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Wie ist die zellulare Kommunikation?

Wissen Sie, was passiert, nachdem Sie einen Freund über Ihr Mobiltelefon gewählt haben? Wie findet das Mobilfunknetz es in den Bergen Andalusiens oder an der Küste einer fernen Osterinsel? Warum wird das Gespräch manchmal plötzlich unterbrochen?

Как устроена сотовая связь

Ein großer Teil des bewohnten Teils unseres Landes ist von Basisstationen (BS) bedeckt. Auf dem Feld sehen sie aus wie rote und weiße Türme, und in der Stadt sind sie auf den Dächern von Nichtwohnhäusern versteckt. Jede Station empfängt ein Signal von Mobiltelefonen in einer Entfernung von bis zu 35 Kilometern und kommuniziert mit einem Mobiltelefon über Dienst- oder Sprachkanäle.

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Nachdem Sie die Nummer eines Freundes gewählt haben, kontaktiert Ihr Telefon über den Dienstkanal die nächstgelegene Basisstation (BS) und fordert Sie auf, den Sprachkanal auszuwählen. Die Basisstation sendet eine Anforderung an die Steuerung (BSC) und leitet sie an den Switch (MSC) weiter. Wenn Ihr Freund ein Teilnehmer desselben Mobilfunknetzes ist, prüft der Switch mit dem Home Location Register (HLR), wo sich der angerufene Teilnehmer gerade befindet (zu Hause, in der Türkei oder in Alaska), und leitet den Anruf von dort an den entsprechenden Switch weiter Weiter zum Controller und dann zur Basisstation. Die Basisstation kontaktiert das Mobiltelefon und verbindet Sie mit einem Freund. Wenn Ihr Freund ein Teilnehmer eines anderen Netzes ist oder Sie ein Festnetztelefon anrufen, wird Ihr Switch den entsprechenden Switch eines anderen Netzes kontaktieren.

Ist es schwer Lass uns mehr im Detail sehen. Die Basisstation ist ein Paar Eisenschränke, die in einem gut klimatisierten Raum untergebracht sind. Angesichts der Tatsache, dass es in Moskau auf der Straße +40 lag, wollte ich ein wenig in diesem Raum leben. Normalerweise befindet sich die Basisstation entweder im Dachgeschoss eines Gebäudes oder in einem Container auf dem Dach.

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Die Basisstationsantenne ist in mehrere Sektoren unterteilt, von denen jeder in seine eigene Richtung "leuchtet". Die vertikale Antenne kommuniziert mit den Telefonen, die runde Antenne verbindet die Basisstation mit dem Controller.

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Je nach Einstellung und Konfiguration kann jeder Sektor bis zu 72 Anrufe gleichzeitig ausführen. Eine Basisstation kann aus sechs Sektoren bestehen, eine Basisstation kann also bis zu 432 Anrufe bedienen, in der Regel werden jedoch weniger Sender und Sektoren installiert. Mobilfunkbetreiber ziehen es vor, mehr BS zu installieren, um die Kommunikationsqualität zu verbessern.

Die Basisstation kann in drei Bändern arbeiten:

  • 900 MHz - das Signal bei dieser Frequenz breitet sich weiter aus und dringt besser in Gebäude ein;
  • 1800 MHz - das Signal breitet sich über kürzere Entfernungen aus, ermöglicht jedoch die Installation einer größeren Anzahl von Sendern in einem Sektor;
  • 2100 MHz - 3G-Netzwerk

So sieht ein Schrank mit 3G-Gerät aus.

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900-MHz-Sender werden an Basisstationen in Feldern und Dörfern installiert. In einer Stadt, in der Basisstationen wie Nadeln an einem Igel stecken, wird die Kommunikation hauptsächlich bei 1800 MHz ausgeführt, obwohl Sender aller drei Bänder gleichzeitig an jeder Basisstation vorhanden sein können.

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Das 900-MHz-Signal kann bis zu 35 Kilometer weit schlagen , obwohl die Reichweite einiger Basisstationen, die entlang der Gleise stehen, bis zu 70 Kilometer erreichen kann, indem die Anzahl der gleichzeitig bedienten Teilnehmer an der Station um die Hälfte reduziert wird. Dementsprechend kann unser Telefon mit seiner kleinen eingebauten Antenne auch ein Signal über eine Entfernung von 70 Kilometern übertragen ...

Alle Basisstationen bieten eine optimale Funkabdeckung auf Bodenhöhe. Daher wird das Funksignal trotz der Reichweite von 35 Kilometern einfach nicht in die Höhe des Flugzeugs gesendet. Einige Fluggesellschaften haben jedoch bereits damit begonnen, in ihren Flugzeugen Basisstationen mit niedrigem Stromverbrauch zu installieren, die eine Abdeckung innerhalb des Flugzeugs ermöglichen. Eine solche BS ist unter Verwendung eines Satellitenkanals mit einem Festnetz-Mobilfunknetz verbunden. Das System wird durch ein Bedienfeld ergänzt, mit dem die Besatzung das System ein- und ausschalten kann, sowie bestimmte Arten von Diensten, zum Beispiel bei Nachtflügen die Stimme ausschalten.

Das Telefon kann den Signalpegel von 32 Basisstationen gleichzeitig messen . Informationen über die 6 besten (in Bezug auf das Signal), die über den Dienstkanal gesendet werden, und bereits der Controller (BSC) entscheidet, welche BS den aktuellen Anruf übermitteln soll (Handover), wenn Sie in Bewegung sind. Manchmal ist das Telefon falsch und leitet Sie mit dem schlechtesten Signal an die BS weiter. In diesem Fall kann das Gespräch unterbrochen werden. Es kann sich auch herausstellen, dass an der Basisstation, die Ihr Telefon ausgewählt hat, alle Sprachleitungen belegt sind. In diesem Fall wird das Gespräch ebenfalls unterbrochen.

Ich wurde auch über das sogenannte " Problem der oberen Etagen " informiert . Wenn Sie in einem Penthouse wohnen, wird das Gespräch manchmal unterbrochen, wenn Sie von einem Raum in einen anderen ziehen. Dies geschieht, weil das Telefon in einem Raum eine BS "sehen" kann und in dem zweiten, wenn es auf die andere Seite des Hauses geht, und außerdem diese 2 Basisstationen weit voneinander entfernt sind und nicht als "registriert" werden. benachbart "beim Mobilfunkbetreiber. In diesem Fall findet keine Übertragung des Anrufs von einer BS zu einer anderen statt.

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Die Kommunikation in der U-Bahn erfolgt auf dieselbe Weise wie auf der Straße: Basisstation - Controller - Schalter, mit dem einzigen Unterschied, dass kleine Basisstationen dort verwendet werden und im Tunnel die Abdeckung nicht durch eine normale Antenne, sondern durch ein spezielles Strahlungskabel gewährleistet wird

Wie ich oben schrieb, kann eine BS gleichzeitig bis zu 432 Anrufe tätigen. Normalerweise reicht diese Kraft für die Augen aus, aber in manchen Ferienzeiten kann die BS möglicherweise nicht mit der Anzahl der Anrufer zurechtkommen. Dies geschieht normalerweise am Silvesterabend, wenn sich alle gegenseitig beglückwünschen.

SMS-Nachrichten werden über Servicekanäle übertragen . Am 8. und 23. Februar beglückwünschen sich die Menschen, sich gegenseitig per SMS zu gratulieren und lustige Reime zu senden, und ihre Telefone können sich oft nicht mit der BS über die Zuweisung eines Sprachkanals einigen.

Mir wurde ein interessanter Fall erzählt. Aus einem Bezirk Moskaus kamen Beschwerden von Abonnenten, dass sie nirgendwo hin gelangen könnten. Technische Experten begannen zu verstehen. Die meisten Sprachkanäle waren kostenlos und der gesamte Dienst war besetzt. Es stellte sich heraus, dass neben dieser BS ein Institut war, in dem Prüfungen abgehalten wurden und die Studenten ständig Textnachrichten austauschten.

Das Telefon teilt lange SMS in mehrere kurze auf und sendet sie einzeln. Technische Mitarbeiter empfehlen, solche Begrüßungen per MMS zu versenden. Es wird schneller und billiger.

Von der Basisstation geht der Anruf an die Steuerung. Es sieht so langweilig aus wie die BS selbst - es ist nur eine Reihe von Schränken.

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Je nach Ausstattung kann der Controller bis zu 60 Basisstationen bedienen . Die Verbindung zwischen der BS und der Steuerung (BSC) kann über einen Richtfunkkanal oder über eine Optik erfolgen. Der Controller steuert den Betrieb von Funkkanälen inkl. steuert die Teilnehmerbewegung, Signalübertragung von einer BS zur anderen.

Der Schalter sieht viel interessanter aus.

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Jeder Schalter kann zwischen 2 und 30 Steuerungen bedienen. Es befindet sich bereits in einem großen Raum mit verschiedenen Schränken und Geräten.

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Der Switch steuert den Verkehr. Erinnern Sie sich an die alten Filme, in denen sich die Leute zuerst auf das "Mädchen" einwählten und sie dann durch Verdrehen der Kabel mit einem anderen Teilnehmer verbunden wurden? Moderne Switches machen dasselbe.

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Um das Netzwerk zu kontrollieren, verfügt das Unternehmen über mehrere Autos, die sie liebevoll " Igel " nennen. Sie bewegen sich in der Stadt und messen das Signalniveau ihres eigenen Netzwerks sowie das Niveau des Netzwerks der Kollegen der Großen Drei.

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Das gesamte Dach eines solchen Autos ist mit Antennen ausgestattet.

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Im Inneren befinden sich Geräte, die Hunderte von Anrufen transportieren und Informationen entfernen.

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Die Überwachung der Switches und Controller rund um die Uhr wird vom Flight Control Center des Network Control Center (CSC) aus durchgeführt .

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Es gibt drei Hauptbereiche der Kontrolle über das Mobilfunknetz : Unfälle, Statistiken und Rückmeldungen von Teilnehmern .

Genau wie in Flugzeugen gibt es an allen Geräten des Mobilfunknetzes Sensoren, die ein Signal an den CCX senden und Informationen an die Computer der Dispatcher ausgeben. Wenn ein Gerät ausfällt, blinkt ein Licht auf dem Monitor.

Das CCS verfolgt auch die Statistiken aller Switches und Controller. Er analysiert sie und vergleicht sie mit vorherigen Zeiträumen (Stunde, Tag, Woche usw.). Wenn sich die Statistiken eines der Knoten stark von den vorherigen Anzeigen unterschieden, beginnt die „Glühbirne“ auf dem Monitor erneut zu blinken.

Rückmeldungen werden von den Abonnenten-Dienstbetreibern akzeptiert. Wenn sie das Problem nicht lösen können, wird der Anruf an einen Techniker weitergeleitet. Wenn es sich als ohnmächtig herausstellt, wird im Unternehmen ein „Vorfall“ erstellt, der von den Ingenieuren entschieden wird, die die entsprechenden Geräte bedienen.

Die Schalter werden rund um die Uhr von 2 Ingenieuren überwacht.

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Die Grafik zeigt die Aktivität der Schalter in Moskau. Es ist deutlich zu sehen, dass nachts fast niemand ruft.

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Controller für Controller (Entschuldigung für Tautologie) werden vom zweiten Stock des Network Control Center aus ausgeführt.

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