Най-разпространеният вид мобилна комуникация днес е клетъчен. Клетъчните комуникационни услуги се предоставят на абонати от операторски компании.

Мрежа от базови станции осигурява безжична комуникация към мобилен телефон.

Всяка станция осигурява достъп до мрежата в ограничена зона, чиято площ и конфигурация зависи от терена и други параметри. Припокриващите се зони на покритие създават структура, подобна на пчелна пита; от това изображение идва терминът "клетъчна комуникация". Когато абонатът се мести, телефонът му се обслужва от една или друга базова станция, а превключването (смяната на клетката) става автоматично, напълно незабелязано от абоната и не влияе на качеството на комуникацията. Този подход позволява, използвайки радиосигнали с ниска мощност, да се покрият големи територии с мобилна комуникационна мрежа, която осигурява този тип комуникация освен ефективност, също високо нивоекологичност.

Оперативната компания не само технически осигурява мобилни комуникации, но и влиза в икономически отношения с абонати, които купуват от нея определен набор от основни и допълнителни услуги. Тъй като има много видове услуги, цените за тях са комбинирани в комплекти, наречени тарифни планове. Системата за таксуване (софтуерна и хардуерна система, която поддържа записи на услугите, предоставени на абоната) е отговорна за изчисляването на цената на услугите, предоставени на всеки абонат.

Системата за таксуване на оператора взаимодейства с подобни системи на други компании, например тези, които предоставят на абоната роуминг услуги (възможност за използване на мобилни комуникации в други градове и държави). Всички взаимни разчети за мобилна комуникация, включително роуминг, абонатът извършва със своя оператор, който е единен център за разплащане за него.

Роуминг - достъп до мобилни услуги извън зоната на покритие на мрежата на "домашния" оператор, с който абонатът има договор.

Докато е в роуминг, абонатът обикновено запазва телефонния си номер, продължава да използва мобилния си телефон, осъществявайки и приемайки обаждания по същия начин, както в домашна мрежа. Всички действия, необходими за това, включително междуоператорски обмен на трафик и привличане, ако е необходимо, на ресурси на други комуникационни компании (например, осигуряващи трансконтинентални комуникации), се извършват автоматично и не изискват допълнителни действия от абоната. Ако домашната мрежа и мрежата за гости предоставят комуникационни услуги в различни стандарти, роумингът все още е възможен: абонатът може да получи друго устройство за времетраенето на пътуването, като запазва телефонния си номер и автоматично маршрутизира повикванията.

История на клетъчната комуникация.

Работата по създаването на граждански мобилни комуникационни системи започва през 70-те години. По това време развитието на конвенционалните телефонни мрежи в европейските страни е достигнало такова ниво, че следващата стъпка в еволюцията на комуникациите може да бъде само наличието на телефонна комуникациянавсякъде и навсякъде.

Мрежите по първия граждански клетъчен стандарт - NMT-450 - се появяват през 1981 г. Въпреки че името на стандарта е съкращение от думите Nordic Mobile Telephony ("мобилна телефония на северните страни"), първата клетъчна мрежа на планетата е разположени в Саудитска Арабия. В Швеция, Норвегия, Финландия (и други скандинавски страни), NMT мрежите станаха онлайн няколко месеца по-късно.

Две години по-късно, през 1983 г., първата мрежа AMPS стартира в Съединените щати ( Разширено мобилно устройствоТелефонна услуга), създадена в изследователския център на Bell Laboratories.

Стандартите NMT и AMPS, които обикновено се наричат ​​първото поколение клетъчни комуникационни системи, осигуряват предаване на данни в аналогова форма, което не позволява правилното ниво на шумоустойчивост и защита срещу неоторизирани връзки. Впоследствие те са имали модификации, подобрени чрез използването на цифрови технологии, например DAMPS (първата буква на съкращението дължи появата си на думата Digital - „цифров“).

Стандартите от второ поколение (т.нар. 2G) - GSM, IS-95, IMT-MC-450 и др., първоначално създадени на базата на цифрови технологии, надминаха стандартите от първо поколение по качество на звука и сигурност и , както се оказа по-късно, по отношение на стандарта за способност за разработка.

Още през 1982 г. Европейската конференция на пощенските и телекомуникационните администрации (CEPT) създаде група за разработване на единен цифров клетъчен стандарт. Детето на тази група беше GSM (Глобална система за мобилни комуникации).

Първата GSM мрежа е пусната в експлоатация в Германия през 1992 г. Днес GSM е доминиращият стандарт за клетъчна комуникация както в Русия, така и по света. През 2004 г. над 90% от клетъчните абонати обслужват GSM мрежи у нас; в света GSM се използва от 72% от абонатите.

За работата на GSM оборудването са разпределени няколко честотни ленти - те са обозначени с номера в имената. В европейския регион се използват основно GSM 900 и GSM 1800, в Америка - GSM 950 и GSM 1900 (по времето, когато стандартът беше одобрен в САЩ, „европейските“ честоти бяха заети от други услуги там).

Популярността на стандарта GSM беше осигурена от неговите важни характеристики за абонатите:

– защита от смущения, прихващане и „близнаци“;

- наличието на голям брой допълнителни услуги;

- възможността, при наличие на "добавки" (като GPRS, EDGE и др.), да се осигури трансфер на данни от високи скорости;

- присъствието на пазара на голям брой телефонни апаратиработа в GSM мрежи;

– простота на процедурата за смяна на едно устройство с друго.

В процеса на развитие клетъчните мрежи на стандарта GSM придобиха възможност за разширяване поради някои „добавки“ към съществуващата инфраструктура, които осигуряват високоскоростно предаване на данни. GSM мрежите с поддръжка на GPRS (General Packet Radio Service) се наричат ​​2.5G, а GSM мрежите с поддръжка на стандарта EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution) понякога се наричат ​​2.75G мрежи.

В края на 90-те години в Япония и Южна Корея се появиха мрежи от трето поколение (3G). Основната разлика между стандартите, на които са изградени 3G мрежите, и техните предшественици са подобрените възможности за високоскоростен пренос на данни, което прави възможно внедряването на нови услуги в такива мрежи, по-специално видеотелефония. През 2002-2003 г. първите комерсиални 3G мрежи започнаха да работят в някои страни от Западна Европа.

Въпреки че в момента 3G мрежи съществуват само в редица региони на света, вече се работи в инженерните и технически лаборатории на най-големите компании за създаване на стандарти за клетъчна комуникация. четвърто поколение. В същото време на преден план се поставя не само по-нататъшно увеличаване на скоростта на пренос на данни, но и повишаване на ефективността на използване на честотната лента на честотните ленти, разпределени за мобилни комуникации, за да се получи достъп до услуги за голям брой абонати, разположени в ограничен район (което е особено важно за мегаполисите) .

Други мобилни комуникационни системи.

В допълнение към клетъчните комуникации днес има и други граждански комуникационни системи, които също осигуряват мобилна комуникация чрез радиоканали, но са изградени на различни технически принципи и са ориентирани към други абонатни терминали. Те са по-рядко срещани от мобилните телефони, но се използват, когато използването на мобилни телефони е трудно, невъзможно или неикономично.

Стандартът за микроклетъчна комуникация DECT, който се използва за комуникация в ограничен район, става все по-популярен. Базовата станция на стандарта DECT е в състояние да предоставя слушалки (до 8 от тях могат да се обслужват едновременно) една с друга, пренасочване на повиквания, както и достъп до обществената телефонна мрежа. Потенциалът на стандарта DECT дава възможност за осигуряване на мобилни комуникации в рамките на градски микрорайони, отделни компании или апартаменти. Те се оказват оптимални в райони с ниско строителство, чиито абонати се нуждаят само от гласова комуникацияи може без мобилно предаванеданни и други допълнителни услуги.

В сателитната телефония базовите станции са разположени на сателити в ниски околоземни орбити. Сателитите осигуряват комуникация там, където разгръщането на конвенционална клетъчна мрежа е невъзможно или нерентабилно (в морето, в обширни слабонаселени райони на тундра, пустини и др.).

Транкинговите мрежи, които осигуряват на абонатни терминали (обикновено се наричат ​​не телефони, а радиостанции) комуникация в рамките на определена територия, са системи от базови станции (ретранслатори), които предават радиосигнал от един терминал на друг, когато са на значително разстояние от всеки друго. Тъй като транкинговите мрежи обикновено осигуряват комуникация на служители на отдели (Министерство на вътрешните работи, Министерство на извънредните ситуации, " Линейка”, и т.н.) или на големи технологични обекти (покрай магистрали, на строителна площадка, на територията на фабрики и т.н.), тогава транкинговите терминали нямат развлекателни възможности и дизайнерски украшения в дизайна.

Носимите радиостанции комуникират помежду си директно, без междинни комуникационни системи. Мобилни комуникации от този тип са предпочитани както от държавни (полиция, пожарна и др.) и ведомствени структури (за комуникации в рамките на складов комплекс, паркинг или строителна площадка), така и от частни лица (берачи на гъби, ловци-риболовци или туристи), в ситуации, когато е по-лесно и по-евтино да се използват ръчни радиостанции, отколкото клетъчни телефони, за да комуникирате помежду си (например в отдалечени райони, където няма покритие на клетъчната мрежа).

Пейджингът осигурява получаване на кратки съобщения до абонатни терминали - пейджъри. Понастоящем пейджинговите комуникации в гражданските комуникации практически не се използват; поради техните ограничения те са изтласкани в областта на високоспециализираните решения (например служат за уведомяване на персонала в големи медицински институции, прехвърляне на данни към електронни информационни табла и др. .).

От 2004 г. насам нов подвид мобилни комуникации става все по-широко разпространен, осигуряващ възможност за високоскоростно предаване на данни по радиоканал (в повечето случаи за това се използва протоколът Wi-Fi). Зоните с Wi-Fi покритие, достъпно за обществено ползване (платено или безплатно), се наричат ​​горещи точки. Абонатните терминали в случая са компютри - както лаптопи, така и PDA. Те могат да осигурят и двупосочна гласова комуникация през Интернет, но тази функция се използва изключително рядко, връзката се използва главно за достъп до най-често срещаните интернет услуги - електронна поща, уебсайтове, системи за незабавни съобщения (например ICQ), и т.н.

Накъде отива мобилната комуникация?

В развитите региони основната посока в развитието на мобилните комуникации в близко бъдеще е конвергенцията: предоставяне на абонатни терминали с автоматично превключване от една мрежа към друга, за да ефективно използваневъзможностите на всички комуникационни системи. Спестяването на пари за абонатите и подобряването на качеството на комуникацията ще позволи автоматично превключване, например от GSM към DECT (и обратно), с сателитни комуникациидо "земя", а при предоставяне безжично предаванеданни - между GPRS, EDGE, Wi-Fi и други стандарти, много от които (например WiMAX) просто чакат своето време.

Мястото на мобилните комуникации в световната икономика.

Комуникациите са най-динамично развиващият се отрасъл на световната икономика. Но мобилни комуникациидори в сравнение с други области на "телеком" се развиват с по-бързи темпове.

През 2003 г. общият брой на мобилните телефони на планетата надхвърли броя на стационарните устройства, свързани към обществени кабелни мрежи. В някои страни броят на мобилните абонати още през 2004 г. е по-висок от броя на жителите. Това означава, че някои хора са използвали повече от един "мобилен" - например два мобилни телефона, обслужвани от различни оператори, или телефон за гласова комуникация и безжичен модем за мобилен достъп до Интернет. В допълнение, все повече и повече модули безжична комуникациянеобходими за осигуряване на технологични комуникации (в тези случаи абонатите не са хора, а специализирани компютри).

В момента клетъчните оператори осигуряват пълно покритие на територията на всички икономически развити региони на планетата, но широкото развитие на мрежите продължава. Инсталират се нови базови станции за подобряване на приемането на места, където съществуващата мрежа не може да осигури стабилно приемане по някаква причина (например в дълги тунели, в района на метрото и т.н.). Освен това клетъчните мрежи постепенно навлизат в регионите с ниски доходи. Развитието на мобилните комуникационни технологии, придружено от рязко намаляване на цената на оборудването и услугите, прави клетъчните услуги достъпни за все по-голям брой хора на планетата.

Производството на мобилни телефони е една от най-динамично развиващите се области на високотехнологичната индустрия.

Индустрията за услуги за мобилни телефони също се разраства бързо, предлагайки аксесоари за персонализиране на устройства: от оригинални мелодии (мелодии) до ключодържатели, графични скрийнсейвъри, стикери на кутията, сменяеми панели, капаци и връзки за носене на устройството.

Видове телефони.

Клетъчен (мобилен) телефон - абонатен терминал, работещ в клетъчна мрежа. По същество всеки клетъчен телефоне специализиран компютър, който е фокусиран основно върху осигуряване (в зоната на покритие на домашна или гостна мрежа) гласова комуникация на абонати, но също така поддържа текстови и мултимедийни съобщения, оборудван е с модем и опростен интерфейс. Съвременните мобилни телефони осигуряват предаване на глас и данни в цифров вид.

Съществуващото по-рано разделение на устройствата на "евтини", "функционални", "бизнес" и "модни" модели все повече губи смисъл - бизнес устройствата придобиват характеристиките на модни модели и развлекателни функции в резултат на използването на аксесоари, евтини телефони стават мода и функционалността на модните телефони нараства бързо.

Миниатюризацията на телефоните, която достигна своя връх през 1999-2000 г., беше завършена по съвсем обективни причини: телефоните достигнаха оптималния размер, по-нататъшното им намаляване прави неудобно натискането на бутони, четенето на текст на екрана и т.н. Но мобилният телефон се превърна в истинско произведение на изкуството: да се развива външен видустройствата привличат водещи дизайнери, а на собствениците им се предоставят широки възможности сами да персонализират устройствата си.

В момента производителите обръщат специално внимание на функционалността на мобилните телефони и като основна (времето живот на батерията, екраните се подобряват и т.н.) и техните допълнителни функции (цифрови камери, диктофони, MP3 плейъри и други „свързани“ устройства са вградени в устройствата).

Почти всички съвременни устройства, с изключение на някои модели от по-ниския ценови клас, ви позволяват да изтегляте програми. Повечето устройства могат да изпълняват Java приложения, а броят на телефоните, използващи операционни системи, наследени от PDA устройства или пренесени от тях, нараства: Symbian, Windows Mobile за смартфони и др. Телефони с вграден операционна системанаречени смартфони (от комбинация от английските думи "smart" и "phone" - "умен телефон").

Комуникаторите също могат да се използват като абонатни терминали днес - джобни компютри, оборудвани с модул, който поддържа GSM / GPRS, а понякога и стандарти EDGE и трето поколение.

Негласови услуги на клетъчни мрежи.

Предлага се за абонати на клетъчни мрежи цяла линиянегласови услуги, чийто „обхват“ зависи от възможностите на конкретен телефон и от обхвата на предложенията на операторската компания. Списъкът с услуги в домашната мрежа може да се различава от списъка с услуги, налични в роуминг.

Услугите могат да бъдат комуникационни (осигуряване на различни форми на комуникация с други хора), информационни (например съобщаване на прогнози за времето или пазарни котировки), предоставяне на достъп до интернет, търговски (за плащане на различни стоки и услуги от телефони), развлекателни (мобилни игри, викторини, казина и лотарии) и други (това включва например мобилно позициониране). Днес има все повече услуги, които са „на кръстовището“, например повечето игри и лотарии са платени, има игри, които използват технологии за мобилно позициониране и т.н.

Почти всички оператори и повечето съвременни устройства поддържат следните услуги:

– SMS – Short Message Service – предаване на кратки текстови съобщения;

– MMS – Multimedia Messaging Service – предаване на мултимедийни съобщения: снимки, видео и др.;

– автоматичен роуминг;

– идентификация на номера на обаждащия се;

– поръчване и получаване на различни средства за персонализация директно през клетъчни комуникационни канали;

– достъп до интернет и разглеждане на специализирани (WAP) сайтове;

- изтегляне на мелодии, снимки, информационни материали от специализирани ресурси;

– прехвърляне на данни с помощта на вградения модем (може да се извършва чрез различни протоколи, в зависимост от това кои технологии се поддържат от дадено устройство).

Мобилни комуникации в Русия.

В СССР не е имало граждански мобилни комуникационни системи. С известно удължаване „гражданската“ може да се нарече системата за мобилна телефония на Алтай, изградена на базата на стандарта MRT-1327, който в началото на 70-те и 80-те години беше създаден, за да осигури комуникация за представители на партията, държавата и икономиката лидерство. "Алтай" се управлява успешно и до днес. Разбира се, той не може да се конкурира с клетъчните мрежи, но намира приложение за решаване на някои високоспециализирани задачи: осигуряване на комуникации за мобилни звена на градските служби за спешна помощ, инсталиране на телефони в летни кафенета и др.

Първите търговски клетъчни мрежи, изградени по стандарта NMT, бяха създадени в Русия през есента на 1991 г. Пионерите на мобилната телефония у нас бяха Delta Telecom (Санкт Петербург) и Moscow Cellular Communications. Първото обаждане по мобилен телефон е направено на 9 септември 1991 г. в Санкт Петербург: Анатолий Собчак, тогава кмет на града, се обажда на колегата си, кмета на Ню Йорк.

През юли 1992 г. са направени първите разговори към мрежата BeeLine AMPS.

Първата руска GSM мрежа, създадена от MTS, започна да свързва абонати през юли 1994 г.

През 2005 г. в Русия има три федерални мобилни оператора, които предоставят услуги в стандарта GSM: MTS, BeeLine и MegaFon. Обхватът и качеството на телекомуникационните услуги, които предлагат, както и цените им са приблизително еднакви. Към 2005 г. броят на базовите станции в мрежите на водещите столични оператори в Москва и Подмосковието е около 3000, а зоната на покритие надвишава тази на повечето европейски страни. В допълнение към тях съществуват и работят доста ефективно множество местни оператори - както дъщерни дружества на "голямата тройка", така и независими компании.

Операторите активно развиват пазара, като увеличават покритието на своите мрежи и популяризират мобилните комуникации сред различни сегменти от населението. Ако в средата на 90-те години мобилният телефон беше достъпен само за представители на най-богатите слоеве от населението, днес почти всеки може да използва мобилни комуникации. руски операторивнедряват най-новите услуги в своите мрежи и предлагат услуги, изградени на тяхна база, често дори изпреварвайки повечето европейски компании. В момента и трите федерални GSM оператора се подготвят за разгръщане на 3G търговски мрежи.

В допълнение към GSM мрежите на федералните и местните мобилни оператори в Русия продължават да се използват мрежи от други стандарти: DAMPS, IS-95, NMT-450, DECT и IMT-MC-450. Последният стандарт има статут на федерален и мрежите, изградени на негова основа (например SkyLink), се развиват много активно. Въпреки това, нито по отношение на зоната на покритие, нито по отношение на броя на обслужваните абонати, мрежите от всички стандарти, различни от GSM, не могат да създадат значителна конкуренция за първите три федерални оператора.

Литература:

Маляревски А., Олевская Н. Вашият мобилен телефон(популярен урок). М, "Петър", 2004 г
Закиров З.Г., Надеев А.Ф., Файзулин Р.Р. Клетъчна комуникация на стандарта GSM. Текущо състояние, преход към мрежи от трето поколение("Библиотека на МТС"). М., Еко-тенденции, 2004
Попов В.И. Основи на GSM клетъчната комуникация("Инженерна енциклопедия на горивно-енергийния комплекс"). М., Еко-тенденции, 2005



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

Голяма територия от населената част на страната ни е покрита с базови станции (БС). На полето те приличат на червено-бели кули, а в града са скрити по покривите на нежилищни сгради. Всяка станция улавя сигнал от мобилни телефони на разстояние до 35 километра и комуникира с мобилен телефон чрез сервизен или гласов канал.

След като наберете номера на приятел, вашият телефон се свързва с най-близката базова станция (BS) чрез обслужващ канал и ви моли да изберете гласов канал. Базовата станция изпраща заявката до контролера (BSC), който я препраща към комутатора (MSC). Ако вашият приятел е в същата клетъчна мрежа, превключвателят ще провери регистъра за домашно местоположение (HLR), за да разбере къде в този моментизвиканият абонат се намира (у дома, в Турция или в Аляска), и ще прехвърли повикването към съответната централа, откъдето ще го препрати към контролера и след това към базовата станция. Базовата станция ще се свърже с мобилния телефон и ще ви свърже с приятел. Ако вашият приятел е абонат на друга мрежа или се обаждате на стационарен телефон, вашият комутатор ще се свърже със съответния комутатор на друга мрежа. Труден? Нека да разгледаме по-отблизо. Базовата станция е чифт железни шкафове, заключени в добре климатизирана стая. Като се има предвид, че в Москва беше +40 на улицата, исках да живея в тази стая за известно време. Обикновено базовата станция се намира или на тавана на сградата, или в контейнер на покрива:

2.

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

3.

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

4.

900 MHz предаватели са инсталирани на базови станции в полета и села, а в града, където базовите станции са забити като игли в таралеж, комуникацията се осъществява главно на честота 1800 MHz, въпреки че могат да присъстват предаватели и от трите ленти във всяка базова станция по едно и също време.

5.

6.

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

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

7.

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

8.

9.

Всеки суич обслужва от 2 до 30 контролера. Вече заема голяма зала, пълна с различни шкафове с оборудване:

10.

11.

12.

Превключвателят извършва контрол на трафика. Спомняте ли си старите филми, в които хората първо наричаха „момичето“, а след това тя ги свързваше с друг абонат, пренасочвайки кабелите? Съвременните превключватели правят същото:

13.

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

14.

Целият покрив на такава кола е осеян с антени:

15.

Вътре има оборудване, което прави стотици разговори и улавя информация:

16.

Денонощният контрол върху комутаторите и контролерите се осъществява от Центъра за управление на мисията на Центъра за управление на мрежата (NCC):

17.

Има 3 основни области за наблюдение на клетъчната мрежа: процент на аварии, статистика и обратна връзка от абонатите. Точно както в самолетите, цялото клетъчно мрежово оборудване има сензори, които изпращат сигнал до MCC и извеждат информация към компютрите на диспечерите. Ако някое оборудване не работи, тогава светлината на монитора ще „мига“. MSC също така следи статистика за всички комутатори и контролери. Той го анализира, като го сравнява с предишни периоди (час, ден, седмица и т.н.). Ако статистиката на един от възлите започне да се различава рязко от предишните индикатори, тогава светлината на монитора отново ще започне да „мига“. Обратна връзкасе приемат от абонатните оператори. Ако не могат да решат проблема, тогава обаждането се прехвърля на технически специалист. Ако той се окаже безсилен, тогава в компанията се създава „инцидент“, който се разрешава от инженери, участващи в работата на съответното оборудване. Превключвателите се наблюдават денонощно от 2 инженера:

18.

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

19.

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

22.

21.

Със сигурност често чувате израза "мобилен телефон". Чудили ли сте се някога защо мобилният телефон се нарича мобилен телефон? В този материал ще говорим за историята на появата на клетъчните комуникации и принципите на нейното функциониране.

Историята на мобилните телефони

Американският журналист Робърт Слос предрича появата на "мобилните телефони" още през 1910 г. Първо нова технологияполицията влиза в експлоатация - през 1921 г. служителите на реда в Детройт получават информация от диспечерите чрез радиокомуникации в обхвата 2 MHz, а до 1940 г. мобилните телефони вече са в 10 000 полицейски коли в цялата страна. А през 1946 г. в Сейнт Луис се появява първият обществен мобилен радиотелефон. Комуникацията се осъществяваше в две ленти - 150 и 450 MHz.

През 1957 г. московският инженер Куприянович представя мобилния телефон LK-1. Прототипът на "мобилен телефон" тежал три килограма и позволявал да се обаждате на 25-30 км в областта.

Още на следващата година Куприянович представя значително по-усъвършенстван модел LK-1 - тежащ само половин килограм и размер на кутия цигари.

Приблизително по същото време специалисти от Воронежския изследователски институт по комуникации разработиха първата в света автоматична (преди това абонатите се свързваха ръчно) система за мобилна комуникация Алтай. До 1970 г. тя работи в 30 града на СССР на честота от 150 и 330 мегахерца. Всеки град се обслужваше от една базова станция, обхватът беше от 50 до 100 км, провеждаха се разговори до Алтай, градски и междуградски / международни номера.

Съвременните клетъчни комуникационни системи се появяват в САЩ през 1978 г., когато в Чикаго започват тестове на първата такава система за 2 хиляди абонати в честотната лента 800 MHz. Жителите на града получиха първата си търговска клетъчна комуникационна система през октомври 1983 г. от AT&T. И първата комерсиално успешна клетъчна мрежа беше финландската Autoradiopuhelin (ARP, „Автомобилен радиотелефон“). До 1986 г. повече от 30 хиляди абонати го използват.

Как работи Cellular

Модерната клетъчна мрежа се състои от базови станции - многочестотни VHF приемопредаватели, равномерно разпределени в цялата зона на покритие. Външно те изглеждат като огромни червени или бели кули със специално оборудване.

Вертикалните части на антената са отговорни за мобилните комуникации, кръглите осигуряват комуникация с контролера. Радиус на действие основна станция- 35 километра (но това не е границата, вижте по-долу). Всяка базова станция има шест обслужващи сектора, един сектор приема до 70 телефонни обаждания едновременно. Умножете 6 по 70 и ще разберете защо никой не може да мине на Нова година :). Базовите станции работят в четири ленти:

900 MHz. Най-малък брой обслужвани абонати и максимална зона на покритие. Ако в зоната на покритие на базовата станция няма толкова много абонати (например селски райони), радиусът на покритие достига 70 km.
-1 800 MHz. Най-голямо числообслужвани абонати, ниско покритие, добро проникване на сигнала през дебели стени. Такива станции са инсталирани в градовете.
-2 100 MHz. Станции с връзка от предишно поколение - 3G.
-2 500 MHz. Станции с ново поколение комуникация - 4G.

Близките станции никога не работят в същия диапазон - в противен случай смущенията не могат да бъдат избегнати.

Откъде идва името "клетъчен"?

Ами стотици? Използват се много основни мрежи, кръгове-радиуси се наслагват един върху друг и заедно образуват мрежа, наподобяваща пчелна пита. Оттам идва и името на технологията - "клетъчна комуникация". Група от седем клетки се нарича клъстер.

Този подход дава на мобилния абонат няколко предимства наведнъж. Първо, „плътното“ разположение на клетките на мобилната комуникация осигурява непрекъсната комуникация - за разлика от фиксирана комуникация, ние не сме обвързани с една линия. Второ, мобилен (известен още като клетъчен) телефон автоматично се отдалечава от станцията с най-голямо затихване на сигнала към най-малкото, т.е. осигурява най-добро качествовръзки. Контролерът на предаването отговаря за "безпроблемния" преход от старата станция към новата.

Сега нека да разгледаме как работи всичко от страна на абоната. Работещ мобилен телефон винаги сканира ефира за сигнал от базовата станция. Когато бъде открит сигнал, клетката изпраща своя уникален идентификационен код на станцията. След това започва периодичен обмен на радиопакети чрез аналогов или цифров протокол (например CDMA, GSM, UMTS). Комуникационният канал от станцията до абоната се нарича DownLink („връзка надолу“), от абоната към станцията - UpLink („връзка нагоре“). Когато се обадите на някого, телефонът се свързва със станцията и иска да разпредели гласов канал. Станцията препраща сигнала към контролера, който - към комутатора. Ако абонатът използва друг клетъчен оператор, заявката отива към "неговия" комутатор, ако той е в същата мрежа като вас, комутаторът сам ще намери абоната и ще насочи обаждането към него.



Развитието на клетъчните комуникации започва през 1888 г. Тогава Хайнрих Херц изобретява инсталацията и след това с негова помощ е доказан фактът за съществуването на електромагнитни вълни, както и възможността за тяхното откриване.

Тогава, на 25 април 1895 г., Александър Степанович Попов прави доклад за възможността за използване на електромагнитни вълни за предаване на сигнали. Тогава той пръв демонстрира устройство за регистриране на електрически трептения - кохерер. Разбира се, преди модерни технологии, което им позволява да се използват за тарифи с неограничен трафик, беше още далеч, но началото беше дадено.

В същото време, през същата 1895 г., изследователят Гулиелмо Маркони провежда експеримент с електромагнитни вълни. Неговата цел по това време е възможността за създаване на устройство за предаване на съобщения. През март 1896 г. Попов, използвайки същото устройство по собствен дизайн, успява да предаде кратка радиограма, състояща се само от две думи: „Хайнрих Херц“ на разстояние 250 метра.

Малко по-късно, през 1897 г., Маркони става собственик на патент за устройство, много подобно на това на Попов. След това, през 1901 г., Маркони инсталира нещо като радио на борда на парната кола Thornisroft и по този начин провежда първата „мобилна“ комуникация. Оттогава започва наистина бързото развитие на радиокомуникациите и най-вече тези постижения се използват с пълна сила във флота.

Остър и значим поврат в историята на формирането на съвременните клетъчни комуникации настъпва през 1946 г. в Съединените щати. По това време AT&T предоставя мобилни услуги за първи път на физически лица. Тогава мобилният телефон се намираше само в колата, тежеше около 12 килограма (26,5 паунда) и всъщност комбинираше както телефона, така и трансивъра, като в него приемането и предаването се извършваха на напълно различни радиочестоти. Следователно комуникацията се осъществяваше чрез ретранслатор или базова станция.

Каналът "базова станция - телефон" беше наречен "uplink" (т.е. "uplink"), но самият канал "телефон - базова станция" беше наречен "downlink" (с други думи, "downlink").

С такава радиотелефонна система целият град се обслужваше от една антена, монтирана на кула, и по този начин бяха достъпни около 25 канала. За автомобилна антена беше необходим вълнов предавател, който би могъл да предава радиовълни на разстояние до 70 километра. По този начин, с такава система, не всеки може да се наслади на мобилна комуникация - в крайна сметка просто няма да има достатъчно за всички канали.

Но устройството, известно сега като уоки-токи, вече е полудуплексно устройство. Такава система означава, че ако двама души комуникират на една и съща радиовълна (т.е. на радио вълна на една и съща честота), тогава те могат да говорят само на свой ред. Е, мобилният телефон от своя страна е мрежа с пълен дуплекс. Тази система означава, че ще използвате една честота, за да говорите, и друга честота, когато слушате. В този ред на нещата и двамата събеседници, разбира се, могат да говорят едновременно.

Идеята за клетъчния принцип на комуникация по своята същност предполага следното:

Базовите станции с всичките си зони на покритие образуват вид клетки, чийто размер вече се определя от своя страна от териториалната плътност на мрежовите абонати. Например, в мрежа, която покрива цяла държава, броят на клетките може да бъде наистина много голям.

И така, антената се поставя в центъра на всяка такава клетка. За да се намалят смущенията, в съседните клетки се използват различни честоти. Ето защо едни и същи честоти могат да се използват само в клетки, разположени на достатъчно разстояние една от друга. Група от седем клетки се нарича "клъстер". В допълнение, максималният радиус на клетката е ограничен от нейния технически възможностии е 35 километра (приблизително 22 мили).

Следователно размерът на клетката в реална мрежа може да зависи от някои от следните фактори:

Първо, това е географското местоположение. Разбира се, радиусът на клетките на хълмовете и на равнинния терен е малко по-голям, отколкото на хълмистия терен.

Второ, броят на потребителите. Ясно е, че телефонното натоварване на един и същ клетъчен възел е ограничено от честотната лента на този възел, тъй като има краен брой повиквания, които той може да обработва едновременно.

Освен това честотните канали, които се използват за работата на една от базовите станции на мрежата, могат да се използват и от други базови станции на тази мрежа.

Освен всичко друго, понятието „предаване“ също се подразбира. Това означава, че мрежов абонат, например Beeline, преминавайки от една зона на покритие на базова станция към друга, ще може да поддържа постоянна, непрекъсната комуникация, както с мобилен абонат, така и с абонат на фиксирана, кабелна мрежа.

Мрежите също покриват доста големи райони, така че абонатът, намиращ се в зоната на покритие на абсолютно всяка от тези базови станции, може или самостоятелно да се свърже, или друг абонат може да му се обади и абсолютно независимо от местоположението му. Именно на това се основава услугата роуминг или, например, възможността да поддържате същите телефонни номера на Megafon извън страната.

Аспекти на съвременните радиокомуникации.

На настоящия етап за мобилните мрежи в Европа са разпределени следните честотни диапазони. И така, честотите 890 - 915 MHz (GSM лента), 1710 - 1785 MHz (DCS лента) се използват за установяване на комуникация в права посока, тоест от мобилен телефон към базова станция (с други думи, "uplink") .

Но честотите 935 - 960 MHz (в GSM обхвата), 1805 - 1880 MHz (в DCS обхвата) вече се използват за установяване на комуникация в обратна посока, тоест от базовата станция към мобилния телефон (с други думи , "връзка надолу"). По този начин можем да предположим, че цялата GSM лента е разположена в обхвата 2–25 MHz, докато DCS лентата е разположена в обхвата 2–75 MHz.

Съвременните мобилни телефони използват предавател с много ниска мощност. И така, много устройства имат две стойности на сигнала: 0,6 W и 3 W (например повечето радиопредаватели консумират 4 W или повече). Поради невероятно ниската консумация на енергия на мобилните телефони, те могат да работят предимно на батерии. Въз основа на факта, че малката мощност означава малки батерии, това прави мобилните телефони мобилни.

Разбира се, използването на клетъчни комуникации изисква изключително голям брой базови станции във всеки град, независимо от неговия размер.

Например в типичен градски район се използват стотици подстанции. Това изисква достатъчно инвестиции, но поради невероятно големия брой хора, които използват мобилни телефони, цената на комуникацията не е много висока за един конкретен човек.

Клетъчната комуникация се смята за едно от най-полезните изобретения на човечеството – наред с колелото, електричеството, интернет и компютъра. И само за няколко десетилетия тази технология претърпя редица революции. Как започна безжичната комуникация, как работят клетките и какви възможности ще отвори новият мобилен стандарт 5G?

Първото използване на радио за мобилни телефони датира от 1921 г., когато американската полиция в Детройт използва еднопосочна диспечерска комуникация в обхвата 2 MHz за предаване на информация от централен предавател към приемници в полицейски коли.

Как се появи мобилният телефон

За първи път идеята за клетъчна комуникация е представена през 1947 г. - върху нея са работили инженери от Bell Labs Дъглас Ринг и Рей Йънг. Истинските перспективи за неговото внедряване обаче започнаха да се появяват едва в началото на 70-те години на миналия век, когато служителите на компанията разработиха работеща архитектура за хардуерната платформа за клетъчна комуникация.

И така, американските инженери предложиха да се поставят предавателни станции не в центъра, а в ъглите на „клетките“, а малко по-късно беше изобретена технология, която позволява на абонатите да се движат между тези „клетки“, без да прекъсват комуникацията. След това остава да се разработи работно оборудване за такава технология.

Motorola успешно решава проблема - нейният инженер Мартин Купър демонстрира първия работещ прототип на мобилен телефон на 3 април 1973 г. Той се обади на ръководителя на изследователския отдел на конкурентна компания направо от улицата и му разказа за собствените си успехи.

Ръководството на Motorola веднага инвестира 100 милиона долара в обещаващия проект, но технологията навлезе на търговския пазар едва десет години по-късно. Това забавяне се дължи на факта, че първоначално беше необходимо да се създаде глобална инфраструктура от клетъчни базови станции.

В Съединените щати AT&T пое тази работа - телекомуникационният гигант получи лиценз от федералното правителство за необходимите честоти и изгради първата клетъчна мрежа, която покри най-големите американски градове. Известният Motorola DynaTAC 8000 беше първият мобилен телефон.

Първият мобилен телефон е пуснат в продажба на 6 март 1983 г. Теглото му беше почти 800 грама, можеше да работи с едно зареждане за 30 минути време за разговори и да се зарежда около 10 часа. В същото време устройството струваше 3995 долара - страхотна сума за онова време. Въпреки това мобилният телефон моментално стана популярен.

Защо се нарича клетъчен

Принципът на мобилната комуникация е прост - територията, на която се осигурява връзката на абонатите, е разделена на отделни клетки или "клетки", всяка от които се обслужва от базова станция. В същото време във всяка „клетка“ абонатът получава идентични услуги, така че самият той не усеща преминаването на тези виртуални граници.

Обикновено базова станция под формата на чифт железни шкафове с оборудване и антени се поставя на специално изградена кула, но в града те често се поставят на покривите на високи сгради. Средно всяка станция хваща сигнал от мобилни телефони на разстояние до 35 километра.

За да подобрят качеството на услугата, операторите инсталират и фемтоклетки - нискомощни и миниатюрни клетъчни комуникационни станции, предназначени да обслужват малка територия. Те ви позволяват драстично да подобрите покритието на местата, където е необходимо Клетъчните комуникации в Русия ще бъдат комбинирани с космоса

Мобилен телефон в мрежата слуша ефира и намира сигнал от базовата станция. В допълнение към процесора и RAM, съвременната SIM карта има уникален ключ, който ви позволява да влезете в клетъчната мрежа. Комуникацията между телефона и станцията може да се осъществява с помощта на различни протоколи - например цифров DAMPS, CDMA, GSM, UMTS.

Клетъчните мрежи на различни оператори са свързани помежду си, както и към фиксираната линия. телефонна мрежа. Ако телефонът напусне зоната на покритие на базовата станция, устройството установява комуникация с други - връзката, установена от абоната, неусетно се предава на други "клетки", което осигурява непрекъсната комуникация при движение.

В Русия са сертифицирани за излъчване три ленти - 800 MHz, 1800 MHz и 2600 MHz. Честотната лента от 1800 MHz се счита за най-популярната в света, тъй като съчетава висок капацитет, голям обхват и висока проникваща способност. Именно в него сега работят повечето мобилни мрежи.

Какви са стандартите за мобилна комуникация

Първите мобилни телефони работеха с 1G технологии - това е първото поколение клетъчни комуникации, които разчитаха на аналогови телекомуникационни стандарти, основният от които беше NMT - Nordic Mobile Telephone. Предназначен е изключително за предаване на гласов трафик.

Към 1991 г. се приписва раждането на 2G - основният стандарт на новото поколение стана GSM (Глобална система за мобилни комуникации). Този стандарт се поддържа и днес. Комуникацията в този стандарт стана цифрова, стана възможно криптирането на гласовия трафик и изпращането на SMS.

Скоростта на пренос на данни в GSM не надвишава 9,6 kbps, което прави невъзможно предаването на видео или висококачествен звук. Стандартът GPRS, известен като 2.5G, имаше за цел да реши проблема. За първи път той позволи на собствениците на мобилни телефони да използват интернет.

Този стандарт вече е осигурил скорост на трансфер на данни до 114 Kbps. Скоро обаче той също престана да задоволява непрекъснато нарастващите изисквания на потребителите. За да се реши този проблем, през 2000 г. е разработен стандартът 3G, който осигурява достъп до интернет услуги със скорост на трансфер на данни от 2 Mbps.

Друга разлика с 3G беше присвояването на IP адрес на всеки абонат, което направи възможно превръщането на мобилните телефони в малки компютри, свързани с интернет. Първата търговска 3G мрежа стартира на 1 октомври 2001 г. в Япония. В бъдеще пропускателната способност на стандарта е многократно увеличена.

Най-модерният стандарт е 4G комуникация от четвърто поколение, която е предназначена само за високоскоростни услуги за пренос на данни. Честотна лента 4G мрежите са в състояние да достигнат 300 Mbps, което дава на потребителя почти неограничени възможности за сърфиране в Интернет.

Клетъчната комуникация на бъдещето

Стандартът 4G е предназначен за непрекъснато предаване на гигабайти информация, той дори няма канал за предаване на глас. Благодарение на изключително ефективните схеми за мултиплексиране, изтеглянето на филм с висока разделителна способност в такава мрежа ще отнеме на потребителя 10-15 минути. Въпреки това дори възможностите му вече се считат за ограничени.

През 2020 г. се очаква официалното стартиране на ново поколение 5G комуникации, което ще позволи пренос на големи количества данни при свръхвисоки скорости до 10 Gbps. Освен това стандартът ще ви позволи да се свържете с високоскоростен интернетдо 100 милиарда устройства.

Именно 5G ще позволи да се появи истинският Интернет на нещата – милиарди устройства ще обменят информация в реално време. Според експерти мрежовият трафик скоро ще нарасне с 400%. Например колите ще бъдат постоянно в глобалната мрежа и ще получават данни за трафика.

Ниската латентност ще осигури комуникация в реално време между превозните средства и инфраструктурата. Очаква се надеждна и винаги включена връзка да отвори пътя за първи път за пускане на напълно автономни превозни средства по пътищата.

Руските оператори вече експериментират с нови спецификации - например Ростелеком работи в тази посока. Компанията подписа споразумение за изграждане на 5G мрежи в иновационния център Сколково. Изпълнението на проекта е включено в държавната програма „Цифрова икономика“, одобрена наскоро от правителството.