Как устроена сотовая сеть: Важно знать: как работает сотовая связь

Госкомиссия по радиочастотам намерена разрешить «Ростелекому» использовать частоты в диапазоне 2,3-2,4 ГГц для оказания услуг сотовой связи в рамках механизма универсального обслуживания. Ожидается, что к 2030 г сотовая связь появится во всех населенных пунктах с числом жителей от 100 до 500 человек.

ГКРЧ рассмотрит вопрос о частотах для универсальных услугах связи

Государственная комиссия по радиочастотам (ГКРЧ) на своем ближайшем заседании 28 декабря 2020 г. рассмотрит вопрос об использовании «Ростелекомом» частот для оказания услуг сотовой связи в рамках механизма универсального обслуживания. Это следует из документов ГКРЧ, имеющихся в распоряжении CNews.

Как работает механизм универсального обслуживания

Механизм универсальных услуг связи заработал в России в 2005 г. Первоначально под универсальными услугами подразумевались таксофоны и пункты коллективного доступа в интернет (ПКД). Убыток от оказания соответствующих услуг операторам универсального обслуживания компенсируется из Резерва универсального обслуживания, в который все операторы связи перечисляют 1,2% от своей выручки.

В 2014 г. единым оператором универсального обслуживания стал «Ростелеком». Тогда же к перечню универсальных услуг добавилось так называемое «устранение цифрового неравенства»: в каждый населенный пункт с числом жителей от 250 до 500 человек необходимо было проложить магистральный волоконно-оптический кабель (ВОЛС) со скоростью не менее 10 Мбит/с. В этих же населенных пунктах должны быть установлены точки доступа по технологии Wi-Fi.

ГКРЧ разрешит «Ростелекому» использовать частоты 2,3-2,4 ГГц для оказания услуг сотовой связи в населенных пунктах с числом жителей от 100 до 500 человек

С 2016 г. работа большинства ПКД была приостановлена. В 2020 г. в Закон «О связи» были внесены изменения, согласно которым ПКД были исключены из перечня универсальных услуг связи.

В то же время категория населенных пунктов, подпадающих под программу «устранения цифрового неравенства», был расширен за счет поселений с числом жителей от 100 до 500 человек. Кроме того, если в таких населенных пунктах нет сотовой связи, оператор универсального обслуживания должен устранить данный пробел.

Также механизм универсального обслуживания был расширен на новые субъекты федерации – Республику Крым и город федерального значения Севастополь. Здесь оператором универсального обслуживания стала компания «Миранда-Медиа», созданная «Ростелекомом» для работы на территории полуострова Крым. Сейчас доля «Ростелекома» в «Миранда-Медиа» снизилась до менее чем 20%.

Как происходит подключение к интернету социально-значимых объектов

С 2019 г. «Ростелеком» стал участвовать в реализации программы подключения к интернету социально-значимых объектов (СЗО). К числу таковых относятся школы, фельдшерско-акушерские пункты, органы государственной и муниципальной власти, территориальные избирательные комиссии, подразделения Росгвардии, пожарные части и полицейские участки.

В половине регионов аукционы на подключение СЗО по волоконно-оптическим каналам выиграл «Ростелеком». Там, где проводное подключение неэффективно, будет использоваться подключение по беспроводным каналам. Здесь единым исполнителем на всей территории страны Правительство назначило «Ростелеком». Исключением стали территории Республики Крым и Севастополя, где единым исполнителем была назначена компания «Миранда-Медиа».

Первоначально планировалось, что подключение по беспроводным каналам будет осуществляться с помощью сетей сотовой связи четвертого поколения (4G) стандарта LTE, которые будут развернуты в диапазоне 450 МГц. В данном диапазоне в большинстве регионов частоты принадлежат компании Tele2, которая недавно была поглощена «Ростелекомом».

К проекту было решено подключить госпредприятие «Российская телерадиовещательная сеть» (РТРС), на объектах которой должны устанавливаться базовые станции для обслуживания социально-значимых объектов. В конце 2019 г. ГКРЧ дополнительно выделила «Ростелекому» частоты в диапазоне 2,3 – 2,4 ГГц – также для обслуживания СЗО.

Частоты, выделенные для подключения социально-значимых объектов, можно будет использоваться и для универсального обслуживания

Теперь ГКРЧ намерена разрешить «Ростелекому» использовать частоты в диапазоне 2,3 – 2,4 ГГц также и для оказания универсальных услуг связи. На данных частотах будет разворачиваться сеть стандарта LTE.

Разделяй и зарабатывай: сегментация сети создает новые источники дохода

Также в рамках механизма универсального обслуживания будут использоваться частоты в диапазоне 1800 МГц. На них будут разворачиваться сети стандарта GSM (второе поколение услуг сотовой связи, в основном предназначены для передачи голоса) и сети LTE. В большинстве регионов Tele2 обладает частотами в данном диапазоне. Но в случае, если в населенном пункте уже сеть сотовая связь, «Ростелеком» для оказания универсальных услуг связи будет использовать только частоты в диапазоне 2,3 – 2,4 ГГц.

План-график по обеспечению российских деревень услугами сотовой связи

Кроме того, комиссия намерена утвердить план-график, в соответствии с которым «Ростелеком» каждый год должен будет устанавливать определенное минимальное число базовых станций для оказания универсальных услуг связи.

Так, в населенных пунктах с числом жителей от 250 до 500 человек в период до 2027 г. должно быть установлено не менее 14 тыс. базовых станций. В населенных пунктах числом жителей от 100 до 250 человек в период до 2030 г. должно быть установлено не менее 10 тыс. базовых станций. То есть для предоставления услуг сотовой связи в рамках универсального обслуживания будет установлено не менее 24 тыс. базовых станций.

В том числе на объектах РТРС каждый год должно устанавливаться не менее 500 базовых станций, работающих в стандарте LTE в диапазонах 1800 МГц и 2,3-2,4 ГГц. Всего к 2030 г. таких базовых станций должно быть не менее 2 тыс.

Дополнительно до конца 2023 г. на объектах РТРС должно быть установлено не менее 500 базовых станций в стандарте LTE-450. Если в диапазоне 450 МГц для оказания услуг сотовой связи будет доступен радиочастотный спектр шириной 10 МГц (две полосы шириной по 5 МГц), а также если государственные заказчики проявят заинтересованность в данном диапазоне, до 2030 г. базовые станции стандарта LTE-450 должны будут установлены не менее чем на 2 тыс. объектах РТРС.

«Ростелеком» будет за свой счет устанавливать базовые станции в диапазонах 450 МГц, 1800 МГц и 2,3 – 2,4 ГГц. Расходы же на эксплуатацию базовых станций «Ростелекому» будут компенсировать власти из резерва универсального обслуживания. Расходы на эксплуатацию линий связи, проложенных до базовых станций и точек доступа Wi-Fi, также будут компенсироваться из резерва универсального обслуживания, но за вычетом доходов, полученных «Ростелекомом» от оказания услуг сотовой связи в соответствующих населенных пунктах.

На территории Республики Крым и города Севастополя компания «Миранда-Медиа» должна будет установить для оказания универсальных услуг не менее 6 тыс. базовых станций в период до 2026 г. включительно. При этом на объектах РТРС до конца 2023 г. должно быть установлено не менее 44 базовых станций.

В Минцифре и «Ростелекоме» не стали обсуждать проект решения ГКРЧ. Источник, знакомый с ситуацией, пояснил CNews, что предстоящее решение ГКРЧ связано с недавними изменениями в Закон «О связи», в соответствии с которыми «Ростелеком» должен обеспечить услуги сотовой связи во всех населенных пунктах с числом жителей от 100 до 500 человек при условии, что там таких услуг ранее не было.

Игорь Королев

Как на самом деле работают мобильные сети

Австралийцы любят свои мобильные телефоны.

Согласно последним данным Австралийского управления связи и средств массовой информации (ACMA), в настоящее время в Австралии насчитывается 31 миллион активных абонентов мобильной связи. Это примерно 1,3 мобильного телефона на каждого мужчину, женщину и ребенка.

Смартфоны, в частности, кардинально изменили наш образ жизни и общения. Если вспомнить, всего десять лет назад, iPhone не существовало.

На протяжении 1990-х и начала 2000-х годов мы жили в мире 2G и использовали наши телефоны только для звонков и текстовых сообщений.

В 2003 году Хатчисон через 3 Mobile запустил первую сеть 3G в Австралии, способствуя внедрению новых технологий.

В то время мы были взволнованы новыми функциями устройства: видеозвонками, электронной почтой и мобильными камерами, которые делали фотографии с разрешением 1 мегапиксель.

Facebook все еще оставался только университетской сетью, первый твит еще не был опубликован, а Instagram, WhatsApp и Spotify не существовали.

Перенесемся в сегодняшний день, и 4G является нормой, а 5G уже не за горами.

Эта революция изменила – и продолжает трансформировать – способ нашего общения, образ жизни и способ работы.

Мы используем наши смартфоны для банковских операций, навигации, просмотра телепередач и фильмов, новостей, игр, покупок, электронной почты и обмена – а также для погони за этими милыми анимированными персонажами на улице.

Но очень немногие из нас задумываются о том, как все это без проблем доставляется нам на ходу.

Основные строительные блоки сети мобильной связи

Проще говоря, сеть мобильной связи состоит из большого количества географических областей, называемых «сотами». Эти соты устроены так, чтобы обеспечивать большие зоны покрытия мобильной связи. Внутри этих ячеек находятся мобильные базовые станции, которые отправляют и принимают радиосигналы на мобильные телефоны, расположенные в этих ячейках, и от них, чтобы их пользователи могли подключаться к Интернету и совершать звонки.

Все эти базовые станции связаны через сеть передачи с базовой сетью оператора мобильной связи, которая управляет соединениями между его клиентами и другими пользователями мобильной связи, а также между своими клиентами и Интернетом.

Мобильная базовая станция

Мобильная базовая станция обычно состоит из:

• Антенны – отправляют и принимают радиосигналы пользователям в пределах соты.
• Башня или опорная конструкция – антенны могут быть установлены наверху или сбоку здания, а также на отдельной мачте или башне.
• Электронное оборудование – которое поддерживает работу базовой станции, хранящейся в шкафу или укрытии.
• Передача – это обратная связь с базовой сетью оператора мобильной связи, которая может быть оптоволоконным кабелем или беспроводным микроволновым соединением.

Антенны мобильной базовой станции взаимодействуют с вашим мобильным устройством, которое, как и двусторонняя радиосвязь, затем отправляет радиосигнал на антенну. Затем этот сигнал проходит вниз по башне в шкаф внизу, где находится электронное оборудование, которое обрабатывает этот сигнал и решает, куда его отправить.

Местоположение мобильных базовых станций определяется рядом факторов, включая топографию, физические ограничения, такие как деревья и здания, количество вызовов, которые должны быть сделаны в соте, и радиочастота, на которой будет работать базовая станция, также известный как «спектр».

Что такое Спектр?

Спектр – это частота, на которой мобильная базовая станция отправляет и принимает радиосигналы на мобильное устройство пользователя.

Спектр похож на полосы на шоссе. Чем больше спектр (или полоса пропускания), тем больше трафика может нести мобильная базовая станция.

В сети Vodafone текущие диапазоны частот мобильной связи можно разделить на 850, 900, 1800 и 2100 МГц. Операторы мобильной связи приобретают лицензии на передачу радиосигналов в определенных диапазонах в пределах частотного диапазона на аукционах, проводимых ACMA.

Низкополосный спектр (850 и 900 МГц) используется для обеспечения покрытия на больших территориях, например, во внешних городских и региональных районах, а также для проникновения в здания в застроенных городских районах,

Высокий диапазон частот (1800 и 2100 МГц) ) используется для обеспечения пропускной способности пользователя – для обеспечения высоких скоростей передачи данных и надежных голосовых услуг.

По мере того, как к 2020 году мы переходим к услугам мобильной связи 5G, наша любовь к подключенным устройствам будет только возрастать. Наличие хорошо налаженных мобильных сетей, готовых поддерживать быстрые и стабильные соединения, поможет нам наслаждаться технологиями будущего, о которых мы даже не мечтали.

Наше покрытие 4G доступно во всех крупных городах и некоторых регионах Австралии. См. Информацию о наличии на Vodafone.com.au/coverage

Срок действия: 4G доступен с активной предоплатой пополнения счета и устройством 4G. 4G в отдельных регионах Австралии. См. vodafone.com.au/coverage .

– обзор

1 Введение

Сотовые сети – это высокоскоростные сети с высокой пропускной способностью для передачи голоса и данных с расширенными возможностями мультимедиа и бесшовного роуминга для поддержки сотовых устройств.С ростом популярности сотовых устройств эти сети используются не только для развлечений и телефонных звонков. Они стали основным средством связи для важных финансовых бизнес-транзакций, спасающих жизни чрезвычайных ситуаций и оказания жизненно важных / критически важных услуг, таких как E-911. Сегодня эти сети стали жизненно важным средством коммуникации.

Поломка в сотовой сети имеет множество неблагоприятных последствий, начиная от огромных экономических потерь из-за сбоев финансовых транзакций; гибель людей из-за потери телефонных звонков аварийным работникам; и перебои связи во время чрезвычайных ситуаций, таких как теракты 11 сентября 2001 года. Таким образом, для сотовых сетей очень важно правильно функционировать.

Следует отметить, что недобросовестным элементам несложно проникнуть в сотовую сеть и вызвать сбои в работе. Основная причина этого в том, что сотовые сети не разрабатывались с учетом требований безопасности. Они произошли от устаревших телефонных сетей, которые были созданы для повышения производительности. По сей день в сотовых сетях есть множество хорошо известных и незащищенных уязвимостей, обеспечивающих доступ злоумышленникам.Еще одна особенность сотовых сетей – это сетевые отношения (также называемые зависимостями , ), которые вызывают распространение определенных типов ошибок в другие сетевые местоположения в результате регулярной сетевой активности. Такое распространение может быть очень разрушительным для сети и, в свою очередь, может повлиять на абонентов. Наконец, подключение Интернета к сотовым сетям является еще одним важным фактором уязвимости сотовых сетей, поскольку оно дает пользователям Интернета прямой доступ к уязвимостям сотовых сетей из их домов.

Чтобы злоумышленники не имели доступа к сотовым сетям и не вызывали сбоев, в сотовых сетях должен поддерживаться высокий уровень безопасности. Однако, хотя были предприняты большие усилия для улучшения сотовых сетей с точки зрения поддержки новых и инновационных услуг, большего числа абонентов, более высокой скорости и большей пропускной способности, очень мало было сделано для обновления безопасности сотовых сетей. Соответственно, эти сети стали очень привлекательными целями для злоумышленников не только из-за недостаточной безопасности, но и из-за легкости, с которой эти сети могут быть использованы для воздействия на миллионы абонентов.

В этой главе мы анализируем безопасность сотовых сетей. Чтобы понять проблемы безопасности в сотовых сетях, оставшаяся часть главы организована следующим образом. Мы представляем исчерпывающий обзор сотовых сетей с целью дать фундаментальное представление об их функционировании. Далее мы представляем текущее состояние безопасности сотовой сети посредством подробного обсуждения уязвимостей сотовой сети и возможных атак. Кроме того, мы представляем классификацию атак, специфичных для сотовых сетей.Наконец, мы представляем обзор современных методов оценки уязвимости сотовых сетей и завершаем их обсуждением.

Что такое сотовая сеть?

Что означает сотовая сеть?

Сотовая сеть – это радиосеть, распределенная по суше через соты, где каждая сота включает в себя приемопередатчик фиксированного местоположения, известный как базовая станция. Эти соты вместе обеспечивают радиопокрытие более крупных географических областей. Таким образом, пользовательское оборудование (UE), такое как мобильные телефоны, может обмениваться данными, даже если оборудование перемещается через соты во время передачи.

Сотовые сети предоставляют абонентам расширенные возможности по сравнению с альтернативными решениями, включая увеличенную емкость, малое потребление энергии аккумулятора, большую географическую зону покрытия и снижение помех от других сигналов. Популярные сотовые технологии включают Глобальную систему мобильной связи, общую услугу пакетной радиосвязи, 3GSM и множественный доступ с кодовым разделением каналов.

Techopedia объясняет сотовую сеть

Технология сотовой сети поддерживает иерархическую структуру, образованную базовой приемопередающей станцией (BTS), центром коммутации мобильной связи (MSC), регистрами местоположения и коммутируемой телефонной сетью общего пользования (PSTN).BTS позволяет сотовым устройствам напрямую связываться с мобильными телефонами. Устройство действует как базовая станция для маршрутизации вызовов к контроллеру базового центра назначения. Контроллер базовой станции (BSC) координирует свою работу с MSC для взаимодействия с наземной телефонной сетью PSTN, регистром местоположения посетителей (VLR) и регистром домашнего местоположения (HLR) для маршрутизации вызовов к различным контроллерам базового центра.

Сотовые сети хранят информацию для отслеживания местоположения мобильных устройств своих абонентов.В ответ на это сотовые устройства также получают подробную информацию о соответствующих каналах для сигналов от систем сотовой сети. Эти каналы разделены на два поля:

• Сильный выделенный канал управления: используется для передачи цифровой информации на сотовый мобильный телефон с базовой станции и наоборот.
• Сильный пейджинговый канал: используется MSC для отслеживания мобильного телефона, когда на него направляется вызов.

Типичная сотовая сеть обеспечивает географическое покрытие от девяти до 21 мили.Базовая станция отвечает за контроль уровня сигналов при звонке с мобильного телефона. Когда пользователь удаляется из географической зоны покрытия базовой станции, уровень сигнала может упасть. Это может заставить базовую станцию ​​сделать запрос к MSC для передачи управления другой базовой станции, которая принимает самые сильные сигналы, без уведомления абонента; это явление называется хэндовером. Сотовые сети часто сталкиваются с нарушениями окружающей среды, такими как движущийся башенный кран, воздушные силовые кабели или частоты других устройств.

Использование сотовых сетей для беспроводной связи

Основные характеристики сотовых сетей

• Сотовые сети были разработаны как альтернатива мощным приемно-передающим системам для мобильных систем, беспроводных сетей, персональных сетей.
• Для связи используются передатчики малого радиуса действия и малой мощности.
• Их связь всегда происходит между мобильным телефоном и базовой станцией; нет прямого мобильного на мобильную связь.
• Каждая базовая станция имеет выделенный набор радиоканалов или частот в ячейке; ячейка охватывает конкретную географическую область.
• Поскольку зона покрытия ограничена конкретной сотой, эти радиоканалы / частоты могут повторно использоваться между различными сотами. Это называется повторным использованием частоты.
• Сотовые сети управляют уровнями помех в допустимых пределах.

Повторное использование частот и его приложения

Повторное использование частот использует одни и те же частоты между различными зонами покрытия или сотами, которые разделены значительным расстоянием для предотвращения помех.Ниже приведены преимущества повторного использования частот в сотовых сетях:

• Соседние соты могут использовать те же частоты без помех
• Выходная мощность ограничена соседними ячейками
• Одна и та же частота может использоваться для нескольких разговоров
• Допускает от десяти до пятидесяти частот на каждую ячейку.

Если N – общее количество ячеек, а K – количество частот. Частоту ячейки или частоту каждой ячейки можно вычислить с помощью математической формулы: K / N .

Работа сотовых сетей

Базовые станции, которые присутствуют внутри каждой соты, действуют как концентратор для подключения всех мобильных устройств в этой соте. Радиочастотные сигналы, которые передаются мобильными телефонами, сначала принимаются этими базовыми станциями; эти сигналы затем повторно передаются на соответствующие мобильные телефоны-приемники через эти базовые станции. И передача, и прием осуществляются на двух разных частотах.

Каждая базовая станция подключена к другой базовой станции с помощью центрального коммутационного центра, который способен отслеживать вызовы и передавать их между базовыми станциями разных сот.Когда мобильный пользователь перемещается из одной соты в другую, из одной географической области в другую, эти центральные коммутационные центры функционируют. Процесс передачи данных от базовой станции одной соты к базовой станции другой соты называется передачей . Каждая базовая станция также имеет соединение с MTN (Main Telephone Network) для ретрансляции мобильных вызовов на стационарные телефоны.

Двусторонняя радиосвязь в сотовой сети относится к вашему портативному мобильному телефону, так как в нем есть приемник и маломощный передатчик.Мощность мобильного передатчика находится в диапазоне от 0,6 до 3 Вт, что относительно мало по сравнению с радиопередатчиками с амплитудной модуляцией, мощность которых составляет 50 000 Вт. Основная причина очень низкой мощности мобильных телефонов заключается в том, что они передают только на небольшом расстоянии в пределах соты. Базовые станции играют важную роль в передаче этих сигналов между сотами, так что мобильные телефоны могут работать с передатчиками очень малой мощности.

Приложения сотовых сетей

Данные и голосовая связь

Сотовые сети используются для передачи голоса и данных, как сообщений, так и вызовов, через различные мобильные устройства.

Беспроводные мобильные приложения

Мобильные сети появились в большей степени в последние годы, и существует потребность в развертывании многих приложений в мобильных сетях. Сотовые технологии ликвидируют разрыв между компьютерными и мобильными сетями.

Полнодуплексная связь

Поскольку и передача, и прием используют две разные частоты, мобильный пользователь может отправлять и получать данные одновременно. Например, можно получить текстовое сообщение во время разговора с другим человеком по мобильному телефону.

Мобильность

Пользователь может путешествовать по разным географическим точкам, не прерывая связи.

Мобильные данные для просмотра Интернета

Технологии, такие как GPRS, и современные функции, реализованные в последних технологиях 3G, 4G и 5G, позволяют работать в Интернете намного быстрее.

Краткое содержание урока

Сотовые сети – это мобильные сети, которые разделены на небольшие функциональные области, называемые ячейками . Базовые станции обеспечивают внутрисотовую и межсотовую связь в сотовых сетях.Когда пользователь перемещается из одной ячейки в другую, это называется передачей и включает в себя центральные коммутационные сети. Сотовые сети подключаются к MTN для ретрансляции звонков на стационарные телефоны. Основные применения сотовых сетей – это беспроводная мобильная связь. Мобильные телефоны также называются двусторонними радиостанциями , поскольку они имеют как передатчики (маломощные), так и приемники, которые работают на разных частотах.

Как сотовые сети работают для Интернета вещей?

Сотовые сети обеспечивают основу для большей части того, что мы знаем и любим, позволяя нам получать доступ к Интернету, ездить на велосипеде, общаться с друзьями, делать покупки, смотреть видео и многое другое.В дополнение к личным преимуществам, с которыми мы все знакомы, сотовые сети также играют важную и растущую роль во многих приложениях Интернета вещей.

В некоторых из своих прошлых публикаций я исследовал другие технологии подключения, включая Wi-Fi, Bluetooth и LPWAN. Причина, по которой у нас так много вариантов подключения, заключается в том, что приложения IoT могут сильно различаться, что означает разные требования.

Хотя технологии подключения продолжают совершенствоваться, в конечном итоге всегда будет существовать компромисс между энергопотреблением, диапазоном и полосой пропускания.Сотовая связь исторически была ориентирована на дальность и пропускную способность за счет энергопотребления, а это означает, что она может отправлять большое количество данных на большие расстояния, но довольно быстро разряжает батарею. Это нормально для устройств, которые подключены к источнику электричества или которые можно часто перезаряжать (например, вашего телефона), но не годится, когда дело доходит до приложений Интернета вещей, требующих, чтобы удаленные датчики и устройства работали от батареи месяцами или годами.

Однако это еще не все, что касается сотовой связи.Вы, наверное, слышали такие названия, как 2G, 3G и 4G, но новые сотовые технологии, такие как NB-IoT и LTE-M, нацелены именно на приложения IoT. И 5G, вероятно, также окажется полезным для Интернета вещей и в целом преобразит его.

Как работают сотовые сети?

Когда мы звоним, отправляем текстовые сообщения или получаем доступ в Интернет через наши мобильные устройства, мы отправляем сигналы по беспроводной связи на близлежащие вышки сотовой связи. Эти вышки сотовой связи и принимают наши сигналы, и посылают сигналы обратно нам. Вышки сотовой связи являются частью базовых станций, которые имеют проводные соединения с другими базовыми станциями и Интернетом, помогая передавать информацию на расстояния, превышающие зону покрытия отдельной вышки сотовой связи.

Как и все технологии беспроводной связи, сотовые сети используют электромагнитные волны для отправки информации. Так же, как ваше радио имеет разные диапазоны частот, на которые вы можете настроиться (например, настройка на 101,1 означает, что вы слушаете частоту 101,1 МГц), технологии беспроводной связи также имеют определенные диапазоны частот, в которых они работают.

Если вся беспроводная связь будет пытаться использовать одну и ту же частоту, будет слишком много шума и помех для четкой связи.Таким образом, Федеральная комиссия связи США (FCC) регулирует, какие полосы частот могут использоваться кем, и у каждой сотовой оператора есть определенный диапазон, в котором им разрешено работать (например, Verizon находится в диапазонах 746–757 МГц и 776–787 МГц). .

Но даже с их собственными назначенными полосами несущие все равно должны учитывать помехи. Если бы у оператора связи были две вышки сотовой связи, расположенные близко друг к другу и работающие на одной и той же частоте, их сигналы будут мешать друг другу и вызывать проблемы у всех, кто пытается использовать сеть в этой области.

Решение этой проблемы также является ответом на следующий вопрос.

Почему это называется «сотовой» сетью?

Это называется сотовой сетью, потому что операторы сети разделили области на «ячейки». Каждая сота имеет вышку сотовой связи, которая работает с другой частотой, чем соседние вышки сотовой связи. Например, если вы используете гексагональное расположение, это означает, что вам нужно всего 7 разных частот, чтобы гарантировать, что одна и та же частота не используется в соседних ячейках.

Площадь каждой из этих ячеек зависит от плотности использования.В городе каждая из этих ячеек может иметь радиус действия не более полумили, в то время как ячейки в сельской местности могут иметь радиус действия до 5 миль.

Когда пользователи перемещаются между сотами, их частота автоматически изменяется для переключения на новые вышки сотовой связи (это называется передачей обслуживания).

За кулисами происходит гораздо больше, чем нужно для управления большим количеством пользователей, использующих одну и ту же сеть одновременно во время движения (т.е. «мобильных»), но я собираюсь сохранить этот пост на высоком уровне.

Что означает поколение?

Даже если все вышеперечисленное является для вас совершенно новым, вы почти наверняка слышали такие термины, как 3G или 4G.Они относятся к 3-му и 4-му поколениям соответственно.

Каждое поколение – это набор стандартов и технологий, которые определяются органом по стандартизации, который называется Сектор радиосвязи МСЭ (ITU-R). Организация отвечает за управление международным радиочастотным спектром и стандартами, что помогает обеспечить эффективное использование спектра. Без такого органа и правил, определяющих, кто может использовать какой спектр, разные компании и организации могут создавать помехи друг другу и ухудшать качество обслуживания в целом.

Однако следует отметить, что даже в рамках одного стандарта могут существовать разные технологии. Например, UMTS (универсальная система мобильной связи) – это технология 3G, используемая в основном в Европе, Японии и Китае, а система CDMA2000 используется в Северной Америке и Южной Корее.

Итак, в чем разница между 1G, 2G, 3G и 4G?

Начиная с систем 1G, которые были представлены в начале 1980-х годов, с тех пор примерно каждые 10 лет появляется новое поколение.Каждое поколение принесло новые полосы частот, более высокие скорости передачи данных и новые технологии передачи (которые не имеют обратной совместимости).

Поскольку каждое поколение отличается, вот почему у вас может не быть покрытия 4G на вашем телефоне, но все еще есть 3G (и почему у вас может не быть данных для чего-либо в Интернете, но вы можете совершать звонки и отправлять текстовые сообщения).

Несколько операторов связи объявили о закрытии своих сетей 2G, чтобы освободить радиочастотный спектр для других целей.Любым машинам, которые использовали радиостанции 2G, необходимо будет заменить радиостанции на новое поколение, чтобы продолжить работу.

Является ли сотовая связь хорошим вариантом для Интернета вещей?

Все сводится к вашим конкретным приложениям. Как упоминалось во введении, сотовая связь исторически плохо подходила для многих приложений Интернета вещей, поскольку потребляет много энергии и может быть дорогостоящим в расчете на единицу. Это ограничивает сотовую связь с приложениями, которые имеют прямой источник питания, нуждаются в отправке большого количества данных, не требуют использования большого количества устройств и находятся в густонаселенных районах.

Для приложений, которые требуют, чтобы датчики / устройства питались от батареи, не требовали отправки большого количества данных, имели тысячи устройств или могли быть удаленными, сотовая связь не была подходящим выбором. Но кое-что меняется.

Операторы развивают новые сотовые технологии, такие как NB-IoT и LTE-M, которые специально нацелены на Интернет вещей. Несмотря на то, что вам все равно необходимо находиться рядом с населенными пунктами (рядом с вышками сотовой связи), эти технологии обеспечат низкую стоимость, низкую пропускную способность и низкое энергопотребление, что позволит создать множество новых приложений IoT, которые в настоящее время являются непомерно дорогими.

Следите за этими сотовыми технологиями в наступающем году, поскольку несколько операторов связи собираются запустить свои услуги.

В чем дело с 5G?

Следующее поколение сотовой связи обещает быть революционным, предлагая скорость до 100 Гбит / с (по сравнению с 1 Гбит / с в текущем 4G). Эта огромная пропускная способность станет критически важным фактором для многих приложений будущего, включая автономные транспортные средства, дополненную и виртуальную реальность и многое другое.

Возможно, одним из самых преобразующих эффектов 5G станет то, что он может служить заменой физическому кабелю.Вместо того чтобы тратить время и ресурсы на создание кабельной инфраструктуры, города и предприятия могут использовать 5G для удовлетворения своих потребностей. Это также открывает новые приложения для использования облака, которое раньше могло быть ограничено объемом данных, которые необходимо было отправить, вместо того, чтобы полагаться на локальную обработку.

В дополнение к высокой пропускной способности 5G также обещает сверхнизкую задержку и высокую степень надежности, что делает его также важным инструментом для промышленных приложений Интернета вещей. Заводы будущего могут отказаться от проводного Ethernet в промышленных производственных средах и превратиться в динамичные и реконфигурируемые предприятия, которые меняются в соответствии с новыми требованиями и требованиями.

Первые спецификации для 5G были согласованы еще в декабре 2017 года, и теперь операторы будут развертывать 5G в 2019 году. Мы увидим первые полные развертывания не раньше 2019 года, и весь потенциал не будет раскрыт должным образом. далеко, но это чрезвычайно захватывающая область для наблюдения.

Если вы хотите глубже погрузиться в другие технологии, лежащие в основе Интернета вещей, я рекомендую вам ознакомиться с электронной книгой IoT 101: Introduction to Internet of Things, которую я написал (она бесплатна!).

Как на самом деле работает мобильная сеть?

Если вас попросили выбрать одну технологическую новинку, которая произвела революцию в современном мире, которая привела нас в новую эру глобализированной торговли, обмена и коммуникации, и которая полностью изменила наши представления о размерах нашего мира и наших Если вы связаны между собой как люди, то ваш единственный реальный вариант: контейнеризация, которая представляет собой стандартизацию интермодальных грузовых транспортных контейнеров для использования на грузовиках, поездах и контейнеровозах. Однако , если вас попросят выбрать два таких технологических нововведений, то лучшим вторым предположением определенно будут мобильные сети.

Мобильные сети – это то, что мы используем ежедневно. Практически каждый раз, когда вы смотрите на свой мобильный телефон или используете его каким-либо образом, вы полагаетесь на мобильные сети, чтобы связаться с остальным миром. Какими бы впечатляющими ни были сегодняшние смартфоны, они остаются игрушками по сравнению с огромным достижением мобильных сетей.В то время как наши телефоны в основном представляют собой рации, привязанные к сверхкомпактным персональным компьютерам, сети, на которые они опираются, охватывают страны и работают с использованием откровенно ошеломляющего набора установок, протоколов и различных технологий.

В этой статье мы попытаемся обдумать базовую концепцию того, как на самом деле работают мобильные сети. В этом процессе достаточно жаргона, чтобы задушить анестезиолога, поэтому мы будем обходить стороной как можно больше CDMA, HSDPA / HSPA, SID и FCC, чтобы вам не понадобилась магистерская диссертация в сокращениях. вместе.Если вы ищете более техническую разбивку, которая действительно вникает в гайки и болты, то вы, вероятно, уже имеете представление о повествовании, которое мы будем здесь строить. Однако, если ваш смартфон с таким же успехом может быть волшебным устройством, которое работает на космических кристаллах, насколько вам известно, читайте дальше и учитесь!

Прежде всего, у нас есть магистраль любой мобильной сети: базовых станции . Это радиовышки, которые мы обычно называем отдельно стоящими мачтами, но они также могут быть монтируемыми в зданиях устройствами, площадками на крышах, небольшими ячейками (которые часто прикрепляются к таким вещам, как фонарные столбы) или внутренними системами.Некоторые даже искусно замаскированы под пальмы. Или не очень умно.

Да, именно так выглядят пальмы.

Базовые радиостанции – это точки ретрансляции, которые служат для соединения мобильных устройств друг с другом. Обычно они образуют гексагональные системы, обеспечивающие максимальную связность. Они также намеренно перекрываются, поэтому мы надеемся, что любое устройство в области между базовыми станциями имеет несколько устройств, к которым оно может подключиться одновременно. Эти области называются «ячейками». Вы когда-нибудь задумывались, почему их называют сотовыми телефонами? Теперь ты знаешь.

Базовые станции излучают радиоволны, которые сообщают смартфонам, находятся ли они в зоне действия данной станции и, соответственно, сети, к которой эта база подключена. Более того, базовые станции также могут принимать радиоволны, которые затем могут ретранслировать в соответствующую соту в национальном или даже глобальном масштабе. Размеры самих ячеек варьируются от примерно полумили в диаметре в густонаселенных городах до более чем 5 миль в ширину в сельской местности.

Теперь все базовые станции подключены к коммутаторам , которые служат посредниками между базовыми станциями.Когда коммутатор принимает мобильное сообщение или вызов от базовой станции, он пересылает его на ближайшую базовую станцию ​​предполагаемому мобильному получателю сигнала. В качестве альтернативы, если сигнал предназначен для пользователя стационарной связи, такого как пиццерия на дороге, тогда коммутатор направит сигнал в коммутируемую телефонную сеть общего пользования, которая отправит сигнал на старые добрые телефонные столбы, чтобы вы могли сделать заказ. та большая пицца с полупепперони, полупепперони и ананасом (фу), в которой вы и ваш сосед по комнате так пьяно нуждаетесь.

Настоящий гений этой системы в том, что даже если вы путешествуете по дороге, базовые станции будут «передавать» сигналы другим базовым станциям, если вы начнете приближаться к ним, и все это без потери ритма в разговоре. . Вот почему у вас может быть непрерывный шестичасовой разговор со своей созависимой второй половинкой, даже если эта поездка должна была стать для вас одиночным духовным поиском.

Допустим, Дебора хочет отправить свой адрес своему другу Брэндону, чтобы Брэндон мог найти дорогу к ее домашней вечеринке, потому что у Брэндона очень плохое чувство направления.Дебора вводит свой адрес в приложение для текстовых сообщений, назначает получателя Брэндону и нажимает «Отправить».

Текстовое сообщение составлено из света, или эффективно из света. Я имею в виду, что это электромагнитное излучение, поэтому, даже если оно не видно, оно все равно сделано из того же материала. Фотоны. Термин «радиоволны» заставляет нас думать о звуке, но нет, это свет. Так что, если вы хотите думать об этом как о частицах, это нормально. Если нет, то тоже ничего. Наука говорит, что вы тоже круто думаете об этом как о волнах.

Волны рвутся наружу от телефона Деборы без направления. Это сфера, которая расширяется вовне так же быстро, как и происходит в реальности. Он пробивает стены, потолок и пол дома, в котором ее вечеринка уже идет. Он растирается на куски в грязи и там умирает, но наверху он раздувается, как грибовидное облако. Он разносится по окрестному лесу, как ветер. Он хитро скользит сквозь оленя, сквозь туман и деревья. Через две башни базовых станций, которых нет на ее носителе и которые его не понимают.Но затем он находит то, что делает.

Следует отметить, что текстовое сообщение на этом не заканчивается. Фактически, он не обращает внимания на Андромеду. К тому времени, когда текстовое сообщение Деборы покинет Млечный Путь, все, кто когда-либо жил, будут мертвы двадцать пять тысяч лет назад. Он прибудет в Андромеду два миллиона лет спустя. И тогда это будет продолжаться. Каждое сообщение, которое вы отправляете, живет вечно в космосе, так что примите это во внимание в следующий раз, когда вы подумаете о том, чтобы писать в пьяном виде той девушке, которой вы явно больше не нравитесь.

Башня, распознающая сообщение, однако, точно знает, что делать. Он передает сигнал через запутанный лабиринт кабелей, чтобы добраться до коммутатора, который, в свою очередь, может отразить его от одного или двух спутников, прежде чем, наконец, обнаружит базовую станцию, ближайшую к Брэндону. Эта базовая станция производит собственный взрыв, другая световая сфера вырывается наружу, полая оболочка, тонкая, как мысль. Текстовое сообщение разносится по машинам, и люди, некоторые из них уносятся прочь к звездам. Самая маленькая часть этой оболочки скользит через пластик, стекло, металл и кремний, чтобы найти дом в смартфоне Брэндона.Некоторые из них также попадают в черную дыру, но это совсем другая история.

Брэндон, который заблудился по дороге к дому Деборы, очень рад, когда его телефон в консоли его машины гудит. Он касается адреса, и карта показывает ему, куда идти, ярко-синей линией (на этом последнем шаге было задействовано несколько спутников и больше мобильных сетей, но мы думаем, что вы уловили идею).

10 лучших приложений GPS и навигационных приложений для Android

Приложения

Мобильные сети – ошеломляющее достижение человечества.Мы разработали способ мгновенного контакта практически с любым другим представителем нашего вида посредством агрессивной реализации высокотехнологичной сети взаимосвязанных радиоволн. Несмотря на то, что водонепроницаемость Samsung Galaxy S7 чертовски шикарна, а модульные возможности LG G5 впечатляют, мы должны уделить искреннее внимание огромному количеству погодоустойчивых устройств, которые позволяют использовать даже самые простые возможности. у этих топовых устройств работоспособны.

Мы признаем, что здесь мы рассмотрели мобильные сети в упрощенной форме, но цель состоит в том, чтобы описать эти невероятные структуры так, чтобы их могли понять даже новички. Мы надеемся, что мы сделали это здесь, но если вы можете придумать что-нибудь еще более поучительное, чтобы добавить, дайте нам знать в комментариях ниже!

Состояние мобильных сетей: США, март 2016 г.

Функции

Сотовая связь и спутник: понимание различий

В наши дни сотовый телефон есть почти у всех – от вашей младшей сестры в начальной школе до бабушки.Трудно представить жизнь без этих портативных устройств, которые позволяют нам делать гораздо больше, чем просто звонить по телефону.

На самом деле, современные сотовые телефоны настолько мощны и обладают таким множеством возможностей, что сложно представить себе ситуацию, когда сотовый телефон не пригодится. И хотя верно, что в подавляющем большинстве случаев и в подавляющем большинстве ситуаций мобильный телефон позволяет вам оставаться на связи или получать помощь, когда вам это нужно, на самом деле существует множество ситуаций, когда сотовый телефон просто не порежу.В таких случаях вам понадобится спутниковый телефон, если вы собираетесь установить соединение.

Вы можете подумать: «Сотовый телефон и спутниковый телефон – это одно и то же, не так ли?» На самом деле это не так. Ваш оператор сотовой связи может иметь разветвленную сеть, которая позволяет вам совершать звонки практически из любого места, получать доступ к Интернету или запускать приложения, но сотовые телефоны передают сигналы совершенно иначе, чем спутниковые.

Разница между спутниковым телефоном и сотовым телефоном

Сотовые телефоны осуществляют передачу через наземные вышки. Считайте каждый сигнал – ваш звонок – ячейкой. Когда вы находитесь в определенной области, эта ячейка переносится ближайшей башней. Если вы переместитесь в другую область, ячейка прикрепит более близкую башню и так далее. Вот почему вы можете испытывать слабые сигналы или пропадание вызовов на своем сотовом телефоне: либо поблизости нет вышки для поддержки сотовой связи (что приводит к сброшенным вызовам или отсутствию обслуживания), либо башня находится слишком далеко, и сотовая связь не работает. t настолько поддерживаемым, насколько это возможно.

Спутниковые телефоны, с другой стороны, не полагаются на башни , а вместо этого передают сигналы через спутники, вращающиеся вокруг Земли. Сигнал с вашего устройства передается непосредственно на ближайший спутник, который затем отправляет сигнал в ближайший шлюз или наземный центр, который затем передает сигнал на принимающий телефон; принимающий телефон может быть стационарным, сотовым или другим спутниковым телефоном.

Тот факт, что спутниковые сигналы передаются далеко над землей и не зависят от вышек, делает их полезными в отдаленных районах.Было бы невозможно разместить вышки сотовой связи повсюду, чтобы обеспечить непрерывный сигнал – например, посреди океана или в отдаленной пустыне. Вот почему спутниковые телефоны более полезны, чем сотовые телефоны, для тех, кто путешествует в изолированные районы или нуждается в подключении в удаленных местах.

Функциональные возможности сотовых и спутниковых телефонов

Что касается функциональности, то сотовые телефоны действительно имеют явное преимущество перед спутниковыми телефонами. Спутниковые телефоны разработаны специально для телефонной связи, а это означает, что большинство из них позволяет вам совершать и принимать звонки – вот и все. Однако появляются новые модели с доступом к Интернету в определенных «точках доступа» и возможностью отправлять и получать текстовые сообщения.

При этом спутниковые телефоны могут быть более полезными в чрезвычайных ситуациях, потому что они не зависят от наземных вышек и сетей для работы. Многие службы экстренной помощи полагаются на спутниковые телефоны, потому что они позволяют поддерживать связь даже при отключении электроэнергии, что часто приводит к отключению наземной связи.

Стоимость и дизайн

Изобилие сотовых телефонов и простота создания наземных сетей означает, что сотовые телефоны – а также тарифные планы для звонков и данных – доступны по цене. Менее чем за 100 долларов можно приобрести полнофункциональный смартфон и тарифный план, который позволяет им без ограничений звонить, отправлять текстовые сообщения и передавать данные.

Сравнение сотовой и спутниковой связи

Спутниковые телефоны дороже, поэтому многие люди, которым они нужны только в ограниченном объеме, обращаются к планам аренды.Опять же, важно учитывать назначение спутникового телефона и его полезность в чрезвычайной ситуации. В экстренной ситуации или когда у вас нет других способов оставаться на связи, спутниковый телефон является жизнеспособным и разумным вариантом.

Сотовые телефоны , безусловно, полезны, и для повседневного общения их более чем достаточно. Но не заблуждайтесь, думая, что ваш сотовый телефон будет работать везде или что он ничем не хуже спутникового.В некоторых ситуациях вам понадобятся расширенные возможности и всемирная сеть, которые предлагает спутниковый телефон.

Теперь, когда вы знаете больше о спутниковых телефонах и сотовых телефонах , вам все еще может потребоваться руководство о том, что использовать и где, в зависимости от вашего местоположения или места, куда вы, возможно, путешествуете.