Как работают вышки сотовой связи? – Статья – ПСК Инжиниринг

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.

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.

Читайте про операторов:  Не работает сим карта Мегафон в телефоне: причины и что делать

Как организована связь

Сотовая связь потому и называется сотовой, что в основе любой сети — ячейки (соты), каждая сота представляет собой участок территории, который покрывает (обслуживает) базовая станция. Форма и размеры сот зависят от множества факторов, в том числе от мощности излучения базовой станции, стандарта, рабочих частот, направления антенн и т.п.

Соты обязательно перекрывают друг друга, это необходимо для того, чтобы мобильное устройство (терминал) не теряло связь при перемещении из одной соты в другую. Особенно это важно для владельца сотового телефона, который разговаривает во время движения.

В условиях городской застройки невозможно разбить карту города на квадратики и поставить базовые станции через равные расстояния, чтобы добиться качественного покрытия. Начинают играть роль этажность застройки, препятствия в виде памятников, возможность установить базовые станции в том или ином месте.

Не зря наши города назвали каменными джунглями, планирование в них радиосетей – это та еще задачка. Поэтому все операторы стараются резервировать дополнительные мощности в крупных городах, создавать перекрывающиеся зоны для базовых станций. И этому есть и другая причина.

Для эффективной работы сети одного покрытия мало, базовые станции должны обслуживать одновременно много пользователей. А в городах — очень много одновременно разговаривающих и пользующихся мобильным интернетом. Полосы частот, на которых передаются голос и данные, — ограниченный и крайне ценный ресурс, за их лицензирование операторы во всём мире платят государству большие деньги.

И не только деньги. Например, в России Министерство связи закладывает в лицензии обязательства оператора по обеспечению связью не только выгодных для сотовиков городов, но и малонаселенных территорий, где строить базовые станции – заведомо убыточное дело.

Как видите, у операторов есть еще и социальная нагрузка со стороны государства. Ничто не бывает бесплатным, и поэтому стоимость установки базовых станций и строительства сетей в малых городах компенсируется услугами в больших. Так устроен этот бизнес во всем мире, и Россия не является исключением.

Как появилась сотовая связь

Впервые идея сотовой связи была выдвинута в 1947 году — над
ней работали инженеры из Bell Labs Дуглас Ринг и Рэй Янг. Однако реальные
перспективы ее воплощения стали вырисовываться только к началу 1970-х годов,
когда сотрудники компании разработали рабочую архитектуру аппаратной платформы
сотовой связи.

Так, американские инженеры предложили размещать передающие
станции не в центре, а по углам «ячеек», а чуть позже была придумана технология,
позволяющая абонентам передвигаться между этими «сотами», не прерывая связи.
После этого осталось разработать действующее оборудование для такой технологии.

Задачу успешно решила компания Motorola — ее инженер Мартин
Купер 3 апреля 1973 года продемонстрировал первый работающий прототип
мобильного телефона. Он позвонил начальнику исследовательского отдела
компании-конкурента прямо с улицы и рассказал ему о собственных успехах.

Руководство Motorola немедленно вложило в перспективный
проект 100 миллионов долларов, однако на коммерческий рынок технология вышла
только через десять лет. Такая задержка связана с тем, что сначала требовалось
создать глобальную инфраструктуру
базовых станций сотовой связи.


На территории США этой работой занялась компания AT&T — телекоммуникационный
гигант добился от федерального правительства лицензирования нужных частот и
построил первую сотовую сеть, которая охватила крупнейшие американские города.
В качестве первого мобильника выступила знаменитая модель Motorola DynaTAC 8000.

В продажу первый сотовый телефон поступил 6 марта 1983 года.
Он весил почти 800 граммов, мог работать
на одном заряде 30 минут в режиме разговора и заряжался около 10 часов. При
этом аппарат стоил 3995 долларов — баснословную сумму по тем временам. Несмотря
на это, мобильник мгновенно стал популярен.

Как работает сотовая связь – как это сделано

Как работают вышки сотовой связи? - Статья - ПСК Инжиниринг

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

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

Как работают вышки сотовой связи? - Статья - ПСК Инжиниринг

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

2. Как работают вышки сотовой связи? - Статья - ПСК Инжиниринг

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

3. Как работают вышки сотовой связи? - Статья - ПСК Инжиниринг

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

4. Как работают вышки сотовой связи? - Статья - ПСК Инжиниринг 

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

5. Как работают вышки сотовой связи? - Статья - ПСК Инжиниринг 

6. Как работают вышки сотовой связи? - Статья - ПСК Инжиниринг 

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

Читайте про операторов:  Интернет-магазин Tele2 Саратовская область, каталог товаров и цены на смартфоны, тарифные планы и красивые номера

Как работают вышки сотовой связи? - Статья - ПСК Инжиниринг 

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

7. Как работают вышки сотовой связи? - Статья - ПСК Инжиниринг 

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

8. Как работают вышки сотовой связи? - Статья - ПСК Инжиниринг 

9. Как работают вышки сотовой связи? - Статья - ПСК Инжиниринг 

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

10. Как работают вышки сотовой связи? - Статья - ПСК Инжиниринг 

11. Как работают вышки сотовой связи? - Статья - ПСК Инжиниринг 

12. Как работают вышки сотовой связи? - Статья - ПСК Инжиниринг 

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

13. Как работают вышки сотовой связи? - Статья - ПСК Инжиниринг 

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

14. Как работают вышки сотовой связи? - Статья - ПСК Инжиниринг 

Вся крыша такого автомобиля утыкана антеннами:

15. Как работают вышки сотовой связи? - Статья - ПСК Инжиниринг 

Внутри стоит оборудование, осуществляющее сотни звонков и снимающее информацию:

16. Как работают вышки сотовой связи? - Статья - ПСК Инжиниринг 

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

17. Как работают вышки сотовой связи? - Статья - ПСК Инжиниринг 

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

18. Как работают вышки сотовой связи? - Статья - ПСК Инжиниринг 

На графике показана активность московских коммутаторов. Хорошо видно, что ночью практически никто не звонит:

19. Как работают вышки сотовой связи? - Статья - ПСК Инжиниринг 

Контроль за контроллерами (простите за тавтологию) осуществляется со второго этажа Центра Контроля Сети:

22. Как работают вышки сотовой связи? - Статья - ПСК Инжиниринг 

21. Как работают вышки сотовой связи? - Статья - ПСК Инжиниринг

Источник

Какие стандарты мобильной связи бывают

Первые мобильники работали с технологий 1G — это самое первое поколение сотовой связи,
которое опиралось на аналоговые телекоммуникационные стандарты, главным из
которых стал NMT — Nordic Mobile Telephone. Он предназначался
исключительно для передачи голосового
трафика.

К 1991 году относят рождение 2G — главным стандартом нового
поколения стал GSM (Global System for Mobile Communications). Данный стандарт
поддерживается до сих пор. Связь в этом стандарте стала цифровой, появилась
возможность шифрования голосового трафика и отправки СМС.

Скорость передачи данных внутри GSM не превышала 9,6 кбит/с,
что делало невозможной передачу видео или высококачественного звука. Проблему
был призван решить стандарт GPRS, известный как 2.5G. Он впервые позволил пользоваться сетью Интернет владельцам мобильных телефонов.

Такой стандарт уже обеспечил скорость передачи данных до 114
Кбит/c. Однако вскоре он также перестал удовлетворять постоянно растущие
запросы пользователей. Для решения этой проблемы в 2000 году был разработан
стандарт 3G, который обеспечивал доступ к услугам Сети на
скорости передачи данных в 2 Мбита.

Еще одним отличием 3G
стало присвоение каждому абоненту IP-адреса, что позволило превратить мобильники в маленькие компьютеры,
подключенные к интернету. Первая коммерческая сеть 3G была запущена 1 октября
2001 года в Японии. В дальнейшем пропускная способность стандарта неоднократно
увеличивалась.

Наиболее современный стандарт — связь четвертого поколения 4G, которая предназначена только для высокоскоростных
сервисов передачи данных. Пропускная способность сети 4G способна достигать 300
Мбит/сек, что дает пользователю практически неограниченные возможности работы в
интернете.

Многодиапазонные антенны

С развитием сетей связи третьего и четвертого поколений требуется модернизация антенной части как базовых станций, так и сотовых телефонов. Антенны должны работать в новых дополнительных диапазонах, превышающих 2.2 ГГц. 

В качестве примера рассмотрим конструкцию излучателей двухдиапазонной антенны базовой станции сотовой связи Powerwave, работающей в диапазонах 824-960, МГц и 1710-2170, МГц. Ее внешний вид показан на рисунке ниже:

Этот двухдиапазонный облучатель состоит из двух металлических пластин. Та, что большего размера работает в нижнем диапазоне 900 МГц, над ней расположена пластина с щелевым излучателем меньшего размера. Обе антенны возбуждаются щелевыми излучателями и таким образом имеют единую линию запитки.

Если в качестве излучателей используются дипольные антенны, то необходимо ставить отдельный диполь для каждого диапазона волн. Отдельные диполи должны иметь свою линию запитки, что, конечно же, снижает общую надежность системы и увеличивает энергопотребление. Примером такой конструкции является антенна Kathrein. Проектирование многодиапазонной антенны производят поэтапно.

Читайте про операторов:  Сим карта Мегафон: сколько стоит, как купить сим

Широкополосная антенна типа “бабочка” может быть удачно использована как основа для трехдиапазонной печатной антенны. На рисунке ниже изображены четыре различных варианта ее конфигурации.

Приведенные конструкции антенн отличаются формой реактивного элемента, который применяется для расширения рабочей полосы частот по согласованию. Каждый слой такой трехдиапазонной антенны представляет собой микрополосковый излучатель заданных геометрических размеров. Чем ниже частоты – тем больше относительный размер такого излучателя.

Таким образом, диполи для нижнего диапазона частот находятся как бы внутри диполей верхнего диапазона.

Для реализации трех- и более диапазонного режимов работы наибольшей технологичностью обладают печатные многослойные антенны. В таких антеннах каждый новый слой работает в довольно узком диапазоне частот. Такая “многоэтажная” конструкция изготавливается из печатных антенн с индивидуальными излучателями.

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:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Adblock
detector