Un telefon mobil, sau celular, este o combinație în miniatură a unui telefon, un receptor radio și un transmițător radio, făcută posibilă numai datorită realizărilor fizicii moderne (Fig. 18.11).

Principalul avantaj al unui astfel de telefon este că menține o comunicare radiotelefonică constantă atunci când abonatul se deplasează în așa-numita „zonă de acoperire”.

Întreaga zonă de acoperire este împărțită în celule, numite și „celule” (de unde și numele telefonului). Fiecare celulă are propriul emițător-receptor (antenele lor sunt instalate pe turnuri de televiziune, clădiri înalte și turnuri special construite). Când telefonul mobil este pornit, acesta trimite automat semnale după o anumită perioadă de timp, menținând comunicația radio cu cel mai apropiat receptor-emițător, care îi asigură unul dintre canalele gratuite.

Când un telefon mobil este mutat de la o celulă la alta, acesta trece automat pe canalul liber al celui mai apropiat receptor-transmițător.

Electrodinamică. 2014

• Cum funcționează un telefon mobil?
  Ilustrații de fizică pentru clasa a 11-a -> Electrodinamică
• Telefon mobil
  Lucruri interesante despre fizică -> Encyclopedia of Physics
• Cum să găsiți vectorul de schimbare a vitezei
  Ilustrații de fizică pentru clasa a 10-a -> Cinematică
• 3. Transmisia si receptia undelor radio
  Manual de fizica pentru clasa a 11-a -> Electrodinamica
• Etape de demodulare
  Ilustrații de fizică pentru clasa a 11-a -> Electrodinamică
• Sateliți de comunicații pe orbită geostaționară
  Ilustrații de fizică pentru clasa a 11-a -> Electrodinamică
• De ce pot undele radio să înconjoare Pământul?
  Ilustrații de fizică pentru clasa a 11-a -> Electrodinamică
• Circuit oscilator
  Ilustrații de fizică pentru clasa a 11-a -> Electrodinamică
• Transformarea vibrațiilor electrice în sunet
  Ilustrații de fizică pentru clasa a 11-a -> Electrodinamică
• Demodularea
  Ilustrații de fizică pentru clasa a 11-a -> Electrodinamică
• Emisia de unde modulate
  Ilustrații de fizică pentru clasa a 11-a -> Electrodinamică
• Modularea undelor electromagnetice
  Ilustrații de fizică pentru clasa a 11-a -> Electrodinamică
• Crearea de oscilații electrice de înaltă frecvență
  Ilustrații de fizică pentru clasa a 11-a -> Electrodinamică
• Transformarea vibrațiilor sonore în vibrații electrice
  Ilustrații de fizică pentru clasa a 11-a -> Electrodinamică
• Transmiterea de informații folosind unde electromagnetice
  Ilustrații de fizică pentru clasa a 11-a -> Electrodinamică
• STEPHEN HAWKING (NĂScut în 1942)
  Lucruri interesante despre fizică ->
• RICHARD FINEMAN (1918-1988)
  Lucruri interesante despre fizică -> Povești despre oameni de știință în fizică
• KOROLEV SERGEY PAVLOVICH (1907–1966)
  Lucruri interesante despre fizică -> Povești despre oameni de știință în fizică
• Aer conditionat
  Ilustrații de fizică pentru clasa a 10-a -> Termodinamică
• Aer conditionat
  Manual de fizica pentru clasa a 10-a ->
• Frigider
  Manual de fizica pentru clasa a 10-a -> Fizica moleculara si termodinamica
• Întrebări la paragraful § 26. Procese cu gaz
  Manual de fizica pentru clasa a 10-a -> Fizica moleculara si termodinamica
• În ce caz poate funcționa un corp sau un sistem de corpuri?
  Manual de fizica pentru clasa a 10-a -> Mecanica
• Accelerare
  Manual de fizica pentru clasa a 10-a -> Mecanica
• Întrebări și sarcini pentru paragraful § 39. Soarta stelelor
  Manual de fizică pentru clasa a 11-a -> Structura și evoluția Universului
• Întrebări și sarcini pentru paragraful § 18. Transmiterea de informații folosind unde electromagnetice
  Manual de fizica pentru clasa a 11-a -> Electrodinamica
• Întrebări și sarcini pentru paragraful § 12. Interacțiunea magneților și a curenților
  Manual de fizica pentru clasa a 11-a -> Electrodinamica
• 4. De ce au loc furtunile?
  Manual de fizica pentru clasa a 11-a -> Electrodinamica
• Fulger
  Ilustrații de fizică pentru clasa a 11-a -> Electrodinamică
• Gravitaţie
  Lucruri interesante despre fizică -> Encyclopedia of Physics
• Legea gravitației
  Lucruri interesante despre fizică -> Encyclopedia of Physics
• ERSTED HANS CHRISTIAN (1777-1851)
  Lucruri interesante despre fizică -> Povești despre oameni de știință în fizică
• EINSTEIN ALBERT (1879-1955)
  Lucruri interesante despre fizică -> Povești despre oameni de știință în fizică
• SCHRÖDINGER ERWIN (1887-1961)
  Lucruri interesante despre fizică -> Povești despre oameni de știință în fizică
• FRANKLIN BENJAMIN (1706 - 1790)
  Lucruri interesante despre fizică -> Povești despre oameni de știință în fizică
• FARADAY MICHAEL (1791-1867)
  Lucruri interesante despre fizică -> Povești despre oameni de știință în fizică
• STOLETOV ALEXANDER GRIGORIEVICH (1839 - 1896)
  Lucruri interesante despre fizică -> Povești despre oameni de știință în fizică
• POPOV ALEXANDER STEPANOVICH (1859-1906)
  Lucruri interesante despre fizică -> Povești despre oameni de știință în fizică
• PETROV VASILY VLADIMIROVICH (1761 - 1834)
  Lucruri interesante despre fizică -> Povești despre oameni de știință în fizică
• OM GEORGE SIMON (1789-1854)
  Lucruri interesante despre fizică -> Povești despre oameni de știință în fizică
• MAXWELL JAMES CLERK (1831-1879)
  Lucruri interesante despre fizică -> Povești despre oameni de știință în fizică
• PENDANT CHARLES (1736-1806)
  Lucruri interesante despre fizică -> Povești despre oameni de știință în fizică
• HUYGENS CRISTIAN (1629-1695)
  Lucruri interesante despre fizică -> Povești despre oameni de știință în fizică
• HERSCHEL WILLIAM (1738-1822)
  Lucruri interesante despre fizică -> Povești despre oameni de știință în fizică

Dacă stai tot timpul pe internet, ai impresia falsă că toată lumea din jurul tău datorează tuturor. Chiar dacă nu ne adâncim în politică, unde în general toată lumea este un expert și știe ce trebuie făcut, dar, așa cum a spus eroul unei glume, nu există timp să faci ceva singur, pentru că trebuie să „taxezi ”, apoi suntem înconjurați de mulțimi de oameni nemulțumiți. În general, toată lumea este nemulțumită de comunicațiile mobile. Nu am o rețetă gata făcută despre cum să remediez această nemulțumire, dar există o veste bună: dacă înțelegi cum dracu’ asta comunicatii mobile funcționează, atunci ești mult mai puțin nervos. De exemplu, ați vorbit vreodată despre calitatea comunicării cu cei care se ocupă de ea? Cu siguranță am vorbit așa de mai multe ori. Și nu am întâlnit niciodată un specialist nemulțumit (deși, desigur, au probleme și cu comunicarea). Nu se agita și nu devin nervoși, pentru că aproape întotdeauna au o idee clară despre ce (și de ce) se întâmplă. Și în ce condiții se poate schimba situația. Stăpânirea acestui „kung fu” nu este de fapt dificilă și trebuie să începeți prin a înțelege cum funcționează comunicația mobilă și ce procese au loc atunci când ridicăm telefonul, facem un apel sau folosim telefonul pentru Internet.

Semnal radio

Și trebuie să începem cu banalul: comunicațiile mobile de fapt (asta sunt știri, nu?) utilizează un semnal radio, care, prin definiție, nu poate fi o conexiune la fel de fiabilă ca un cablu gros de cupru ascuns în siguranță de orice influență (ei bine, cu excepția o cupă de excavator, desigur) din exterior. Semnalul radio este supus la o grămadă de alte lucruri în această lume nedreaptă. Numai pentru că suntem înconjurați constant de multe transmisii invizibile care au loc la o varietate de frecvențe. Desigur, știm cu toții de la un curs de fizică școlar că un semnal radio poate fi la frecvențe diferite (și puteri diferite, voi adăuga, dar pentru înțelegerea noastră a situației acest lucru este deja prea complicat, să nu intrăm în această profunzime ). Și când vorbim despre telefoanele noastre care funcționează la 900, 1800 și 1900 MHz, acestea sunt de fapt benzi de frecvență. Și o anumită stație de bază și telefonul dvs. pot funcționa pe altele apropiate: 1799 sau 1801 GHz. Această împărțire a frecvențelor este cea care permite miilor de oameni dintr-un oraș modern să folosească comunicațiile mobile în același timp și să nu aștepte până când o frecvență liberă devine disponibilă. Ceea ce face lucrurile și mai complicate este că avem mai mult de un operator de telefonie mobilă. Și toate lucrează în același timp.

Ne amintim și de la cursul de fizică (la urma urmei, ne amintim, nu?) că la trecerea unui obstacol semnalul slăbește. Amintiți-vă ce se întâmplă cu semnalul Bluetooth dacă intrați în camera alăturată. Dar distanța este mai mică decât cei 10 metri prevăzuți de standard. Deci, te mint? Nu, există un obstacol în cale, iar dacă peretele este și portant, atunci în interior nu este gips-carton, ci armătură de fier, care cu siguranță nu face decât să înrăutățească semnalul și cu siguranță nu îl îmbunătățește. Situația este similară cu Wi-Fi și comunicațiile mobile. Pentru că în ambele cazuri se folosește un semnal radio. Prin urmare, de fiecare dată când intrați într-un lift sau coborâți într-un subsol (de exemplu, într-o cafenea), conexiunea se poate deteriora brusc. Și acest lucru este normal, pentru că respectă pe deplin legile fizicii, chiar dacă nu știi nimic despre ele.

Stații de bază

Odată au instalat o stație de bază într-un sat.
După ceva timp, operatorul care a instalat stația de bază
plângerile au început să vină de la localnici
pentru înrăutățirea sănătății.
„Asta nu e nimic”, au răspuns reprezentanții operatorului, „
„Uite ce se întâmplă când îl pornim”
O glumă populară în rândul operatorilor

Unii (nu toți, desigur) realizează că comunicațiile mobile necesită și stații de bază. Acestea sunt structuri complexe destul de complexe (și costisitoare), care includ un set diferit de echipamente de comunicare (și alte). Configurația minimă a unei stații de bază necesită alimentare, conexiune la alte stații de bază similare și/sau routere de rețea care pot ruta corect datele și pot conecta instantaneu doi abonați. Această conexiune poate fi printr-un cablu de fibră optică (și atunci nici măcar nu o veți vedea) sau printr-un canal radio. Și apoi veți vedea astfel de antene cu releu radio rotunde care funcționează de-a lungul unui fascicul direcțional și conectează stația de bază cu o altă stație similară (specifică). În oraș, astfel de stații de bază pot fi amplasate pe acoperișurile clădirilor administrative (în principal, este mai ușor să obțineți permisiunea de a le instala). De ce pe acoperișuri? Pentru că cu cât ești mai sus, cu atât este mai mult spațiu deschis și cu atât mai puține obstacole în calea semnalului radio. În afara orașului (sau acolo unde nu există clădiri înalte), este instalat un catarg separat pentru stația de bază, care în aparență seamănă cu catargele de transmisie a energiei. Stația de bază în sine este și o cutie cu electronică inteligentă care deservește toată această facilitate, precum și un aparat de aer condiționat care îi răcește funcționarea (mai ales necesar, după cum înțelegem cu toții, vara). În teorie, fiecare stație de bază ar trebui să aibă, de asemenea, un generator diesel autoalimentat care se pornește automat atunci când există o întrerupere a curentului. În caz contrar, în cazul oricărei defecțiuni a rețelei electrice, comunicațiile mobile vor fi imediat oprite, altfel va putea funcționa în continuare o perioadă de timp (ideal, până la sosirea echipei de reparații sau defecțiunea rețelei este eliminată). L-ai verificat? Și încă nu am trecut la transmițătoarele care conectează direct stația de bază cu telefoanele mobile. Le vezi cel mai des - este verticală panouri instalate, de obicei sunt trei dintre ele - un sector de 120 de grade pentru fiecare.

Pentru a ne asigura că toate acestea funcționează ca un ceas și diferiți jucători de pe piață nu interferează între ei, există reglementări guvernamentale. Este vorba despre puterea echipamentului folosit, siguranța telefoanelor mobile (de aceea toate telefoanele vândute legal sunt supuse certificării obligatorii, ceea ce, deși ușor, le crește costul). Apropo, acesta este motivul pentru care telefoanele achiziționate în străinătate pot să nu funcționeze atât de bine pe cât ne-am dori - sunt concepute pentru condiții diferite și îndeplinesc cerințe diferite. Acest lucru este valabil mai ales pentru modelele ieftine (astfel de surprize, de regulă, nu se întâmplă cu telefoanele de marcă, deoarece sunt produse de companii care monitorizează cu atenție conformitatea dispozitivelor lor cu standardele țărilor în care sunt vândute oficial). Puteți citi de ce statul face asta, cum și ce beneficii aduce societății într-un articol separat pe această temă.

Dar ne amintim că comunicarea radio și calitatea ei depind încă de mulți factori care nu sunt constante. Rata de transfer de date într-o anumită locație într-o anumită perioadă de timp se poate schimba semnificativ dacă datele sursă se modifică. Prin urmare, testarea consumatorilor este subiectivă, dar ei sunt cei care pot furniza informații consumatorului dintr-o anumită locație geografică despre calitatea serviciului oferit. Puteți evalua cu adevărat calitatea rețelei doar cu ajutorul unor echipamente speciale și a unei întregi echipe de specialiști (și câte una separată în fiecare oraș).

Pe lângă cauzele naturale (încărcarea în rețea, de exemplu), mai există o problemă: în orașele în care locuim, se construiesc constant noi facilități care pot schimba radical imaginea acoperirii rețelei și a disponibilității semnalului într-o anumită zonă. Prin urmare, procesul de planificare a rețelei radio este un proces continuu. Nu se oprește niciodată, iar lansarea 3G pe care o vedem acum este doar un episod dintr-un lanț lung loc de muncă permanent, care a fost desfășurat, se desfășoară și va avea loc în viitor. Întotdeauna.

Pe lângă schimbările destul de lente (construirea unei clădiri înalte, vedeți, durează luni sau chiar ani), există și creșteri spontane ale consumului de comunicații mobile care pot crea sarcini de vârf care sunt de multe ori mai mari decât capacitatea rețelei. în locația actuală. Cel mai simplu exemplu sunt expozițiile, când mii de oameni se adună într-o singură clădire sau pavilion, fiecare având un telefon mobil în buzunar. Probabil că ați întâlnit o situație în care comunicațiile mobile nu au funcționat bine la o expoziție (sau stadion). Creșteri similare, de exemplu, au loc în ajunul Anului Nou, pentru care toți operatorii se pregătesc cu atenție. Pentru că pentru ei aceasta nu este doar o anumită provocare și satisfacția clienților, ci și (de ce ascunde) venituri suplimentare.

Dacă evenimentul este cunoscut dinainte, așa-numitele stații de bază mobile sunt folosite pentru a crește capacitatea rețelei. Sunt o mașină, în interiorul căreia există o grămadă de electronice scumpe care se conectează la rețeaua operatorului și cresc capacitatea rețelei într-o anumită locație. Pentru a implementa o astfel de stație de bază mobilă, durează de la 3-4 ore până la o zi (în funcție de complexitatea condițiilor - permiteți-mi să vă reamintesc că fiecare operator are propriile sale și sunt determinate de prezența stațiilor de bază din apropiere, distanța față de ei, linia vizuală și așa mai departe). De exemplu, potrivit lui Yuri Grigoriev, șeful departamentului de operare a rețelei mobile din regiunea centrală Lifecell, în timpul campionatului de fotbal Euro 2012 de pe Khreshchatyk, trei stații de bază mobile funcționau în zona fanilor în diferite părți ale străzii (întregul de Khreshchatyk era atunci o zonă de fani cu uriașă ecrane instalate pentru spectatori). Acțiuni similare sunt efectuate cu evenimente sezoniere, de exemplu, zilele orașului. Perioadele de vacanță cu destinații de stațiune - litoral vara și stațiuni de schi iarna - își fac și ele propriile ajustări. Toate aceste acțiuni sunt efectuate neobservate de majoritatea abonaților de telefonie mobilă, care nici măcar nu sunt conștienți de dificultățile tehnice (da, între noi, nu ar trebui să fie conștienți). Dar acestea sunt realizate de toți operatorii, indiferent de părerea dvs. despre munca lor.

Echipamentele folosite pentru a îmbunătăți comunicațiile în interior merită o discuție separată. Pentru a nu complica povestea prin enumerarea diferitelor repetoare și femtocelule, o să spun doar că în interior (ar putea fi o cafenea la subsol sau un centru comercial imens) sunt instalate echipamente care măresc capacitatea rețelei într-un fel sau altul și transmite tot traficul (voce și date) mai departe către operatorul de rețea. În metrou, se folosește un cablu special care emite un semnal radio, așa că este posibil (sau nu) să avem comunicații mobile chiar și în tunelurile de metrou, deși acestea sunt situate la o adâncime de neatins pentru undele radio obișnuite.

Rețea principală

La prima vedere, întrebarea pare ciudată, dar nu ne gândim niciodată unde urmează semnalul de la un telefon mobil. Nu, este clar că intră online operator de telefonie mobilă, dar ce este o „rețea”? De fapt, o parte semnificativă a rețelei operatorului de telefonie mobilă este în... cablu. Stațiile de bază conectate între ele doar prin radio nu sunt capabile să transmită întregul volum de comunicații vocale, cu atât mai puțin date, printr-un semnal radio. În plus, majoritatea utilizatorilor de comunicații mobile sunt concentrați în orașe individuale care nu sunt conectate prin comunicații radio. Iar semnalul dintre ele trece prin cablurile de fibră optică din coloana vertebrală care formează coloana vertebrală a industriei de telecomunicații. Există conceptul de „rețea principală” sau „backbone”, care poate fi numit și transmisie datorită funcțiilor sale - transmiterea unui flux uriaș de date între segmentele cheie ale rețelei operatorului. Fiecare oraș, la rândul său, poate avea propriul său „ring” care conectează fluxurile de date de la anumite stații de bază sau puncte forte, acumulând trafic de la mai multe stații de bază. Pentru a gestiona întreaga rețea, sunt necesare switch-uri de bază uriașe pentru a deservi regiuni întregi. Acestea sunt centre de date uriașe care gestionează tot traficul și ocupă o clădire separată. Ele, ca orice alte centre de date, au mai multe canale de conectare independente și sisteme proprii de consum de energie. În orașele mai mici, există și comutatoare „la distanță”, de dimensiuni mai mici, concepute pentru a deservi regiunea lor.

Acum intelegi asta rețeaua mobilă operatorul este foarte sistem complex. Și în fiecare etapă, în fiecare verigă a lanțului - de la telefonul mobil al utilizatorului la stația de bază, comutator și rețeaua centrală, poate apărea o problemă cu calitatea comunicației. Am vorbit despre aceste probleme mai detaliat într-un articol separat, așa că permiteți-mi să vă reamintesc pe scurt că calitatea comunicării depinde de trei factori: acoperire, capacitate și calitatea rețelei în sine. În linii mari, acoperirea este locul în care semnalul stației de bază „se termină”, capacitatea este capacitatea rețelei de a primi mai multe apeluri și/sau de a transmite mai multe date (apropo, acesta este principalul beneficiu al introducerii rețelelor 4G, permițându-vă să creșteți capacitatea și utilizarea mai multor frecvențe - aceasta este propria sa problemă separată, legată, printre altele, de redistribuirea frecvențelor și neutralitatea tehnologică).

Facturare

Vorbind despre comunicațiile mobile, cum funcționează și unde pot apărea probleme pentru utilizatori, nu putem să nu atingem problema facturării. Tehnic este software stabilirea tarifului abonatului, luând în considerare toate costurile utilizatorului incluse în acesta și calcularea soldului contului acestuia. Este integrat în rețeaua operatorului și atunci când abonatul efectuează vreo acțiune (apel, SMS, acces la Internet), mai întâi verifică dacă utilizatorul poate efectua această acțiune, apoi fie permite sistemului să furnizeze abonatului serviciul solicitat, fie oferă el un mesaj de ce să efectueze această acțiune imposibil (de exemplu, nu sunt suficiente fonduri în cont). Toate aceste numeroase operațiuni apar instantaneu și neobservate de utilizator, dar pentru o înțelegere generală a modului în care funcționează comunicațiile mobile, merită să știți despre acest lucru.

Cum funcționează facturarea ne-a explicat Konstantin Zhilin, șeful Departamentului de operare a rețelelor de telecomunicații al operatorului lifecell: „Pentru a efectua un apel, serverul determină declanșatorul: ce trebuie făcut pentru a oferi abonatului oportunitatea a suna. Declanșatorul poate fi „reda o melodie”, uneori este declanșatorul „du-te și verifică facturarea”. Pentru ca un abonat să efectueze un apel, sistemul de facturare trebuie mai întâi să întrebe dacă abonatul are suficiente fonduri pentru a efectua apelul. Sistemul de facturare se uită la contul abonatului și răspunde: „vă rog, vă permit să efectuați un apel de așa și așa durată”. Și numai după aceasta are loc conexiunea de trafic, rutare și așa mai departe. După ce abonatul a folosit această cotă de apel, de exemplu, 150 de secunde, facturarea solicită din nou permisiunea și verifică soldul din cont. Cota se emite pe baza timpului mediu de efectuare a apelului și a soldului de bani din cont și se calculează în minute.”

Retragerea efectivă a banilor din cont (momentul sacru) are loc la sfârșitul convorbirii, atunci când facturarea solicită sistemului despre durata finală a apelului și o taxează în funcție de durata efectivă, și nu în funcție de volumul convorbirii. cota alocată. Din punct de vedere al sistemului de facturare, schimbarea plan tarifar abonat înseamnă pur și simplu înlocuirea unui articol din catalogul de produse al operatorului cu altul. Planul de produs de facturare conține o listă de servicii disponibile pentru abonat, dintre care unele sunt de bază (și furnizate ca parte a planului tarifar fără costuri suplimentare), iar unele sunt suplimentare și, în consecință, sunt plătite separat. Dacă una sau alta se modifică, înseamnă că pentru facturare ceva gratuit devine plătit sau invers. Sau costul unui anumit serviciu se modifică. Așa funcționează. Toate discuțiile despre operatorii care fură bani sunt de fapt o concepție greșită comună. Acest lucru nu anulează activitățile active de marketing ale majorității operatorilor. Dar este fizic imposibil să furi ceva de la un abonat.

După cum se spune, cunoașterea înseamnă putere, așa că în toate cazurile controversate trebuie să citiți cu atenție termenii planului dvs. tarifar și să nu ezitați să clarificați toate întrebările cu operatorul. Angajații call center-ului sunt rezistenți la stres, urmează o pregătire specială și sunt întotdeauna gata să asculte cu calm apelantul și să încerce să-l ajute. Vom vorbi despre asta mai detaliat data viitoare.

Pentru cei care vor să afle mai multe

Operatorii folosesc propriile lor cuvinte din argou, care ni s-au părut amuzante și care merită verificate:

• "cratiţă"- o antenă cu releu radio, care are o formă rotundă și este concepută pentru a conecta două stații de bază între ele printr-un canal radio
• „Încălzește aerul„- rulați inactiv, după cum se spune, atunci când echipamentele scumpe nu își folosesc pe deplin capacitățile, au o capacitate de rețea în exces și, în consecință, nu generează veniturile așteptate pentru operator
• "cabinet"- un dulap de stație de bază mobilă cu echipamente: un șasiu cu un transceiver (găzduiește până la 4 rafturi care pot găzdui până la 12 transceiver) și „creierele” stației de bază - electronice care asigură funcționarea rețelei în sine

Oamenii au învățat de mult să comunice la distanță. În antichitate, un mesager era trimis cu știri, iar mai târziu s-au scris scrisori. Acum, pentru a spune câteva cuvinte unui prieten îndepărtat, poți pur și simplu să-l suni. Principalul lucru este să ai un telefon mobil cu tine. Dar cum se conectează între ele dacă nici măcar nu au fire? În această poveste vă voi spune cum funcționează telefonul.

Ce este?

Un telefon mobil seamănă mai mult cu un walkie-talkie decât cu un telefon obișnuit cu fir. Undele radio sunt folosite pentru a transmite semnalul.

Diferența este că walkie-talki-urile sunt conectate la aceeași antenă și se pot conecta doar prin preluarea unui semnal de la aceasta. Telefoanele mobile nu sunt blocate la o anumită stație. În timpul mișcării, acestea sunt conectate la antena de la care sunt cele mai multe semnal puternic, astfel încât să putem folosi comunicațiile aproape în toată lumea fără a schimba cartela SIM. Antenele sau stațiile de bază sunt construite în toată lumea, ascunse în panouri publicitare, ceasuri, stâlpi și chiar copaci. Fiecare dintre ele este responsabil pentru propria sa zonă, care are forma unui hexagon. În diagrame, aceste teritorii care se învecinează unele cu altele seamănă cu un fagure de miere. De aici și numele - comunicare celulară.

Cine a fost primul?

Cine crezi că a fost primul care a vorbit la telefonul mobil? Desigur, acesta a fost un angajat al Motorola, care i-a eliberat. În 1973, pe când se afla pe una dintre străzile din New York, a sunat și s-a lăudat că și-a sunat principalul concurent de pe un telefon neobișnuit la acea vreme. Acest telefon a devenit prototipul primului telefon mobil care a ajuns pe rafturile magazinelor 10 ani mai târziu.

Pentru ca telefonul să funcționeze, trebuie să introduceți o cartelă SIM în el. Conține informații despre abonat, adică despre persoana care îl folosește. Telefonul mobil începe să verifice toate frecvențele disponibile, sunt aproximativ 160 dintre ele. Cele mai bune șase semnale sunt înregistrate pe cartela SIM, acestea sunt semnalele rețelei tale.

După ce formați numărul prietenului dvs., telefonul transmite informații despre dvs. către antena cu cel mai puternic semnal. Operatorul tău (de exemplu, MTS sau Beeline) te recunoaște, găsește un canal gratuit pe care să poată avea loc conversația și te conectează. Toate acestea durează doar câteva secunde.

Conversația în sine este un proces tehnic destul de complex. Vocea noastră este împărțită în segmente de 20 de milisecunde și convertită în format digital, apoi codificată de un sistem special. Semnalele criptate sunt procesate din nou pentru a elimina zgomotul străin.

Acum telefon mobil Nu e doar pentru a vorbi. Un dispozitiv mic poate găzdui mecanisme simple precum un ceas simplu, ceas cu alarmă, calculator, calendar, lanternă, precum și camere complexe, acces la internet, un player și multe altele.

Este puțin trist că marea majoritate a oamenilor, când sunt întrebați: „Cum funcționează comunicarea celulară”, răspund „prin aer” sau chiar „nu știu”.

Continuând acest subiect, am avut o conversație amuzantă cu un prieten pe tema comunicațiilor mobile. Acest lucru s-a întâmplat exact cu câteva zile înainte de ceea ce a fost sărbătorit de toți oamenii de semnalizare și lucrătorii din telecomunicații Sărbătoarea „Ziua Radioului”. S-a întâmplat ca, datorită poziției sale înflăcărate de viață, prietenul meu să creadă asta comunicația mobilă funcționează fără fire prin satelit. Datorită exclusiv undelor radio. La început nu l-am putut convinge. Dar după o scurtă conversație totul a căzut la loc.

După această „prelecție” amicală a venit ideea de a scrie într-un limbaj simplu despre cum funcționează comunicațiile celulare. Totul este așa cum este.

Când formați un număr și începeți să sunați sau vă sună cineva, atunci dvs telefonul mobil comunică prin canal radio de la una dintre antenele celei mai apropiate stații de bază. Unde sunt aceste stații de bază, vă întrebați?

Vă rugăm să rețineți clădiri industriale, clădiri urbane înalte și turnuri speciale. Pe ele sunt amplasate blocuri dreptunghiulare mari, gri, cu antene proeminente de diferite forme. Dar aceste antene nu sunt televiziune sau satelit, dar transceiver operatori celulari. Acestea sunt direcționate în direcții diferite pentru a oferi comunicare abonaților din toate direcțiile. La urma urmei, nu știm de unde va veni semnalul și unde ne va duce viitorul abonat cu telefonul? În jargonul profesional, antenele sunt numite și „sectoare”. De regulă, acestea sunt setate de la unu la doisprezece.

De la antenă semnalul este transmis prin cablu direct către unitatea de control al stației. Împreună formează stația de bază [antene și unitatea de control]. Mai multe stații de bază, ale căror antene deservesc o zonă separată, de exemplu, un cartier sau un oraș mic, sunt conectate la o unitate specială - controlor. Până la 15 stații de bază sunt de obicei conectate la un controler.

La rândul lor, controlerele, dintre care pot fi și mai multe, sunt conectate prin cabluri la „tank de gândire” - comutator. Comutatorul oferă ieșire și intrare de semnale către oraș linii telefonice, către alți operatori celulari, precum și pe distanțe lungi și comunicatii internationale.

În rețelele mici se folosește un singur comutator, în cele mai mari, care deservește mai mult de un milion de abonați simultan, se pot folosi două, trei sau mai multe switch-uri, din nou interconectate prin fire.

De ce o asemenea complexitate? Cititorii vor întreba. S-ar părea pur și simplu poți conecta antenele la comutator și totul va funcționa. Și aici sunt stații de bază, comutatoare, o grămadă de cabluri... Dar nu este atât de simplu.

Când o persoană se deplasează pe stradă pe jos sau cu mașina, trenul etc. si in acelasi timp vorbind la telefon, este important sa va asigurati continuitatea comunicarii. Semnaliștii numesc termenul procesului de predare a serviciului în rețelele mobile „predare”. Este necesar să comutați în timp util telefonul abonatului de la o stație de bază la alta, de la un controler la altul și așa mai departe.

Dacă stațiile de bază au fost conectate direct la comutator, atunci toate acestea comutarea ar trebui să fie gestionată de comutator. Iar „bietul” tip are deja ceva de făcut. Designul rețelei pe mai multe niveluri face posibilă distribuirea uniformă a sarcinii mijloace tehnice . Acest lucru reduce probabilitatea defecțiunii echipamentului și pierderea comunicării. La urma urmei, suntem cu toții interesatîn comunicare neîntreruptă, nu?

Deci, ajungând la comutator, apelul nostru este transferat la apoi - la rețeaua altui operator de telefonie mobilă, la distanță lungă de oraș și comunicații internaționale. Desigur, acest lucru se întâmplă prin canale de comunicație prin cablu de mare viteză. Apelul ajunge la centrală alt operator. În același timp, acesta din urmă „știe” în ce teritoriu [în zona de acoperire, ce controlor] se află în prezent abonatul dorit. Comutatorul transmite un apel telefonic către un controler specific, care conține informații în zona de acoperire a cărei stație de bază se află destinatarul apelului. Controlerul trimite un semnal către această stație de bază unică și, la rândul său, „interogează”, adică sună telefonul mobil. Tub începe să sune ciudat.

Tot acest proces lung și complex durează de fapt 2-3 secunde!

În același mod, apelurile telefonice au loc în diferite orașe din Rusia, Europa și lume. Pentru contact întrerupătoare diverși operatori comunicarea folosește canale de comunicare cu fibră optică de mare viteză. Datorită lor, un semnal telefonic parcurge sute de mii de kilometri în câteva secunde.

Mulțumim marelui Alexander Popov pentru că a dat radio lumii! Dacă nu ar fi el, poate că acum am fi lipsiți de multe dintre beneficiile civilizației.

Știți ce se întâmplă după ce formați numărul unui prieten de pe telefonul mobil? Cum îl găsește rețeaua celulară în munții Andaluziei sau pe coasta îndepărtată a Insulei Paștelui? De ce conversația se oprește uneori brusc? Săptămâna trecută am vizitat compania Beeline și am încercat să îmi dau seama cum funcționează comunicațiile celulare...

O mare suprafață a părții populate a țării noastre este acoperită de Stații de bază (BS). Pe câmp arată ca niște turnuri roșii și albe, iar în oraș sunt ascunse pe acoperișurile clădirilor nerezidențiale. Fiecare stație preia semnale de la telefoanele mobile la o distanță de până la 35 de kilometri și comunică cu telefon mobil prin servicii sau canale vocale.

După ce ați format numărul unui prieten, telefonul dvs. contactează stația de bază (BS) cea mai apropiată de dvs. printr-un canal de serviciu și vă solicită alocarea unui canal vocal. Stația de bază trimite o solicitare controlerului (BSC), care o transmite comutatorului (MSC). Dacă prietenul tău este abonat la același retea celulara, apoi comutatorul va verifica Home Location Register (HLR) pentru a afla unde se află în acest moment abonatul apelat este localizat (acasă, în Turcia sau în Alaska), și va transfera apelul către comutatorul corespunzător, de unde îl va redirecționa către controlor și apoi către Stația de bază. Stația de bază vă va contacta telefonul mobil și vă va conecta la prietenul dvs. Dacă prietenul tău se află într-o altă rețea sau apelezi un telefon fix, comutatorul tău va contacta comutatorul corespunzător din cealaltă rețea. Dificil? Să aruncăm o privire mai atentă. Stația de bază este o pereche de dulapuri de fier închise într-o cameră bine condiționată. Având în vedere că afară era +40 la Moscova, am vrut să locuiesc în această cameră pentru o vreme. De obicei, stația de bază este situată fie în podul unei clădiri, fie într-un container de pe acoperiș:

2.

Antena stației de bază este împărțită în mai multe sectoare, fiecare „strălucește” în propria direcție. Antena verticală comunică cu telefoanele, antena rotundă conectează stația de bază la controler:

3.

Fiecare sector poate gestiona până la 72 de apeluri simultan, în funcție de configurare și configurare. O stație de bază poate consta din 6 sectoare, astfel încât o stație de bază poate gestiona până la 432 de apeluri, cu toate acestea, o stație are de obicei mai puține transmițătoare și sectoare instalate. Operatorii de telefonie mobilă preferă să instaleze mai multe BS pentru a îmbunătăți calitatea comunicării. Stația de bază poate funcționa în trei benzi: 900 MHz - semnalul la această frecvență se deplasează mai departe și pătrunde mai bine în interiorul clădirilor 1800 MHz - semnalul se deplasează pe distanțe mai scurte, dar vă permite să instalați un număr mai mare de transmițătoare în 1 sector 2100 MHz - Rețea 3G Iată cum arată dulapul cu echipamente 3G:

4.

Transmițătoarele de 900 MHz sunt instalate la stațiile de bază din câmpuri și sate, iar în oraș, unde stațiile de bază sunt blocate ca ace de arici, comunicarea se realizează în principal la o frecvență de 1800 MHz, deși orice stație de bază poate avea emițătoare din toate cele trei game. simultan.

5.

6.

Un semnal de 900 MHz poate ajunge până la 35 de kilometri, deși „raza” de acțiune a unora Stații de bază, situat de-a lungul autostrăzilor, poate ajunge până la 70 de kilometri, datorită reducerii la jumătate a numărului de abonați deserviți simultan la stație. În consecință, telefonul nostru cu antena sa mică încorporată poate transmite și un semnal pe o distanță de până la 70 de kilometri... Toate stațiile de bază sunt concepute pentru a oferi o acoperire radio optimă la nivelul solului. Prin urmare, în ciuda unei distanțe de 35 de kilometri, un semnal radio pur și simplu nu este trimis la altitudinea de zbor a aeronavei. Cu toate acestea, unele companii aeriene au început deja să instaleze stații de bază de mică putere pe aeronavele lor, care oferă acoperire în interiorul aeronavei. Un astfel de BS este conectat la o rețea celulară terestră folosind canal prin satelit. Sistemul este completat de un panou de control care permite echipajului să pornească și să oprească sistemul, precum și anumite tipuri de servicii, de exemplu, oprirea vocii la zborurile de noapte. Telefonul poate măsura puterea semnalului de la 32 de stații de bază simultan. Trimite informații despre cele 6 cele mai bune (în ceea ce privește puterea semnalului) prin canalul de serviciu, iar controlerul (BSC) decide ce BS să transfere apelul curent (Handover) dacă sunteți în mișcare. Uneori, telefonul poate face o greșeală și vă poate transfera la BS cu cel mai prost semnal, în acest caz conversația poate fi întreruptă. De asemenea, se poate dovedi că la stația de bază pe care a selectat-o ​​telefonul dvs., toate liniile de voce sunt ocupate. În acest caz, conversația va fi și ea întreruptă. Mi-au spus și despre așa-numita „problema etaje superioare" Dacă locuiți într-un penthouse, atunci, uneori, când vă mutați dintr-o cameră în alta, conversația poate fi întreruptă. Acest lucru se întâmplă deoarece într-o cameră telefonul poate „vedea” un BS, iar în a doua - altul, dacă este orientat spre cealaltă parte a casei și, în același timp, aceste 2 stații de bază sunt situate la o distanță mare de unul pe celălalt și nu sunt înregistrate ca „învecinate” operator de telefonie mobilă. În acest caz, apelul nu va fi transferat de la o BS la alta:

Comunicarea în metrou este asigurată în același mod ca și pe stradă: Stație de bază - controler - comutator, singura diferență fiind că acolo sunt folosite stații de bază mici, iar în tunel, acoperirea este asigurată nu de o antenă obișnuită, ci printr-un cablu radiant special. După cum am scris mai sus, un BS poate efectua până la 432 de apeluri simultan. De obicei, această putere este suficientă, dar, de exemplu, în timpul unor sărbători este posibil ca BS să nu poată face față numărului de persoane care doresc să sune. Acest lucru se întâmplă de obicei pe Anul Nou când toată lumea începe să se felicite. SMS-urile sunt transmise prin canale de servicii. Pe 8 martie și 23 februarie, oamenii preferă să se felicite reciproc prin SMS, trimițând poezii amuzante, iar telefoanele nu sunt adesea de acord cu BS cu privire la alocarea unui canal vocal. Mi s-a spus un caz interesant. Într-o zonă a Moscovei, abonații au început să primească plângeri pe care nu le-ar putea adresa nimănui. Specialiștii tehnici au început să-și dea seama. Majoritatea canalelor de voce erau gratuite, iar toate canalele de servicii erau ocupate. S-a dovedit că lângă această licență era un institut unde se desfășurau examene și studenții schimbau constant mesaje text. Telefonul împarte SMS-urile lungi în mai multe scurte și le trimite pe fiecare separat. Angajatii serviciul tehnic Este recomandat să trimiteți astfel de felicitări folosind MMS. Va fi mai rapid și mai ieftin. De la stația de bază, apelul ajunge la controlor. Arată la fel de plictisitor ca și BS în sine - este doar un set de dulapuri:

7.

În funcție de echipament, controlerul poate deservi până la 60 de stații de bază. Comunicarea între BS și controler (BSC) poate fi realizată printr-un canal de releu radio sau prin optică. Controlerul controlează funcționarea canalelor radio, inclusiv. controlează mișcarea abonatului și transmiterea semnalului de la o BS la alta. Comutatorul pare mult mai interesant:

8.

9.

Fiecare comutator servește de la 2 la 30 de controlere. Ocupă o sală mare, plină cu diverse dulapuri cu echipamente:

10.

11.

12.

Comutatorul controlează traficul. Îți amintești de filmele vechi în care oamenii formau mai întâi „fata”, apoi le-a conectat la un alt abonat schimbând firele? Comutatoarele moderne fac același lucru:

13.

Pentru a controla rețeaua, Beeline are mai multe mașini, pe care le numesc cu afecțiune „arici”. Se deplasează prin oraș și măsoară nivelul semnalului propriei rețele, precum și nivelul rețelei colegilor lor din cei trei mari:

14.

Întregul acoperiș al unei astfel de mașini este acoperit cu antene:

15.

Înăuntru există un echipament care efectuează sute de apeluri și preia informații:

16.

Monitorizarea 24 de ore pe zi a comutatoarelor și controlerelor este efectuată de la Centrul de control al misiunii al Centrului de control al rețelei (NCC):

17.

Există 3 domenii principale pentru monitorizarea rețelei celulare: ratele accidentelor, statistici și feedback de la abonați. La fel ca în avioane, toate echipamentele de rețea celulară au senzori care trimit un semnal către sistemul central de control și transmit informații către computerele dispecerilor. Dacă unele echipamente se defectează, ledul de pe monitor va începe să clipească. CCS urmărește, de asemenea, statistici pentru toate comutatoarele și controlerele. O analizează, comparând-o cu perioadele anterioare (oră, zi, săptămână etc.). Dacă statisticile oricăruia dintre noduri au început să difere puternic de indicatorii anteriori, atunci lumina de pe monitor va începe din nou să „clipească”. Feedback acceptate de operatorii de servicii pentru abonați. Dacă nu pot rezolva problema, apelul este transferat unui tehnician. Dacă se dovedește a fi neputincios, atunci se creează un „incident” în companie, care este rezolvat de inginerii implicați în operarea echipamentelor relevante. Comutatoarele sunt monitorizate 24/7 de 2 ingineri:

18.

Graficul arată activitatea comutatoarelor din Moscova. Este clar că aproape nimeni nu sună noaptea:

19.

Controlul asupra controlerelor (iertați tautologia) se efectuează de la etajul doi al Centrului de control al rețelei:

22.

21.