Сотовая связь считается одним из самых полезных изобретений человечества - наряду с колесом, электричеством, интернетом и компьютером. И лишь за несколько десятилетий эта технология пережила целый ряд революций. С чего начиналось беспроводное общение, как работают соты и какие возможности откроет новый мобильный стандарт 5G?

Первое использование подвижной телефонной радиосвязи относится к 1921 году - тогда в США полиция Детройта использовала одностороннюю диспетчерскую связь в диапазоне 2 МГц для передачи информации от центрального передатчика к приемникам в автомобилях полицейских.

Как появилась сотовая связь

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

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

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

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

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

Почему связь называется сотовой

Принцип мобильной связи прост - территория, на которой обеспечивается соединение абонентов, разбивается на отдельные ячейки или «соты», каждую из которых обслуживает базовая станция. При этом в каждой «соте» абонент получает идентичные услуги, поэтому сам он никак не чувствует пересечения этих виртуальных границ.

Обычно базовая станция в виде пары железных шкафов с оборудованием и антенн размещается на специально построенной вышке, однако в городе их нередко размещают на крышах высотных зданий. В среднем каждая станция ловит сигнал от мобильных телефонов на удалении до 35 километров.

Для улучшения качества обслуживания операторы также устанавливают фемтосоты - маломощные и миниатюрные станции сотовой связи, предназначенные для обслуживания небольшой территории. Они позволяют резко улучшить покрытие в тех местах, где это необходимо.Сотовую связь в России объединят с космосом

Находящийся в сети мобильник прослушивает эфир и находит сигнал базовой станции. В современную SIM-карту, кроме процессора и оперативки, вшит уникальный ключ, позволяющий авторизоваться в сотовой сети. Связь телефона со станцией может осуществляться по разным протоколам - например, цифровым DAMPS, CDMA, GSM, UMTS.

Сотовые сети разных операторов соединены друг с другом, а также со стационарной телефонной сетью. Если телефон выходит из поля действия базовой станции, аппарат налаживает связь с другими - установленное абонентом соединение незаметно передается другим «сотам», что обеспечивает непрерывную связь при перемещениях.

В России для вещания сертифицированы три диапазона - 800 МГц, 1800 МГц и 2600 МГц. Диапазон 1800 МГц считается самым популярным в мире, так как сочетает высокую емкость, большой радиус действия и высокую проникающую способность. Именно в нем сейчас работают большинство мобильных сетей.

Какие стандарты мобильной связи бывают

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

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

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

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

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

Сотовая связь будущего

Стандарт 4G заточен на непрерывную передачу гигабайтов информации, в нем даже отсутствует канал для передачи голоса. За счет чрезвычайно эффективных схем мультиплексирования загрузка фильма высокого разрешения в такой сети займет у пользователя 10-15 минут. Однако даже его возможности уже считаются ограниченными.

В 2020 году ожидается официальный запуск нового поколения связи стандарта 5G, который позволит передачу больших объемов данных на сверхвысоких скоростях до 10 Гбит/сек. Кроме этого, стандарт позволит подключить к высокоскоростному интернету до 100 миллиардов устройств.

Именно 5G позволит появиться настоящему интернету вещей - миллиарды устройств будут обмениваться информацией в реальном времени. По оценке экспертов, сетевой трафик скоро вырастет на 400%. Например, автомобили начнут постоянно находиться в глобальной Сети и получать данные о дорожной обстановке.

Низкая степень задержки обеспечит связь между транспортными средствами и инфраструктурой в режиме реального времени. Ожидается, что надежное и постоянно действующее соединение впервые откроет возможность для запуска на дорогах полностью автономных транспортных средств.

Российские операторы уже экспериментируют с новыми спецификациями - например, работы в этом направлении ведет «Ростелеком». Компания подписала соглашение о строительстве сетей 5G в инновационном центре «Сколково». Реализация проекта входит в государственную программу «Цифровая экономика», недавно утвержденную правительством.

Интернетом через мобильную связь уже давно никого не удивишь. Более того, в некоторых местах это единственный способ более-менее прилично поработать в Интернете. Сотовые операторы это тоже прочувствовали - и продают сотовые модемы(и даже комплекты с ними) - причем, совсем недорого.
НО! Продавая эти модемы операторы рассчитывают на людей неопытных(таких, к сожалению, большинство) и не разбирающихся в принципах распространения радиоволн(таких ещё больше). Реально же сотовый модем(дальше - просто модем) в тех условиях, когда он нужен, работает хуже, чем обычный сотовый телефон. Попробую пояснить почему это происходит всем желающим - и, по возможности, популярно.

1. Стоя или лёжа? Как поляризация влияет на приём

У радиоволн(как и других тоже) есть такое понятие, как поляризация. Грубо говоря, поляризация показывает в какой плоскости происходит колебание. На уроках оптики думаю все видели опыты с поляризационным светофильтром. Поворачивая его легко было видеть, что если свет, например, с горизонтальной поляризацией, то через "вертикально ориентированный" фильтр он не проходит. С радиоволнами дело обстоит то же самое. А поляризация радиоволн определяется тем, как расположена антенна. Вертикально расположенная излучает радиоволны вертикальной поляризации, горизонтально расположенная - горизонтальной.
Классически сложилось, что БС у сотовой связи излучает с вертикальной поляризацией. А почему - легко догадаться по ориентации телефона во время разговора. В большинстве случаев он расположен более-менее вертикально.
Вообще, мы сами можем провести эксперимент, как положение телефона при приёме влияет на уровень сигнала. Возьмем телефон, поместим его вертикально и посмотрим на уровень сигнала. Затем в том же самом месте(почему - будет написано в п.2) повернём его горизонтально. Вы увидите, что в большинстве случаев при горизонтальном положении уровень сигнала будет на одну(или половину) "палку" меньше. А такая разница в местах со слабым приёмом может существенно влиять на качество связи.
А теперь посмотрим на модем - как же он расположен при работе? Горизонтально! Телефон же, связанный по "голубому зубу" с компьютером, мы можем расположить так, как нам больше нравится - хоть горизонтально, хоть вертикально.
Конечно, модем можно подключить кабелем-удлиннителем USB и располагать его тоже как нам нужно. Но если вы попробуете это сделать, то увидите что телефон расположить вертикально гораздо проще, чем модем.

2. Многолучевой приём и слабый сигнал

Думаю те, кто внимательно смотрел за уровнем сигнала в телефоне, замечали, что часто уровень сигнала может очень сильно меняться при небольших перемещениях в пространстве. Почему же это происходит?
А всё дело в том, что сигналы от одной(а, тем более, разных) БС могут приходить к телефону разным путями(это и называется "многолучевой приём"). И, естественно, у каждого луча в каждой точке своя амплитуда и своя фаза. А это приводит к тому, что сигналы разных лучей могут как складываться - так и вычитаться в разных местах.
Тут мы видим что телефон, подключенный по "голубому зубу" тоже имеет своё преимущество. Мы можем потаскать его по помещению и найти то место, где сигнал будет самый сильный. Таскать же компьютер с модемом гораздо мене удобно, тем более что максиумы и миниумы приёма обычно "плавают" в пространстве.
Опять, как и в прошлом примере, модему может помочь USB-удилиннительный кабель. Но даже в этом случае телефон с "голубым зубом" оказывается "вдвое лучше" чем модем с USB. Всё очень просто - длина кабеля USB по стандарту не может быть более 5м., в то время как "голубой зуб" категории II работает на 10м. Конечно, посредине можно поставить USB-хаб и удлинить "радиус доступности" до 10м. - но это получается достаточно громоздкая конструкция, да и не всегда возможно физически, а телефон может находиться в другом помещении и даже на улице для уверенного приёма. А отверстий для того чтобы протянуть USB-кабель может и не быть.

Статья обсуждается на Всеобщем форуме

Периодически появляются сообщения о том, что мобильные телефоны якобы абсолютно безопасны. Не верьте этому! Во-первых, для развития опухолей мозга от электромагнитного излучения существует латентный период - лет 10-15. Такой период, с момента их массового использования еще не прошел. Во-вторых, опыты на животных, на которые ссылаются зачастую дают необнозначные результаты. И, в-третьих, за компаниями, которые производят сотовые телефоны стоят огромные деньги и поэтому всегда найдется группа исследователей, которая может получить искомый результат.
Тем не менее, наиболее опасными последствиями микроволнового излучения от сотовых телефонов являются опухоли мозга (обычно на стороне преимущественого расположения при разговоре). Риск нейроэпителиальных опухолей мозга повышается вдвое. У лиц, которые пользовались сотовыми телефонами более 6 лет частота развития другой опухоли - шванномы повышалась на 50%.

Как защитить себя?
при покупке телефона следует интересоваться величиной SAR;
не следует пользоваться сотовым телефоном без необходимости;
дома и в офисе следует пользоваться обычными проводными телефонами;
пользуйтесь чаще услугами SMS;
использовать сотовые телефоны детям и подросткам до 16 лет в случае крайней необходимости;
не пользоваться сотовым телефоном беременным, начиная с момента установления факта беременности и в течение всего периода беременности;
не использовать сотовый телефон лицам, страдающим заболеваниями: неврологического характера, включая неврастению, психопатию, психостению, неврозами, клиника которых характеризуется астеническими, навязчивыми, истерическими расстройствами, а также снижением умственной и физической работоспособности, снижением памяти, расстройствами сна, эпилепсией и эпилептическим синдромом, эпилептической предрасположенностью;
во время соединения с абонентом не держите телефон около головы. В это время его выходная мощность максимальна,
при использовании сотового телефона принимать меры по ограничению воздействия электромагнитного поля, а именно: ограничить продолжительность разговоров (продолжительность однократного разговора - до 3 мин.), максимально увеличивать период между двумя разговорами (минимально рекомендованный - 15 мин.), преимущественно использовать сотовые телефоны с гарнитурами и системами "свободные руки" ("hands free"), а также по возможности пользоваться громкой связью;
во время разговора держать аппарат тремя пальцами и обязательно за нижнюю часть. Если вы держите телефон в кулаке мощность аппарата увеличивается примерно на 70% и тем самым усиливается облучение;
изменять положение трубки при разговорах и в процессе разговора (слева и справа);
при проживании в зданиях из железобетонных конструкций разговор по аппарату мобильной связи следует вести около большого окна, на лоджии или балконе;
не следует разговаривать в автомашине по сотовому телефону, в тоннелях, в металлических гаражах. В автомобиле используйте сотовый телефон с внешней антенной, которую лучше всего располагать в геометрическом центре крыши.
избегайте всякого рода пластинок, якобы защищающих от излучения.

Согласно существующим в Беларуси и России временным допустимым уровням электромагнитных излучений плотность потока (ПП) на пользователей мобильных телефонов не должна превышать 100 мкВт/см2. Необходимо отметить, что в природных условиях значение плотности потока высокочастотного излучения исчезающе мало и составляет лишь 10-15 мкВт/см2.
По международным требованиям излучающую мощность сотовых телефонов измеряют в единицах SAR. SAR (Specific Adsorption Rate) - удельная поглощенная мощность, выраженная на единицу массы тела или ткани. В единицах СИ SAR определяется в ваттах на 1 кг (Вт/кг). Не путайте этот показатель с номинальной мощностью сотового телефона, которая обычно указывается в инструкции. До недавнего времени верхней границей значения SAR в Европе считалась величина 2 Вт/кг.

Общепринята следующая градация величин SAR для мобильных телефонов:
Очень низкая облучающая способность SAR < 0.2 Вт/кг
Низкая облучающая способность SAR от 0.2 до 0.5 Вт/кг
Средняя облучающая способность SAR от 0.5 до 1.0 Вт/кг
Высокая облучающая способность SAR > 1.0 Вт/кг

Величину SAR измерить весьма сложно. Требуется специальное оборудование и фантомы, т.е. имитаторы тканей человеческого организма.Не существует в мире и единой методики измерения SAR.Поэтому данные этого показателя, измеряемые обычно в независимых центрах, могут разниться даже в несколько раз. Наиболее реальным является измерение плотности потока электромагнитного излучения (ПП) сотового телефона, расчет его излучающей способности,исходя из мощности аппарата. Именно по этим показателям можно реально оценить безопасность вашего мобильника.
Так в чем же опасность для здоровья мобильных телефонов? В действии любого электромагнитного излучения принято выделять два эффекта: термический и нетермический (последний часто обозначают как информационный).
Термический эффект. Пояснять его суть не имеет особого смысла. Вы можете его наблюдать, если поместите курицу в микроволновку и через некоторое время получите готовое блюдо. Примерно такое же действие оказывает и излучение от сотового телефона. Это хорошо видно при компьютерной визуализации электромагнитного поля. Вы можете получить этот видео файл и просмотреть его с помощью обычного проигрывателя Windows Media. Учтите еще и то, что антенна, основной излучатель телефона, находится в 3-5 сантиметрах от вашего головного мозга, на который электромагнитное поле и действует. Естественно температура отдельных участков мозга повышается. При длительном разговоре этот эффект можно ощущать по повышению температуры ушной раковины. Подсчитано, что при величине SAR 4 Вт/кг в течение 30 минут температура ткани у здорового взрослого индивидуума поднимается на 1 градус Цельсия. Это неблагоприятный эффект для любых органов, которые будут отвечать нарушением своей функции. Кстати, все нормирование микроволнового излучения от сотовых телефонов, о котором шла и будет идти речь, базируется только на термическом эффекте. Другой орган, подверженный влиянию излучения от сотового телефона, хрусталик глаза. Из-за выполнения своих очень важных функций - поддержания прозрачности и аккомодации он плохо кровоснабжается и поэтому особенно подвержен действию электромагнитного излучения. А это влияет на остроту зрения.
Нетермический или информационный эффект. Изучен весьма слабо. Суть его заключается в следующем. Мобильные телефоны стандарта GSM осуществляют передачу информации импульсами, объединенных в блоки (см. рисунок внизу). Блок состоит из 8 импульсов. В распоряжении каждого пользователя имеется только один из восьми импульсов. Остальные семь принадлежат другим семи абонентам, которые в этот момент на данной частоте могут вести телефонные разговоры. Продолжительность одного GSM-блока составляет 4,616 миллисекунды (мс), следовательно, частота пульсации мобильного телефона составляет 1/4,616 мс=216,6 Гц или округленно 217 Гц. Файл с записью такой частоты мобильного телефона Вы можете получить здесь. С генерацией каждого восьмого импульса происходит и пропорциональное выделение энергии. Если номинальная мощность сотового аппарата, согласно инструкции равна 2 Вт, то мощность, выделяемая при каждом импульсе будет: 2 / 8=0,25 Вт. Это еще не все. Блоки упомянутых импульсов между мобильным телефоном и базовой станцией группируются в мультиблоки, состоящие из 26 повторений. Следовательно, второй частотой, которая испускается сотовым телефоном является частота: 217 / 26= 8,35 Гц. Более того, некоторые виды мобильных аппаратов, работающие в энергосберегающем режиме (DTX), способны генерировать третью частоту - 2 Гц. Вот в этом наборе низкочастотного излучения и состоит ущу одна опасность мобильной связи. Дело в том, что упомянутые частоты сотовых аппаратов совпадают с частотами собственной, естественной биоэлектрической активности головного мозга человека, которые регистрируются на электроэнцефалограмме (ЭЭГ). Так частота 217 Гц совпадает с так называемым гамма-ритмом мозга, 8,35 Гц - с альфа-ритмом, а 2 Гц - с дельта-ритмом. Следовательно, извне (из непосредственной близости) в головной мозг человека переносятся сигналы, который способен взаимодействовать с собственной биоэлектрической активностью головного мозга (например, путем резонанса) и тем самым, нарушать его функции. Такие изменения заметны на электроэнцефалограмме и не исчезают длительное время после окончания разговора. Очень важно отметить еще и то, что именно альфа-волны чрезвычайно индивидуальны, непосредственно связаны с умственной деятельностью человека и как считают, являются отражением сканирования внутренних образов сознания. Абстрактное мышление связано именно с альфа-ритмом мозга, во время сна преобладает дельта-ритм, а гамма-волны - с активной деятельностью человека. Реально ли негативное воздействие пульсирующих источников энергии на организм человека? Медикам известен такой пример, когда воздействие на человека пульсирующим освещением с частотой 15 Гц, имеющего скрытую форму фоточувствительной эпилепсии приводило с возникновению припадка. Как Вам теперь понравится привычка некоторых располагать возле изголовья кровати сотовый телефон и использовать его в качестве будильника. Мобильный телефон ночью не "спит", а постоянно, даже в состоянии ожидания вызова работает в пульсирующем режиме.
О большей подверженности влиянию излучения у молодых людей говорит и исследование, проведенное среди 11.000 пользователей сотовой связи по заказу Norwegian Radiation Protection Board, Национальным Институтом "Рабочей жизни" (Швеция), а также SINTEF Unimed (Норвегия). Изучение показало, что люди, которые использовали телефон менее 2 минут в день, жаловались на дискомфорт и сторонние эффекты. Проблемы со здоровьем возрастают, если пользоваться телефоном дольше. Половина опрошенных абонентов сообщили, что при использовании сотовых телефонов испытывают неприятный разогрев в области головы, вокруг уха. Наибольшему риску подвергаются молодые люди. Те, кому еще нет 30, в 3-4 раза чаще подвержены сторонним эффектам. Особенно чувствительны к высокочастотному излучению мобильных телефонов дети.
Следует учитывать, что в условиях экранирования (автомобиль, железобетонные здания) плотность потока электромагнитного излучения, действующего на человека многократно усиливается.
Основными симптомами неблагоприятного воздействия сотового телефона на состояние здоровья являются:
головные боли;
нарушения памяти и концентрации внимания;
непреходящая усталость;
депрессивные заболевания;
боль и резь в глазах, сухость их слизистой;
прогрессивное ухудшение зрения;
лабильность артериального давления и пульса
(показано, что после разговора по мобильному
телефону артериальное давление может повышаться
на 5 до 10 мм.рт. столба).
Источник

В эфире всегда тесно. В Москве немногим больше полусотни FM-радиостанций, но почти у каждого из 12 миллионов жителей столицы есть сотовый телефон - маленькая персональная рация. Как миллионы включенных мобильников не мешают друг другу? Читайте всплывающие подсказки на схеме, чтобы разобраться.

1. Любительская рация имеет 16 каналов и “бьет” на десятки километров. На общей территории всего 16 человек с такими рациями могут передавать сообщения, не мешая друг другу. На аналогичной площади в городе десятки тысяч людей могут одновременно болтать по мобильным телефонам.

2. Технически рация и телефон отличаются друг от друга. Рация намного мощнее, зато телефон “знает” больше каналов и работает в дуплексном режиме (см. пункт 3).

3. Общаясь по рации, абоненты говорят по очереди ( полудуплексный режим ) , отсюда своеобразная культура общения: “прием”, “вас понял”, “конец связи”. Пользователи телефонов одновременно слушают и говорят ( дуплексный режим ) , занимая сразу два радиоканала: один на передачу, один на прием.

4. Секрет сотовой связи в том, что большую часть расстояния между абонентами сигнал проходит по проводам, а по радио - лишь так называемую “последнюю милю”.

5. "Соты" - это зоны действия базовых станций (антенных комплексов). Обозначение в виде шестиугольника условно. Просто если начертить окружность вокруг каждой базовой станции, пересечение этих кругов образует фигуру с шестью гранями.

6. Распространенный в городах стандарт GSM 1800 дает на всю сотовую сеть 374 дуплексных канала. Каналы выделяются с шагом 200 кГц (у обычного FM-приемника шаг 100 кГц: на 88,2 и 88,3 МГц вещают разные станции). Соседние соты должны работать на разных частотах, чтобы не мешать друг другу. На практике каждый антенный комплекс получает от 1 до 16 каналов, и этого вполне достаточно: современные технологии позволяют даже на одной частоте обслуживать до восьми абонентов.

7. Технология FDMA (Frequency Division Multiple Access, одновременный доступ с разделением по частоте) позволяет поделить выделенную полосу в 200 кГц на восемь каналов по 25 кГц - на небольшой площади уменьшение шага не критично. FDMA использовалась раньше, когда аудиосигнал передавался в аналоговом виде (как по радио).

8. Сегодня аудио переводится в цифровую форму, сжимается и делится на маленькие пакеты, которые несколько телефонов могут передавать и принимать от станции по очереди. Каждому выделяется один из восьми временных промежутков (слотов). Технология называется TDMA (первая буква означает Time - время) .

9. Как только вы включаете свой мобильный, он настраивается на сервисную частоту - это специальный канал, по которому телефоны общаются с базовыми станциями “по служебным вопросам”. Станция сообщает телефону идентификатор сети SID (среди прочего он содержит и название сотового оператора). Телефон в ответ передает параметры SIM-карты (в том числе уникальный идентификационный номер MIN) - и регистрируется в сети.

10. Коммутационный центр сотовой сети постоянно следит, в зоне действия каких базовых станций находится ваш телефон, к каким из них приближается и от каких удаляется. Если вам поступит звонок, коммутатор передаст его на ближайшую к вам вышку. Она по сервисному каналу сообщит телефону, на какой канал и временной слот он должен настроиться, чтобы принять вызов.

11. В безлюдных местах ставят высокие мощные станции с большим радиусом действия. Там, где много абонентов, напротив, используют слабые антенны, но устанавливают их как можно чаще, чтобы на каждую станцию приходилось не так много одновременно работающих телефонов. Прогуливаясь в центре города, оглянитесь: скорее всего, где-то рядом прячется антенна.

Ещё: и .

Сотовая связь с недавних пор так прочно вошла в нашу повседневную жизнь, что трудно представить современное общество без нее. Как и многие другие великие изобретения мобильный телефон сильно повлиял на нашу жизнь, и на многие ее сферы. Трудно сказать каким было бы будущее, если бы не этот удобный вид связи. Наверняка таким же, как и в фильме "Назад в Будущее-2", где есть летающие авто, ховерборды, и многое другое, но нет сотовой связи!

Но сегодня в специальном репортаже для kak_eto_sdelano будет рассказ не о будущем, а о том, как устроена и работает современная сотовая связь.

Для того, чтобы узнать о работе современной сотовой связи в формате 3G/4G, я напросился в гости к новому федеральному оператору Tele2 и провел целый день с их инженерами, которые объяснили мне все тонкости передач данных через наши мобильные телефоны.

Но расскажу вначале немного об истории возникновения сотовой связи.

Принципы работы беспрводной связи были опробованы почти 70 лет назад - первый общественный подвижный радиотелефон появился в 1946 г. в Сент-Луисе, США. В Советском союзе опытный образец мобильного радиотелефона был создан в 1957 году, потом ученые других стран создавали подобные устройства с различными характеристиками, и только в 70-х годах прошлого века в Америке были определены современные принципы работы сотовой связи, после чего и началось ее развитие.

Мартин Купер - изобретатель прототипа портативного сотового телефона Motorola DynaTAC весом в 1,15 кг и размерами 22,5х12,5х3,75 см

Если в западных странах к середине 90-х годов прошлого века сотовая связь была распространена повсеместно и ей пользовалась большая часть населения, то в России она только начала появляться, и стала доступной для всех чуть более 10 лет назад.

Громоздкие кирпичеобразные мобильники работавшие в форматах первого и второго поколений ушли в историю, уступив место смартфонам с 3G и 4G, лучшей голосовой связью и высокой скоростью интернета.

Почему связь называется сотовой? Потому что территория, на которой обеспечивается связь, разбивается на отдельные ячейки или соты, в центре которых располагаются базовые станции (БС). В каждой "соте" абонент получает одинаковый набор услуг в определенных территориальных границах. Это означает, что перемещаясь от одной "соты" к другой, абонент не чувствует территориальной привязанности и может свободно пользоваться услугами связи.

Очень важно, чтобы была непрерывность соединения при перемещении. Это обеспечивается благодаря так называемому хэндовер (Handover), при котором соединение установленное абонентом как бы подхватывается соседними сотами по эстафете, а абонент продолжает разговаривать или копаться в соцсетях.

Вся сеть делиться на две подсистемы: подсистема базовых станций и подсистема коммутации. Схематически это выглядит так:

В середине "соты", как было сказано выше находится базовая станция, которая обычно обслуживает три "соты". Радиосигнал от базовой станции излучается через 3 секторные антенны, каждая из которых направлена на свою "соту". Бывает так, что на одну "соту" направлены сразу несколько антенн одной базовой станции. Это связано с тем, что сеть сотовой связи работает в нескольких диапазонах (900 и 1800 МГц). Кроме того, на данной базовой станции может присутствовать оборудование сразу нескольких поколений связи (2G и 3G).

Но на вышках БС Tele2 стоит оборудование только третьего и четвертого поколения - 3G/4G, так как компания решила отказаться от старых форматов в пользу новых, которые помогают избегать обрывов голосовой связи и обеспечивают более стабильный интернет. Завсегдатаи соцсетей поддержат меня в том, что в наше время скорость интернета очень важна, 100-200 кб/с уже не достаточно, как это было пару-тройку лет назад.

Наболее привычным местом размещения БС является башня или мачта, построенная специально для нее. Наверняка вы могли видеть красно-белые вышки БС где-то в отдаленности от жилых домов (в поле, на холме), или там, где поблизости нет высоких зданий. Как вот эта, которая видна из моего окна.

Однако, в условиях городской местности трудно найти место под размещение массивного сооружения. Поэтому в крупных городах базовые станции размещаются на зданиях. Каждая станция ловит сигнал от мобильных телефонов на удалении до 35 км.

Это антенны, само оборудование БС находится на чердаке, или в контейнере на крыше, которое представляет из себя пару железных шкафов.

Некоторые базовые станции расположены там, где вы даже не догадаетесь. Как например на крыше этой парковки.

Антенна БС состоит из нескольких секторов, каждый из которых принимает/отправляет сигнал в свою сторону. Если вертикальная антенна осуществляет связь с телефонами, то круглая соединяет БС с контроллером.

В зависимости от характеристик, каждый сектор может обслуживать до 72 звонков одновременно. БС может состоять из 6 секторов, и обслуживать до 432 звонков, однако обычно на станциях устанавливают меньше передатчиков и секторов. Сотовые операторы, такие как Tele2, предпочитают ставить больше БС для улучшения качества связи. Как мне сказали, здесь используется самое современное оборудование: базовые станции Ericsson, транспортная сеть - Alcatel Lucent.

От подсистемы базовых станций сигнал передается в сторону подсистемы коммутации, где и происходит установление соединения с нужным абоненту направлением. В подсистеме коммутации есть ряд баз данных, в которых хранятся сведения об абонентах. Кроме того эта подсистема отвечает за безопасность. Если сказать проще, то коммутатор выполняет те же функции, что и девушки операторы, которые раньше руками соединяли вас с абонентом, только сейчас все это происходит автоматически.

Оборудование для этой базовой станции спрятано в этом железном шкафу.

Кроме обычных вышек есть также и мобильные варианты базовых станций, размещенные на грузовиках. Их очень удобно использовать во время стихийных бедствий или в местах массового скопления людей (футбольные стадионы, центральные площади) на время праздников, концертов и различных мероприятий. Но, к сожалению, из-за проблем в законодательстве широкого применения они пока не нашли.

Для обеспечения оптимального покрытия радиосигналом на уровне земли, базовые станции проектируются специальным образом, потому несмотря на дальность в 35 км. сигнал не распространяется на высоту полета самолетов. Однако некоторые авиакомпании уже начали устанавливать на своих бортах небольшие базовые станции, обеспечивающие сотовую связь внутри самолета. Такая БС соединяется с наземной сотовой сетью с помощью спутникового канала. Система дополняется панелью управления, которая позволяет экипажу включать и выключать систему, а также отдельные типы услуг, например, выключать голос на ночных рейсах.

Также я заглянул в офис Tele2, чтобы увидеть как специалисты контролируют качество сотовой связи. Если несколько лет назад такая комната была бы увешана до потолка мониторами показывающими данные сети (загруженность, аварии сети, и т.п.) то со временем надобность в таком количестве мониторов отпала.

Технологии со временем сильно развились и достаточно вот такой небольшой комнаты с несколькими специалистами, чтобы наблюдать за работой всей сети в Москве.

Немного видов из офиса Tele2.

На совещании сотрудников компании обсуждаются планы по захвату столицы) С начала стройки до сегодняшнего дня Tele2 успел покрыть своей сетью всю Москву, и постепенно завоевывает Подмосковье, запуская более 100 базовых станций еженедельно. Так как я живу теперь в области, мне очень важно. чтобы эта сеть как можно быстрее пришла в мой городок.

В планах компании на 2016 г. обеспечение высокоскоростной связи в метро на всех станциях, на начало 2016 связь Tele2 присутствует на 11 станциях: связь стандарта 3G/4G на метро «Борисово», «Деловой центр», «Котельники», «Лермонтовский проспект», «Тропарево», «Шипиловская», «Зябликово», 3G: «Белорусская» (Кольцевая), «Спартак», «Пятницкое шоссе», «Жулебино».

Как я говорил выше, Tele2 отказалась от формата GSM в пользу стандартов третьего и четвертого поколения - 3G/4G. Это позволяет устанавливать базовые станции 3G/4G с большей частотой (например, внутри МКАД БС стоят на расстоянии около 500 метров друг от друга), чтобы обеспечивать более стабильную связь и высокую скорость мобильного интернета, чего не было в сетях предыдущих форматов.

Из офиса компании я в компании инженеров Никифора и Владимира отправляюсь на одну из точек, где им нужно замерить скорость связи. Никифор стоит напротив одной из мачт, на которой установлено оборудование для обеспечения связи. Если приглядитесь, то заметите чуть далее слева еще одну такую мачту, с оборудованием других сотовых операторов.

Как это ни странно, но сотовые операторы часто разрешают своим конкурентам использовать свои башенные сооружения для размещения антенн (естественно на взаимовыгодных условиях). Это вызвано тем, что строительство башни или мачты - дорогое удовольствие, и такой обмен позволяет сэкономить немало средств!

Пока мы замеряли скорость связи, Никифора несколько раз прохожие бабушки и дядьки спросили не шпион ли он)) "Да, глушим радио "Свобода"!).

Оборудование на самом деле выглядит необычно, по его виду можно предположить все что угодно.

У специалистов компании немало работы, если учесть, что в Москве и области у компании более 7тыс. базовых станций: из них порядка 5тыс. 3G и около 2тыс. базовых станций LTE, а за последнее время количество БС увеличилось еще примерно на тысячу.
Всего за три месяца в Подмосковье было выведено в эфир 55% от общего количества новых базовых станций оператора в регионе. В настоящий момент компания обеспечивает качественное покрытие территории, на которой проживает более 90% населения Москвы и Московской области.
Кстати, в декабре сеть 3G Tele2 была признана лучшей по качеству среди всех столичных операторов.

Но я решил лично проверить насколько хороша связь у Tele2, потому приобрел симку в ближайшем ко мне торговом центре на м.Войковская, с самым простым тарифом "Очень черный" за 299 р (400 смс/минут и 4 ГБ). Кстати, у меня был подобный билайновский тариф, который на 100 рублей дороже.

Проверил скорость не отходя далеко от кассы. Прием - 6.13 мб, передача - 2.57 мб. Учитывая, что я стою в центре торгового центра это неплохой результат, связь Tele2 хорошо проникает сквозь стены большого ТЦ.

На м.Третьяковская. Прием сигнала - 5.82 мб, передача - 3.22 мб.

И на м.Красногвардейская. Прием - 6.22 мб, передача - 3.77 мб. Замерил у выхода из метро. Если принять во внимание, что это окраина Москвы, очень даже прилично. Считаю, что вполне приемлемая связь, уверенно можно сказать, что стабильная, если учитывать, что Tele2 появилась в Москве всего пару месяцев назад.

В столице стабильная связь Tele2 есть, это хорошо. Очень надеюсь, что они побыстрее придут в область и я смогу в полной мере пользоваться их связью.

Теперь и вы знаете как работает сотовая связь!

Если у вас есть производство или сервис, о котором вы хотите рассказать нашим читателям, пишите пишите мне - Аслан ([email protected] ) и мы сделаем самый лучший репортаж, который увидят не только читатели сообщества, но и сайта http://ikaketosdelano.ru

Подписывайтесь также на наши группы в фейсбуке, вконтакте, одноклассниках и в гугл+плюс , где будут выкладываться самое интересное из сообщества, плюс материалы, которых нет здесь и видео о том, как устроены вещи в нашем мире.

Жми на иконку и подписывайся!