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Wie ist die zelluläre Kommunikation angeordnet?

Wissen Sie, was passiert, nachdem Sie die Nummer eines Freundes auf Ihrem Mobiltelefon gewählt haben? Wie findet das Mobilfunknetz es in den Bergen Andalusiens oder an der Küste der fernen Osterinsel? Warum wird die Unterhaltung manchmal unterbrochen?

Как устроена сотовая связь

Das große Gebiet des besiedelten Teils unseres Landes wird von den Basisstationen (BS) abgedeckt. Auf dem Feld sehen sie wie rote und weiße Türme aus, und in der Stadt sind auf den Dächern von Nichtwohngebäuden versteckt. Jede Station erfasst ein Signal von Mobiltelefonen in einer Entfernung von bis zu 35 Kilometern und kommuniziert mit einem Mobiltelefon über Service- oder Sprachkanäle.

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Nachdem Sie die Nummer eines Freundes gewählt haben, kontaktiert Ihr Telefon die Basisstation, die Ihnen am nächsten ist, über den Servicekanal und fordert Sie auf, einen Sprachkanal auszuwählen. Die Basisstation sendet eine Anfrage an den Controller (BSC) und leitet sie an den Switch (MSC) weiter. Wenn Ihr Freund ein Teilnehmer des gleichen Mobilfunknetzes ist, wird der Switch mit dem Home Location Register (HLR) prüfen, wo sich der angerufene Teilnehmer gerade befindet (zu Hause, in der Türkei oder in Alaska), und den Anruf an den entsprechenden Schalter übergeben, wo dieser sein Weiterleiten zum Controller und dann zur Basisstation. Die Basisstation wird das Mobiltelefon kontaktieren und Sie mit einem Freund verbinden. Wenn Ihr Freund ein Teilnehmer eines anderen Netzwerks ist oder Sie ein Festnetztelefon anrufen, wird Ihr Switch den entsprechenden Switch eines anderen Netzwerks kontaktieren.

Ist es schwierig? Sehen wir uns das genauer an. Die Basisstation ist ein Paar Eisenschränke in einem gut klimatisierten Raum. Angesichts der Tatsache, dass in Moskau war auf der Straße +40, ich wollte in diesem Raum für ein bisschen leben. Normalerweise befindet sich die Basisstation entweder auf dem Dachboden eines Gebäudes oder in einem Container auf dem Dach.

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Die Antenne der Basisstation ist in mehrere Sektoren unterteilt, von denen jeder in seine Richtung "scheint". Die vertikale Antenne kommuniziert mit den Telefonen, die runde Antenne verbindet die Basisstation mit der Steuerung.

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Jeder Sektor kann je nach Konfiguration und Konfiguration bis zu 72 Anrufe gleichzeitig ausführen. Die Basisstation kann aus 6 Sektoren bestehen, so dass eine Basisstation bis zu 432 Anrufe verwalten kann. In der Regel ist jedoch eine kleinere Anzahl von Sendern und Sektoren in der Station installiert. Zellbetreiber ziehen es vor, mehr BS zu setzen, um die Qualität der Kommunikation zu verbessern.

Die Basisstation kann in drei Bändern betrieben werden:

  • 900 MHz - das Signal bei dieser Frequenz erstreckt sich weiter und dringt besser in die Gebäude ein;
  • 1800 MHz - das Signal ist über kürzere Entfernungen verteilt, erlaubt aber die Installation von mehreren Sendern in einem einzigen Sektor;
  • 2100 MHz - 3G-Netzwerk

So sieht das Gehäuse mit 3G-Ausstattung aus.

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In den Feldern und Dörfern in den Feldern und Dörfern sind 900-MHz-Sender installiert, und in der Stadt, wo die Basisstationen als Nadeln im Igel stecken, erfolgt die Kommunikation im Prinzip mit einer Frequenz von 1800 MHz, obwohl an jeder Basisstation Sender aller drei Bänder gleichzeitig vorhanden sein können.

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Ein Signal von 900 MHz kann bis zu 35 Kilometer schlagen , obwohl die "Reichweite" einiger der Basisstationen entlang der Routen bis zu 70 Kilometer erreichen kann, indem die Anzahl der gleichzeitig bedienten Teilnehmer am Bahnhof auf die Hälfte reduziert wird. Dementsprechend kann unser Handy mit seiner kleinen eingebauten Antenne auch ein Signal über eine Entfernung von bis zu 70 Kilometern senden ...

Alle Basisstationen sind so ausgelegt , dass das Funksignal auf Bodenhöhe optimal abgedeckt wird. Daher wird das Funksignal trotz der Reichweite von 35 Kilometern einfach nicht an die Höhe des Flugzeugs gesendet. Dennoch haben einige Fluggesellschaften bereits begonnen, in ihren Flugzeugen Basisstationen mit geringer Leistung zu installieren, die eine Abdeckung im Flugzeug ermöglichen. Eine solche BS ist unter Verwendung eines Satellitenkanals mit einem terrestrischen zellularen Netzwerk verbunden. Das System wird durch ein Steuerpult ergänzt, das es der Besatzung ermöglicht, das System ein- und auszuschalten, sowie bestimmte Arten von Diensten, zum Beispiel das Ausschalten der Stimme bei Nachtflügen.

Das Telefon kann die Signalstärke von 32 Basisstationen gleichzeitig messen . Informationen über die 6 besten (per Signalpegel) sendet es über den Servicekanal, und bereits der Controller (BSC) entscheidet, welche BS den aktuellen Anruf (Handover) sendet, wenn Sie unterwegs sind. Manchmal kann das Telefon einen Fehler machen und Sie mit einem schlechteren Signal an die Basisstation weiterleiten. In diesem Fall kann die Konversation unterbrochen werden. Es kann auch vorkommen, dass an der Basisstation, die Ihr Telefon ausgewählt hat, alle Sprachleitungen besetzt sind. In diesem Fall wird die Konversation ebenfalls unterbrochen.

Ich wurde auch über das sogenannte " Problem der oberen Stockwerke " informiert . Wenn Sie in einem Penthouse wohnen, kann die Unterhaltung manchmal unterbrochen werden, wenn Sie von einem Raum in einen anderen gehen. Dies liegt daran, dass das Telefon in einem Raum eine BS "sehen" kann und in der zweiten, wenn es auf die andere Seite des Hauses geht, und diese 2 Basisstationen sind weit voneinander entfernt und sind nicht registriert als " Nachbar "im Mobilfunkbetreiber. In diesem Fall wird die Übertragung eines Anrufs von einem BS zu einem anderen nicht stattfinden.

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Die Kommunikation in der Metro erfolgt auf die gleiche Weise wie auf der Straße: Die Basisstation ist ein Controller-Switch, mit dem einzigen Unterschied, dass dort kleine Basisstationen verwendet werden und im Tunnel nicht eine gewöhnliche Antenne, sondern ein spezielles Strahlungskabel sorgt

Wie ich oben schrieb, kann eine BS bis zu 432 Anrufe gleichzeitig produzieren. Normalerweise reicht diese Leistung für die Augen aus, aber zum Beispiel kann die BS in manchen Ferien nicht mit der Anzahl der Personen umgehen, die anrufen möchten. Normalerweise passiert es am Neujahrstag, wenn jeder anfängt, sich gegenseitig zu gratulieren.

SMS wird über Servicekanäle übertragen . Am 8. März und 23. Februar ziehen die Leute es vor, sich gegenseitig per SMS zu gratulieren, lächerliche Reime zu senden, und die Telefone können oft nicht mit der BS über die Zuweisung eines Sprachkanals einverstanden sein.

Mir wurde ein interessanter Fall erzählt. Aus einem Bezirk von Moskau gingen Beschwerden von Abonnenten ein, die sie nirgendwohin bekommen konnten. Technische Spezialisten begannen zu verstehen. Die meisten Sprachkanäle waren frei, und alle Dienstkanäle waren beschäftigt. Es stellte sich heraus, dass es neben diesem BS ein Institut gab, in dem Prüfungen abgehalten wurden und Studenten unaufhörlich ausgetauscht wurden.

Langes SMS-Telefon teilt sich in mehrere Kurznachrichten auf und sendet diese einzeln. Mitarbeiter des technischen Dienstes raten dazu, solche Glückwünsche mit Hilfe von MMS zu senden. Es wird schneller und billiger.

Von der Basisstation aus wird der Anruf an den Controller weitergeleitet. Es sieht so langweilig aus wie das 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 Kommunikation zwischen der BS und der Steuerung (BSC) kann über den Richtfunkkanal oder über Optiken erfolgen. Der Controller verwaltet den Betrieb von Radiokanälen inkl. steuert die Bewegung des Teilnehmers die Übertragung eines Signals von einem BS zum anderen.

Der Schalter sieht viel interessanter aus.

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Jeder Switch bedient 2 bis 30 Controller. Es besetzt bereits eine große Halle, die mit verschiedenen Schränken mit Ausrüstung vollgestopft ist.

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Der Switch verwaltet den Datenverkehr. Erinnerst du dich an die alten Filme, in denen die Leute zuerst das "Mädchen" anwählten und sie dann schon mit einem anderen Teilnehmer verbunden hatte, der die Verkabelung blockierte? Das gleiche geschieht mit modernen Schaltern.

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Um das Netzwerk zu kontrollieren, hat die Firma mehrere Autos, die sie liebevoll " Igel " nennen. Sie bewegen sich in der Stadt und messen den Signalpegel ihres eigenen Netzwerks sowie das Netzwerkniveau von Kollegen aus den "Großen Drei".

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Das ganze Dach eines solchen Autos ist mit Antennen besetzt

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Im Inneren gibt es Geräte, die Hunderte von Anrufen ausführen und Informationen entfernen.

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

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Es gibt 3 Hauptrichtungen für die Überwachung des Mobilfunknetzes : Unfallrate, Statistiken und Rückmeldungen von Teilnehmern .

Genau wie in Flugzeugen ist die gesamte Ausrüstung des Mobilfunknetzes mit Sensoren ausgestattet, die ein Signal an die CSV senden und Informationen an die Computer der Steuerungen ausgeben. Wenn ein Gerät außer Betrieb ist, blinkt eine "Glühbirne" auf dem Monitor.

Das CCS verfolgt auch Statistiken für alle Switches und Controller. Er analysiert es und vergleicht es mit früheren Perioden (Stunde, Tag, Woche usw.). Wenn sich die Statistik eines der Knoten stark von den vorherigen Indikatoren unterscheidet, dann beginnt die "Glühbirne" erneut auf dem Monitor zu blinken.

Betreiber des Teilnehmerdienstes erhalten eine Rückmeldung. Wenn sie das Problem nicht lösen können, wird der Anruf an einen technischen Spezialisten weitergeleitet. Ist er dagegen machtlos, entsteht in der Firma ein "Vorfall", der von Ingenieuren gelöst wird, die am Betrieb der betreffenden Geräte beteiligt sind.

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

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Die Grafik zeigt die Aktivität der Moskauer Schalter. Es ist klar, dass nachts fast niemand anruft.

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Die Steuerung der Controller (Entschuldigung für die Tautologie) erfolgt von der zweiten Etage des Network Control Centers aus.

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