Все-симки.ру «плохие» и «хорошие» операторы – решение задачки
Самый популярный спорт в сети – это что-то доказать незнакомцу, например, что его оператор плохой, а вот вы сделали правильный выбор. Эта задачка не имеет решения, так как в ней слишком много переменных. Как люди оценивают качество оператора? Поделюсь секретом, который таковым не является.
Большинство людей смотрит на то, как оператор работает в двух точках – у них дома и на работе. Это два места, где человек проводит большую часть своей жизни, а значит, связь в них наиболее важна. Посещение кафе или ресторана, где плохой прием, никак не скажется на восприятии оператора, обычно люди даже не замечают, что им не дозвонились.
Связь во все времена носила вероятностный характер, даже когда она была проводной. Ни один оператор в мире не мог обеспечить одновременное соединение всех своих абонентов, предполагалось, что вероятность такой ситуации стремится к нулю. Поэтому все рассчитывали емкость сети, исходя из пиковых нагрузок и делая небольшой, точно просчитанный запас емкости, предполагая, что сеть будет расти.
С появлением мобильной связи операторы встали перед сложной задачей, им необходимо было точно рассчитать пиковые нагрузки, а также сделать свою услугу конкурентной, не перестараться и не вложить (точнее, вкопать или повесить на столбы, кому как нравится) слишком много денег.
Давайте взглянем на статистику от Роскомнадзора, который учитывает число базовых станций у всех российских операторов. Данные за 2022 год появились в конце марта 2022 года, это самые свежие цифры на момент публикации статьи.
Можно ли из количества базовых станций сделать вывод о том, какой оператор лучше? Если подходить к вопросу в лоб, упростить ситуацию, то выиграть должен тот оператор, что имеет наибольшее число станций. Ведь в этом случае он может обеспечить связь в большем числе мест, с лучшим качеством.
Будь у нас только один стандарт связи, например, 2G, и такие рассуждения были бы верны. Но ведь у нас одновременно есть 2G для голоса, 3G/4G и их промежуточные версии для передачи данных, а также голоса (3G, а также появляется Voice over LTE). В теории выигрыш у того оператора, что имеет сбалансированное число как станций 2G, которые обеспечивают хорошее покрытие голоса и SMS, так и 3G/4G-станций.
Давайте на минутку отвлечемся и вспомним про пробки на дорогах. Очень часто люди заглядывают в навигатор, который пишет, что на дорогах кошмар и пробки составляют десять баллов. Мрак! Можно забыть о машине и пересаживаться на общественный транспорт. Но всегда ли это так?
Зачастую на вашем маршруте пробки не так ужасны, и вы можете добраться до нужно места за считанные минуты. Этот пример хорошо объясняет, что даже «плохой» оператор может работать в двух точках, которые вам нужны, и делать это хорошо. Что создает обманчивое впечатление того, что у него все так же хорошо и в других районах города или страны.
Когда мы говорим о качестве связи, то любой оператор в отдельных точках может быть как очень хорошим, так и очень плохим. Это всегда вероятность, которую сложно предугадать. Можно подобрать места так, что даже оператор с наилучшим покрытием покажет плачевные результаты.
Крайне важно при выборе оператора смотреть на то, какие услуги он предлагает. Не просто слышать про 4G, 4G или иные маркетинговые термины, но понимать, какие скорости достижимы на практике и в чем есть подводные камни. Насколько хорошо работает голосовая связь.
Также следует понимать, что большая тройка и примкнувший к ним Теле2 имеют сравнимые тарифные предложения, в течение года вы не выгадаете ничего, переходя от одного оператора к другому. Более того, конкуренция так высока, что за год ваши расходы при одинаковом профиле пользования услугами связи будут скорее всего сравнимы. В большинстве ситуаций отличия мнимые, завязаны на маркетинг конкретного оператора.
Если цены плюс-минус одинаковы, то как же выбрать оператора? Поделюсь своим подходом, возможно, он вам покажется рациональным и вы назовете его выбором от Муртазина. Я выбираю и выбирал оператора исходя из числа базовых станций и количества современных станций, которые объединены высокоскоростной оптикой.
Я постоянно мотаюсь по стране, для меня важно получать сравнимое качество связи в каждой точке или, точнее, иметь высокую вероятность получить такую связь. В моем неформальном рейтинге всегда лидировал МегаФон, так как инвестиции в сеть начиная с 2008 года были максимальными, компания подобралась к теоретическому максимуму базовых станций для всех территорий в России, развивать сеть в тех же темпах бессмысленно, нужно уже проводить еще более тонкую настройку сети.
Но компания продолжает расширять сеть и вкладывает в нее деньги, активно и первой развивает станции новых поколений. Второе место традиционно занимает и занимал МТС, который в 2022 году совершил рывок и строил очень много базовых станций по стране, чтобы выйти по их количеству на первое место.
Условной второй группой выступают Билайн и Теле2, причем второй догоняет первого, и очень агрессивно. Качество и количество БС у этих компаний сильно отличается от первых двух игроков. И поэтому, когда мне рассказывают о том, что они ничуть не хуже, чем МегаФон или МТС, я всегда ухмыляюсь. Вероятность этого не подтверждается цифрами, пока это игроки другого уровня.
Безусловно, у вас может быть совсем другой подход и вам не нравится тот или иной оператор, вы считаете, что вам ближе другая компания. Это вкусовщина, и она всегда была и есть. Но не нужно тогда говорить о том, что это подтверждается качеством сети и ее работы. Это не так.
Небольшая ремарка относительно различных «исследований» качества сети, которые как будто что-то подтверждают. Все операторы без исключения публикуют такие «исследования», иногда это делают «независимые» игроки, но результаты всегда трактуются в пользу того или иного оператора.
Антенны базовых станций. заглянем внутрь
В сотовой связи чаще всего используют секторные панельные антенны, которые имеют диаграмму направленности шириной в 120, 90, 60 и 30 градусов. Соответственно для организации связи во всех направлениях (от 0 до 360) может потребоваться 3 (ширина ДН 120 градусов)
А ниже вид типовых диаграмм направленности в логарифмическом масштабе.
Большинство антенн базовых станций широкополосные, позволяющие работать в одном, двух или трех диапазонах частот. Начиная с сетей UMTS, в отличие от GSM, антенны базовых станций умеют изменять площадь радиопокрытия в зависимости от нагрузки на сеть. Один из самых эффективных методов управления излучаемой мощностью – это управление углом наклона антенны, таким способом изменяется площадь облучения диаграммы направленности.
Антенны могут иметь фиксированный угол наклона, либо имеют возможность дистанционной регулировки с помощью специального программного обеспечения, располагаемого в блоке управления БС, и встроенных фазовращателей. Существуют также решения, позволяющие изменять зону обслуживания, от общей системы управления сети передачи данных. Таким образом, можно регулировать зону обслуживания всего сектора базовой станции.
В антеннах базовых станций применяется как механическое управление диаграммой, так и электрическое. Механическое управление проще реализуется, но часто приводит к искажению формы диаграммы направленности из-за влияния конструктивных частей. Большинство антенн БС имеет систему электрической регулировки угла наклона.
Современный антенный блок представляет собой группу излучающих элементов антенной решетки. Расстояние между элементами решетки выбирается таким образом, чтобы получить наименьший уровень боковых лепестков диаграммы направленности. Наиболее часто встречаются длины панельных антенн от 0,7 до 2,6 метров (для многодиапазонных антенных панелей). Коэффициент усиления варьируется от 12 до 20 dBi.
На рисунке ниже (слева) представлена конструкция одной из наиболее распространенных (но уже устаревающих) антенных панелей.
Здесь излучатели антенной панели представляют собой полуволновые симметричные электрические вибраторы над проводящим экраном, расположенные под углом 45 градусов. Такая конструкция позволяет формировать диаграмму с шириной главного лепестка 65 или 90 градусов.
В такой конструкции выпускаются двух- и даже трехдиапазонные антенные блоки (правда, довольно крупногабаритные). Например, трехдиапазонная антенная панель такой конструкции (900, 1800, 2100 МГц) отличается от однодиапазонной, примерно в два раза большим размером и массой, что, конечно же, затрудняет ее обслуживание.
Альтернативная технология изготовления таких антенн предполагает выполнение полосковых антенных излучателей (металлические пластины квадратной формы), на рисунке выше справа.
А вот еще один вариант, когда в качестве излучателя используются полуволновые щелевые магнитные вибраторы. Линия питания, щели и экран выполняются на одной печатной плате с двухсторонним фольгированным стеклотекстолитом:
С учетом современных реалий развития беспроводных технологий, базовые станции должны поддерживать работу 2G, 3G и LTE сетей. И если блоки управления базовых станций сетей разных поколений удается вместить в один коммутационный шкаф без увеличения габаритного размера, то с антенной частью возникают значительные трудности.
Например, в многодиапазонных антенных панелях количество коаксиальных соединительных линий достигает 100 метров! Столь значительная длина кабеля и количество паяных соединений неизбежно приводит к потерям в линиях и снижению коэффициента усиления:
С целью снижения электрических потерь и уменьшения точек пайки часто делают микрополосковые линии, это позволяет выполнить диполи и систему запитки всей антенны по единой печатной технологии. Данная технологиях проста в производстве и обеспечивает высокую повторяемость характеристик антенны при ее серийном выпуске.
Базовые станции. общие сведения
Так выглядят антенны сотовой связи, установленные на крышах зданий. Эти антенны являются элементом базовой станции (БС), а конкретно – устройством для приема и передачи радиосигнала от одного абонента к другому, и далее через усилитель к контроллеру базовой станции и другим устройствам.
Являясь наиболее заметной частью БС, они устанавливаются на антенных мачтах, крышах жилых и производственных зданий и даже дымовых трубах. Сегодня можно встретить и более экзотические варианты их установки, в России их уже устанавливают на столбах освещения, а в Египте их даже “маскируют” под пальмы.
Подключение базовой станции к сети оператора связи может производиться по радиорелейной связи, поэтому рядом с “прямоугольными” антеннами блоками БС можно увидеть радиорелейную тарелку:
С переходом на более современные стандарты четвертого и пятого поколений, для удовлетворения их требований подключать станции нужно будет исключительно по волоконной оптике. В современных конструкциях БС оптоволокно становится неотъемлемой средой передачи информации даже между узлами и блоками самой БС.
Оборудование базовой станции располагается в нежилых помещениях здания, либо устанавливается в специализированные контейнеры (закрепленные на стенах или столбах), ведь современное оборудования выполняется довольно компактно и может запросто поместиться в системный блок серверного компьютера.
Часто радиомодуль устанавливают рядом с антенным блоком, это позволяет уменьшить потери и рассеивание передаваемой в антенну мощности. Так выглядят три установленных радиомодуля оборудования базовой станции Flexi Multiradio, закрепленные прямо на мачте:
Зачем знать, где расположены вышки сотовой связи
Эти данные могут пригодиться в различных ситуациях, например:
- Приобретая дачный участок или дом в удаленной от жилых массивов местности, знание о расположении вышек важно, чтобы определить качество связи и интернета в приобретаемом вами месте.
- Когда вы путешествуете в лесах или горах, следует понимать, в какую сторону надо идти, чтобы появился сигнал на мобильном от ретранслятора. Это крайне важно, если требуется помощь.
- Когда человек или группа людей заблудились в отдаленных местах, и на их поиски вышли поисковые бригады, им необходимо поддерживать связь между собой и центром координации. Для этого задействуют переносной ретранслятор, направленный в сторону ближайшей удаленной вышки.
- В бытовых целях при задействовании домашнего усилителя сигнала 3G/4G. Важно знать, в какую сторону направить внешнюю антенну, чтобы получить наилучший результат. Правильно установленный усилитель обеспечит качественный сигнал 3G/4G в случае, если вы находитесь за много километров от населенного пункта с 4G вышкой.
- Если к телефону подвязаны несколько SIM-карт, то можно определить, вышка какого оператора находится к вам ближе всего. Это знание обеспечит отличную связь и отсутствие помех и разрывов во время разговора.
- Радиолюбителям тоже важно знать, какой будет вероятность помех каждого района, исходящей от вышек мобильной связи.
- Технологические сотрудники тоже должны знать расположение вышек, чтобы реализовывать обслуживание оснащения или устанавливать новое оборудование.
Зона карты покрытия мтс города москва
Обновление покрытия сети МТС происходит регулярно и наши посетители могут видеть самую новую карту этого мобильного оператора связи.Цветовая схема распределена в следующем порядке:
Красный LTE , розовый 3G, бледно розовый 2G.При просмотре карты Вы видите список доступных покрытий операторов мобильной связи и интернета.
На кнопках где возможен отдельный выбор сетей 2G, 3G, LTE можно заметить характерный знак рядом с названием оператора. Нажав на кнопку Вам откроется вкладка с доступными стандартами интернета на выбор.
На фотографии отмечены все доступные стандарты связи.Повторным нажатие можно отменить выбранную сеть заставив, таким образом, загрузиться только нужную для Вас.
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 узнать расположение вышек
Существуют технологии, разрешающие с помощью устройств и программ определить, с какой стороны идет наилучший сигнал сотовой связи. Для выявления дислокации сотовой вышки нужно знать некоторые параметры принимаемого сигнала:
- RSPR (мощность);
LAC или TAC (гео-индикатор); - MNC (метка провайдера сети);
- CID/SAC/ECI (метка задействованной соты).
Также следует понимать их значения:
- RSPR – чем меньше значение, тем лучше уровень сигнала. Если мощность выходит за пределы 100 dBm – качество связи желает лучшего. Такой показатель говорит о том, что ретранслятор очень далеко либо сигнал глушится препятствиями (лесополоса, деревья, холмы, высокоэтажные строения).
- MNC – указывает на принадлежность ретранслятора к конкретному оператору связи. Благодаря такому показателю реализуется отслеживание качества связи у различных операторов. Крупные операторы имеют несколько MNC, задействованные под разные регионы. MNC Мегафона – 25, MNC МТС – 01.
- CID необходимая метка для идентификации устройств абонентов связи внутри мобильной сети. С помощью такой метки можно приблизительно, в определенном радиусе, установить геометку подключенного к данной соте пользовательского гаджета.
Знание таких значений поможет приблизительно (с погрешностью в несколько км) узнать, где расположена вышка сотовой связи.
Когда вы введете все показания, на карте сайта появятся приблизительное месторасположение сотового ретранслятора. Если эта местность попала в сервисы Google и Яндекс, вышку можно отыскать по просмотрам улиц с применением панорамных картинок.
Значения можно определить с помощью инженерного меню телефона, которое есть у большинства телефонов Android (но не у всех, зависит от прошивки). Также, для ПК и смартфона есть множество приложений, разрешающих удобно вычислить эти данные.
Комплекты для усиления голосовой связи и интернета
Репитер RF-Link, Антенна 3-5 дБ, Внешняя антенна 11 дБ, Кабель 10м, Кабель 5м, Кронштейн.
Репитер RF-Link, Антенна 3-5 дБ, Внешняя антенна 11 дБ, Кабель 10м, Кабель 5м, Переходник, Кронштейн.
Репитер RF-Link, Внутренняя антенна, Внешняя антенна, Кабель, Разъёмы
Репитер RF-Link, Внутренняя антенна, Внешняя антенна, Кабель, Разъёмы
Зона покрытия предназначена для выбора лучшего по качеству связи оператора в вашем регионе. Карта актуальная, обновляется автоматически.
Оператор Yota является виртуальным оператором Мегафон и работает на его базовых станциях. Поэтому карта покрытия Yota полностью совпадает с покрытием Мегафон.
Карта покрытия Билайн отображается условно, т.к. карта покрытия хранится в отличном от яндекс карт формате.
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. Более того, работа в двух и даже трех диапазонах должна производиться одновременно.
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 для того же диапазона частот, что и рассмотренная выше:
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, каждая антенна настраивается на отдельные частоты рабочего диапазона. Конструкция поясняется рисунком ниже:
Как и в любых других многоэлементных антеннах в такой конструкции происходит взаимодействие элементов, работающих в разных диапазонах частот. Само собой это взаимодействие оказывает влияние на направленность и согласование антенн, но данное взаимодействие может быть устранено методами, применяемыми в ФАР (фазированных антенных решетках).
Важным моментом является то, что все современные беспроводные технологии широкополосные, и ширина полосы рабочих частот составляет не менее 0,2 ГГц. Широкой рабочей полосой частот обладают антенны на основе взаимодополняющих структур, типичным примером которых являются антенны типа “bow-tie” (бабочка).
Моделирование и расчет подобных антенн производят в специализированных программных пакетах САПР. Современные программы позволяют моделировать антенну в полупрозрачном корпусе при наличии влияния различных конструктивных элементов антенной системы и позволяют тем самым произвести достаточно точный инженерный анализ.
Проектирование многодиапазонной антенны производят поэтапно. Сначала рассчитывают и проектируют микрополосковую печатную антенну с широкой полосой пропускания для каждого рабочего диапазона частот отдельно. Далее печатные антенны разных диапазонов совмещают (наложением друг на друга) и рассматривают их совместную работу, устраняя по возможности причины взаимного влияния.
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. Каждый слой печатной платы отделен от другого с помощью диэлектрика. Приведенная конструкция может работать в диапазоне GSM 1900 (1850-1990 МГц) – принимает нижний слой; WiMAX (2,5 – 2,69 ГГц) – принимает средний слой;
Насколько опасно находиться рядом с вышкой
Технология сотовой связи построена на передаче электромагнитных волн от ретранслятора (базовой станции) к принимающим устройствам. Передача сигнала производится в ультравысокочастотном диапазоне. Множество факторов влияют на радиус распространения:
- Используемый оператором стандарт связи;
- Текущая нагрузка на сеть;
- Плотность застройки;
- Качество используемого оборудования.
Постройка базовых станций делается за городом. Чтобы распространить сигнал, к ним добавляют усилители сигнала (ретрансляторы), способствующие большему покрытию территорий. Уровень электромагнитного излучения вокруг таких станций выше всего.
Но даже эти показатели находятся в пределах нормы и не дают пагубное воздействие на организм. Людям, которые проживают вблизи от вышки мобильного оператора ничего не грозит, если оснащение установлено выше жилых построек и соответствует всем технормам.
Установка антенн на крышах многоэтажек законом не запрещена, но при этом должны соблюдаться требования:
- Уровень электромагнитного поля до 10 мВт/см2 и не более;
- Установленные передатчики на 1,5 – 5 метров над уровнем крыши (зависит от мощности ретранслятора);
- Расположение объекта не ближе 10-25 метров от другого дома;
- Изолирован доступ на крышу и к вышкам для людей.
Перед установкой нового оснащения, сотовый оператор подает запрос в соответствующие органы. При этом эксперты проверяют выполнения требований по санитарным, техническим нормам. Если запрос удовлетворяется, это значит, что устанавливаемые вышки не вредят здоровью человека.
Официальные сайты операторов
Если вас интересует покрытие местности определенным оператором, то полную карту можно увидеть на официальном сайте:
- Карта вышек сотовой связи МТС доступна в качестве интерактивной карты с возможностью наложения нескольких поколений сетей друг на друга.
- Оператор Теле2 делит свою зону покрытия по технологиям 2G /3G и 4G.
- Карта вышек сотовой связи Билайн использует оттенки желтого цвета для нанесения покрытия в интерактивной карте на официальном сайте.
- Провайдер Йота использует холодные тона для окраса покрытия территории.
- Карта вышек сотовой связи Мегафон использует на карте сайта бледно зеленый, зеленый и оттенки фиолетового цвета для разделения 2G, 3G, 4G (150 Мбит/с) и 4G (300 Мбит/с) соответственно.
Принципы работы сотовой связи
Основные принципы сотовой телефонии довольно просты. Первоначально Федеральная комиссия по связи установила географические зоны покрытия сотовых радиосистем на основе измененных данных переписи населения 1980 г. Идея сотовой связи состоит в том, что каждая зона подразделяется на шестиугольные ячейки (соты) которые, совмещаясь, образуют структуру, напоминающую пчелиные соты (рис. 6.1, а). Такая форма обеспечивает наиболее эффективную передачу, почти соответствуя круговой диаграмме направленности, но при этом устраняя щели, которые всегда возникают между соседними окружностями [16].
Сота определяется своими физическими размерами, численностью населения и структурой трафика. Федеральная комиссия по связи не регламентирует количество сот в системе и их размер, предоставляя операторам возможность устанавливать эти параметры в соответствии с ожидаемой структурой трафика. Каждой географической области выделяется фиксированное количество сотовых речевых каналов. Физические размеры соты зависят от абонентской плотности и структуры вызовов. Например, крупные соты (макросоты) обычно имеют радиус 1,6…24 км при мощности передатчика базовой станции 1…6 Вт. Самые маленькие соты (микросоты) обычно имеют радиус 460 м или меньше при мощности передатчика базовой станции от 0,1 Вт до 1 Вт. На рис. 6.1, б, в показана сотовая конфигурация с ячейками двух размеров и классификация сот.
Рис. 6.1. Сотовая структура ячеек (а), сотовая конфигурация с ячейками двух размеров (б) и классификация сот (в)
Микросоты чаще всего используются в регионах с высокой плотностью населения. В силу своего небольшого радиуса действия микросоты менее подвержены воздействиям, ухудшающим качество передачи (например, отражениям и задержкам сигнала).
Макросота может накладываться на группу микросот, при этом микросоты обслуживают медленно перемещающиеся мобильные аппараты, а макросота — быстро перемещающиеся аппараты. Мобильный аппарат способен определять скорость своего перемещения как быструю или медленную. Это позволяет уменьшить число переходов из одной соты в другую и коррекций данных о месте нахождения.
Алгоритм перехода из одной соты в другую может быть изменен при малых расстояниях между мобильным аппаратом и базовой станцией микросоты.
Иногда радиосигналы в соте слишком слабы, чтобы обеспечить надежную связь внутри помещений. Особенно это касается хорошо экранированных участков и зон с высоким уровнем помех. В таких случаях используются очень маленькие соты — пикосоты. Пикосоты внутри помещений могут использовать те же частоты, что и обычные соты данного региона, особенно при благоприятной окружающей среде (например, в подземных тоннелях).
В системах, использующих шестигранные соты, передатчики базовой станции могут размещаться в центре, на ребре или в вершине соты (рис. 6.2). В сотах с передатчиком в центре используются обычно всенаправленные антенны, в сотах с передатчиками на ребре или в вершине — секторные направленные антенны. Всенаправленные антенны излучают и принимают сигналы одинаково во всех направлениях.
Рис. 6.2. Размещение передатчиков базовой станции в центре (а), на ребре (б) ив вершине (в) соты
В системе сотовой связи одна мощная стационарная базовая станция, расположенная высоко над центром города, может заменяться многочисленными одинаковыми маломощными станциями, которые устанавливаются в зоне покрытия на площадках, расположенных ближе к земле.
Соты, использующие одну и ту же группу радиоканалов, могут избежать взаимных влияний, если они правильно разнесены. При этом наблюдается повторное использование частот (рис. 6.3) — выделение одной и той же группы частот (каналов) нескольким сотам при условии, что эти соты разделены значительными расстояниями. Повторному использованию частот способствует уменьшение зоны обслуживания каждой соты.
Базовой станции каждой соты выделяется группа рабочих частот, отличающихся от частот соседних сот, а антенны базовой станции выбираются такими, чтобы охватить желаемую зону обслуживания в пределах своей соты. Поскольку зона обслуживания ограничена границами одной соты, то различные соты могут использовать одну и ту же группу рабочих частот без взаимных влияний при условии, что две такие соты находятся на достаточном расстоянии друг от друга.
Географическая зона обслуживания сотовой системы, содержащая несколько групп сот, делится на мастеры (см. рис. 6.3). Каждый кластер состоит из семи сот, которым выделяется одинаковое количество полнодуплексных каналов связи. Соты с одинаковыми буквенными обозначениями используют одну и ту же группу рабочих частот. Как видно из рисунка, одинаковые группы частот используются во всех трех кластерах, что позволяет в три раза увеличить количество доступных каналов мобильной связи. Буквы А, В, С, D, Е, F и G обозначают семь групп частот.
Рис. 6.3. Принцип повторного использования частот в сотовой связи
Рассмотрим систему с фиксированным количеством полнодуплексных каналов, доступных в некоторой области. Каждая зона обслуживания разделяется на кластеры и получает группу каналов, которые распределяются между А сотами кластера, группируясь в неповторяющиеся комбинации. Все соты имеют одинаковое количество каналов, но при этом они могут обслуживать зоны разного размера.
Таким образом, общее число каналов сотовой связи, доступных в кластере, можно представить выражением
где F — число полнодуплексных каналов сотовой связи, доступных
в кластере;
G — число каналов в соте;
N — число сот в кластере.
Если кластер «повторяется» в пределах заданной зоны обслуживания т раз, то суммарное число полнодуплексных каналов составит
где С — суммарное число каналов в заданной зоне;
т — число кластеров в заданной зоне.
Из выражений (6.1) и (6.2) видно, что суммарное число каналов в сотовой телефонной системе прямо пропорционально количеству «повторений» кластера в заданной зоне обслуживания. Если размер кластера уменьшается, а размер соты остается неизменным, то для покрытия заданной зоны обслуживания потребуется больше кластеров, и суммарное число каналов в системе возрастет.
Число абонентов, которые могут одновременно использовать одну и ту же группу частот (каналов), находясь не в соседних ячейках небольшой зоны обслуживания (например, в пределах города), зависит от общего числа ячеек в данной зоне. Обычно число таких абонентов равно четырем, однако в густонаселенных регионах оно может быть значительно больше. Это число называют коэффициентом повторного использования частот (в зарубежных источниках Frequency reuse factor — FRF). Математически его можно выразить отношением:
где N — общее число полнодуплексных каналов в зоне обслуживания;
С — общее число полнодуплексных каналов в соте.
В условиях прогнозируемого увеличения трафика сотовой связи возросший спрос на обслуживание удовлетворяется путем уменьшения размера соты: ее разделяют на несколько сот, каждая из которых имеет свою базовую станцию. Эффективное разделение сот позволяет системе обрабатывать больше вызовов при условии, что соты не будут слишком маленькими. Если диаметр соты становится меньше 460 м, то базовые станции соседних ячеек будут влиять друг на друга.
Соотношение между повторным использованием частот и размером кластера определяет, как можно изменить масштаб сотовой системы в случае увеличения абонентской плотности. Чем меньше сот в кластере, тем больше вероятность взаимных влияний между каналами.
Поскольку соты имеют шестиугольную форму и у каждой из них всегда есть шесть равноудаленных соседних сот, то углы между линиями, соединяющими центр любой соты с центрами соседних сот, кратны 60°. Поэтому число возможных размеров кластера и схем размещения сот ограничено. Для соединения сот между собой без пробелов (мозаичным способом) геометрические размеры шестиугольника должны быть такими, чтобы число сот в кластере удовлетворяло условию
где N — число сот в кластере;
I и у — неотрицательные целые числа.
Отыскание маршрута к ближайшим сотам с совмещенным каналом (рис. 6.4) — сотам первого яруса — происходит следующим образом: перемещение на /’ сот (через центры соседних сот); поворот на 60° в направлении против часовой стрелки; перемещение на j сот вперед (через центры соседних сот).
Рис. 6.4. Отыскание маршрута к ближайшим сотам с совмещенным каналом
Например, число сот в кластере и местоположение сот первого яруса для значений j = 2 и /’ = 3 будет определяться из выражения (6.4):
N= З2 3-2 22 = 19.
На рисунке 6.5 приведен пример определения сот первого яруса с совмещенным каналом, когда шесть ближайших сот используют те же каналы, что и сота А.
Рис. 6.5. Определение сот первого яруса с совмещенным каналом
Процесс передачи обслуживания от одной базовой станции к другой (рис. 6.6), т.е. когда мобильный аппарат удаляется от базовой станции 1 к базовой станции 2, включает в себя четыре основных этапа:
- • инициирование — мобильный аппарат или сеть выявляет необходимость в передаче обслуживания и инициирует необходимые сетевые процедуры;
- • резервирование ресурсов — с помощью соответствующих сетевых процедур резервируются сетевые ресурсы (речевой канал и канал управления) сети, необходимые для передачи обслуживания;
- • исполнение — непосредственная передача управления от одной базовой станции к другой;
- • окончание — излишние сетевые ресурсы освобождаются, становясь доступными другим мобильным аппаратам.
Рис. 6.6. Передача обслуживания от одной базовой станции к другой
Регистрация
Итак, я вставил SIM-карту в смартфон, включил его и телефон начинает искать сеть, но что в этот момент происходит на самом деле?
Как только устройство включается, оно начинает прослушивать эфир в поисках сигналов от ближайших базовых станций. Поймав сигнал, телефон посылает несколько уникальных идентификационный кодов. Во первых, IMSI или International Mobile Subscriber Identity — это международный номер мобильного абонента.
Он состоит из 14-15 цифр и нескольких частей: включая код страны, код сети и отдельную строку цифр, обозначающих каждую конкретную SIM-карту в сети мобильной связи.
И не путайте его с номером мобильного телефона, который, кстати, по научному называется MSISDN — Mobile Subscriber Integrated Services Digital Number.
Между прочим, ваш мобильный номер на SIM-карте не хранится. Он хранится в специальной базе в опорной сети GSM и привязан к тому самому номеру IMSI.
Поэтому, в отличие от номера мобильного телефона, IMSI на другую симку перенести нельзя. IMSI уникален для каждой SIM-карты. Кстати, чисто теоретически мобильный номер можно изменить не меняя SIM-карты, для это надо просто подменить данные в базе опорной сети GSM.
IMSI — это основной код, который позволяет идентифицировать вас и понять к какому оператору привязан ваш номер. Но передаются и другие номера, а именно KI (Key Identification) — это уникальный 128-битный ключ аутентификации пользователя. А также, IMEI — уникальный номер устройства.
Кстати, о том как работает сим-карта и что такое IMEI подробнее можете узнать в наших материалах, про eSIM и IMEI, если интересно.
Кстати, без симки телефон также может устанавливает связь с базовыми станциями, просто не регестрируется в сети. Зато может совершать экстренные вызовы, что может быть очень полезно.
Дальше, получив данные, базовая станция понимает кто это и если всё ок, регистрирует в сети.
И телефон переходит в режим standby, то есть смартфон и станция поддерживают постоянный радиоконтакт, обмениваются пакетами и, откровенно говоря, следят друг за другом.
Методом триангуляции сеть определяет ваши координаты и если вы покидаете зону покрытия одной базовой станции или просто ухудшается качество сигнала по какой-либо причине, вас переключают на другую БС. Можно сказать, что оператор, аккуратненько передает абонента из рук одной базовой станции в руки.
Специальные программы и приложения
Чтобы узнать приблизительные координаты базовых вышек можно использовать лайт версии программ для смартфонов и более продвинутые для компьютеров:
- OpenSignal – наиболее популярная программа, которая показывает месторасположение вышек на карте и публичные точки доступа Wi-Fi. В качестве бонуса в приложении присутствует сервис расчета скорости трафика и компас.
- NetMonitor – завсегдатай специализированных форумов и тематических площадок. В базе программы присутствуют многочисленные станции мобильных провайдеров, софт может искать GSM и CDMA сети и работать с 2 SIM.
- Network Cell Info Lite – программа предоставляет данные по идентификатору сигнала, мощности, данных об устройстве. Увидеть качество сигнала можно благодаря визуализированных датчиков и графики. Кроме этого, программа предоставляет расположение вышек сотовой связи на карте и полностью бесплатна.
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:
