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| So funktioniert das Mobilfunknetz: Lernen, das Syndrom der überhöhten Erwartungen zu überwinden. Das Funktionsprinzip von GSM-Netzen Das Funktionsprinzip eines Mobiltelefons für Kinder |
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Ein Mobiltelefon ist eine Miniaturkombination aus einem Telefon, einem Funkempfänger und einem Funksender, die nur dank der Errungenschaften der modernen Physik möglich wurde (Abb. 18.11). Der Hauptvorteil eines solchen Telefons besteht darin, dass es eine ständige Funktelefonkommunikation aufrechterhält, wenn sich der Teilnehmer innerhalb des sogenannten „Versorgungsgebiets“ bewegt. Das gesamte Versorgungsgebiet ist in Zellen unterteilt, die auch „Zellen“ genannt werden (daher der Name des Telefons). Jede Zelle verfügt über einen eigenen Sender-Empfänger (ihre Antennen sind auf Fernsehtürmen, hohen Gebäuden und speziell gebauten Türmen installiert). Wenn das Mobiltelefon eingeschaltet ist, sendet es nach einer bestimmten Zeit automatisch Signale und hält die Funkkommunikation mit dem nächstgelegenen Empfänger-Sender aufrecht, der ihm einen der freien Kanäle zur Verfügung stellt. Wenn ein Mobiltelefon von einer Zelle in eine andere bewegt wird, schaltet es automatisch auf den freien Kanal des nächstgelegenen Empfänger-Senders um. Elektrodynamik. 2014
Wenn Sie ständig im Internet sitzen, entsteht der falsche Eindruck, dass jeder um Sie herum jedem etwas schuldet. Auch wenn wir uns nicht mit der Politik befassen, wo im Allgemeinen jeder ein Experte ist und weiß, was zu tun ist, bleibt, wie der Held eines Witzes sagte, keine Zeit, selbst etwas zu tun, weil man „Steuern“ zahlen muss „Dann sind wir von Scharen unzufriedener Menschen umgeben. Generell sind alle mit dem Mobilfunk unzufrieden. Ich habe kein fertiges Rezept, wie man diese Unzufriedenheit beheben kann, aber es gibt eine gute Nachricht: Wenn Sie verstehen, wie das funktioniert, verdammt Mobilfunk funktioniert, dann ist man viel weniger nervös. Haben Sie zum Beispiel schon einmal mit denjenigen, die sich damit befassen, über die Qualität der Kommunikation gesprochen? Ich habe definitiv schon mehr als einmal so geredet. Und ich habe noch nie einen unzufriedenen Spezialisten getroffen (obwohl er natürlich auch Probleme mit der Kommunikation hat). Sie machen kein Aufhebens und werden nicht nervös, weil sie fast immer eine klare Vorstellung davon haben, was (und warum) passiert. Und unter welchen Bedingungen sich die Situation ändern kann. Dieses „Kung Fu“ zu meistern ist eigentlich nicht schwer, und man muss zunächst verstehen, wie mobile Kommunikation funktioniert und welche Prozesse dabei ablaufen, wenn wir den Hörer in die Hand nehmen, einen Anruf tätigen oder das Telefon für das Internet nutzen. Radio SignalUnd wir müssen mit dem Banalen beginnen: Die mobile Kommunikation nutzt tatsächlich (das ist eine Neuigkeit, oder?) ein Funksignal, das per Definition keine so zuverlässige Verbindung sein kann wie ein dickes Kupferkabel, das sicher vor jeglichen Einflüssen geschützt ist (naja, außer …). (natürlich eine Baggerschaufel) von außen. Das Funksignal unterliegt in dieser unfairen Welt einer Reihe anderer Dinge. Schon allein deshalb, weil wir ständig von vielen unsichtbaren Übertragungen umgeben sind, die auf verschiedenen Frequenzen stattfinden. Natürlich wissen wir alle aus einem Physikkurs in der Schule, dass ein Radiowellensignal unterschiedliche Frequenzen (und unterschiedliche Leistungen, füge ich hinzu) haben kann, aber für unser Verständnis der Situation ist das bereits zu kompliziert, gehen wir nicht näher darauf ein ). Und wenn wir davon sprechen, dass unsere Telefone mit 900, 1800 und 1900 MHz arbeiten, handelt es sich tatsächlich um Frequenzbänder. Und eine bestimmte Basisstation und Ihr Telefon können mit anderen in ihrer Nähe betrieben werden: 1799 oder 1801 GHz. Es ist diese Aufteilung der Frequenzen, die es Tausenden von Menschen ermöglicht, in einer modernen Stadt gleichzeitig Mobilfunk zu nutzen und nicht warten zu müssen, bis eine freie Frequenz verfügbar wird. Was die Sache noch komplizierter macht, ist, dass wir mehr als einen Mobilfunkanbieter haben. Und sie arbeiten auch alle gleichzeitig. Wir erinnern uns auch aus dem Physikkurs (wir erinnern uns doch daran, oder?), dass das Signal beim Passieren eines Hindernisses schwächer wird. Denken Sie daran, was mit dem Bluetooth-Signal passiert, wenn Sie in den nächsten Raum gehen. Der Abstand liegt jedoch unter den in der Norm angegebenen 10 Metern. Lügen sie dich also an? Nein, da ist ein Hindernis im Weg, und wenn die Wand auch noch tragend ist, dann ist sie im Inneren keine Gipskartonplatte, sondern eine Eisenarmierung, die das Signal definitiv nur verschlechtert und schon gar nicht verbessert. Ähnlich verhält es sich mit WLAN und Mobilfunk. Denn in beiden Fällen kommt ein Funksignal zum Einsatz. Daher kann es jedes Mal, wenn Sie in einen Aufzug steigen oder in einen Keller gehen (z. B. in ein Café), plötzlich zu einer Verschlechterung der Verbindung kommen. Und das ist normal, denn es entspricht voll und ganz den Gesetzen der Physik, auch wenn Sie nichts darüber wissen. BasisstationenEinmal installierten sie in einem Dorf eine Basisstation. Einige (natürlich nicht alle) sind sich darüber im Klaren, dass für die mobile Kommunikation auch Basisstationen erforderlich sind. Hierbei handelt es sich um recht komplexe (und teure) komplexe Strukturen, die verschiedene Kommunikations- (und andere) Geräte umfassen. Die Mindestkonfiguration einer Basisstation erfordert Strom, Verbindung zu anderen ähnlichen Basisstationen und/oder Netzwerkroutern, die Daten korrekt weiterleiten und zwei Teilnehmer sofort verbinden können. Diese Verbindung kann über ein Glasfaserkabel (und dann sieht man es nicht einmal) oder über einen Funkkanal erfolgen. Und dann sehen Sie solche großen runden Richtfunkantennen, die entlang eines Richtstrahls arbeiten und die Basisstation mit einer anderen (bestimmten) ähnlichen Station verbinden. In der Stadt können solche Basisstationen auf den Dächern von Verwaltungsgebäuden platziert werden (hauptsächlich ist es einfacher, eine Genehmigung für deren Installation zu erhalten). Warum auf den Dächern? Denn je höher man ist, desto mehr Freiraum gibt es und desto weniger Hindernisse gibt es für das Funksignal. Außerhalb der Stadt (oder dort, wo es keine hohen Gebäude gibt) wird für die Basisstation ein separater Mast installiert, der optisch an Stromübertragungsmasten erinnert. Die Basisstation selbst ist auch eine Box mit intelligenter Elektronik, die die gesamte Anlage versorgt, sowie eine Klimaanlage, die den Betrieb kühlt (wird, wie wir alle wissen, besonders im Sommer benötigt). Theoretisch sollte jede Basisstation auch über einen selbstversorgten Dieselgenerator verfügen, der sich bei Stromausfall automatisch einschaltet. Andernfalls wird der Mobilfunk bei einem Ausfall des Stromnetzes sofort abgeschaltet, ist aber noch einige Zeit funktionsfähig (idealerweise bis zum Eintreffen des Reparaturteams oder bis zur Behebung des Netzausfalls). Hast du es überprüft? Und wir sind noch nicht zu Sendern übergegangen, die die Basisstation direkt mit Mobiltelefonen verbinden. Sie sehen sie am häufigsten – sie sind vertikal installierte Panels Normalerweise gibt es drei davon – jeweils einen Sektor von 120 Grad. Damit das alles wie am Schnürchen funktioniert und sich verschiedene Marktteilnehmer nicht gegenseitig stören, gibt es staatliche Regulierungen. Es geht um die Leistung der verwendeten Geräte und die Sicherheit von Mobiltelefonen (weshalb alle legal verkauften Telefone einer obligatorischen Zertifizierung unterzogen werden, was ihre Kosten, wenn auch geringfügig, erhöht). Aus diesem Grund funktionieren im Ausland gekaufte Telefone übrigens möglicherweise nicht so gut, wie wir es uns wünschen – sie sind für unterschiedliche Bedingungen konzipiert und erfüllen unterschiedliche Anforderungen. Dies gilt insbesondere für günstige Modelle (solche Überraschungen passieren bei Markenhandys in der Regel nicht, da sie von Unternehmen hergestellt werden, die sorgfältig darauf achten, dass ihre Geräte den Standards der Länder entsprechen, in denen sie offiziell verkauft werden). Warum der Staat dies tut, wie und welchen Nutzen es für die Gesellschaft bringt, können Sie in einem separaten Artikel zu diesem Thema nachlesen. Wir bedenken jedoch, dass die Funkkommunikation und ihre Qualität immer noch von vielen Faktoren abhängen, die nicht konstant sind. Die Geschwindigkeit der Datenübertragung an einem bestimmten Ort in einem bestimmten Zeitraum kann sich erheblich ändern, wenn sich die Quelldaten ändern. Daher sind Verbrauchertests subjektiv, sie können dem Verbraucher an einem bestimmten geografischen Standort jedoch Informationen über die Qualität der bereitgestellten Dienstleistung liefern. Sie können die Qualität des Netzwerks nur mit Hilfe spezieller Ausrüstung und eines ganzen Teams von Spezialisten (und eines eigenen in jeder Stadt) wirklich beurteilen. Neben natürlichen Ursachen (z. B. Belastung des Netzes) gibt es noch ein weiteres Problem: In den Städten, in denen wir leben, werden ständig neue Anlagen gebaut, die das Bild der Netzabdeckung und Signalverfügbarkeit in einem bestimmten Gebiet radikal verändern können. Daher ist der Prozess der Funknetzplanung ein kontinuierlicher Prozess. Es hört nie auf und die 3G-Einführung, die wir jetzt erleben, ist nur eine Episode in einer langen Kette Festanstellung, die durchgeführt wurde, durchgeführt wird und in Zukunft stattfinden wird. Stets. Neben eher langsamen Veränderungen (der Bau eines Hochhauses dauert nämlich Monate oder sogar Jahre) kommt es auch zu spontanen Spitzenlasten im Mobilfunkverbrauch, die zu Spitzenlasten führen können, die die Netzkapazität um ein Vielfaches übersteigen am aktuellen Standort. Das einfachste Beispiel sind Ausstellungen, bei denen sich Tausende von Menschen in einem Gebäude oder Pavillon versammeln, von denen jeder ein Mobiltelefon in der Tasche hat. Sie sind wahrscheinlich schon einmal auf eine Situation gestoßen, in der die mobile Kommunikation auf einer Messe (oder einem Stadion) nicht gut funktionierte. Ähnliche Überspannungen gibt es beispielsweise am Vorabend des neuen Jahres, auf die sich alle Betreiber sorgfältig vorbereiten. Denn für sie bedeutet dies nicht nur eine gewisse Herausforderung und Kundenzufriedenheit, sondern auch (warum verstecken) zusätzliche Einnahmen. Ist das Ereignis im Vorhinein bekannt, werden sogenannte Mobilfunkbasisstationen eingesetzt, um die Netzkapazität zu erhöhen. Dabei handelt es sich um ein Auto, in dem sich eine Menge teurer Elektronik befindet, die sich mit dem Netzwerk des Betreibers verbindet und die Netzwerkkapazität an einem bestimmten Standort erhöht. Der Aufbau einer solchen mobilen Basisstation dauert zwischen 3 und 4 Stunden bis zu einem Tag (abhängig von der Komplexität der Bedingungen – ich möchte Sie daran erinnern, dass jeder Betreiber seine eigenen hat und durch das Vorhandensein nahegelegener Basisstationen bestimmt wird). Entfernung zu ihnen, Sichtlinie usw.). Laut Yuri Grigoriev, Leiter der Abteilung für Mobilfunknetzbetrieb der Zentralregion von Lifecell, waren beispielsweise während der Fußball-Europameisterschaft 2012 auf Chreschtschatyk drei Mobilfunkbasisstationen in der Fanzone in verschiedenen Teilen der Straße (im Ganzen) in Betrieb Chreschtschatyk war damals eine Fanzone). Bereich mit riesigem installierte Bildschirme für Zuschauer). Ähnliche Aktionen werden bei saisonalen Veranstaltungen durchgeführt, beispielsweise bei Stadttagen. Auch Urlaubszeiträume mit Urlaubszielen – Meer im Sommer und Skigebiete im Winter – nehmen ihre eigenen Anpassungen vor. All diese Aktionen werden von den meisten Mobilfunkteilnehmern unbemerkt durchgeführt, denen die technischen Schwierigkeiten nicht einmal bewusst sind (ja, unter uns gesagt, sie sollten sich dessen nicht bewusst sein). Sie werden jedoch von allen Betreibern durchgeführt, unabhängig von Ihrer Meinung zu ihrer Arbeit. Geräte zur Verbesserung der Innenkommunikation sind eine gesonderte Diskussion wert. Um die Geschichte nicht durch die Aufzählung verschiedener Repeater und Femtozellen zu verkomplizieren, sage ich nur, dass in Innenräumen (es könnte ein Café im Keller oder ein riesiges Einkaufszentrum sein) Geräte installiert sind, die die Netzwerkkapazität auf die eine oder andere Weise erhöhen und leitet den gesamten Datenverkehr (Sprache und Daten) weiter an den Netzbetreiber. In der U-Bahn wird hierfür ein spezielles Kabel verwendet, das ein Funksignal aussendet, sodass wir möglicherweise auch in U-Bahn-Tunneln über Mobilfunk verfügen (oder auch nicht), obwohl diese in einer Tiefe liegen, die für normale Funkwellen unerreichbar ist. Backbone-NetzwerkAuf den ersten Blick erscheint die Frage seltsam, aber wir denken nie darüber nach, wohin das Signal eines Mobiltelefons als nächstes geht. Nein, es ist klar, dass er online geht Mobilfunkanbieter, aber was ist ein „Netzwerk“? Tatsächlich ist ein erheblicher Teil des Netzes des Mobilfunkbetreibers im Kabelnetz. Basisstationen, die nur über Funk miteinander verbunden sind, sind nicht in der Lage, die gesamte Sprachkommunikation, geschweige denn Daten, über ein Funksignal zu übertragen. Darüber hinaus konzentriert sich die Mehrheit der Mobilfunknutzer auf einzelne Städte, die nicht durch Funkverbindungen verbunden sind. Und das Signal zwischen ihnen läuft über die Backbone-Glasfaserkabel, die das Rückgrat der Telekommunikationsindustrie bilden. Es gibt das Konzept eines „Backbone-Netzwerks“ oder Backbones, das aufgrund seiner Funktion auch als Übertragung bezeichnet werden kann – die Übertragung eines riesigen Datenflusses zwischen wichtigen Segmenten des Netzwerks des Betreibers. Jede Stadt wiederum kann einen eigenen „Ring“ haben, der die Datenströme von bestimmten Basisstationen verbindet oder starke Punkte, wodurch sich der Verkehr von mehreren Basisstationen ansammelt. Um das gesamte Netzwerk zu verwalten, sind riesige Core-Switches erforderlich, die ganze Regionen bedienen. Hierbei handelt es sich um riesige Rechenzentren, die den gesamten Datenverkehr verwalten und sich in einem separaten Gebäude befinden. Sie verfügen wie alle anderen Rechenzentren über mehrere unabhängige Verbindungskanäle und eigene Stromverbrauchssysteme. In kleineren Städten gibt es auch „entfernte“ Switches, die kleiner sind und auf die Versorgung ihrer Region ausgelegt sind. Jetzt verstehst du das Mobilfunknetz Betreiber ist sehr Komplexes System. Und in jeder Phase, in jedem Glied der Kette – vom Mobiltelefon des Benutzers bis zur Basisstation, dem Switch und dem Kernnetzwerk – kann es zu Problemen mit der Kommunikationsqualität kommen. Auf diese Probleme haben wir in einem separaten Artikel ausführlicher eingegangen. Ich möchte Sie daher kurz daran erinnern, dass die Qualität der Kommunikation von drei Faktoren abhängt: Abdeckung, Kapazität und Qualität des Netzwerks selbst. Grob gesagt ist die Abdeckung dort, wo das Signal der Basisstation „aufhört“, die Kapazität ist die Fähigkeit des Netzwerks, mehr Anrufe zu empfangen und/oder mehr Daten zu übertragen (übrigens ist dies der Hauptvorteil der Einführung von 4G-Netzwerken, die Ihnen eine Steigerung ermöglichen Kapazität zu erhöhen und mehr Frequenzen zu nutzen - das ist ein eigenes Problem, das unter anderem mit der Umverteilung von Frequenzen und der Technologieneutralität zusammenhängt). AbrechnungWenn wir über Mobilfunk sprechen, wie er funktioniert und wo es für Nutzer zu Problemen kommen kann, kommen wir nicht umhin, das Thema Abrechnung anzusprechen. Technisch gesehen ist es so Software Festlegung des Tarifs des Abonnenten unter Berücksichtigung aller darin enthaltenen Kosten des Benutzers und Berechnung seines Kontostands. Es ist in das Netz des Betreibers integriert und prüft, wenn der Teilnehmer eine Aktion ausführt (Anruf, SMS, Internetzugang), zunächst, ob der Benutzer diese Aktion ausführen kann, und erlaubt dann entweder dem System, dem Abonnenten den angeforderten Dienst bereitzustellen, oder gibt es ihm eine Nachricht, warum die Durchführung dieser Aktion unmöglich ist (z. B. nicht genügend Guthaben auf dem Konto vorhanden ist). All diese zahlreichen Vorgänge erfolgen sofort und unbemerkt vom Benutzer, aber für ein allgemeines Verständnis der Funktionsweise der Mobilkommunikation ist es wichtig, darüber Bescheid zu wissen. Wie die Abrechnung funktioniert, erklärte uns Konstantin Zhilin, Leiter der Abteilung für den Betrieb von Telekommunikationsnetzen des Betreibers lifecell: „Um einen Anruf zu tätigen, bestimmt der Server den Auslöser: was getan werden muss, um dem Teilnehmer die Möglichkeit zu geben.“ anrufen. Der Auslöser kann „eine Melodie spielen“ sein, manchmal ist es der Auslöser „Geh und überprüfe die Abrechnung“. Damit ein Teilnehmer einen Anruf tätigen kann, muss das Abrechnungssystem zunächst anfragen, ob der Teilnehmer über ausreichende Mittel für den Anruf verfügt. Das Abrechnungssystem prüft das Konto des Teilnehmers und antwortet: „Bitte, ich erlaube Ihnen, einen Anruf von dieser oder jener Dauer zu tätigen.“ Und erst danach erfolgt die Verbindung von Verkehr, Routing usw. Nachdem der Teilnehmer dieses Gesprächskontingent beispielsweise 150 Sekunden lang verbraucht hat, fordert die Abrechnung erneut die Erlaubnis an und prüft den Kontostand. Das Kontingent wird auf Basis der durchschnittlichen Gesprächszeit und des Guthabens auf dem Konto vergeben und in Minuten berechnet.“ Die tatsächliche Abhebung des Geldes vom Konto (der heilige Moment) erfolgt am Ende des Anrufs, wenn die Abrechnung das System nach der endgültigen Dauer des Anrufs fragt und diesen entsprechend der tatsächlichen Dauer und nicht gemäß dem Volumen des Anrufs abrechnet zugeteilte Quote. Aus Sicht des Abrechnungssystems ist die Änderung Tarifplan Abonnent bedeutet einfach, einen Artikel im Produktkatalog des Betreibers durch einen anderen zu ersetzen. Der Abrechnungsproduktplan enthält eine Liste der dem Abonnenten zur Verfügung stehenden Dienste, von denen einige grundlegend sind (und im Rahmen des Tarifplans ohne zusätzliche Kosten bereitgestellt werden), andere zusätzlich und dementsprechend separat bezahlt werden. Ändert sich das eine oder andere, bedeutet das, dass für die Abrechnung etwas Kostenloses bezahlt wird oder umgekehrt. Oder die Kosten für eine bestimmte Dienstleistung ändern sich. So funktioniert das. Das ganze Gerede darüber, dass Betreiber Geld stehlen, ist eigentlich ein weit verbreitetes Missverständnis. Die aktiven Marketingaktivitäten der meisten Betreiber werden dadurch nicht aufgehoben. Aber es ist physikalisch unmöglich, einem Abonnenten etwas zu stehlen. Wie man so schön sagt: Wissen ist Macht, deshalb müssen Sie in allen kontroversen Fällen die Bedingungen Ihres Tarifplans sorgfältig lesen und nicht zögern, alle Fragen mit dem Betreiber zu klären. Call-Center-Mitarbeiter sind stressresistent, durchlaufen eine spezielle Ausbildung und sind immer bereit, dem Anrufer ruhig zuzuhören und zu versuchen, ihm zu helfen. Wir werden beim nächsten Mal ausführlicher darüber sprechen. Für diejenigen, die mehr wissen wollen Die Operatoren verwenden ihre eigenen umgangssprachlichen Wörter, die wir lustig und einen Blick wert fanden:
Die Menschen haben längst gelernt, auf Distanz zu kommunizieren. In der Antike wurde ein Bote mit Nachrichten geschickt und später wurden Briefe geschrieben. Um einem entfernten Freund ein paar Worte zu sagen, können Sie ihn einfach anrufen. Hauptsache man hat ein Handy dabei. Aber wie verbinden sie sich miteinander, wenn sie nicht einmal Kabel haben? In dieser Geschichte erzähle ich euch, wie das Telefon funktioniert. Was ist das? Ein Mobiltelefon ähnelt eher einem Walkie-Talkie als einem normalen kabelgebundenen Telefon. Zur Übertragung des Signals werden Funkwellen verwendet. Der Unterschied besteht darin, dass die Walkie-Talkies an dieselbe Antenne angeschlossen sind und nur eine Verbindung herstellen können, indem sie ein Signal von dieser Antenne empfangen. Mobiltelefone sind nicht an einen bestimmten Sender gebunden. Während der Bewegung sind sie mit der Antenne verbunden, von der sie am meisten entfernt sind starkes Signal, sodass wir fast überall auf der Welt kommunizieren können, ohne die SIM-Karte zu wechseln. Überall auf der Welt werden Antennen oder Basisstationen gebaut, versteckt in Werbetafeln, Uhren, Masten und sogar Bäumen. Jeder von ihnen ist für eine eigene Zone verantwortlich, die die Form eines Sechsecks hat. In den Diagrammen ähneln diese aneinandergrenzenden Gebiete einer Bienenwabe. Daher der Name – Mobilfunkkommunikation. Wer war der Erste? Wer war Ihrer Meinung nach der Erste, der mit dem Mobiltelefon telefonierte? Natürlich war dies ein Mitarbeiter von Motorola, der sie freigelassen hat. 1973 rief er auf einer Straße in New York an und prahlte damit, dass er seinen Hauptkonkurrenten von einem damals ungewöhnlichen Telefon aus angerufen hatte. Dieses Telefon wurde zum Prototyp des ersten Mobiltelefons, das zehn Jahre später in den Handel kam. Damit das Telefon funktioniert, müssen Sie eine SIM-Karte einlegen. Es enthält Informationen über den Abonnenten, also über die Person, die es nutzt. Das Mobiltelefon beginnt, alle ihm zur Verfügung stehenden Frequenzen zu überprüfen, es sind etwa 160. Die sechs besten Signale werden auf der SIM-Karte aufgezeichnet, das sind die Signale Ihres Netzwerks. Nachdem Sie die Nummer Ihres Freundes gewählt haben, sendet Ihr Telefon Informationen über Sie an die Antenne mit dem stärksten Signal. Ihr Betreiber (zum Beispiel MTS oder Beeline) erkennt Sie, findet einen freien Kanal, auf dem Ihr Gespräch stattfinden kann, und verbindet Sie. Das alles dauert nur wenige Sekunden. Das Gespräch selbst ist ein ziemlich komplexer technischer Prozess. Unsere Stimme wird in 20-Millisekunden-Segmente unterteilt, in ein digitales Format umgewandelt und anschließend von einem speziellen System kodiert. Die verschlüsselten Signale werden erneut verarbeitet, um Fremdrauschen zu entfernen. Jetzt Handy Es geht nicht nur ums Reden. Ein kleines Gerät kann so einfache Mechanismen wie eine einfache Uhr, einen Wecker, einen Taschenrechner, einen Kalender, eine Taschenlampe sowie komplexe Kameras, einen Internetzugang, einen Player und vieles mehr unterbringen. Es ist ein wenig traurig, dass die überwiegende Mehrheit der Menschen auf die Frage: „Wie funktioniert die Mobilfunkkommunikation?“ mit „über Funk“ oder sogar „Ich weiß es nicht“ antwortet. Um dieses Thema fortzusetzen, hatte ich ein lustiges Gespräch mit einem Freund zum Thema Mobilfunk. Dies geschah genau ein paar Tage vor dem, was alle Bahnwärter und Telekommunikationsmitarbeiter feierten Feiertag „Radiotag“. Zufällig glaubte mein Freund das aufgrund seiner leidenschaftlichen Lebenseinstellung Die mobile Kommunikation funktioniert völlig drahtlos über Satellit. Ausschließlich aufgrund von Radiowellen. Ich konnte ihn zunächst nicht überzeugen. Aber nach einem kurzen Gespräch passte alles zusammen. Nach diesem freundlichen „Vortrag“ kam mir die Idee zu schreiben in einfacher Sprache darüber, wie Mobilfunkkommunikation funktioniert. Alles ist, wie es ist. Wenn Sie eine Nummer wählen und anrufen oder jemand Sie anruft, dann ist Ihr Mobiltelefon kommuniziert über Funkkanal von einer der Antennen der nächstgelegenen Basisstation. Wo sind diese Basisstationen, fragen Sie? beachten Industriebauten, städtische Hochhäuser und besondere Türme. Auf ihnen befinden sich große graue rechteckige Blöcke mit hervorstehenden Antennen in verschiedenen Formen. Aber diese Antennen sind weder Fernsehen noch Satellit, sondern Transceiver Mobilfunkbetreiber. Sie sind in verschiedene Richtungen gerichtet, um Teilnehmern aus allen Richtungen Kommunikation zu ermöglichen. Wir wissen schließlich nicht, woher das Signal kommt und wohin uns der unglückliche Teilnehmer mit dem Mobilteil führt? Im Fachjargon werden Antennen auch „Sektoren“ genannt. Sie liegen in der Regel zwischen eins und zwölf. Von der Antenne wird das Signal per Kabel direkt an die Stationssteuereinheit übertragen. Zusammen bilden sie die Basisstation [Antennen und Steuereinheit]. Mehrere Basisstationen, deren Antennen ein separates Gebiet, beispielsweise einen Stadtteil oder eine Kleinstadt, versorgen, sind zu einer speziellen Einheit verbunden – Regler. An einen Controller sind in der Regel bis zu 15 Basisstationen angeschlossen.
Die Controller wiederum, von denen es auch mehrere sein können, sind über Kabel mit der „Denkfabrik“ verbunden – schalten. Der Schalter ermöglicht die Ausgabe und Eingabe von Signalen an die Stadt Telefonleitungen, an andere Mobilfunkanbieter sowie Fern- und internationale Kommunikation. In kleinen Netzwerken wird nur ein Switch verwendet, in größeren Netzwerken, die mehr als eine Million Teilnehmer gleichzeitig bedienen, können zwei, drei oder mehr Switches verwendet werden, die wiederum durch Kabel miteinander verbunden sind. Warum so komplex? Die Leser werden fragen. Es scheint so, Sie können einfach die Antennen an den Schalter anschließen und alles wird funktionieren. Und hier sind Basisstationen, Schalter, ein Haufen Kabel ... Aber so einfach ist das nicht.
Wenn sich eine Person zu Fuß oder mit dem Auto, der Bahn usw. auf der Straße fortbewegt. und gleichzeitiges Telefonieren ist darauf zu achten Kontinuität der Kommunikation. Signalwärter nennen den Vorgang der Dienstübergabe in Mobilfunknetzen den Begriff "aushändigen". Es ist notwendig, das Telefon des Teilnehmers rechtzeitig von einer Basisstation auf eine andere, von einem Controller auf einen anderen usw. umzustellen. Wenn die Basisstationen direkt mit dem Switch verbunden wären, dann alle Das Umschalten müsste vom Schalter verwaltet werden. Und der „arme“ Kerl hat schon etwas zu tun. Das mehrstufige Netzwerkdesign ermöglicht eine gleichmäßige Lastverteilung technische Mittel . Dies verringert die Wahrscheinlichkeit eines Geräteausfalls und eines daraus resultierenden Kommunikationsverlusts. Schließlich sind wir alle interessiert in ununterbrochener Kommunikation, oder?
Nachdem wir also den Schalter erreicht hatten, Unser Anruf wird weitergeleitet an dann - zum Netz eines anderen Mobilfunkanbieters, Stadtferngespräche und internationale Kommunikation. Dies geschieht natürlich über Hochgeschwindigkeits-Kabelkommunikationskanäle. Der Anruf kommt an der Telefonzentrale an ein anderer Betreiber. Gleichzeitig „weiß“ dieser, in welchem Gebiet [im Versorgungsgebiet, welcher Verantwortliche] sich der gewünschte Teilnehmer gerade befindet. Der Switch leitet einen Telefonanruf an einen bestimmten Controller weiter, der Informationen enthält, in deren Abdeckungsbereich sich der Empfänger des Anrufs befindet. Der Controller sendet ein Signal an diese einzelne Basisstation, die wiederum „abfragt“, also das Mobiltelefon anruft. Eine Tube beginnt seltsam zu klingeln. Dieser ganze lange und komplexe Prozess dauert tatsächlich 2-3 Sekunden! Auf die gleiche Weise erfolgen Telefongespräche in verschiedene Städte in Russland, Europa und der Welt. Zur Kontaktaufnahme Schalter verschiedene Betreiber Die Kommunikation nutzt Hochgeschwindigkeits-Glasfaser-Kommunikationskanäle. Dank ihnen legt ein Telefonsignal innerhalb von Sekunden Hunderttausende Kilometer zurück. Vielen Dank an den großartigen Alexander Popov, der der Welt Radio geschenkt hat! Ohne ihn wären wir heute vielleicht vieler Vorteile der Zivilisation beraubt. Wissen Sie, was passiert, wenn Sie die Nummer eines Freundes auf Ihrem Mobiltelefon wählen? Wie findet es das Mobilfunknetz in den Bergen Andalusiens oder an der Küste der fernen Osterinsel? Warum bricht das Gespräch manchmal plötzlich ab? Letzte Woche habe ich die Firma Beeline besucht und versucht herauszufinden, wie Mobilfunkkommunikation funktioniert ... Ein großer Teil des besiedelten Teils unseres Landes wird von Basisstationen (BS) abgedeckt. Auf dem Feld sehen sie aus wie rot-weiße Türme und in der Stadt sind sie auf den Dächern von Nichtwohngebäuden versteckt. Jede Station empfängt Signale von Mobiltelefonen in einer Entfernung von bis zu 35 Kilometern und kommuniziert mit ihnen Mobiltelefonüber Service- oder Sprachkanäle.
Nachdem Sie die Nummer eines Freundes gewählt haben, kontaktiert Ihr Telefon über einen Servicekanal die Basisstation (BS) in Ihrer Nähe und bittet Sie um die Zuweisung eines Sprachkanals. Die Basisstation sendet eine Anfrage an den Controller (BSC), der sie an den Switch (MSC) weiterleitet. Wenn Ihr Freund Abonnent desselben ist Mobilfunk, dann überprüft der Switch das Home Location Register (HLR), um herauszufinden, wo in dieser Moment Der angerufene Teilnehmer befindet sich (zu Hause, in der Türkei oder in Alaska) und leitet den Anruf an die entsprechende Vermittlungsstelle weiter, von wo aus er ihn an den Controller und dann an die Basisstation weiterleitet. Die Basisstation kontaktiert Ihr Mobiltelefon und verbindet Sie mit Ihrem Freund. Wenn sich Ihr Freund in einem anderen Netzwerk befindet oder Sie ein Festnetz anrufen, kontaktiert Ihr Switch den entsprechenden Switch im anderen Netzwerk. Schwierig? Lass uns genauer hinschauen. Die Basisstation besteht aus zwei Eisenschränken, die in einem gut klimatisierten Raum eingeschlossen sind. Angesichts der Tatsache, dass es draußen in Moskau +40 °C war, wollte ich eine Weile in diesem Zimmer wohnen. Typischerweise befindet sich die Basisstation entweder auf dem Dachboden eines Gebäudes oder in einem Container auf dem Dach: 2. Die Antenne der Basisstation ist in mehrere Sektoren unterteilt, von denen jeder in seine eigene Richtung „strahlt“. Die vertikale Antenne kommuniziert mit Telefonen, die runde Antenne verbindet die Basisstation mit dem Controller: 3. Jeder Sektor kann je nach Einrichtung und Konfiguration bis zu 72 Anrufe gleichzeitig bearbeiten. Eine Basisstation kann aus 6 Sektoren bestehen, sodass eine Basisstation bis zu 432 Anrufe verarbeiten kann. In einer Station sind jedoch normalerweise weniger Sender und Sektoren installiert. Mobilfunkbetreiber installieren lieber mehr BS, um die Kommunikationsqualität zu verbessern. Die Basisstation kann in drei Bändern betrieben werden: 900 MHz – das Signal auf dieser Frequenz breitet sich weiter aus und dringt besser in Gebäude ein. 1800 MHz – das Signal breitet sich über kürzere Entfernungen aus, ermöglicht jedoch die Installation einer größeren Anzahl von Sendern in einem Sektor. 2100 MHz – 3G-Netzwerk So sieht der Schrank mit 3G-Geräten aus: 4. 900-MHz-Sender sind an Basisstationen auf Feldern und in Dörfern installiert, und in der Stadt, wo Basisstationen wie Igelnadeln stecken, erfolgt die Kommunikation hauptsächlich mit einer Frequenz von 1800 MHz, obwohl jede Basisstation über Sender aller drei Bereiche verfügen kann gleichzeitig. 5. 6. Ein 900-MHz-Signal kann eine Reichweite von bis zu 35 Kilometern haben, obwohl die „Reichweite“ einiger ist Basisstationen, entlang der Autobahnen gelegen, kann bis zu 70 Kilometer erreichen, da die Anzahl der gleichzeitig bedienten Teilnehmer am Bahnhof um die Hälfte reduziert wird. Dementsprechend kann unser Telefon mit seiner kleinen eingebauten Antenne auch ein Signal über eine Entfernung von bis zu 70 Kilometern übertragen... Alle Basisstationen sind für eine optimale Funkabdeckung auf Bodenhöhe ausgelegt. Daher wird trotz einer Reichweite von 35 Kilometern einfach kein Funksignal auf die Flughöhe des Flugzeugs gesendet. Einige Fluggesellschaften haben jedoch bereits damit begonnen, in ihren Flugzeugen Basisstationen mit geringem Stromverbrauch zu installieren, die eine Abdeckung innerhalb des Flugzeugs gewährleisten. Eine solche BS ist mit einem terrestrischen Mobilfunknetz verbunden Satellitenkanal. Ergänzt wird das System durch ein Bedienfeld, über das die Besatzung das System ein- und ausschalten sowie bestimmte Arten von Diensten nutzen kann, beispielsweise das Ausschalten der Stimme bei Nachtflügen. Das Telefon kann die Signalstärke von 32 Basisstationen gleichzeitig messen. Es sendet Informationen über die 6 besten (in Bezug auf die Signalstärke) über den Servicekanal, und der Controller (BSC) entscheidet, an welche BS der aktuelle Anruf weitergeleitet wird (Handover), wenn Sie unterwegs sind. Manchmal kann das Telefon einen Fehler machen und Sie an die BS weiterleiten schlechtestes Signal, in diesem Fall kann es zu einer Unterbrechung der Konversation kommen. Es kann auch vorkommen, dass an der Basisstation, die Ihr Telefon ausgewählt hat, alle Sprachleitungen besetzt sind. In diesem Fall wird die Konversation ebenfalls unterbrochen. Sie erzählten mir auch von dem sogenannten „Problem“. obere Stockwerke" Wenn Sie in einem Penthouse wohnen, kann es manchmal vorkommen, dass das Gespräch unterbrochen wird, wenn Sie von einem Raum in einen anderen wechseln. Dies liegt daran, dass das Telefon in einem Raum eine BS „sehen“ kann und im zweiten eine andere, wenn es auf die andere Seite des Hauses zeigt und sich diese beiden Basisstationen gleichzeitig in großer Entfernung befinden einander und sind nicht als „benachbart“ registriert Mobilfunkanbieter. In diesem Fall wird der Anruf nicht von einer BS zur anderen weitergeleitet:
Die Kommunikation in der U-Bahn erfolgt auf die gleiche Weise wie auf der Straße: Basisstation – Controller – Switch, mit dem einzigen Unterschied, dass dort kleine Basisstationen verwendet werden und im Tunnel die Abdeckung nicht durch eine gewöhnliche Antenne, sondern erfolgt durch ein spezielles Strahlungskabel. Wie ich oben geschrieben habe, kann eine BS bis zu 432 Anrufe gleichzeitig tätigen. Normalerweise reicht diese Leistung aus, aber beispielsweise kann es sein, dass die BS an manchen Feiertagen nicht in der Lage ist, die Anzahl der Personen zu bewältigen, die anrufen möchten. Dies geschieht normalerweise am Neues Jahr wenn alle anfangen, einander zu gratulieren. Die Übermittlung von SMS erfolgt über Servicekanäle. Am 8. März und 23. Februar gratulieren sich die Leute am liebsten per SMS, schicken lustige Gedichte, und Telefone können sich oft nicht mit der BS über die Zuteilung eines Sprachkanals einigen. Mir wurde ein interessanter Fall erzählt. In einem Stadtteil Moskaus erhielten Abonnenten Beschwerden darüber, dass sie niemanden erreichen könnten. Technische Spezialisten begannen es herauszufinden. Die meisten Sprachkanäle waren kostenlos, aber alle Servicekanäle waren belegt. Es stellte sich heraus, dass es neben diesem Bachelor ein Institut gab, in dem Prüfungen stattfanden und die Studenten ständig Textnachrichten austauschten. Das Telefon teilt lange SMS in mehrere kurze auf und versendet diese einzeln. Mitarbeiter Technischer Dienst Es empfiehlt sich, solche Glückwünsche per MMS zu versenden. Es wird schneller und billiger sein. Von der Basisstation geht der Anruf an den Controller. Es sieht genauso langweilig aus wie die BS selbst – es ist nur eine Reihe von Schränken: 7. Je nach Ausstattung kann der Controller bis zu 60 Basisstationen bedienen. Die Kommunikation zwischen der BS und dem Controller (BSC) kann über einen Funkrelaiskanal oder über Optik erfolgen. Der Controller steuert den Betrieb von Funkkanälen, inkl. steuert die Bewegung des Teilnehmers und die Signalübertragung von einer BS zur anderen. Der Schalter sieht viel interessanter aus: 8. 9. Jeder Switch bedient 2 bis 30 Controller. Es nimmt einen großen Saal ein, der mit verschiedenen Schränken mit Geräten gefüllt ist: 10. 11. 12. Der Schalter steuert den Verkehr. Erinnern Sie sich an die alten Filme, in denen die Leute zuerst das „Mädchen“ anriefen und sie sie dann durch Vertauschen der Leitungen mit einem anderen Teilnehmer verband? Moderne Schalter machen dasselbe: 13. Um das Netzwerk zu steuern, verfügt Beeline über mehrere Autos, die sie liebevoll „Igel“ nennen. Sie bewegen sich durch die Stadt und messen den Signalpegel ihres eigenen Netzwerks sowie den Pegel des Netzwerks ihrer Kollegen von den Big Three: 14. Das gesamte Dach eines solchen Autos ist mit Antennen bedeckt: 15. Im Inneren befinden sich Geräte, die Hunderte von Anrufen tätigen und Informationen entgegennehmen: 16. Die 24-Stunden-Überwachung von Switches und Controllern erfolgt vom Mission Control Center des Network Control Center (NCC): 17. Es gibt drei Hauptbereiche für die Überwachung des Mobilfunknetzes: Unfallraten, Statistiken und Rückmeldungen von Abonnenten. Wie in Flugzeugen verfügen alle Mobilfunkgeräte über Sensoren, die ein Signal an das zentrale Steuerungssystem senden und Informationen an die Computer der Dispatcher weitergeben. Wenn ein Gerät ausfällt, beginnt das Licht auf dem Monitor zu „blinken“. Das CCS verfolgt außerdem Statistiken für alle Switches und Controller. Er analysiert es und vergleicht es mit früheren Zeiträumen (Stunde, Tag, Woche usw.). Wenn die Statistiken eines der Knoten stark von den vorherigen Indikatoren abweichen, beginnt das Licht auf dem Monitor erneut zu „blinken“. Rückmeldung von Abonnentendienstbetreibern akzeptiert. Kann das Problem nicht gelöst werden, wird der Anruf an einen Techniker weitergeleitet. Stellt sich heraus, dass er machtlos ist, entsteht im Unternehmen ein „Zwischenfall“, der von den an der Bedienung der entsprechenden Geräte beteiligten Ingenieuren gelöst wird. Die Schalter werden rund um die Uhr von 2 Technikern überwacht: 18. Die Grafik zeigt die Aktivität der Moskauer Switches. Es ist deutlich zu erkennen, dass nachts fast niemand anruft: 19. Die Kontrolle über die Controller (verzeihen Sie die Tautologie) erfolgt vom zweiten Stock des Network Control Center aus: 22. 21. |
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