Мобилен или клетъчен телефон е миниатюрна комбинация от телефон, радиоприемник и радиопредавател, станала възможна само благодарение на постиженията на съвременната физика (фиг. 18.11).

Основното предимство на такъв телефон е, че той поддържа постоянна радиотелефонна връзка, когато абонатът се движи в така наречената „зона на покритие“.

Цялата зона на покритие е разделена на клетки, наричани още „клетки“ (оттук и името на телефона). Всяка клетка има собствен предавател-приемник (техните антени са монтирани на телевизионни кули, високи сгради и специално построени кули). Когато мобилният телефон е включен, той автоматично изпраща сигнали след определен период от време, поддържайки радиовръзка с най-близкия приемо-предавател, който му предоставя един от свободните канали.

Когато мобилният телефон се премести от една клетка в друга, той автоматично превключва на свободния канал на най-близкия приемо-предавател.

Електродинамика. 2014

• Как работи мобилният телефон?
  Илюстрации по физика за 11 клас -> Електродинамика
• Мобилен телефон
  Интересни неща за физиката -> Енциклопедия по физика
• Как да намерим вектора на промяна на скоростта
  Илюстрации по физика за 10 клас -> Кинематика
• 3. Предаване и приемане на радиовълни
  Учебник по физика за 11 клас -> Електродинамика
• Етапи на демодулация
  Илюстрации по физика за 11 клас -> Електродинамика
• Комуникационен сателит в геостационарна орбита
  Илюстрации по физика за 11 клас -> Електродинамика
• Защо радиовълните могат да обикалят Земята?
  Илюстрации по физика за 11 клас -> Електродинамика
• Осцилаторна верига
  Илюстрации по физика за 11 клас -> Електродинамика
• Преобразуване на електрически вибрации в звукови вибрации
  Илюстрации по физика за 11 клас -> Електродинамика
• Демодулация
  Илюстрации по физика за 11 клас -> Електродинамика
• Модулирано вълново излъчване
  Илюстрации по физика за 11 клас -> Електродинамика
• Електромагнитна вълнова модулация
  Илюстрации по физика за 11 клас -> Електродинамика
• Създаване на високочестотни електрически трептения
  Илюстрации по физика за 11 клас -> Електродинамика
• Преобразуване на звукови вибрации в електрически вибрации
  Илюстрации по физика за 11 клас -> Електродинамика
• Предаване на информация чрез електромагнитни вълни
  Илюстрации по физика за 11 клас -> Електродинамика
• СТИВЪН ХОКИНГ (РОДЕН 1942 г.)
  Интересни неща за физиката ->
• РИЧАРД ФАЙНМАН (1918-1988)
  Интересни неща за физиката -> Истории за учените физици
• КОРОЛЕВ СЕРГЕЙ ПАВЛОВИЧ (1907–1966)
  Интересни неща за физиката -> Истории за учените физици
• Климатик
  Илюстрации по физика за 10 клас -> Термодинамика
• Климатик
  Учебник по физика за 10 клас ->
• Хладилник
  Учебник по физика за 10 клас -> Молекулярна физика и термодинамика
• Въпроси към параграф § 26. Газови процеси
  Учебник по физика за 10 клас -> Молекулярна физика и термодинамика
• В какъв случай едно тяло или система от тела може да върши работа?
  Учебник по физика за 10 клас -> Механика
• Ускорение
  Учебник по физика за 10 клас -> Механика
• Въпроси и задачи за параграф § 39. Съдбата на звездите
  Учебник по физика за 11 клас -> Устройство и еволюция на Вселената
• Въпроси и задачи за параграф § 18. Предаване на информация с помощта на електромагнитни вълни
  Учебник по физика за 11 клас -> Електродинамика
• Въпроси и задачи към параграф § 12. Взаимодействие на магнити и токове
  Учебник по физика за 11 клас -> Електродинамика
• 4. Защо се случват гръмотевични бури?
  Учебник по физика за 11 клас -> Електродинамика
• Светкавица
  Илюстрации по физика за 11 клас -> Електродинамика
• Гравитация
  Интересни неща за физиката -> Енциклопедия по физика
• Закон за гравитацията
  Интересни неща за физиката -> Енциклопедия по физика
• ЕРСТЕД ХАНС КРИСТИАН (1777-1851)
  Интересни неща за физиката -> Истории за учените физици
• АЙНЩАЙН АЛБЕРТ (1879-1955)
  Интересни неща за физиката -> Истории за учените физици
• ШРОДИНГЕР ЕРВИН (1887-1961)
  Интересни неща за физиката -> Истории за учените физици
• ФРАНКЛИН БЕНДЖАМИН (1706 - 1790)
  Интересни неща за физиката -> Истории за учените физици
• ФАРАДЕЙ МАЙКЪЛ (1791-1867)
  Интересни неща за физиката -> Истории за учените физици
• СТОЛЕТОВ АЛЕКСАНДЪР ГРИГОРИЕВИЧ (1839 - 1896)
  Интересни неща за физиката -> Истории за учените физици
• ПОПОВ АЛЕКСАНДЪР СТЕПАНОВИЧ (1859-1906)
  Интересни неща за физиката -> Истории за учените физици
• ПЕТРОВ ВАСИЛИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ (1761 - 1834)
  Интересни неща за физиката -> Истории за учените физици
• OM ДЖОРДЖ САЙМЪН (1789-1854)
  Интересни неща за физиката -> Истории за учените физици
• МАКСУЕЛ ДЖЕЙМС КЛЕРК (1831-1879)
  Интересни неща за физиката -> Истории за учените физици
• ВИСУЛКА ЧАРЛЗ (1736-1806)
  Интересни неща за физиката -> Истории за учените физици
• ХЮЙГЕНС КРИСТИЯН (1629-1695)
  Интересни неща за физиката -> Истории за учените физици
• ХЕРШЕЛ УИЛЯМ (1738-1822)
  Интересни неща за физиката -> Истории за учените физици

Ако седите в интернет през цялото време, получавате погрешното впечатление, че всички около вас са длъжни на всички. Дори и да не се задълбочаваме в политиката, където като цяло всеки е експерт и знае какво трябва да се направи, но, както каза героят на един виц, няма време да направите нещо сами, защото трябва да „облагате ”, тогава сме заобиколени от тълпи от недоволни хора. Като цяло всички са недоволни от мобилните комуникации. Нямам готова рецепта как да оправя това недоволство, но има добра новина: ако разберете как това проклето мобилни комуникацииработи, тогава сте много по-малко нервни. Например, говорили ли сте някога за качеството на комуникацията с тези, които се занимават с това? Определено съм говорил така повече от веднъж. И никога не съм срещал недоволен специалист (въпреки че, разбира се, те също имат проблеми с комуникацията). Те не се суетят и не се нервират, защото почти винаги имат ясна представа какво (и защо) се случва. И при какви условия ситуацията може да се промени. Овладяването на това „кунг-фу“ всъщност не е трудно и трябва да започнете, като разберете как работи мобилната комуникация и какви процеси се случват в нея, когато вдигнем телефона, проведем разговор или използваме телефона за интернет.

Радио сигнал

И трябва да започнем с баналното: мобилните комуникации всъщност (това е новина, нали?) използват радиосигнал, който по дефиниция не може да бъде толкова надеждна връзка, колкото дебел меден кабел, сигурно скрит от всякакво влияние (е, с изключение на кофа за багер, разбира се) отвън. Радиосигналът е подчинен на куп други неща в този нечестен свят. Макар и само защото сме постоянно заобиколени от много невидими предавания, извършващи се на различни честоти. Разбира се, всички знаем от училищния курс по физика, че радио вълновият сигнал може да бъде с различни честоти (и различни мощности, ще добавя, но за нашето разбиране на ситуацията това вече е твърде сложно, нека не навлизаме в тази дълбочина ). И когато говорим за нашите телефони, работещи на 900, 1800 и 1900 MHz, това всъщност са честотни ленти. А конкретна базова станция и вашият телефон могат да работят на други близки до тях: 1799 или 1801 GHz. Именно това разделение на честотите позволява на хиляди хора да използват мобилни комуникации едновременно в модерен град, а не да чакат, докато се освободи свободна честота. Това, което прави нещата още по-сложни е, че имаме повече от един мобилен оператор. И всички те работят едновременно.

Също така помним от курса по физика (в края на краищата помним, нали?), че при преминаване на препятствие сигналът отслабва. Спомнете си какво се случва с Bluetooth сигнала, ако отидете в съседната стая. Но разстоянието е по-малко от посочените от стандарта 10 метра. И така, те лъжат ли ви? Не, има препятствие и ако стената също е носеща, тогава вътре не е гипсокартон, а желязна армировка, която определено само влошава сигнала и със сигурност не го подобрява. Подобна е ситуацията с Wi-Fi и мобилните комуникации. Защото и в двата случая се използва радиосигнал. Следователно, всеки път, когато влезете в асансьор или слезете в мазето (например в кафене), връзката може внезапно да се влоши. И това е нормално, защото напълно отговаря на законите на физиката, дори и да не знаете нищо за тях.

Базови станции

Веднъж поставиха базова станция в едно село.
След известно време операторът, който инсталира базовата станция
започнаха да идват оплаквания от местни жители
за влошаване на здравето.
„Това не е нищо“, отговориха представители на оператора, „
„вижте какво се случва, когато го включим“
Популярен виц сред операторите

Някои (не всички, разбира се) осъзнават, че мобилните комуникации също изискват базови станции. Това са доста сложни (и скъпи) комплексни структури, които включват различен набор от комуникационно (и друго) оборудване. Минималната конфигурация на базова станция изисква захранване, връзка с други подобни базови станции и/или мрежови рутери, които могат правилно да маршрутизират данни и незабавно да свържат двама абонати. Тази връзка може да бъде чрез оптичен кабел (и тогава дори няма да го видите) или чрез радиоканал. И тогава ще видите такива големи кръгли радиорелейни антени, работещи по насочен лъч и свързващи базовата станция с друга (конкретна) подобна станция. В града такива базови станции могат да бъдат поставени на покривите на административни (основно е по-лесно да се получи разрешение за инсталирането им) сгради. Защо по покривите? Защото колкото по-високо сте, толкова по-отворено пространство има и толкова по-малко препятствия пред радиосигнала. Извън града (или там, където няма високи сгради) се монтира отделна мачта за базовата станция, която на външен вид прилича на електропреносни мачти. Самата базова станция също е кутия със смарт електроника, която обслужва цялото това съоръжение, както и климатик, който охлажда работата му (особено необходим, както всички разбираме, през лятото). На теория всяка базова станция трябва да има и самозахранващ се дизелов генератор, който се включва автоматично при прекъсване на тока. В противен случай, в случай на повреда в електрическата мрежа, мобилните комуникации ще бъдат незабавно изключени, в противен случай ще може да работи известно време (в идеалния случай, докато екипът за ремонт пристигне или повредата в мрежата бъде отстранена). Проверихте ли го? И все още не сме преминали към предаватели, които директно свързват базовата станция с мобилните телефони. Най-често ги виждате – вертикално е монтирани панели, обикновено има три от тях - сектор от 120 градуса за всеки.

За да се гарантира, че всичко това работи като часовник и различните играчи на пазара не си пречат, има държавна регулация. Става въпрос за мощността на използваното оборудване, безопасността на мобилните телефони (затова всички легално продавани телефони преминават задължително сертифициране, което, макар и леко, увеличава цената им). Между другото, ето защо телефоните, закупени в чужбина, може да не работят толкова добре, колкото бихме искали - те са предназначени за различни условия и отговарят на различни изисквания. Това важи особено за евтините модели (такива изненади по правило не се случват с маркови телефони, тъй като те се произвеждат от компании, които внимателно следят за съответствието на своите устройства със стандартите на страните, в които се продават официално). Защо държавата прави това, как и какви ползи носи на обществото, можете да прочетете в отделна статия по тази тема.

Но помним, че радиокомуникацията и нейното качество все още зависят от много фактори, които не са постоянни. Скоростта на трансфер на данни на определено място за определен период от време може да се промени значително, ако се променят изходните данни. Следователно потребителските тестове са субективни, но те могат да предоставят информация на потребителя в определено географско местоположение за качеството на предоставената услуга. Можете наистина да оцените качеството на мрежата само с помощта на специално оборудване и цял екип от специалисти (и отделно във всеки град).

В допълнение към естествените причини (натоварване на мрежата, например), има и друг проблем: в градовете, в които живеем, непрекъснато се изграждат нови съоръжения, които могат радикално да променят картината на мрежовото покритие и наличието на сигнал в определен район. Следователно процесът на планиране на радиомрежата е непрекъснат процес. То никога не спира и внедряването на 3G, което виждаме сега, е само един епизод в дълга верига постоянна работа, което се проведе, провежда се и ще се провежда занапред. Винаги.

В допълнение към доста бавните промени (изграждането на висока сграда, разбирате ли, отнема месеци или дори години), има и спонтанни скокове в потреблението на мобилни комуникации, които могат да създадат пикови натоварвания, които са многократно по-големи от капацитета на мрежата в текущото местоположение. Най-простият пример са изложби, когато в една сграда или павилион се събират хиляди хора, всеки от които има мобилен телефон в джоба си. Вероятно сте се сблъсквали със ситуация, при която мобилните комуникации не работят добре на изложение (или стадион). Подобни скокове например се случват в навечерието на Нова година, за която всички оператори се подготвят внимателно. Защото за тях това е не само определено предизвикателство и удовлетворение на клиентите, но и (защо да крият) допълнителен доход.

Ако събитието е известно предварително, за увеличаване на капацитета на мрежата се използват така наречените мобилни базови станции. Те са автомобил, в който има куп скъпа електроника, която се свързва към мрежата на оператора и увеличава капацитета на мрежата на определено място. Разгръщането на такава мобилна базова станция отнема от 3-4 часа до един ден (в зависимост от сложността на условията - напомням, че всеки оператор има свои собствени и се определят от наличието на близки базови станции, разстояние до тях, линия на видимост и т.н.). Например, според Юрий Григориев, ръководител на отдела за експлоатация на мобилни мрежи на Централния регион на lifecell, по време на футболното първенство Евро 2012 на Крещатик във фен зоната са работили три мобилни базови станции в различни части на улицата (цялата на Крещатик тогава беше фен зона с огромни инсталирани екраниза зрителите). Подобни действия се извършват със сезонни събития, например дни на града. Ваканционните периоди с курортни дестинации - морски през лятото и ски курорти през зимата - също правят своите корекции. Всички тези действия се извършват незабелязано от по-голямата част от мобилните абонати, които дори не знаят за техническите затруднения (да, между нас, те не трябва да знаят). Но те се извършват от всички оператори, независимо от вашето мнение за тяхната работа.

Оборудването, използвано за подобряване на вътрешните комуникации, заслужава отделно обсъждане. За да не усложнявам историята с изброяване на различни повторители и фемтоклетки, просто ще кажа, че на закрито (може да е кафене в сутерена или огромен търговски център) е инсталирано оборудване, което увеличава капацитета на мрежата по един или друг начин и предава целия трафик (глас и данни) по-нататък към мрежовия оператор. В метрото за това се използва специален кабел, излъчващ радиосигнал, така че можем (или не) да имаме мобилна комуникация дори в тунелите на метрото, въпреки че те се намират на дълбочина, недостижима за обикновените радиовълни.

Опорна мрежа

На пръв поглед въпросът изглежда странен, но никога не се замисляме къде отива сигналът от мобилния телефон след това. Не, ясно е, че той влиза онлайн мобилен оператор, но какво е „мрежа“? Всъщност значителна част от мрежата на мобилния оператор е в... кабел. Базовите станции, свързани помежду си само чрез радио, не са в състояние да предадат целия обем гласови комуникации, още по-малко данни, чрез радиосигнал. Освен това по-голямата част от потребителите на мобилни комуникации са концентрирани в отделни градове, които не са свързани с радиокомуникации. И сигналът между тях преминава през опорните оптични кабели, които формират гръбнака на телекомуникационната индустрия. Съществува концепцията за „гръбначна мрежа“ или backbone, която може да се нарече и предаване поради функциите си - предаване на огромен поток от данни между ключови сегменти от мрежата на оператора. Всеки град от своя страна може да има свой собствен „пръстен“, свързващ потоци от данни от конкретни базови станции или силни страни, акумулиращ трафик от няколко базови станции. За да управлявате цялата мрежа, са необходими огромни основни комутатори, които да обслужват цели региони. Това са огромни центрове за данни, които управляват целия трафик и заемат отделна сграда. Те, както всеки друг център за данни, имат няколко независими канала за връзка и собствени системи за консумация на енергия. В по-малките градове има и „дистанционни“ комутатори, по-малки по размер, предназначени да обслужват техния регион.

Сега разбирате това мобилна мрежаоператорът е много сложна система. И на всеки етап, във всяка връзка от веригата - от мобилния телефон на потребителя до базовата станция, комутатора и основната мрежа, може да възникне проблем с качеството на комуникацията. Говорихме за тези проблеми по-подробно в отделна статия, така че нека накратко да ви напомня, че качеството на комуникацията зависи от три фактора: покритие, капацитет и качество на самата мрежа. Грубо казано, покритието е мястото, където сигналът на базовата станция „завършва“, капацитетът е способността на мрежата да получава повече обаждания и/или да предава повече данни (между другото, това е основната полза от въвеждането на 4G мрежи, което ви позволява да увеличите капацитет и използване на повече честоти - това е отделен проблем, свързан, наред с други неща, с преразпределението на честотите и технологичната неутралност).

Таксуване

Говорейки за мобилните комуникации, как работят и къде могат да възникнат проблеми за потребителите, не можем да не засегнем въпроса за таксуването. Технически е софтуеропределяне на тарифата на абоната, като се вземат предвид всички разходи на потребителя, включени в нея, и изчисляване на салдото по сметката му. Той е интегриран в мрежата на оператора и когато абонатът извърши някакво действие (обаждане, SMS, достъп до интернет), първо проверява дали потребителят може да извърши това действие, след което или позволява на системата да предостави на абоната заявената услуга, или дава му съобщение защо е невъзможно да се извърши това действие (например няма достатъчно средства в сметката). Всички тези многобройни операции се извършват мигновено и незабелязано от потребителя, но за общо разбиране на това как работят мобилните комуникации, си струва да знаете за това.

Как работи таксуването ни обясни Константин Жилин, ръководител на отдела за експлоатация на телекомуникационните мрежи на оператора lifecell: „За да осъществите разговор, сървърът определя тригера: какво трябва да се направи, за да се даде възможност на абоната да се обадя. Задействането може да бъде „пускане на мелодия“, понякога това е задействането „отидете да проверите фактурирането“. За да може абонат да осъществи повикване, системата за таксуване първо трябва да попита дали абонатът има достатъчно средства, за да осъществи повикване. Системата за таксуване преглежда акаунта на абоната и отговаря: „моля, разрешавам ви да осъществите разговор с такава и такава продължителност“. И едва след това се осъществява връзката на трафика, маршрутизирането и т.н. След като абонатът използва тази квота за разговори, например 150 секунди, таксуването отново иска разрешение и проверява баланса в сметката. Квотата се издава въз основа на средното време за провеждане на разговор и баланса на парите в сметката и се изчислява в минути.

Реалното теглене на пари от сметката (свещеният момент) се случва в края на разговора, когато billing изисква от системата крайната продължителност на разговора и го таксува според действителната продължителност, а не според обема на разговора разпределена квота. От гледна точка на системата за таксуване, промяната тарифен планабонат просто означава замяна на един артикул в продуктовия каталог на оператора с друг. Платежният продуктов план съдържа списък с услуги, достъпни за абоната, някои от които са основни (и се предоставят като част от тарифния план без допълнителни разходи), а други са допълнителни и съответно се заплащат отделно. Ако едното или другото се промени, това означава, че за фактуриране нещо безплатно става платено или обратното. Или цената на конкретна услуга се променя. Така става. Всички приказки за това, че операторите крадат пари, всъщност са често срещано погрешно схващане. Това не отменя активната маркетингова дейност на повечето оператори. Но е физически невъзможно да се открадне нещо от абонат.

Както се казва, знанието е сила, така че във всички спорни случаи трябва внимателно да прочетете условията на вашия тарифен план и не се колебайте да изясните всички въпроси с оператора. Служителите в кол центъра са устойчиви на стрес, преминават специално обучение и винаги са готови спокойно да изслушат обаждащия се и да се опитат да му помогнат. Ще говорим за това по-подробно някой друг път.

За тези, които искат да знаят повече

Операторите използват свои собствени жаргонни думи, които ни се сториха смешни и си струва да ги разгледаме:

• "тенджера"- радиорелейна антена, която има кръгла форма и е предназначена да свързва две базови станции една към друга чрез радиоканал
• „затоплете въздуха" - работи на празен ход, както се казва, когато скъпото оборудване не използва напълно своите възможности, има излишен мрежов капацитет и съответно не генерира очаквания доход за оператора
• "кабинет"- шкаф за мобилна базова станция с оборудване: шаси с трансивър (побира до 4 рафта, които могат да поберат до 12 трансивъра) и „мозъците“ на базовата станция - електроника, която осигурява работата на самата мрежа

Хората отдавна са се научили да общуват от разстояние. В древни времена пратеник е изпращан с новини, а по-късно са писани писма. Сега, за да кажете няколко думи на далечен приятел, можете просто да му се обадите. Основното е да имате мобилен телефон със себе си. Но как се свързват помежду си, ако дори нямат кабели? В тази история ще ви разкажа как работи телефонът.

Какво е?

Мобилният телефон прилича повече на уоки-токи, отколкото на обикновен кабелен телефон. Радиовълните се използват за предаване на сигнала.

Разликата е, че уоки-токитата са свързани към една и съща антена и могат да се свързват само като уловят сигнал от нея. Мобилните телефони не са заключени към конкретна станция. Докато се движат, те са свързани с антената, от която най-много силен сигнал, така че можем да използваме комуникации почти по целия свят, без да сменяме SIM картата. Антени или базови станции се изграждат по целия свят, скрити в билбордове, часовници, стълбове и дори дървета. Всеки от тях отговаря за собствената си зона, която има формата на шестоъгълник. На диаграмите тези територии, граничещи една с друга, приличат на пчелна пита. Оттук и името - клетъчна комуникация.

Кой беше първият?

Кой мислите, че пръв проговори по мобилен телефон? Разбира се, това беше служител на Motorola, която ги пусна. През 1973 г., докато е на една от улиците на Ню Йорк, той се обажда и се хвали, че се обажда на основния си конкурент от необичаен телефон по това време. Този телефон се превърна в прототип на първия мобилен телефон, който се появи по рафтовете на магазините 10 години по-късно.

За да работи телефонът, трябва да поставите SIM карта в него. Той съдържа информация за абоната, тоест за лицето, което го използва. Мобилният телефон започва да проверява всички налични честоти, има около 160 от тях, записани на SIM картата, това са сигналите на вашата мрежа.

След като наберете номера на ваш приятел, телефонът ви предава информация за вас към антената с най-силен сигнал. Вашият оператор (например MTS или Beeline) ви разпознава, намира безплатен канал, по който може да се проведе вашият разговор, и ви свързва. Всичко това отнема само няколко секунди.

Самият разговор е доста сложен технически процес. Гласът ни се разделя на сегменти от 20 милисекунди и се преобразува в цифров формат, след което се кодира от специална система. Шифрованите сигнали се обработват отново, за да се премахне външният шум.

Сега мобилен телефонНе е само за приказки. Едно малко устройство може да побере такива прости механизми като обикновен часовник, будилник, калкулатор, календар, фенерче, както и сложни камери, достъп до интернет, плейър и много други.

Малко е тъжно, че по-голямата част от хората, когато ги попитат: „Как работи клетъчната комуникация?“ отговарят „по въздуха“ или дори „Не знам“.

Продължавайки тази тема, имах забавен разговор с приятел на тема мобилни комуникации. Това се случи точно няколко дни преди празнуването на всички сигналисти и телекомуникатори Празник "Ден на радиото".Случи се така, че поради пламенната си жизнена позиция моят приятел повярва в това мобилната комуникация работи без кабели изобщо чрез сателит. Изключително благодарение на радиовълните. Отначало не можах да го убедя. Но след кратък разговор всичко си дойде на мястото.

След тази приятелска „лекция” дойде идеята да напиша на прост езикза това как работят клетъчните комуникации. Всичко е както е.

Когато наберете номер и започнете да звъните, или някой ви се обади, тогава вашият мобилен телефон комуникира чрез радио каналот една от антените на най-близката базова станция. Къде се намират тези базови станции, ще попитате?

Моля, обърнете внимание промишлени сгради, градски високи сгради и специални кули. Върху тях има големи сиви правоъгълни блокове с изпъкнали антени с различни форми. Но тези антени не са телевизионни или сателитни, а трансивърклетъчни оператори. Те са насочени в различни посоки, за да осигурят комуникация на абонатите от всички посоки. В крайна сметка не знаем откъде ще дойде сигналът и къде ще ни отведе нещастният абонат със слушалката? На професионален жаргон антените се наричат ​​още "сектори". По правило те са зададени от едно до дванадесет.

От антената сигналът се предава по кабел директно към блока за управление на станцията. Заедно те образуват базовата станция [антени и контролен блок]. Няколко базови станции, чиито антени обслужват отделна зона, например градски район или малък град, са свързани към специално звено - контролер. Към един контролер обикновено се свързват до 15 базови станции.

От своя страна контролерите, от които също може да има няколко, са свързани чрез кабели към „мозъчния тръст“ - превключвател. Превключвателят осигурява изход и вход на сигнали към града телефонни линии, към други клетъчни оператори, както и междуградски и международни комуникации.

В малките мрежи се използва само един суич, в по-големите, обслужващи повече от милион абонати наведнъж, могат да се използват два, три или повече суичове, отново свързани помежду си с жици.

Защо такава сложност? Читателите ще попитат. Изглежда можете просто да свържете антените към превключвателя и всичко ще работи. И ето базови станции, комутатори, куп кабели... Но не е толкова просто.

Когато човек се движи по улицата пеша или с кола, влак и др. и в същото време говори по телефона, важно е да се гарантира непрекъснатост на комуникацията.Сигналистите наричат ​​процеса на предаване на услугата в мобилните мрежи термин "предаване".Необходимо е своевременно да превключите телефона на абоната от една базова станция на друга, от един контролер на друг и т.н.

Ако базовите станции бяха директно свързани към комутатора, тогава всички тези превключването трябва да се управлява от превключвателя. И „бедният“ вече има какво да прави. Многостепенният мрежов дизайн дава възможност за равномерно разпределение на натоварването технически средства . Това намалява вероятността от повреда на оборудването и произтичаща от това загуба на комуникация. Все пак всички сме заинтересованив непрекъсната комуникация, нали?

И така, след като стигна до превключвателя, нашето обаждане се прехвърля къмслед това - към мрежата на друг мобилен оператор, градски междуградски и международни комуникации. Разбира се, това се случва чрез високоскоростни кабелни комуникационни канали. Обаждането пристига на централатадруг оператор. В същото време последният „знае“ на коя територия [в зоната на покритие, кой контролер] в момента се намира желаният абонат. Превключвателят предава телефонно обаждане до определен контролер, който съдържа информация в зоната на покритие на коя базова станция се намира получателят на обаждането. Контролерът изпраща сигнал до тази единична базова станция, а тя от своя страна „разпитва“, тоест се обажда на мобилния телефон. тръба започва да звъни странно.

Целият този дълъг и сложен процес всъщност отнема 2-3 секунди!

По същия начин телефонните разговори се извършват в различни градове в Русия, Европа и света. За контакт превключватели различни операторикомуникацията използва високоскоростни оптични комуникационни канали. Благодарение на тях един телефонен сигнал изминава стотици хиляди километри за секунди.

Благодаря на великия Александър Попов, че даде на света радио!Ако не беше той, може би сега щяхме да сме лишени от много от предимствата на цивилизацията.

Знаете ли какво се случва, след като наберете номера на приятел на мобилния си телефон? Как клетъчната мрежа го намира в планините на Андалусия или на брега на далечен Великденски остров? Защо понякога разговорът внезапно спира? Миналата седмица посетих компанията Beeline и се опитах да разбера как работят клетъчните комуникации...

Голяма територия от населената част на страната ни е покрита с базови станции (БС). На полето изглеждат като червено-бели кули, а в града са скрити по покривите на нежилищни сгради. Всяка станция улавя сигнали от мобилни телефони на разстояние до 35 километра и комуникира с мобилен телефончрез услуга или гласови канали.

След като наберете номера на приятел, вашият телефон се свързва с най-близката до вас базова станция (BS) чрез обслужващ канал и иска да разпредели гласов канал. Базовата станция изпраща заявка до контролера (BSC), който я препраща към комутатора (MSC). Ако ваш приятел е абонат на същия клетъчна мрежа, тогава превключвателят ще провери регистъра на домашното местоположение (HLR), за да разбере къде се намира в моментаизвиканият абонат се намира (у дома, в Турция или в Аляска), и ще прехвърли повикването към съответния комутатор, откъдето ще го препрати към контролера и след това към базовата станция. Базовата станция ще се свърже с вашия мобилен телефон и ще ви свърже с вашия приятел. Ако вашият приятел е в друга мрежа или се обаждате на стационарен телефон, вашият комутатор ще се свърже със съответния комутатор в другата мрежа. Трудно? Нека да разгледаме по-отблизо. Базовата станция е чифт железни шкафове, заключени в добре климатизирана стая. Като се има предвид, че навън в Москва беше +40, исках да живея известно време в тази стая. Обикновено базовата станция се намира или на тавана на сграда, или в контейнер на покрива:

2.

Антената на базовата станция е разделена на няколко сектора, всеки от които "свети" в своя посока. Вертикалната антена комуникира с телефони, кръглата антена свързва базовата станция с контролера:

3.

Всеки сектор може да обработва до 72 повиквания едновременно, в зависимост от настройката и конфигурацията. Една базова станция може да се състои от 6 сектора, така че една базова станция може да обработи до 432 повиквания, но станцията обикновено има инсталирани по-малко предаватели и сектори. Клетъчните оператори предпочитат да инсталират повече BS, за да подобрят качеството на комуникацията. Базовата станция може да работи в три ленти: 900 MHz - сигналът на тази честота се разпространява по-далеч и прониква по-добре в сградите 1800 MHz - сигналът преминава на по-къси разстояния, но ви позволява да инсталирате по-голям брой предаватели в 1 сектор 2100 MHz - 3G мрежа Ето как изглежда шкафът с 3G оборудване:

4.

900 MHz предаватели са инсталирани на базови станции в полета и села, а в града, където базовите станции са забити като таралежови игли, комуникацията се осъществява главно на честота 1800 MHz, въпреки че всяка базова станция може да има предаватели и от трите диапазона едновременно.

5.

6.

Сигнал от 900 MHz може да достигне до 35 километра, въпреки че "обхватът" на някои Базови станции, разположени по протежение на магистралите, може да достигне до 70 километра, поради намаляването на броя на едновременно обслужваните абонати на станцията наполовина. Съответно, нашият телефон с малката си вградена антена може също да предава сигнал на разстояние до 70 километра... Всички базови станции са проектирани да осигурят оптимално радиопокритие на нивото на земята. Следователно, въпреки обхвата от 35 километра, радиосигналът просто не се изпраща до височината на полета на самолета. Някои авиокомпании обаче вече са започнали да инсталират базови станции с ниска мощност на своите самолети, които осигуряват покритие в рамките на самолета. Такава BS е свързана към наземна клетъчна мрежа, като използва сателитен канал. Системата е допълнена от контролен панел, който позволява на екипажа да включва и изключва системата, както и определени видове услуги, например изключване на гласа при нощни полети. Телефонът може да измерва силата на сигнала от 32 базови станции едновременно. Изпраща информация за 6-те най-добри (като сила на сигнала) по обслужващия канал, а контролерът (BSC) решава към коя BS да прехвърли текущия разговор (Handover), ако сте в движение. Понякога телефонът може да направи грешка и да ви прехвърли към BS с най-лошият сигнал, в този случай разговорът може да бъде прекъснат. Може също така да се окаже, че в базовата станция, която телефонът ви е избрал, всички гласови линии са заети. В този случай разговорът също ще бъде прекъснат. Казаха ми и за така наречения „проблем горните етажи" Ако живеете в мезонет, тогава понякога, когато се премествате от една стая в друга, разговорът може да бъде прекъснат. Това се случва, защото в една стая телефонът може да "види" една BS, а във втората - друга, ако гледа от другата страна на къщата, и в същото време тези 2 базови станции се намират на голямо разстояние от помежду си и не са регистрирани като „съседни“ мобилен оператор. В този случай разговорът няма да бъде прехвърлен от една BS към друга:

Комуникацията в метрото се осъществява по същия начин, както на улицата: базова станция - контролер - комутатор, с единствената разлика, че там се използват малки базови станции, а в тунела покритието се осигурява не от обикновена антена, а чрез специален излъчващ кабел. Както писах по-горе, една BS може да проведе до 432 разговора едновременно. Обикновено тази мощност е достатъчна, но например по време на някои празници BS може да не успее да се справи с броя на хората, които искат да се обадят. Това обикновено се случва на Нова годинакогато всички започват да се поздравяват. SMS се предават по обслужващи канали. На 8 март и 23 февруари хората предпочитат да се поздравяват чрез SMS, изпращайки забавни стихове, а телефоните често не могат да се съгласят с BS за разпределението на гласов канал. Разказаха ми интересен случай. В един район на Москва абонатите започнаха да получават оплаквания, че не могат да се свържат с никого. Техническите специалисти започнаха да го разбират. Повечето гласови канали бяха безплатни, но всички обслужващи канали бяха заети. Оказа се, че до този бакалавър има институт, в който текат изпити и студентите постоянно си разменят есемеси. Телефонът разделя дългите SMS на няколко къси и изпраща всеки поотделно. служители техническо обслужванеПрепоръчително е да изпращате такива поздравления с помощта на MMS. Ще бъде по-бързо и по-евтино. От базовата станция обаждането отива към контролера. Изглежда толкова скучно, колкото и самият BS - това е просто набор от шкафове:

7.

В зависимост от оборудването, контролерът може да обслужва до 60 базови станции. Комуникацията между BS и контролера (BSC) може да се осъществява по радиорелеен канал или по оптика. Контролерът контролира работата на радиоканалите, вкл. контролира движението на абоната и предаването на сигнала от една BS към друга. Превключвателят изглежда много по-интересен:

8.

9.

Всеки комутатор обслужва от 2 до 30 контролера. Заема голяма зала, изпълнена с различни шкафове с оборудване:

10.

11.

12.

Превключвателят контролира трафика. Помните ли старите филми, в които хората първо набраха „момичето“ и след това тя ги свърза с друг абонат, като превключи кабелите? Съвременните превключватели правят същото:

13.

За да контролира мрежата, Beeline разполага с няколко коли, които нежно наричат ​​„таралежи“. Те се движат из града и измерват нивото на сигнала на собствената си мрежа, както и нивото на мрежата на колегите си от Голямата тройка:

14.

Целият покрив на такава кола е покрит с антени:

15.

Вътре има оборудване, което прави стотици обаждания и взема информация:

16.

24-часов мониторинг на комутатори и контролери се извършва от Центъра за управление на мисиите на Центъра за управление на мрежата (NCC):

17.

Има 3 основни области за наблюдение на клетъчната мрежа: процент на аварии, статистика и обратна връзка от абонатите. Точно както в самолетите, цялото клетъчно мрежово оборудване има сензори, които изпращат сигнал до централната система за управление и извеждат информация към компютрите на диспечерите. Ако някое оборудване се повреди, светлината на монитора ще започне да „мига“. CCS също така проследява статистика за всички превключватели и контролери. Той го анализира, сравнявайки го с предишни периоди (час, ден, седмица и т.н.). Ако статистиката на някой от възлите започне да се различава рязко от предишните индикатори, тогава светлината на монитора отново ще започне да „мига“. Обратна връзкасе приемат от абонатните оператори. Ако те не могат да разрешат проблема, обаждането се прехвърля към техник. Ако той се окаже безсилен, тогава в компанията се създава „инцидент“, който се разрешава от инженерите, участващи в работата на съответното оборудване. Превключвателите се наблюдават 24/7 от 2 инженера:

18.

Графиката показва активността на московските комутатори. Ясно се вижда, че почти никой не се обажда през нощта:

19.

Контролът върху контролерите (простете тавтологията) се осъществява от втория етаж на Центъра за управление на мрежата:

22.

21.