (Pulse-Address Multiple Access), PDMA (Polarization Division Multiple Access), SDMA (Space Division Multiple Access), однако, их описание выходит за рамки данной статьи.

FDMAПринцип данного метода заключается в том, что доступный частотный спектр разделяется между приемниками и передатчиками на равные или неравные частотные полосы, часть из которых выделяется под Downlink (трафик от BTS к MS), часть под Uplink (трафик от MS к BTS). Об этом мы уже говорили.

TDMAВместе с разделением по частоте (FDMA), в GSM применяется метод разделения по времени — TDMA. Согласно TDMA, весь поток данных делится на фреймы, а фреймы в свою очередь делятся на несколько таймслотов, которые распределяются между приемопередающими устройствами. Следовательно, телефон может выполнять обмен информацией с сетью только в определенные, выделенные ему промежутки времени.

Фреймы объединяются в мультифреймы, которые бывают двух видов:

Control Multiframe (содержит 51 фрейм)

Traffic Multiframe (содержит 26 фреймов)

Мультифреймы образуют суперфреймы, а уже суперфреймы образуют гиперфреймы. Подробнее о структуре фреймов и их организации можно узнать тут (источник изображений) и здесь.

В результате, физический канал между приемником и передатчиком определяется частотой, выделенными фреймами и номерами таймслотов в них. Обычно базовые станции используют один или несколько каналов ARFCN, один из которых используется для идентификации присутствия BTS в эфире.

3 Логические каналы

На основе физических каналов формируются логические. Um-интерфейс подразумевает обмен как пользовательской информацией, так и служебной. Согласно спецификации GSM, каждому виду информации соответствует специальный вид логических каналов, реализуемых посредством физических:


Каналы трафика делятся на два основных вида:

TCH/F

— Full rate канал с максимальной скоростью до 22,8 Кбит/с и

TCH/H

— Half rate канал с максимальной скоростью до 11,4 Кбит/с. Данные виды каналов могут быть использованы для передачи речи (TCH/FS, TCH/HS) и пользовательских данных (TCH/F9.6, TCH/F4.8, TCH/H4.8, TCH/F2.4, TCH/H2.4), например, SMS.

Каналы служебной информации делятся на:

  • Широковещательные (BCH — Broadcast Channels).
  • Каналы общего назначения (CCCH — Common Control Channels)
  • Собственные каналы (DCCH — Dedicated Control Channels)
    Собственные каналы, так же как и TCH, выделяются определенным мобильным телефонам. Существует несколько подвидов:

5 Виды burst

Каждому логическому каналу соответствуют определенные виды burst:

Normal BurstПоследовательности этого типа реализуют каналы трафика (TCH) между сетью и абонентами, а также все виды каналов управления (CCH): CCCH, BCCH и DCCH.

Frequency Correction BurstНазвание говорит само за себя. Реализует односторонний downlink-канал FCCH, позволяющий мобильным телефонам более точно настраиваться на частоту BTS.

Synchronization BurstBurst данного типа, так же как и Frequency Correction Burst, реализует downlink-канал, только уже SCH, который предназначен для идентификации присутствия базовых станций в эфире. По аналогии с beacon-пакетами в WiFi-сетях, каждый такой burst передается на полной мощности, а также содержит информацию о BTS, необходимую для синхронизации с ней: частота кадров, идентификационные данные (BSIC), и прочие.

Dummy BurstФиктивный burst, передаваемый базовой станцией для заполнения неиспользуемых таймслотов. Дело в том, что если на канале нет никакой активности, мощность сигнала текущего ARFCN будет значительно меньше. В этом случае мобильному телефону может показаться, что он далеко от базовой станции. Чтобы этого избежать, BTS заполняет неиспользуемые таймслоты бессмысленным трафиком.

Access BurstПри установлении соединения с BTS мобильный телефон посылает запрос выделенного канала SDCCH на канале RACH. Базовая станция, получив такой burst, назначает абоненту его тайминги системы FDMA и отвечает на канале AGCH, после чего мобильный телефон может получать и отправлять Normal Bursts.

Стоит отметить увеличенную продолжительность Guard time, так как изначально ни телефону, ни базовой станции не известна информация о временных задержках. В случае, если RACH-запрос не попал в таймслот, мобильный телефон спустя псевдослучайный промежуток времени посылает его снова.

6 Frequency Hopping

Цитата из Википедии:

Псевдослучайная перестройка рабочей частоты (FHSS — англ. frequency-hopping spread spectrum) — метод передачи информации по радио, особенность которого заключается в частой смене несущей частоты. Частота меняется в соответствии с псевдослучайной последовательностью чисел, известной как отправителю, так и получателю. Метод повышает помехозащищённость канала связи.

Frequency Hopping (FHSS) является одним из методов расширения спектра. Кроме сетей GSM, разновидность данного метода применяется в Bluetooth. Зачем?

9 Кодирование речи

Как уже говорилось, речь абонентов передается на канале TCH, который бывает двух видов: Full Rate (FR) и Half Rate (HR). Для кодирования аудиопотока в сетях мобильной связи GSM (и не только) применяются следующие стандарты:

  • GSM-FR (Full Rate, 13 Кбит/с) — первый цифровой стандарт кодирования речи, обеспечивающий довольно низкое качество звука по сравнению с современными стандартами. Не смотря на существование более современных кодеков, GSM-FR до сих пор имеет очень широкое применение.
  • GSM-HR (Half Rate, 5,6 Кбит/с) — кодек, используемый телефонами в режиме энергосбережения. Занимает половину пропускной способности Full Rate канала. Экономия заряда аккумулятора может составлять до 30%.
  • GSM-EFR (Enhanced Full Rate, 12,2 Кбит/с) — алгоритм сжатия, разработанный компанией Nokia и университетом Шербрук, являющийся продолжением развития алгоритма GSM-FR. Обеспечивает хорошее качество связи, однако потребление электроэнергии при его использовании увеличивается примерно на 5% относительно GSM-FR.
  • AMR (Adaptive multi rate) — является алгоритмом адаптивного кодирования с переменной скоростью. Имеет широкое применение в сетях GSM и UMTS, обеспечивая высокую емкость сети одновременно с высоким качеством звука. Скорость кодирования/декодирования выбирается в зависимости от окружающих условий и загрузки сети.

Безопасность и конфиденциальность

Пришло время рассмотреть основные алгоритмы обеспечения конфиденциальности и безопасности данных абонентов. На фоне громких скандалов и разоблачений в области информационной безопасности, данная тема довольно актуальна. GSM, как и любая другая сложная система, имеет свои механизмы защиты, а также уязвимости, которые мы рассмотрим в данной главе.

Википедия, Безопасность GSMХабрахабр, Безопасность GSM сетей: шифрование данныхКуча презентаций и статей на данную тему в моем GitHub-репозитории

2 Идентификация абонентов

Как уже упоминалось в начале статьи, идентификация абонентов выполняется по IMSI, который записан в SIM-карте абонента и HLR оператора. Идентификация мобильных телефонов выполняется по серийному номеру — IMEI. Однако, после аутентификации ни IMSI, ни IMEI в открытом виде по эфиру не летают.

Способы атакиВ идеале, TMSI абонента известен только мобильному телефону и сотовой сети. Однако, существуют и способы обхода данной защиты. Если циклически звонить абоненту или отправлять SMS-сообщения (а лучше Silent SMS), наблюдая за каналом PCH и выполняя корреляцию, можно с определенной точностью выделить TMSI атакуемого абонента.

Кроме того, имея доступ к сети межоператорного взаимодействия SS7, по номеру телефона можно узнать IMSI и LAC его владельца. Проблема в том, что в сети SS7 все операторы «доверяют» друг другу, тем самым снижая уровень конфиденциальности данных своих абонентов.

3 Аутентификация

Для защиты от спуфинга, сеть выполняет аутентификацию абонента перед тем, как начать его обслуживание. Кроме IMSI, в SIM-карте хранится случайно сгенерированная последовательность, называемая Ki, которую она возвращает только в хэшированном виде. Также Ki хранится в HLR оператора и никогда не передается в открытом виде. Вцелом, процесс аутентификации основан на принципе четырехстороннего рукопожатия:

  1. Абонент выполняет Location Update Request, затем предоставляет IMSI.
  2. Сеть присылает псевдослучайное значение RAND.
  3. SIM-карта телефона хэширует Ki и RAND по алгоритму A3. A3(RAND, Ki) = SRAND.
  4. Сеть тоже хэширует Ki и RAND по алгоритму A3.
  5. Если значение SRAND со стороны абонента совпало с вычисленным на стороне сети, значит абонент прошел аутентификацию.

Способы атакиПеребор Ki, имея значения RAND и SRAND, может занять довольно много времени. Кроме того, операторы могут использовать свои алгоритмы хэширования. В сети довольно мало информации о попытках перебора. Однако, не все SIM-карты идеально защищены. Некоторым исследователям удавалось получить прямой доступ к файловой системе SIM-карты, а затем извлечь Ki.

4 Шифрование трафика

Согласно спецификации, существует три алгоритма шифрования пользовательского трафика:

  • A5/0 — формальное обозначение отсутствия шифрования, так же как OPEN в WiFi-сетях. Сам я ни разу не встречал сетей без шифрования, однако, согласно gsmmap.org, в Сирии и Южной Корее используется A5/0.
  • A5/1 — самый распространенный алгоритм шифрования. Не смотря на то, что его взлом уже неоднократно демонстрировался на различных конференциях, используется везде и повсюду. Для расшифровки трафика достаточно иметь 2 Тб свободного места на диске, обычный персональный компьютер с Linux и программой Kraken на борту.
  • A5/2 — алгоритм шифрования с умышленно ослабленной защитой. Если где и используется, то только для красоты.
  • A5/3 — на данный момент самый стойкий алгоритм шифрования, разработанный еще в 2002 году. В интернете можно найти сведения о некоторых теоретически возможных уязвимостях, однако на практике его взлом еще никто не демонстрировал. Не знаю, почему наши операторы не хотят использовать его в своих 2G-сетях. Ведь для СОРМ это далеко не помеха, т.к. ключи шифрования известны оператору и трафик можно довольно легко расшифровывать на его стороне. Да и все современные телефоны прекрасно его поддерживают. К счастью, его используют современные 3GPP-сети.
Читайте про операторов:  Пополнение Тинькофф Мобайл без комиссии: с карты, в приложении, по смс

Способы атаки

Как уже говорилось, имея оборудование для сниффинга и компьютер с 2 Тб памяти и программой Kraken, можно довольно быстро (несколько секунд) находить сессионные ключи шифрования A5/1, а затем расшифровывать чей-угодно трафик. Немецкий криптолог Карстен Нол (Karsten Nohl) в 2009 году

способ взлома A5/1. А через несколько лет Карстен и Сильвиан Мюно продемонстрировали перехват и способ дешифровки телефонного разговора с помошью нескольких старых телефонов Motorola (проект OsmocomBB).

Измерение уровня сигнала с помощью комплекта 3g/4g интернета

Если модем (E3372h) приобретен в нашей компании:

Можно открыть вкладку Антенна и с точностью до сантиметра направить антенну на БС.

Или навести мышь компьютера на уровень сигнала в правом верхнем углу и у вас появится окошко с уровнем сигнала в децибелах. При повороте антенны данные будут меняться, смотрим на параметр RSSI (для 3G) / RSRP (для 4G), чем он меньше, тем лучше. (Т. е. работает правило: -70 dBm лучше чем -90dBm).

После запуска программы визуально вы увидите уровень сигнала и надпись (3G или 4G или UMTS, HSDPA, HSPA , DC-HSPA или LTE), поворачивайте антенну в разные стороны и смотрите на визуальное увеличение шкалы сигнала.

Параллельно смотрим:


Если усиливаем 3G,то поворачивая антенну, стараемся добиться, чтобы параметр El/co был наименьшим, (т.е. -3 лучше чем 10) – от этого зависит скорость интернета.

Если усиливаем 4G,то поворачивая антенну, стараемся добиться, чтобы параметр SINR был наибольшим, (т.е. 10 лучше чем -2) – от этого зависит скорость интернета.

В какой стороне уровень сигнала лучше, туда и следует направлять антенну.


Вариант просмотра параметров в правом верхнем углу (наведя курсор на уровень сигнала) при усилении 4G:

Вариант просмотра параметров в правом верхнем углу (наведя курсор на уровень сигнала) при усилении 3G:

Вкладка антенна при настройке антенны в 4G:


Вкладка антенна при настройке антенны в 3G:

Измерение уровня сотового сигнала на iphone

Обычно пользователям для определения уровня принимаемого сотового сигнала хватает простого индикатора из нескольких полосок, расположенного в строке состояния.

Но говорить об информативности такого инструмента не приходится. Если есть желание узнать реальную силу сигнала, то на помощь придет скрытое системное приложение iPhone Field Test.


Для определения этих необходимо в режиме набора номера ввести код*3001#12345#* и нажать кнопку вызов.

В приложении Field Test много пунктов, и они не все интуитивно понятны. Это и логично – меню предназначено не для обычных пользователей, а для инженеров сервиса.

Начните с выбора пункта LTE в «Главном меню» (Main Menu). Для измерения уровня сигнала в сетях 3G тоже необходимо выбрать раздел LTE.


Затем надо перейти в раздел Serving Cell Mass.

В нем будут находиться измерения параметров связи с той ячейкой сети, к которой вы в настоящий момент подключены. Переход в это меню приведет к появлению страницы с данными. Можно заметить, что значения параметров меняются каждые несколько секунд, обновляясь.

Но смартфон может оказаться подключенным и к вторичной, дополнительной станции. Тогда мощность сигнала будет отображена в разделе rsrp1.

Значение этого параметра должно быть отрицательным, в диапазоне от-40 до -140. Чем ближе оно к верхней границе (-40), тем сильнее сигнал приема. Близкое к -140 значение говорит о слабом сигнале. Значения от -40 до -80 говорят об уверенном приеме и отсутствии проблем со связью.

Стандарт и частота     

Частота (Band)

Значок сети на телефоне     

Принятые обозначения

(другие названия)

Соответствие ARFCN, UARFCN

или EARFСN диапазонам

GSM 900 (2G)

900 МГц (Band 8)

E, G, нет значка

GSM900, EGSM900, Band 8

0.. 124

GSM 1800 (2G)

1800 МГц (Band 3)

E, G, нет значка

GSM1800, DCS, DCS1800, Band 3,   
Band 4

512.. 885

UMTS 900 (3G)

900 МГц (Band 8)

3G, E

UMTS900, Band 8, Band 1 (900P)

2937.. 2712

UMTS 2100 (3G)

2100 МГц (Band 1)

3G, H, H

Band 1, UMTS2100, WCDMA2100

10562.. 10838

LTE-800 (4G)

800 МГц (Band 20)

4G, LTE

800MHz, Band 20

6150.. 6449

LTE 1800 (4G)

1800 МГц (Band 3)

4G, LTE

LTE1800, DCS, DCS1800, Band 3,
Band 4

1200.. 1949

LTE 2600 FDD (4G)

2600 МГц (Band 7)

4G, LTE

LTE2600, Band 7

2750.. 3449

LTE 2600 TDD (4G)

2600 МГц (Band 38)

4G, LTE

Band 38

37750.. 38249

Как измерить качество связи? методика роскомнадзора

Вокруг темы качества связи всегда было больше эмоций, чем фактов. Недозвон до друга или коллеги в критической ситуации — это всегда очень обидно, как и сбой работы интернета в момент отправки важного письма.

Как измерить уровень сигнала связи и выбрать сотового оператора? в городе Екатеринбург

И подобные прецеденты справедливо вызывали нападки на операторов, у которых всегда есть наготове оправдания: «У вас телефон старый», «Да, на вашем участке был сбой, но он у нас происходит раз в 10 лет, а вообще наше качество тут на уровне, об этом говорят все отраслевые исследования», «Вы находились в тоннеле (или в помещении из бетонных стен, или в метро и пр.) и поэтому не смогли дозвониться. Сожалеем, но мы тут не причем». Ну и абоненту приходилось соглашаться, ведь доказать плохое качество сигнала, сравнить его с другими операторами он никак не мог.

В начале сентября Роскомнадзор опубликовал результаты собственного мониторинга качества связи в Москве. Не буду вдаваться в подробности конкретно этого замера, они изложены в материале Коммерсанта.

Как всё начиналось?

6 февраля 2022 года премьер Дмитрий Медведев поручил Минкомсвязи разработать комплекс мер по улучшению качества услуг подвижной радиотелефонной связи в Москве.

В июне 2022 года на заседании комиссии министр связи Николай Никифоров предложил создать систему публичного контроля за качеством связи. По идее министра, государство должно постепенно отойти от регулирования качества связи — это должен делать рынок, но для этого нужно, чтобы у абонента была возможность осознанно выбирать оператора.

В ответ вице-премьер Аркадий Дворкович поручил регуляторам, в том числе Минкомсвязи, вместе с сотовыми операторами выработать методику мониторинга качества связи.
В октябре того же года проект методики, разработанной в НИИ радио, Минкомсвязи направило на рассмотрение руководителям МТС, «Вымпелкома», «Мегафона», Tele2.

В декабре 2022 года методику подписали. Весной 2022 года был произведен первый замер.

Методика опубликована, с ней можно ознакомиться здесь.

Как измеряется качество связи?

Измерительный мобильный комплекс РЧЦ ЦФО, подведомственного Роскомнадзору центра, двигается по заранее составленным маршрутам, которые включают в себя основные городские магистрали и центральные улицы.

Как измерить уровень сигнала связи и выбрать сотового оператора? в городе Екатеринбург

Контрольные вызовы осуществляются с помощью комплекса ASCOM TEMS Automatic на стационарный телефонный номер (call-генератор на территории РЧЦ), который также подключён к цифровым линиям Е1 фиксированной сети связи (ТфОП). При этом комплекс включает в себя 4 одинаковых аппарата для звонков, оснащённых симками четырёх федеральных операторов. Таким образом, звонки совершаются синхронно в одно и то же время, из одного и того же места, что исключает привилегированные условия для какого-либо оператора.

Тесты по качеству голосовой связи фиксируют следующие параметры:

Полученные материалы анализируются, формируется протокол, после чего они отправляются на сайт качествосвязи.рф. Затем ресурс публикует данные.

Замеры нельзя проводить во время аномальной нагрузки на сеть: например, в праздники, во время массовых мероприятий или крупных происшествий. Также нельзя проводить ночные замеры.

Как измерить уровень сигнала связи и выбрать сотового оператора? в городе Екатеринбург

В чем отличие от краудсорсинга

Есть мнение, что специальные сервисы, например приложение SpeedTest, могут продемонстрировать более надежные результаты. Ведь замеры в таком случае производит многотысячная аудитория приложения во всех средах, в самые разные отрезки времени и в любых помещениях.

Но несмотря на все эти плюсы, краудсорсинговые замеры содержат один большой минус: их результаты очень легко оспорить. Оператор всегда сможет сослаться на искажающие сигнал факторы. Ведь простой пользователь, в отличие от спецлаборатории, никак не сможет замерить «чистый сигнал».

Подвижные лаборатории проводять одновременное параллельное тестирование в сетях всех операторов связи, используя однотипное оборудование. Таким образом на результаты оценки не оказывают влияние такие факторы, как различные возможности абонентского оборудования и различные профили абонентского трафика во времени и пространстве.

Источники:

1. Сайт Роскомнадзора. Материалы по измерению качества связи.
2. Интервью с начальником управления организации и развития радиоконтроля ФГУП «РЧЦ ЦФО» Валерием Иваненко. Rspectr.com, 11.09.2022.
3. «Как радиочастотная служба качество связи замеряла». Geektimes.ru, 15.06.2022.

О группе компаний dmtel

Группа копаний DMTel работает на рынке телекоммуникаций в России, СНГ и Грузии с 2008 года. Компания имеет уникальный опыт внедрения и развития инженерных систем на основе собственных технологических разработок, а также решений лидеров мирового рынка систем инженерного обеспечения.

Спектр предлагаемых решений (Keysight Nemo, SIGOS) охватывает все существующие на данный момент задачи с точки зрения анализа, оптимизации и мониторинга различных сетей связи и услуг. Кроме того, компания DMTel является разработчиком системы CEMONA, которая предназначена для автоматизированного и централизованного контроля характеристик радиопокрытия и показателей качества услуг в современных сетях мобильной связи. Все технические средства и технологии тестирования используются специалистами компании при решении задач.

Компания располагает собственным парком технологического оборудования и транспортных средств, что позволяет обеспечить оперативное развертывание и выполнение работ одновременно на различных объектах на территории России и стран СНГ.

Читайте про операторов:  Налоговые ставки по НДС в 2021-2022 годах в России -

Специалисты компании на регулярной основе с 2022 года выполняют работы по сравнительной оценке качества сервисов и радиопокрытия для операторов мобильной связи. Работы по настройке и оптимизации сетей GSM/WCDMA выполняются с 2009 года, по настройке LTE сетей — с 2022 года.

Численность коллектива – более 60 человек. Знания и опыт сотрудников компании позволяют оперативно решать самые сложные технические задачи в современных сетях мобильной и фиксированной связи, с учетом динамики развития технологий и сетевого оборудования.

За годы работы DMTel реализовал более 30 крупных проектов в области телекоммуникаций. Среди заказчиков компании — крупнейшие российские организации, производители сетевого оборудования и операторы СНГ: ПАО «МегаФон», ПАО «MTS», ПАО «ВымпелКом», ПАО «Ростелеком», Huawei, NSN, ТОО «Кар-Тел», СООО «MTS», ПрАО «MTS Украина» и т.д.

Миссия компании — повышение качества услуг, предоставляемых абонентам операторами мобильной и фиксированной связи, на базе разработки, внедрения и применения новейших технических систем и технологических процессов с учетом мирового опыта. Основа подхода компании — надежность отношений и качественный результат.

Опорная сеть

Опорная сеть — ядро сетей сотовой связи. Название опорная — мой вольный перевод, в GSM эту часть сети называют сетью коммутации, в UMTS — Core Network, что по сути можно перевести как ядро сети. К этому ядру, как периферийные устройства к системному блоку, могут подключаться различные сети радиодоступа.

Опорная сеть на приведённой выше картинке разделена на 2 части — верхняя правая часть отвечает за голосовые соединения, или CS-соединения (Circuit Switch), нижняя правая часть отвечает за пакетные соединения, или же PS-соединения (Packet Switch).

Опорная сеть сосредоточена в одном или нескольких зданий, принадлежащих оператору сотовой связи, в больших машинных залах — проще говоря огроменнейшая серверная, где стоит большое количество шкафов оборудования, их ещё холодильниками иногда называют, потому что с виду очень похожи 🙂

Порядок и условия выполнения тестов

Измерения выполнены на территории Москвы в пределах МКАД. Для драйв-теста разработан и реализован маршрут движения, обеспечивающий максимально возможный охват территории и плотность объезда с учетом активности и концентрации абонентов. Общая протяженность маршрута драйв-теста составила около 3949 км.

Измерения и анализ результатов проводились с использованием сертифицированных измерительных комплексов Nemo Invex и программного обеспечения Nemo Analyze, соответствующих уровню современных сетей мобильной связи. Компания DMTel является официальным дистрибьютором оборудования Nemo на территории России и стран СНГ, что позволяет оперативно оснащать комплексы новейшими моделями тестовых устройств и выполнять измерения с учетом всех технологий и функций, реализованных в сетях операторов на сегодняшний день.

Методика проведения измерений и тестов разработана на основе опыта выполнения аналогичных работ специалистами компании DMTel на базе рекомендаций ETSI и с учетом методики оценки качества услуг подвижной радиотелефонной связи, разработанной Министерством связи и массовых коммуникаций Российской Федерации.

Для объективной оценки показателей качества одновременно выполнялись повторяющиеся циклы тестов различных сервисов передачи данных в сетях 4-х операторов. Тестирование производилось с помощью измерительного комплекса Nemo Invex II, состоящего из 16-ти современных тестовых устройств, обеспечивающих 16-ть независимых каналов измерений: три специализированных телефона и один модем в сети каждого оператора.

В составе измерительного комплекса использовались современные тестовые устройства, которые поддерживают все частотные диапазоны, технологии, функции и режимы, реализованные в сети каждого оператора, включая: GPRS/EDGE/WCDMA/HSPA/HSPA /DC-HSPA /LTE/LTE-A (LTE-A – функция объединения частотных ресурсов Carrier Aggregation для технологии LTE).

При тестировании применялись телефоны с предустановленным программным обеспечением Nemo Media Router (NMR). ПО NMR обеспечивает выполнение различных сценариев тестов и регистрацию результатов измерений автономно, непосредственно в телефоне. Запись полученных результатов в лог-файл производится на управляющем компьютере измерительного комплекса.

В процессе тестирования все устройства работали в режиме свободного выбора технологии GSM/WCDMA/LTE (Triple mode). В данном режиме тестовые устройства выбирают технологию в соответствии с сетевыми настройками, с учетом уровня и качества принимаемого сигнала.

Предисловие

Сотовая связь появилась довольно давно. Еще в 40-х годах двадцатого века начались исследования с целью создания сети подвижной связи. В 1956 году в нескольких городах Швеции запускают автомобильную телефонную сеть Mobile System A (MTA). В 1957 году наш соотечественник Л.И.

Куприянович публично демонстрирует разработанный им мобильный телефон и базовую станцию для него. Затем в СССР начнется разработка гражданской системы сотовой связи «Алтай», которая через несколько лет покроет более 30, а затем и вовсе 114 советских городов.

стоимостью $3995. И только в 1992 году следом за NMT-450, AMPS, ETACS, D-AMPS и NMT-900 в Германии запускается сотовая связь на базе стандарта GSM.

Сегодня, спустя двадцать с лишним лет, мы пользуемся сетями нового поколения, вроде 3G и 4G, однако сети GSM никуда не исчезли — они все-еще используются банкоматами, терминалами, сигнализациями и даже современными телефонами для экономии электроэнергии и сохранения обратной совместимости.

К тому же новинки, вроде UMTS (или W-CDMA) и LTE, имеют много общего с GSM. В отличие, например, от TCP/IP, сотовые сети менее доступны для изучения и исследований. Причин много: начиная от довольно высоких цен на оборудование, заканчивая запретом законодательств большинства стран на использования частот GSM-диапазонов без лицензии.

Содержание:

  1. Введение в сотовые сети
    1.1 Провайдеры услуг сотовой связи
    1.2 Принципы обеспечения сетевого покрытия
    1.3 Инфраструктура сотовых сетей
    1.4 Межоператорное взаимодействие
  2. Um-интерфейс (GSM Air Interface)
    2.1 Частотные диапазоны
    2.2 Физические каналы, разделение множественного доступа
    2.3 Логические каналы
    2.4 Что такое burst?
    2.5 Виды burst
    2.6 Frequency Hopping
    2.7 Основные принципы взаимодействия MS и BTS
    2.8 Handover
    2.9 Кодирование речи
  3. Безопасность и конфиденциальность
    3.1 Основные векторы атак
    3.2 Идентификация абонентов
    3.3 Аутентификация
    3.4 Шифрование трафика

Приложение для android «сотовые вышки, локатор»

Карта базовых станций сотовых операторов. По отзывам пользователей программа хорошая, определяет местоположение сотовых вышек достаточно точно. Дополнительный весомый плюс – помимо прочего показывает характеристики сигнала.

Название стандарта

Частотные диапазоны

Значок на телефоне

Обозначения диапазонов в телефонах и программах

Диапазон значений ARFCN, ARFCN или EARFСN

GSM-900 (2G)

900 МГц (Band 8)

E, G, нет значка

GSM900, EGSM900, Band 8

0 … 124

GSM-1800 (2G)

1800 МГц (Band 3)

E, G, нет значка

GSM1800, DCS, DCS1800, Band 3, Band 4

512 … 885

UMTS-900 (3G)

900 МГц (Band 8)

3G, H, H

UMTS900, Band 8, Band 1

2937 … 3088

UMTS-2100 (3G)

2100 МГц (Band 1)

3G, H, H

Band 1, UMTS2100, WCDMA2100

10562 … 10838

LTE-800 (4G, LTE)

800 МГц (Band 20)

4G, LTE

800MHz, Band 20

6150 … 6449

LTE-1800 (4G, LTE)

1800 МГц (Band 3)

4G, LTE

LTE1800, DCS, DCS1800, Band 3, Band 4

1200 … 1949

LTE2600 FDD (4G, LTE)

2600 МГц (Band 7)

4G, LTE

LTE2600, Band 7

2750 … 3449

LTE2600 TDD (4G, LTE) *

2600 МГц (Band 38)

4G, LTE

LTE2600, Band 38

37750 … 38249

Дополнение:

4G потенциально работает во всех частотных диапазонах – 800, 900, 1800, 2100, 2600 МГц.


LTE Band 38 (2600 TDD) используется операторами Мегафон и МТС только в Москве. Репитеры под него существуют, но по факту, смысла в нём нет.

Yota – это виртуальный оператора Мегафон, т.е. там где есть Мегафон значит там есть и Yota .

LTE Band 7 (2600 МГц) используется только в городах.


LTE Band 3 (1800 МГц) имеет самый быстрый интернет в загородной местности.

LTE Band 20 (800 МГц) – низкая скорость, но самый большой радиус действия от базовой станции. На данной картинке в верху страницы изображено распределение частот от 450 до 2700 МГц по операторам с обозначением ARFCN . Распределение 900 и 1800 МГц указано для Московского региона, остальные диапазоны являются федеральными, т.е. одинаковыми для всех регионов.

Сеть радиодоступа

Существующие сети радиодоступа у наших операторов — продукт долгой эволюции, поэтому они состоят из сети радиодоступа к GSM (GERAN — GSM EDGE Radio Access Network) и сеть радиодоступа к UMTS (UTRAN — UMTS Terrestrial Radio Access Network). Сверху слева на картинке вы видите GERAN, внизу слева, соответственно UTRAN.

Сеть радиодоступа — эта та паутина, которой охвачены огромные территории городов и открытых местностей, за счёт неё как раз и обеспечивается то огромное погрытие, которое предоставляют сети сотовой связи.

Сравнение радиопокрытия

Распределение наилучших значений уровня принимаемого пилотного сигнала RSRP Best для технологии LTE

Как измерить уровень сигнала связи и выбрать сотового оператора? в городе Екатеринбург

ПАО «ВымпелКом». Карта распределения RSRP Best для сети в целом

Как измерить уровень сигнала связи и выбрать сотового оператора? в городе Екатеринбург

ПАО «МТС». Карта распределения RSRP Best для сети в целом

Как измерить уровень сигнала связи и выбрать сотового оператора? в городе Екатеринбург

ПАО «МегаФон». Карта распределения RSRP Best для сети в целом

Как измерить уровень сигнала связи и выбрать сотового оператора? в городе Екатеринбург

ООО «Т2 Мобайл». Карта распределения RSRP Best для сети в целом

Распределение наилучших значений уровня принимаемого пилотного сигнала RSCP CPICH Best для технологии WCDMA:

Как измерить уровень сигнала связи и выбрать сотового оператора? в городе Екатеринбург

ПАО «ВымпелКом». Карта распределения RSСP CPICH Best для сети в целом

Как измерить уровень сигнала связи и выбрать сотового оператора? в городе Екатеринбург

ПАО «МТС». Карта распределения RSСP CPICH Best для сети в целом

Как измерить уровень сигнала связи и выбрать сотового оператора? в городе Екатеринбург

ПАО «МегаФон». Карта распределения RSСP CPICH Best для сети в целом

Как измерить уровень сигнала связи и выбрать сотового оператора? в городе Екатеринбург

ООО «Т2 Мобайл». Карта распределения RSСP CPICH Best для сети в целом

В таблице приводятся доли значений уровня принимаемого сигнала, не превышающих пороги для доступа в сеть вне помещений для различных технологий в сетях четырех операторов:

Краткие выводы

Представленные результаты отражают характеристики сетей мобильной связи и сервисов передачи данных 4-х операторов на маршруте драйв-теста на территории Москвы в пределах МКАД.

В материалах, публикуемых на ресурсах сети Интернет, часто приводятся средние значения для измеряемых характеристик сети и сервиса, рассчитанных на основе результатов измерений, выполненных с помощью драйв-тестов. Необходимо учитывать, что расчет средних значений для характеристик, которые имеют широкий диапазон изменения в процессе измерений, не позволяет получить объективное представление о реальных возможностях для абонента пользоваться качественным сервисом в сети оператора на маршруте драйв-теста.

Заключение

Мой длинный рассказ подошел к концу. Более подробно и с практической стороны с принципами работы сотовых сетей можно будет познакомиться в цикле статей

, как только я допишу оставшиеся части. Надеюсь, у меня получилось рассказать Вам что-нибудь новое и интересное. Жду Ваших отзывов и замечаний!

Список использованной литературы

Принципы передачи данных в радиоэфире

en.wikipedia.org/wiki/Um_interface
en.wikipedia.org/wiki/GSM_frequency_bands
www.teletopix.org/gsm/what-is-burst-in-gsm-and-burst-types-in-gsm
en.wikipedia.org/wiki/Control_channel
www.etsi.org/deliver/etsi_gts/05/0502/03.08.00_60/gsmts_0502sv030800p.pdf
www.sharetechnote.com/html/FrameStructure_GSM.html
www.teletopix.org/gsm/how-26-and-51-multiframes-in-gsm
www.teletopix.org/gsm/bch-cbch-and-ccch-works-in-gsm
www.teletopix.org/gsm/dedicated-control-channel-dcch-in-gsm
en.wikipedia.org/wiki/Handover
www.teletopix.org/gsm/slow-and-fast-frequency-hopping-in-gsm

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector