Малко тъжно е, че по-голямата част от хората, когато ги попитат: „Как клетъчен?“, отговорете „по въздуха“ или като цяло - „Не знам“.

В продължение на тази тема имах един забавен разговор с приятел на тема мобилни комуникации. Това се случи точно няколко дни преди да бъде отпразнуван от всички сигналисти и телеком оператори честване на деня на радиото.Случи се така, че поради пламенната си позиция в живота моят приятел повярва в това мобилната комуникация работи без кабели изобщо чрез сателит. Изключително благодарение на радиовълните. Отначало не успях да го убедя. Но след кратък разговор всичко си дойде на мястото.

След тази приятелска "лекция" дойде идеята да напиша на прост език за това как работят клетъчните комуникации. Всичко е както е.

Когато наберете номер и започнете да се обаждате, добре, или някой ви се обади, тогава вашият мобилен телефон комуникира чрез радиоот една от антените на най-близкия основна станция. Къде са тези базови станции, ще попитате?

обърни внимание на индустриални сгради, градски небостъргачи и специални кули. Върху тях има големи сиви правоъгълни блокове с изпъкнали антени с различни форми. Но тези антени не са телевизионни или сателитни, а трансивъримобилни оператори. Те са насочени към различни страниза осигуряване на комуникация на абонати от всички посоки. В крайна сметка не знаем откъде ще дойде сигналът и откъде ще доведе „нещастния абонат“ слушалка? На професионален жаргон антените се наричат ​​още "сектори". Като правило те се инсталират от един до дванадесет.

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

От своя страна контролерите, които също могат да бъдат няколко, са свързани с кабели към "мозъчния тръст" - превключвател. Превключвателят осигурява изход и вход на сигнали към градски телефонни линии, към други клетъчни оператори, както и междуградски и международни оператори.

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

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

Когато човек се движи по улицата пеша или с кола, влак и др. и в същото време говори по телефона, важно е да се гарантира непрекъснатост на комуникацията.Процесът на предаване на сигнализаторите в мобилни мрежинаречен термин предаване.Необходимо е телефонът на абоната да се превключва своевременно от една базова станция към друга, от един контролер към друг и т.н.

Ако базовите станции бяха директно свързани към комутатора, тогава всички тези превключването трябва да се контролира от превключвателя. И той "беден" и така има какво да се прави. Мрежовата схема на много нива позволява равномерно разпределяне на натоварването технически средства . Това намалява вероятността от повреда на оборудването и в резултат на това загуба на комуникация. В крайна сметка ние всички заинтересованив непрекъсната комуникация, нали?

И така, достигайки превключвателя, нашето обаждане се превеждапо-нататък - към мрежата на друг оператор на мобилни, градски междуградски и международни комуникации. Разбира се, това се случва по високоскоростни кабелни комуникационни канали. Обаждането пристига на комутаторадруг оператор. В същото време последният „знае“ на коя територия [в обхвата на кой контролер] в момента се намира желаният абонат. Превключвателят предава телефонно обажданекъм определен контролер, който съдържа информация за коя базова станция в зоната на покритие се намира получателят на обаждането. Контролерът изпраща сигнал до тази единична базова станция, а тя от своя страна „анкетира“, тоест се обажда на мобилния телефон. Тръба започва да звъни странно.

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

Абсолютно същото се случва телефонни обажданияв различни градовеРусия, Европа и светът. Контакт комутаторите на различни телекомуникационни оператори използват високоскоростни оптични комуникационни канали. Благодарение на тях телефонният сигнал преодолява стотици хиляди километри за секунди.

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

Едва ли е възможно днес да се намери човек, който никога да не използва мобилен телефон. Но дали всички разбират как работи клетъчната комуникация? Как е устроено и как работи това, с което всички отдавна сме свикнали? Сигналите от базовите станции предават ли се по кабели или всичко работи по друг начин? Или може би цялата клетъчна комуникация функционира само благодарение на радиовълните? Ще се опитаме да отговорим на тези и други въпроси в нашата статия, оставяйки описанието на стандарта GSM извън неговия обхват.

В момента, в който човек се опита да се обади от мобилния си телефон или когато започнат да му звънят, телефонът се свързва чрез радиовълни с една от базовите станции (най-достъпната), с една от антените си. Базови станции могат да се наблюдават тук и там, гледайки къщите на нашите градове, покривите и фасадите на промишлени сгради, небостъргачите и накрая червено-белите мачти, специално издигнати за станции (особено покрай магистралите).

Тези станции изглеждат като правоъгълни сиви кутии, от които в различни посоки стърчат различни антени (обикновено до 12 антени). Антените тук работят както за приемане, така и за предаване и са на мобилния оператор. Антените на базовите станции са насочени във всички възможни посоки (сектори), за да осигурят „мрежово покритие“ на абонати от всички страни на разстояние до 35 километра.

Една антена от един сектор може да обслужва до 72 повиквания едновременно, а ако има 12 антени, представете си: 864 повиквания могат по принцип да бъдат обслужени от една голяма базова станция едновременно! Въпреки че обикновено е ограничен до 432 канала (72 * 6). Всяка антена е свързана с кабел към контролния блок на базовата станция. И вече блокове от няколко базови станции (всяка станция обслужва своята част от територията) са прикрепени към контролера. Към един контролер могат да бъдат свързани до 15 базови станции.

Базовата станция по принцип може да работи на три ленти: сигналът от 900 MHz прониква по-добре в сгради и конструкции, разпространява се по-нататък, така че тази конкретна лента често се използва в села и полета; сигналът на честота от 1800 MHz не се разпространява досега, но в един сектор са инсталирани повече предаватели, така че такива станции се инсталират по-често в градовете; накрая 2100 MHz е 3G мрежа.

Разбира се, в едно населено място или квартал може да има няколко контролера, така че контролерите от своя страна са свързани с кабели към комутатора. Задачата на превключвателя е да свързва мрежите на мобилните оператори една с друга и с градските линии на обичайните телефонна комуникация, комуникация на дълги разстоянияи международни комуникации. Ако мрежата е малка, тогава е достатъчен един комутатор, ако е голяма, се използват два или повече комутатора. Превключвателите са свързани помежду си с проводници.

В процеса на движение на човек, който говори по мобилен телефон по улицата, например: той върви, отива при обществен транспорт, или се движи с личен автомобил - телефонът му не трябва да губи мрежата за момент, не можете да прекъсвате разговора.

Непрекъснатостта на комуникацията се получава благодарение на способността на мрежата на базовата станция много бързо да превключва абоната от една антена към друга в процеса на преминаване от зоната на покритие на една антена към зоната на покритие на друга (от клетка към клетка). Самият абонат не забелязва как престава да бъде свързан с една базова станция и вече е свързан с друга, как превключва от антена на антена, от станция на станция, от контролер на контролер ...

В същото време превключвателят осигурява оптимално разпределение на натоварването върху многослойна мрежова схема, за да се намали вероятността от повреда на оборудването. Многостепенна мрежа е изградена по следния начин: мобилен телефон - базова станция - контролер - комутатор.

Да кажем, че се обаждаме и сега сигналът вече е достигнал превключвателя. Превключвателят прехвърля нашето обаждане към целевия абонат - към градската мрежа, към международната или междуградската комуникационна мрежа или към мрежата на друг мобилен оператор. Всичко това се случва много бързо с помощта на високоскоростни оптични кабелни канали.

По-нататък нашето обаждане пристига в централата, която се намира от страната на приемащия повикване (извикан от нас) абонат. Превключвателят "получаващ" вече има данни за това къде се намира извиканият абонат, в каква зона на покритие на мрежата: кой контролер, коя базова станция. И така, мрежовото запитване започва от базовата станция, адресатът се намира и на неговия телефон „получава“ обаждане.

Цялата верига от описани събития, от момента на набиране на номера до момента, в който се чуе обаждането от приемащата страна, обикновено продължава не повече от 3 секунди. Така че вече можем да се обаждаме навсякъде по света.

Андрей Повни

Най-разпространеният вид мобилна комуникация днес е клетъчната комуникация. 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 премести, телефонът му се обслужва от една или друга базова станция и превключването (смяната на клетка) се извършва в автоматичен режим, напълно незабележимо за абоната и по никакъв начин не влияе на качеството на комуникацията. Този подход позволява, използвайки радиосигнали с ниска мощност, да покрие големи площи с мобилна комуникационна мрежа, което осигурява на този тип комуникация, освен ефективност, и високо ниво на екологичност.

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.

В роуминг абонатът обикновено запазва своята телефонен номер, продължава да използва мобилния си телефон, като извършва и получава 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 телефонни комуникации навсякъде 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).

Първо GSM мрежае пуснат 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 телефонната мрежа обща употреба. 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 комуникации там, където разполагането на конвенционалните клетъчна мрежаневъзможно или нерентабилно (в морето, в обширни слабо населени 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 също да осигурят 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 (като ICQ) и др.

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 мобилните комуникации, дори в сравнение с други области на "телекома", се развиват с по-бързи темпове.

Още през 2003г общ брой мобилни телефонина планетата надхвърли броя на стационарните устройства, свързани към жични обществени 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 достъпв Интернет. Освен това бяха необходими все повече безжични комуникационни модули 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. Всъщност всеки мобилен телефон е специализиран компютър, който е фокусиран основно върху осигуряването (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 "имиджови" модели все повече губи смисъл - бизнес устройствата придобиват характеристиките на модни модели и развлекателни функции, в резултат на използването на аксесоари евтини телефонистават модерни, докато функционалността на модерните бързо нараства.

Миниатюризацията на тръбите, която достигна своя връх през 1999-2000 г., беше завършена по съвсем обективни причини: устройствата достигнаха оптимален размер, допълнителното им намаляване прави неудобно натискането на бутони, четенето на текст на екрана и др. 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 и броят на телефоните, използващи операционни системи, наследени от PDA устройства или пренесени от тях, нараства: Symbian, Windows Mobileза 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 докладване на прогнози за времето или пазарни котировки), предоставяне на достъп до интернет, търговски (за плащане на различни стоки и услуги от телефони), развлечения ( 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. Сегашно 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 разпределите 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. Мнозинство гласови каналибеше свободен и целият персонал беше зает. 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.

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 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 позволи свързването на до 100 милиарда устройства към високоскоростен интернет.

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.