Все-симки.ру Почему связь пропадает?
Тем не менее, даже несмотря на хорошее покрытие, связь иногда пропадает, а звонок прерывается. Почему так происходит?
На самом деле есть всего две основные причины.
Во-первых, каким бы хорошим ни было покрытие, всё равно будут возникать мертвые зоны. Поэтому часто кроме больших базовый станций с большими антеннами операторы устанавливают направленные антенны с покрытием до 1 метра.
- Микроячейка -> менее 2 километров,
- Picocell -> менее 200 метров,
- Фемтосота -> около 10 метров,
- Attocell -> 1–4 метра
Но даже в этих случаях возможны прерывания связи из-за помех.
Ну и самое главное, базовая станция может быть просто перегружена. Ведь несмотря на то, что одновременно к сети могут быть подключены миллионы абонентов. Одновременно один сектор БС может обслуживать всего лишь до 72 звонков. При этом БС может состоять из 6 секторов итого всего одновременных 432 звонка на одну БС. Поэтому в определенные моменты, к примеру в канун Нового Года, могут происходить перегрузы.
Вытягиваем абонентов с помощью станции-“приманки”
В ходе многочисленных экспериментов и наблюдений за чужими базовыми станциями выяснилось, что станции могут сообщать подключенным абонентам своих “соседей” (в рамках одной мобильной сети), а абоненты в свою очередь принимают эту информацию и кэшируют у себя.
Если, например, абонент подключился к GSM-станции на частоте 955МГц, и она сообщила, что рядом с ней есть еще одна GSM-станция на частоте 957МГц, то при внезапном исчезновении активной станции (на частоте 955МГц) абонент в первую очередь сходит в свой кэш и попробует переключиться на станции оттуда, вместо полного сканирования радиоэфира. Для абонента это банально менее энергозатратно!
Если мы поднимем одну BTS в начале европейской полосы E-GSM-900, а вторую – в любом месте американской полосы GSM-850 и заставим “европейскую” BTS сообщать о своем соседе на “американской” полосе, у нас получится провернуть трюк с “отравлением” кэша, чтобы ускорить перевод медлительных абонентов на полосу GSM-850, которую они так долго не хотят начинать сканировать. Потребуется еще один LimeSDR для запуска второй BTS.
Провернуть этот трюк мы решили следующим образом:
Поднимем первую BTS с 3 TRX на частоте 869.2МГц (американская полоса), которая сообщает пока что несуществующего соседа на частоте 871.2МГц;
Поднимем вторую BTS с 1 TRX на частоте 925.2МГц (европейская полоса), которая сообщает единственного соседа на частоте 869.2МГц;
Собираем глушилкой абонентов вокруг – какие-то из абонентов “осядут” на первой BTS, какие-то на второй;
Выключаем вторую BTS (925.2МГц) и тут же поднимаем её, но уже с 3 TRX на американской частоте 871.2МГц – теперь сосед существует у первой BTS, а перезапущенная BTS сообщает соседа на 869.2МГц;
Все абоненты успешно “спустились” с 925.2МГц на 869.2МГц/871.2МГц.
Такой трюк позволил нам собрать 100% мобильных устройств в радиусе подавления на своих BTS, и вдобавок в нашем распоряжении оказалось 2*(6 8 8) = 44 таймслота под параллельные звонки. Неплохо, но можно лучше.
Вышибаем абонентов из родной сети к себе
Как заставить чужие мобильные телефоны подключаться к какой-то левой сотовой сети вместо “родной”, да еще и к сети более старого(небезопасного) поколения 2G? Для ответа на этот вопрос понадобилось разобраться с тем, как мобильные устройства вообще сканируют эфир в поисках базовых станций. Кратко алгоритм выглядит так:
“текущее_поколение” = МАКСИМАЛЬНО_ПОДДЕРЖИВАЕМОЕ (5G, 4G, 3G, 2G)
“найденные_станции” = просканируй_эфир(“текущее поколение”)
если “найденные_станции” != пусто
подключиться(лучшая_базовая_станция(“найденные_станции”))
иначе, если “текущее_поколение” > 2G
“текущее_поколение” -= 1
goto 2
И говорит нам этот алгоритм о том, что для получения абонента в свою сеть, необходимо, чтобы вокруг не было базовых станций поколений выше 2G, да еще и наша BTS должна быть самой “лучшей” из всех 2G. Проще говоря, мы должны быть единственными в округе, чтобы мобильным устройствам даже не пришлось выбирать (алгоритм выбора “лучшего” не тривиален и зависит от реализации радиомодуля).
Чтобы стать “единственной” BTS, можно заглушить сигнал от всех базовых станций вокруг. Проблема тут в том, что точечно этого сделать не получится – доступные для покупки средства глушения связи накрывают диапазоны целиком. Где тогда оставить нашу BTS?
Посмотрим, какие вообще диапазоны частот входят в стандарт GSM:
Что если притвориться для телефонов вокруг, будто бы они из привычной Европейской среды попали в Американскую? Ведь это вполне реальный кейс – их владельцы вполне себе могли отправиться в путешествие на другую сторону Земного шара.
Большинство доступных в продаже глушилок поддерживают селективное глушение полос мобильной связи. Вот фрагмент ТТХ одной из таких:
Приобретаем любой подавитель, способный заглушить связь в радиусе 10-20 метров, включаем диапазоны глушения E-GSM-900, DCS-1800, все диапазоны 4G и 3G, которые в сумме накроют всю мобильную связь в радиусе действия глушилки, за исключением американского GSM-850. А на американской полосе GSM-850 поднимаем нашу BTS:
После этой операции все телефоны магическим образом разделились на 2 категории:
Ждать 30 минут, пока телефон перестроится в новый режим, – слишком долго – за это время все вокруг просто разойдутся. Здесь мы пошли на вторую уловку – перенесли BTS в самое начало стандартной европейской полосы E-GSM-900 – на частоту 925.2МГц, подкрутили глушилку так, чтобы она накрывала все базовые станции в диапазоне E-GSM-900 выше BTS:
В этом случае мы смогли собрать 100% мобильных устройств в радиусе подавления на своей BTS!
Вышка сотовой связи рядом с домом: допустимая норма
Роспотребнадзор обязывает сделать замеры электромагнитных излучений по нормам СанПиН и ГОСТа еще до установки оборудования. Суммарно ЭМИ не должны превышать 10 мВТ/см2. Как при этом учесть излучение от строящейся вышки, не указано. Точный результат будет получен только при текущих замерах. Они должны проводиться раз в 3 года.
СанПиН 2.1.8/2.2.4.1383-03 определяет минимальное расстояние от дома до сотовой вышки в 7 м и выдвигает ряд требований для мобильных ретрансляторов, расположенных на здании:
- антенна располагается на высоте 1,5–5 м от поверхности крыши;
- все подходы должны быть недоступны для посторонних;
- санитарная зона на крыше и чердаке составляет от 10 м;
- для установки оборудования над жилым домом необходимо письменное согласие жильцов, не менее 66 %.
Нормы и правила установки вышки сотовой связи от жилых домов должны соблюдаться неукоснительно. Высота стандартной вышки составляет 29 м, при этом антенны расположены в верхней части. Границы санитарной зоны определяются замерами суммарных излучений на высоте два метра от земли. Внешняя граница рассчитывается с учетом высотности жилых и промышленных зданий перспективной застройки.
Расстояние внутри санитарных зон вышек мобильной связи нормируется Роспотребнадзором. Разрешение на установку оборудования выдается с учетом всех операторов мобильной связи, радиооператоров и других устройств, излучающих магнитные волны.
В определенных надзорными органами санитарных зонах запрещено строительство жилых домов. На их территории рекомендуют в черте города устраивать автомобильные стоянки, склады и другие объекты без постоянного присутствия людей. На строениях, попадающих в ЗОЗ – зона ограниченной застройки, можно провести защитные мероприятия. Например, покрыть крышу металлическим листом и профнастилом. Материал хорошо гасит и отражает лучи.
Звоним много и быстро
На этом этапе мы поняли, что выжали максимум из “железного уровня”, а потому далее нам предстояла долгая и кропотливая работа по оптимизации софтварного уровня с целью еще большего увеличения числа звонков и ускорения их установки.
Начали мы с банального устранения хардкода, которым грешат ребята из Osmocom. После парочки оформленных issue стало ясно, что у ребят и без нас дел по горло, поэтому мы просто форкнули репозиторий и исправляли все находимые баги/фичи/затыки самостоятельно у себя с учетом наших потребностей (а они у нас достаточно агрессивные с точки зрения эксплуатации сетей GSM).
Оптимизация стека Osmocom под массовый звонок в сумме заняла у нас несколько месяцев – при каждом выявляемом затыке приходилось разбираться, какие механизмы GSM лежат в его основе, изучать эти механизмы и придумывать такой способ исправления, который бы не выходил за рамки протокола GSM. Ключевые milestone получились следующие:
Исправление бага, из-за которого выставлялся низкий уровень усиления для BTS и базовая станция была крайне слабой, спустя пару месяцев этот баг поправили официально.
Устранение дополнительного хардкода.
Хардкод портов в сервисе osmo-bts, который не позволял в пределах одной системы запускать более одной BTS [git].
Хардкод при выборе номера физического канала LimeSDR в сервисе osmo-trx [git].
Подготовка сбалансированной конфигурации каналов для обеих BTS – такой, чтобы при массовом звонке активных звонков было не просто много(TCH), но еще и не было затыка при их массовой установке(SDCCH) [git].
Добавлено равномерное распределение абонентов по двум BTS – если будет перевес на какой-то одной из них, потенциал звонка не будет реализован полностью на менее загруженной (там останутся свободные речевые каналы в то время как на соседней BTS будет их недостаток) [git].
Уменьшен таймаут paging-request (своеобразный ping перед стартом звонка) с 10 до 3 секунд – в процессе сбора абонентов некоторые из них могут “отвалиться”. Такие отвалившиеся абоненты занимают каналы (т.к для них тоже запускается paging-request), в результате чего не получается достучаться до всех живых абонентов [git].
Реализован звонок в 2 “эшелона”: сначала пускаем команду звонка тем, у кого наименьший last_seen(отклик на последний пинг), а затем всем остальным [git].
Исправление бага в libosmocore, который из-за захардкоженного размера буфера не позволял единоразово отправлять команду более чем на 75 звонков. Позже выяснилось, что в проекте libosmocore на репорт также отреагировали и этот баг исправили спустя некоторое время [git].
Изменен алгоритм распределения абонентов на более “умный”. распределение происходит в реальном времени на основе свободных каналов у BTS, а перед звонком сначала все они пингуются с помощью механизма silent-call, чтобы понять, кто жив, а кто уже отвалился [git].
Произведен “тюнинг” GSM-таймеров [git].
Добавлена фильтрация двух-симочных телефонов [git].
Увеличение числа звонков с 44 до 72 за счет снижения битрейта речевого канала в 2 раза – перешли с
TCH/F(full-rate)наTCH/H(half-rate)[git].Произведен “тюнинг” сетевой подсистемы Linux(sysctl), активно используемой стеком Osmocom для обмена данными между сервисами(IPC) [git].
Для всех входящих звонков от абонентов вешаем трубку – чтобы они не занимали ресурсы BTS [git].
Внедрен pool для более оптимальной отправки paging-request(GSM-пинг) с учетом отвалившихся абонентов перед совершением звонка [git].
Добавлена фильтрация технических GSM-устройств по IMEI (модемы, PoS-терминалы, IoT-устройства и т.д) перед звонком [git].
После всех этих оптимизаций мы смогли звонить всем вокруг одновременно в количестве 72 штук. В качестве бонуса, мы также внедрили рассылку SMS всем вокруг в количестве 384 штук.
По SMS самый интересный затык был в обращениях к SQLite-базе, используемой Osmocom для хранения данных об SMS – они вычитывались из базы по одному. Для нормальной GSM-сети это в общем-то приемлемо до тех пор, пока абоненты не начнут отправлять SMS чаще, чем несколько раз в секунду.
Мы перетрясли все запущенные сервисы Osmocom путем отслеживания их сетевого взаимодействия с целью выяснить причину промедления. Очень “приятно” было в итоге обнаружить, как базовые принципы, применяемые при разработке веб-приложений нарушаются в чуть более хардкорных проектах – ну оно и простительно, наверное, – там разработчики все же сосредоточены немного на других вещах – например, как освоить несколько сотен страниц спецификации GSM и не оступиться в реализации.
Итоговая сборка нашего варианта BTS на базе 2 LimeSDR выглядит так и умещается в 24-литровый рюкзак:
Весь исходный код доступен в публичном репозитории Postuf на GitHub, так что при наличии желания, двух LimeSDR, глушилки подходящей мощности и чистой Ubuntu 20.04 на 8-ядерном железе вы сможете повторить описанное у себя. А для удобства мы подготовили CLI-скрипт, который предоставляет простой интерфейс ко всем подкапотным операциям.
Звонки
Но что именно происходит во время звонка? Опять же разберём всё по этапам.
В моем случае: вы набираете чей-то номер.
- Сначала ваш смартфон передает сигнал базовой станции.
- БС ловит сигнал, дешифрует его и начинает искать абонента, с которым мы хотим связаться: определяет в какой сети он находится, каким оператором обслуживается и прочее.
- После чего передает запрос на ближайшую к абоненту базовую станцию.
- Антенна БС начинает отправлять направленный сигнал и мы слышим звонок.
А те странные звуки, которые мы можем услышать, если телефон лежит рядом с колонками за пару секунд до звонка, это сигнал, который телефон передаёт обратно БС, сообщая, что он готов принять звонок.
Зона наибольшей опасности от излучений
Определить безопасное расстояние от вышки до жилых домов можно, измерив фактическую величину излучения. Этим занимаются сотрудники Роспотребнадзора и Роскомнадзора. Узнавать нормативы также можно и у них, т. к. они же и будут разрешать эксплуатацию вышки. Сотрудники данных организаций имеют соответствующую аппаратуру, таблицу расчетов и значения допустимых норм.
Простой житель многоэтажки, расположенной рядом с вышкой, должен знать, что наибольшему облучению он подвергается, выходя на балкон, расположенный на уровне секторной и радиорелейной антенны. Такое положение возникает при установке на соседней крыше, если соседний дом значительно ниже или вышка стоит между строениями.
Антенны, их лепестки, настраиваются горизонтально. Наибольшая опасность, если установленная на вышке или малоэтажном здании антенна смотрит прямо на многоквартирный дом.
В этом случае минимальное безопасное расстояние от дома до сотовой вышки должно быть 28 метров. Такой результат получен в результате расчетов и замеров. Находиться на уровне лепестка и в зоне активного излучения опаснее, чем в других местах относительно антенны.
Одна вышка сотовой связи полностью покрывает маленький городок и полосу земель вокруг него. По факту, чтобы перестраховаться, каждый телефонный оператор устанавливает несколько вышек.
В большинстве регионов параллельно работают компании МТС, Мегафон и другие. СанПиН нормирует расстояние внутри санитарных зон опор сотовой связи 75–110 м друг от друга. Это касается мобильного телевидения и всех других операторов.
Наибольший вред для здоровья от сотовой связи получают жители, чей многоквартирный дом стоит в окружении вышек и оборудования на крышах.
Излучение от всех источников складывается, и в результате получается величина излучения в несколько раз выше нормы.
Смотрите видео ниже на эту тему.
Интернет
Примерно по такой же схеме можно не только совершать звонки, но и отправлять SMS, получать пуши и обмениваться пакетами данных через интернет-протокол.
Например, при помощи сотовой связи мы можем управлять девайсами интернета вещей или даже современными автомобилями.
Так вот, данный Kia Sorento непростой, в нем установлен комплекс телематики Kia Connect, который позволяют через приложение с вашего смартфона управлять различными функциями автомобиля.
Можно дистанционно запускать двигатель, настроить микроклимат, включить подогрев сидений и руля. Можно открывать/закрывать двери, включать аварийку или даже сигналить (что пригодится, если вы часто забываете, где припарковали авто или просто у вас странное чувство юмора).
Хотя чтобы определить, где авто, часто сигналить не придется, ведь геолокация автомобиля также отображается в приложении. Есть встроенная система навигации с пробками и погодой. Можно даже искать рестораны, заправки и отправлять прокладку маршрута с телефона на авто.
Что особенно круто, это функции безопасности. На смартфон приходят уведомления о срабатывании штатной сигнализации, телематика сообщает о незакрытых дверях и окнах. Есть автономный режим (без выхода в сеть) и «гостевой» режим. А в приложении можно посмотреть занимательную статистику.
И всё это работает по всей стране где бы вы не находились.
А всё благодаря встроенной симке и сотовым сетям, о работе которых мы сегодня и рассказали вам достаточно подробно и надеемся интересно!
Как защититься от вышек мобильной связи
Не стоит разрушать частный дом, если рядом поставили вышку сотовой связи. Можно принять ряд мер по уменьшению излучения внутри него:
- покрыть крышу сверху металлочерепицей или профилем;
- установить на окна двойные стеклопакеты;
- оштукатурить стены толстым слоем цементного раствора.
Металл отражает лучи, и попадать внутрь они почти не будут. Каждое стекло в 2,5 раза уменьшает силу излучения.
Обычная бетонная стена гасит магнитное поле, делая его слабее в 30 раз. Оштукатуривая фасад, можно добиться еще большего уменьшения силы излучения и одновременно утеплить строение.
Большое значение для защиты от магнитных и индукционных излучений имеет влажная уборка. Проводя по поверхности мебели, стен, подоконников смоченной в воде салфеткой, человек стирает одновременно пыль и статическое напряжение.
Оно скапливается на всех предметах в разных количествах в зависимости от материала.
При этом нужно учитывать, что пылесос убирает только пыль и малую долю напряжений.
В крупных городах нужно требовать от управляющей организации ремонта крыши, замены окон. При подозрении, что фон значительно выше, следует обращаться в Роскомнадзор. Они проведут замеры и в случае нарушений заставят демонтировать оборудование. Заявление можно оставить прямо на сайте организации.
Вред от сотовой вышки очевиден. Даже в Москве, где особенно актуальна проблема жилья, квартира в доме, на крыше которого стоит антенна, на 10–15 % стоит дешевле.
Как работает сотовая связь.
Как устроена и работает мобильная сотовая связь » сайт для электриков – статьи, советы, примеры, схемы
Вряд ли возможно сегодня найти человека, который бы никогда не пользовался сотовым телефоном. Но каждый ли понимает, как работает сотовая связь? Как устроено и работает то, к чему мы все давно привыкли? Передаются ли сигналы от базовых станций про проводам или все это действует как-то иначе? А может быть вся сотовая связь функционирует лишь за счет радиоволн? На эти и другие вопросы попробуем дать ответ в нашей статье, оставив описание стандарта GSM за ее рамками.
В момент, когда человек пытается совершить вызов со своего мобильного телефона, или когда начинают звонить ему, телефон посредством радиоволн подключается к одной из базовых станций (наиболее доступной), к одной из ее антенн. Базовые станции можно наблюдать то там, то тут, взглянув на дома наших городов, на крыши и на фасады промышленных зданий, на высотки, наконец на специально возведенные для станций мачты красно-белого цвета (особенно вдоль автострад).
Станции эти выглядят как прямоугольные коробки серого цвета, из которых в разные стороны торчат разнообразные антенны (обычно до 12 антенн). Антенны здесь работают как на прием, так и на передачу, и принадлежат они оператору сотовой связи. Антенны базовой станции направлены во всевозможные стороны (сектора), чтобы обеспечить «покрытие сетью» абонентам со всех сторон на расстоянии до 35 километров.
Антенна одного сектора в состоянии обслуживать одновременно до 72 звонков, и если антенн 12, то представьте себе: 864 звонка способна в принципе обслужить одна крупная базовая станция одновременно! Хотя обычно ограничиваются 432 каналами (72*6). Каждая антенна соединена кабелем с управляющим блоком базовой станции. А уже блоки нескольких базовых станций (каждая станция обслуживает свою часть территории) присоединяются к контроллеру. К одному контроллеру присоединяется до 15 базовых станций.
Базовая станция в принципе способна функционировать на трех диапазонах: сигнал 900 МГц лучше проникает внутрь зданий и сооружений, распространяется дальше, поэтому именно данный диапазон часто используют в деревнях и на полях; сигнал на частоте 1800 МГц распространяется не так далеко, но на одном секторе устанавливают больше передатчиков, поэтому в городах ставят чаще именно такие станции; наконец 2100 МГц — это сеть 3G.
Контроллеров, конечно, в населенном пункте или районе, может быть несколько, поэтому контроллеры, в свою очередь, присоединяются кабелями к коммутатору. Задача коммутатора — связать сети операторов мобильной связи друг с другом и с городскими линиями обычной телефонной связи, междугородной связи и международной связи. Если сеть небольшая, то достаточно одного коммутатора, если крупная — используются два и более коммутаторов. Коммутаторы объединяются между собой проводами.
В процессе перемещения человека, разговаривающего по мобильнику, по улице, например: идет он пешком, едет в общественном транспорте, или передвигается на личном авто, – его телефон не должен ни на мгновение потерять сеть, нельзя оборвать разговор.
Непрерывность связи получается благодаря способности сети базовых станций очень оперативно переключать абонента с одной антенны на другую в процессе его перемещения от зоны действия одной антенны — в зону действия другой (от соты к соте). Абонент сам не замечает, как перестает быть связан с одной базовой станцией, и подключен уже к другой, как переключается от антенны — к антенне, от станции — к станции, от контроллера — к контроллеру…
При этом коммутатор обеспечивает оптимальное распределение нагрузки по многоуровневой схеме сети, чтобы снизить вероятность выхода оборудования из строя. Многоуровневая сеть строится так: сотовый телефон — базовая станция — контроллер — коммутатор.
Допустим, мы совершаем вызов, и вот сигнал уже добрался до коммутатора. Коммутатор передает наш звонок в сторону абонента назначения — в городскую сеть, в сеть международной или междугородней связи, либо на сеть другого мобильного оператора. Все это происходит очень быстро с использованием высокоскоростных оптоволоконных кабельных каналов.
Далее наш звонок поступает на коммутатор, что расположен на стороне принимающего звонок (вызываемого нами) абонента. В «приемном» коммутаторе уже есть данные о том, где находится вызываемый абонент, в какой зоне действия сети: какой контроллер, какая базовая станция. И вот, с базовой станции начинается опрос сети, находится адресат, и на его телефон «поступает вызов».
Вся цепочка описанных событий, с момента набора номера до момента раздавшегося на принимающей стороне звонка, длится обычно не более 3 секунд. Так мы можем сегодня звонить в любую точку мира.
Дополнительное чтение:
Как устроены радиоуправляемые модели
Как устроен и работает джойстик
Как устроен и работает электросамокат
Как устроен и работает 3D-принтер
Андрей Повный
Какое приложение для поиска базовых станций подойдет именно вам?
Зависит от модели смартфона, места проживания и задач, которые вы возлагаете на подобные программы. Все описанные сервисы предоставляют довольно точные координаты вышек, но лучших показателей (по нашим субъективным оценкам) удалось добиться NetworkCellInfo.
После определения места расположения базовой станции, Вам придется выяснить расстояние от нее до места нахождения приемной антенны 3G и 4G сигнала. А после определения расстояния, которое необходимо преодолеть сигналу до Вашей антенны, останется только правильно подобрать ее по заявленным производителем характеристикам.
Познакомиться с антеннами, поддерживающими все современные стандарты GSM, 3G, 4G, LTE, WiFi и пользующимися наибольшим успехом у покупателей, Вы сможете у нас в разделе.
Для интернет-покупателей в СатОптТорге всегда предлагается широкий выбор антенн, усилителей интернет-сигнала, репитеров и комплектующих по самым доступным ценам! Регулярно отдельные модели антенн, репитеров мы включаем в список акционных товаров с супер скидками!
Желаем удачи в решении Ваших проблем!
Массовый звонок
На текущий момент у нас есть 1 базовая станция стандарта GSM, поднятая в самом начале европейской полосы E-GSM-900, выше которой все закрыто глушилкой. Абоненты подключаются, и с ними уже можно взаимодействовать посредством VTY-интерфейса Osmocom. Для удобства мы написали скрипт на Python, который все красиво отображает в терминале:
Чтобы звонить со стороны BTS на выбранные номера телефонов(msisdn) необходима SIP-телефония, интегрированная со стеком Osmocom. Самое быстрое решение – провести интеграцию с SIP-стеком Asterisk по официальному мануалу от Osmocom.
После этого мы можем совершать звонки абонентам на их локальные номера(msisdn) уже по мануалу Asterisk. Попробуем позвонить 1-2 абонентам с произвольного номера – звонки успешно доходят. Запускаем звонок всем подключившимся абонентам…и натыкаемся на серьезное ограничение GSM по числу параллельных звонков.
Так как GSM – крайне древний и простой протокол, в основе разделения абонентов лежат принципы временнОго разделения (TDMA) в сочетании с частотным разделением(FDMA), а конфигурация Osmocom по этой части выглядит следующим образом:
trx 0 # FDMA
rf_locked 0
arfcn 975 # номер GSM-частоты в ARFCN-нотации (925.2МГц)
nominal power 23
timeslot 0 # TDMA
phys_chan_config CCCH # Common Control Channel
timeslot 1 # TDMA
phys_chan_config SDCCH8 # Stand-alone Dedicated Control Channel
timeslot 2 # TDMA
phys_chan_config TCH/F # Traffic Channel Full Rate
timeslot 3 # TDMA
phys_chan_config TCH/F # Traffic Channel Full Rate
timeslot 4 # TDMA
phys_chan_config TCH/F # Traffic Channel Full Rate
timeslot 5 # TDMA
phys_chan_config TCH/F # Traffic Channel Full Rate
timeslot 6 # TDMA
phys_chan_config TCH/F # Traffic Channel Full Rate
timeslot 7 # TDMA
phys_chan_config TCH/F # Traffic Channel Full RateКаждый TRX(приемо-передатчик) имеет собственную несущую частоту(ARFCN) и содержит 8 тайм-слотов, каждый из которых может иметь свою конфигурацию каналов. Например:
Подробно о конфигурациях каналов в GSM можно почитать здесь, а узнать их маппинг в более низкоуровневые каналы(channel combinations) в стеке Osmocom – из кода Osmocom.
В текущей конфигурации мы сможем совершать не более 6 параллельных звонков 🙁 Даже не 8, потому что основному каналу CCCH нужен целый тайм-слот, а также еще 1 слот для минимум одного SDCCH, который нужен для установки звонка.
Увеличить число тайм-слотов возможности нет на уровне протокола GSM, попробуем тогда расшириться в плоскости FDMA – увеличить количество TRX. Благо, Osmocom дает возможность довести число TRX при использовании LimeSDR до 6 (6*8 = 48 тайм-слотов), правда после активации четырех и более TRX начинались проблемы с перегрузкой LimeSDR.
Стабильная работа BTS на одном LimeSDR сохранялась при использовании трех TRX, что в сумме давало 6 8 8=22 параллельных звонка (на каждом TRX не нужно иметь служебные каналы, поэтому TRX №2 и №3 можно забить чисто речевыми каналами – TCH). Это уже было лучше, но все же недостаточно для полноценного массового звонка.
Попутно всплыла еще одна проблема, сокращающая число потенциальных звонков и связанная с глушением чужих базовых станций на полосе E-GSM-900. Дело в том, что начало границы глушения на полосе E-GSM-900 должно быть максимально выше нашей BTS и минимально ниже первой чужой станции.
Таким образом в начале полосы E-GSM-900 остается всего 927.5-925 = 2.5МГц “свободного места”, а с тремя активными TRX будет занято 1.8МГц из них (каждый занимает 0.4МГц полосы и требует 0.2МГц свободного пространства после себя) – почти впритык. Однако из-за того, что границы глушилки могут “плавать” на -1-2МГц из-за температуры окружающей среды, необходимо сместить начало границы глушения немного ниже частоты 927.
Здесь стало ясно, что для увеличения числа параллельных звонков придется уходить с полосы E-GSM-900. Но куда в этот раз? С полосы GSM-850 мы уже ушли из-за того, что не все мобильные устройства её сканируют. А что если совместить эти два способа?
Нюансы
В частном секторе и на территории дачных кооперативов СНиП определяет, какое расстояние будет безопасным от сотовой вышки. Статьи нормативного документа запрещают установку вышки на территории дачного кооператива.
Минимальное расстояние от границы земель общества берется из расчета 1,5 высоты мачты. Кроме излучения, СНиП учитывает возможность обрушения объекта и опасность от его падения. Он может разрушить строения и травмировать находящихся на его территории людей.
На участках ИЖС санитарными нормами запрещено размещение вышек сотовой связи без заключения договора с хозяином. От забора минимальный отступ делается не меньше 7 м.
Вред для здоровья от сотовой вышки связи учитывается при оформлении разрешительных документов. Они не выдаются для установки оборудования мобильной связи в ПГТ и частном секторе. Нельзя ставить антенны на дома в 2 этажа и ниже.
Согласно нормативным документам разрешение на строительство мачт с оборудованием для работы мобильной связи, их реконструкцию и ремонт можно получить только по результатам санитарно-эпидемиологического исследования. Суммарные показатели не должны превышать установленных норм излучения. Конструкция для антенн строится в строгом соответствии с ГОСТом и статьей Федерального закона.
Замеры производятся в жилых и офисных зданиях, если они попадают в зону распространения основного излучения. Его можно определять углом в 3–8° от горизонтальной плоскости, проведенной через антенну. Именно в этом секторе происходит прием и отправление сигналов, которые посылает телефон.
Определение безопасного расстояния от вышки сотовой связи
Специалисты утверждают, что находиться непосредственно под базовой станцией сотовой связи безопасно. Излучение от вышки сотовой связи приходит и уходит горизонтально и ловит сигнал на расстоянии до 35 км. Это означает, что вертикально, возле столба с оборудованием, не действует излучение мобильной связи. Но при этом телефон работает отлично.
Об опасности, которую представляет вышка мобильной связи, следует знать:
- Основное излучение направлено практически параллельно земле, под углом 3°.
- Оборудование должно размещаться на столбах и мачтах.
- Устанавливать антенны на крыше домов можно в порядке исключения в городских многоэтажных районах.
- Стекло уменьшает силу излучения в 2,5 раза, бетонная стена – в 30 раз.
- При влажной уборке удаляется не только пыль, но и статические заряды с поверхности мебели.
- Дальность приема составляет 35 км.
- Кроме излучения, вышка сотовой связи грозит жизни и здоровью людей обрушением.
СанПиН учитывает и измеряет только излучение антенны сотовой связи и считает безопасным место под излучающим оборудованием.
Стоять рядом со столбом, на котором смонтированы ретранслятор и антенна, – значит находиться в магнитном и индукционном поле, излучаемом целым пучком кабелей, идущих из-под земли по столбу верх.
Ведь любой провод, пропускающий ток, создает вокруг себя поле. Его излучение достигает допустимого безопасного значения на дистанции от 5 м.
Измеряя расстояние от жилого дома до вышки сотовой связи, следует помнить и о кабелях, которые часто прокладывают прямо по стенам или шахтам лифта, выводя оборудование на крышу. Излучаемые ими магнитные поля по своему воздействию почти не отличаются от радиации. Они слабее, но постоянно находятся рядом.
Затухание излучения происходит пропорционально квадрату расстояния до антенны. Если изобразить графически параболу излучения и наложить на нее допустимое значение, то можно определить безопасное расстояние от вышки сотовой связи до дома. Линии пересекутся напротив значения примерно в 45 м.
Учитывая, что одновременно работают другие источники излучения (например, теле-, видеокоммуникации, интернет), безопасное расстояние для здоровья составляет минимум 75 м в приоритетном направлении связи.
Благоприятная среда, чистая от вредных излучений, гарантированно начинается там, где телефонная вышка удалена на 100 м и рядом нет другого мощного электрического оборудования. Многоэтажный жилой дом строится на удалении от других построек в 25–60 м.
Приложение «cellulailer»
Так называемый сетевой монитор, отображающий ключевые показатели выбранной мобильной сети. В частности, мощность сигнала (полезного RSCP, RSRP или общего RSSI), тип используемой сети (UMTS, GSM и др.), номерные обозначения вышек, антенн, зон действия и т.д. Здесь же отображаются все сведения о БС в конкретной местности и ближайшие к ней.
Программа разработана в лучших традициях нетмониторинга для андроид с упрощением поиска лучшего сигнала в самых разных условиях (город, лес, село и т.д.)
Мобильный мониторинг – популярное увлечение для сотен наших соотечественников, превратившееся в своеобразную игру с целью отыскать все существующие передатчики мобильной связи.
За счет расширенного функционала Cellulailer не обязательно использовать только по прямому назначению. С его помощью легко находить и фиксировать любые объекты на карте (по типу приложений от Яндекса). Каждая новая точка содержит свои логи и координаты, может дополняться комментариями и фото, а также копироваться для предоставления информации другим пользователям.
К примеру, с помощью данного приложения разработчики вполне успешно боролись с несанкционированными свалками. В лесных или парковых зонах при поддержке Cellulailer удобно фиксировать лисьи или барсучьи норы, муравейники, ягодные, грибные или рыбные места и т.п.
Приложение «cellumap»
Современный инструмент для создания интерактивных карт с актуальной информацией о покрытии и других показателях сети. Самые свежие сведения по ближайшим станциям можно посмотреть на смартфоне или на сайте проекта Cellumap. Правда, на данный момент интернет-ресурс выдает местоположение только по базам в Канаде и США.
Приложение для мобильного мониторинга сети версии 2.00 функционирует на платформе Android 2.3 (и более современных версиях), имеет поддержку LTE, GSM, UMTS и CDMA. Важно понимать, что информация о базовых станциях в полной мере зависит от возможностей вашего мобильного устройства. Если смартфон устарел и имеет ОС Android версии 2.2 и ниже, рекомендуем пользоваться Cellumap без апгрейтов!
Приложение «network cell info»
Осуществляет довольно точный мобильный мониторинг с измерением мощности сигнала и определением местонахождения ближайших сотовых вышек на карте. Одно из важных преимуществ приложения: поддержка большинства стандартов мобильной связи, среди которых EDGE, HSPA, HSPA , LTE, WCDMA, GSM, и другие.
Основные особенности:
Данные о расположении станций с LTE, GSM и UMITS-сигналами берутся из сервиса Mozilla Location Service (MLS).
Показывает мощность сигнала (дБм) относительно 2-х показателей с выстраиванием временного графика по обслуживающей и другим доступным станциям (кроме режима LTE).
Вся полученная информация с актуальными измерениями помещается в отдельный файл.
При постоянной сети есть возможность настройки точек с изменением расстояния между каждым измерением (0, 5, 10 м и более). Для настройки необходимо зайти во вкладку «Карты».
При проведении более точного анализа данных можно установить ограничения на точность местоположения.
Интеграция с датчиком движения и определением индивидуальных настроек чувствительности.
Для удобства экспорта полученная информация от приложения по поиску базовых станций размещается в форматах CLF, CSV и CMWF.
Ведется отдельная обновляемая статистика подключений с подробной диаграммой и процентным соотношением используемых сетей.
Настройка уведомлений о получении доступа к 2G, 3G, 4G сетям.
Функция «Тест-драйва» с фиксацией и окрашиванием маршрута (цвета зависят от мощности сигнала, местоположения пользователя и применения дополнительных маркеров).
Выведение карты и данных о сети в едином окне.
Несколько слоев отображения карты: спутник, местность, гибрид и др.
Подробная информация об используемом мобильном устройстве и sim-карте.
Функция выборочного отключения ненужных датчиков для ускорения обработки сведений.
Чтобы раскрыть весь потенциал программы для поиска вышек сотовой связи, необходимо зайти в настройки планшета или смартфона и включить во вкладке «GPS» режим высокой точности.
Что касается используемой карты, собственной базы активных станций у Network Cell Info нет. В основном используются показатели сервиса MLS с приблизительным расположением сот. Антенны на карте дают лишь ориентировочные координаты вышек, и если приложение не показывает ни одного значка в зоне видимости, значит, у программы нет данных по вашему местоположению.
Инструкция по работе с приложением «Network Cell Info»
С подробной инструкцией по работе с приложением можно ознакомиться здесь.
Если программа некорректно работает с вашим смартфоном, важные рекомендации доступны здесь.
С подробным описанием и инструкцией можно ознакомиться на сайте разработчика.
Все данные, полученные от измерений во вкладке «Карта», доступны к сохранению на смартфон и использованию без подключения к интернету.
Приложение «качество связи»
Используется для формирования так называемой «народной карты» покрытия мобильной связи на территории Российской Федерации. Приложение автоматически определяет мощность сигнала и стандарт связи (2G, 3G или 4G) на конкретной местности.
Определение местоположения вышек сотовой связи происходит в фоновом режиме, при взаимодействии с приложением, а также при работе прочих программ, пользующихся поиском геолокации. Для получения первых данных достаточно запустить функцию записи маршрута. Чтобы обеспечить корректный сбор информации, режим передачи данных о вашем местоположении должен быть активирован.
Приложение для поиска базовых станций не занимается сбором и публикацией ваших приватных данных! Вся собранная пользователями информация направляется на сайт Минкомсвязи, где и составляется интерактивная «народная карта». На текущий момент здесь указаны зоны покрытия связи от13-ти основных операторов на территории всей страны.
Инструкция по работе с приложением “Качество связи”
Приложение разработано при официальной поддержке Минкомсвязи РФ.
Приложение для мобильного мониторинга сети network signal info
В отличие от других программ по поиску вышек сотовой связи, данный мобильный проект специализируется на глубоком анализе и предоставлении подробных сведений об используемом беспроводном соединении.
Для пользователя доступны виджеты в нескольких стилистических вариантах и 3-х размерах: 1х1, 2х1 и 2х2. Особое внимание при создании программы разработчики уделили визуальной части. Мощность сигнала показана в 3-х состояниях интенсивности: отличный, хороший и слабый. В графическом исполнении это определенное количество «палочек» для мобильной сети и «волн» для Wi-Fi соединения.
В совокупности приложение имеет 14-ти полосное деление уровня сигнала, что дает подробное представление о качестве связи в конкретном месте. Также помимо качественной графики для пользователя доступен целый ряд другой нужной информации.
Для сбора подробной статистики о качестве сигнала приложение обрабатывает и записывает сведения в формате CVS (для составления таблиц в Excel).
Приложение для поиска базовых станций «cell coverage map»
Данное приложение способно определять местоположение сразу всех базовых станций, к которым подключается смартфон или планшет. Чтобы улучшить качество сигнала, достаточно пойти навстречу ближайшего ретранслятора.
За счет грамотно разработанного функционала Cell Map легко обнаруживает даже дальние станции с очень слабым сигналом (недостаточным для обычного звонка). Поэтому приложение незаменимо для местностей, где отсутствует или плохо ловить сотовая связь (в деревнях, при лесных походах, на геологоразведке и т.д.).
При подключении 3G или 4G интерфейс предлагает информацию об одной вышке, дающей самый мощный сигнал. Однако переключившись на 2G, можно получить полную картину по всем ретрансляторам в вашей местности. Поэтому рекомендуем пользоваться приложением именно в этом режиме.
Принцип работы мобильника
Основной элемент системы мобильной связи – базовые станции (вышки). В России их десятки тысяч, в одной Москве – 15 тысяч. Они расположены так, что зоны их покрытия частично перекрывают друг друга. Схематично это напоминает пчелиные соты, потому связь и называется сотовой.
Радиосигнал от антенны телефона идет до передатчика на базовой станции по радиочастоте. Там он преобразовывается в электрический сигнал и по оптоволоконному кабелю со скоростью света идет в коммутатор, с которым соединена каждая базовая станция.
Коммутатор – это центральный узел системы. Любой вызов поступает с мобильного телефона на базовую станцию, затем по кабелю в коммутатор, оттуда по кабелю на другую базовую станцию и лишь потом – на мобильный того, кому звонят. Именно коммутатор определяет, достаточно ли у вас денег для соединения по заданному номеру, и доступен ли он. Если нет, коммутатор посылает вам соответствующий сигнал.
Становимся мобильным оператором
Чтобы можно было звонить мобильным устройствам напрямую, необходимо, чтобы они относились к нам как к полноценному оператору сотовой связи. Неотъемлемая составляющая любой современной сотовой сети – базовая станция (BTS), к которой подключаются мобильные устройства для дальнейшего взаимодействия с сетью. За базовой станцией может и не быть никакой реальной “сети”, однако об этом абоненты никогда не узнают.
О поднятии собственных базовых станций уже писали не один десяток раз, в том числе и на Хабре, поэтому лишний раз углубляться в подробности не будем. Отметим лишь, что наиболее удобной будет станция поколения 2G, т.к в этом поколении можно напрочь прибить все механизмы безопасности на уровне самой BTS, на которые полагаются современные устройства.
Существует целый ряд уже готовых реализаций 2G BTS, среди них особенно выделяются Osmocom и YateBTS. Для поднятия своей BTS также понадобится SDR-оборудование. Мы решили остановиться на наиболее доступной связке Osmocom LimeSDR. Небольшой ресерч с использованием лишь одного гугла позволил в достаточно короткие сроки разобраться с основными концепциями GSM(2G) сети и поднять собственную “коробочную” версию сети.
На этом этапе мы уже могли подключать абонентов к себе вручную через выбор сети в настройках смартфона. Но на ручном подключении далеко не уедешь…
Угроза излучения для человека
Цифры на приборе не смогут наглядно продемонстрировать вред для здоровья человека от сотовой связи. Лучи невидимые, и понять их вред сложно.
Для определения силы луча можно провести эксперимент:
- Спуститься в цокольное помещение и проверить наличие связи.
- Провести мысленно линию на улицу.
- Посчитать, сколько бетонных перекрытий и стен пронизывает луч от телефона.
По расчетам специалистов, каждый слой бетона уменьшает излучение в 30–32 раза. Остается умножить это число на количество преград и получить условное значение силы луча и представить, как они вас пронизывают на открытом месте.
Сторонники теории, что безопасно пользоваться мобильной связью и жить среди вышек, любят рассказывать, что бытовые приборы излучают значительно больше. Люди в своей квартире окружены проводами.
При включении обычной лампочки возникает магнитное поле. Многие замечали, что после длительного просмотра телевизора даже в удобной позе человек чувствует себя слабым и уставшим. Причина в излучении прибора.
В таблице для сравнения приведены показатели излучения бытового оборудования. По СНиП норма определяется в 0,2 мкТл.
Наибольшее излучение действует на человека, когда он находится в метро. Кроме прямых лучей от работы электродвигателя, освещения и других источников, он получает отраженные волны. Вред для здоровья от компьютера и микроволновки определяются степенью их защиты.
В результате даже провод создает магнитное поле, превышающее норму в 3,5 раза. Но он находится на расстоянии более 1 м, значит, его фактическое воздействие в разы меньше.
Возле большинства опасного оборудования человек находится ограниченное время. Вышки сотовой связи работают круглосуточно. Безопасность пользования телефоном можно увеличить следующим образом:
- меньше разговаривать по телефону;
- использовать громкую связь, чтобы удалить аппарат от головы;
- размещать мобильный телефон подальше от себя.
https://www.youtube.com/watch?v=WDKwSnThq7s
В зависимости от модели, неактивный, неподвижно лежащий телефон каждые 5–8 секунд посылает сигнал для связи с вышкой. Если его двигать, то лучи распространяются постоянно во все стороны. Минимальная норма излучения для человека превышается сотовым телефоном в 200 раз.
