Сотовая связь принцип действия: Как работает сотовая связь и какие технологии для этого нужны

Как работает сотовая связь и какие технологии для этого нужны

https://ria.ru/20220921/svyaz-1812068870.html

Как работает сотовая связь и какие технологии для этого нужны

Как работает сотовая связь и какие технологии для этого нужны – РИА Новости, 21.09.2022

Как работает сотовая связь и какие технологии для этого нужны

Мобильная связь стала критически важным сервисом для каждого из нас, наравне с электричеством или водой. Как работает базовая станция, почему связь сотовая и… РИА Новости, 21.09.2022

2022-09-21T11:00

2022-09-21T11:00

2022-09-21T11:00

россия

технологии

билайн

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e6/08/1f/1813422200_0:110:2100:1291_1920x0_80_0_0_8177d8eca7ebed9ba9d0404bebf6ae78.jpg

МОСКВА, 21 сен — РИА Новости, Кирилл Каримов. Мобильная связь стала критически важным сервисом для каждого из нас, наравне с электричеством или водой. Как работает базовая станция, почему связь сотовая и чем отличаются ее поколения — в материале РИА Новости.Почему сотоваяВопрос, почему мобильную связь часто называют сотовой, банальный, но достаточно важный для понимания принципов ее работы. Зона покрытия сотовой связи оператором дробится на ячейки. В центре каждой находится базовая станция (БС), а иногда и несколько.Но ведь речь идет о радиусе, причем здесь соты? Да, на идеально ровной поверхности, где нет физических препятствий, зона покрытия базовой станции представляет собой круг. В реальности базовая станция, как правило, имеет 3 антенны, каждая из которых покрывает угол в 120 градусов. Чтобы соседние БС вместе образовали единую сеть, зоны покрытия будут неизбежно перекрываться. Тогда-то каждая ячейка выглядит, как шестигранник или сотой.Для построения сот операторы связи используют радиопланирование — специалисты рассчитывают где, как и какую базовую станцию установить, учитывая уже существующее окружение. Современные базовые станции еще и “общаются” между собой — совсем необязательно, что ваш смартфон подключается к большой вышке, виднеющейся из окна квартиры, возможно, сигнал идет от миниатюрной фемтосоты, которую и рассмотреть неспециалисту трудно. А что с мертвыми зонами — ведь каждый встречался с ними, когда сигнал внезапно прерывался даже посреди большого города? Именно для борьбы с этим неприятным явлением индустрия пошла на миниатюризацию станций и внедрение многочисленных ретрансляторов сигнала. Порой случаются помехи и перегрузы — секторы базовой ситуации способны обработать ограниченное количество голосовых звонков. С современным оборудованием (и переходом части пользователей в мессенджеры) проблема стоит не так остро, а ведь еще несколько лет назад ситуация, когда не дозвонился на Новый год с поздравлением, была привычной.Принцип работы сотовой связиСовременная мобильная связь отличается эшелонированием, а БС не просто так называются базовыми. Фактически, это основа мобильной связи, на которую завязано обслуживание абонентов оператора.”Сотовая связь сейчас состоит из нескольких сетевых слоев: ядро сети, транспортная сеть и RAN (Radio access network). Последнее связано с базовыми станциями, их контроллерами, приемо-передающими антеннами. Современная базовая станция универсальна, чего не было раньше. Она, как правило, содержит в себе поддержку трех поколений — 2G, 3G и LTE. Но на сетях еще есть какое-то количество базовых станций, например, только с 2G-радиомодулями”, — говорит директор по стратегии и долгосрочному планированию развития сети билайн Владимир Валькович.Всякая базовая станция работает на определенном частотном диапазоне — от него зависит радиус действия вокруг БС. И чем ниже частота, тем он больше: за городом LTE в нижних диапазонах может “бить” на почти 20 км. В городе, где много препятствий, а частоты буквально “друг на друге”, базовая станция часто покрывает до нескольких сотен метров. В особенности это касается высокочастотной мобильной сети пятого поколения.Смартфон (или другой гаджет, работающий с мобильной сетью) связывается с базовой станцией, отправляя ей “международный идентификатор мобильного абонента” — IMSI. Это 15 цифр, в которых зашифрованы код страны, код сети и конкретная SIM-карта в сети мобильной связи. Именно поэтому IMSI уникален и в отличие от вашего номера телефона, не может быть перенесен на другую симку.И да, хоть телефон без сим-карты и не регистрируется в сети, но устанавливать связь с базовой станцией способен — благодаря этому, например, можно совершать экстренные вызовы.Перемещаясь со своим смартфоном в пространстве, вы даже не заметите, как он подключается к разным БС. Правда, это зависит от зоны и качества покрытия — если в больших городах это происходит бесшовно, то в поездке на поезде процесс переподключения может занять гораздо больше времени.Поколения стандартов мобильной связиРазвитие сотовой связи идет с 70-х годов прошлого века, пройдя через несколько поколений стандартов — от аналогового 1G до перспективного 6G, развертывание которого ожидается в конце текущего десятилетия. Актуальны 2G, 3G, LTE и 5G. Причем устаревшие форматы пока не собираются на покой, ведь для них и сейчас работа находится.По данным билайн, до 20 процентов абонентов используют преимущественно 2G — это голосовые вызовы и SMS. Следующий за ним 3G активно применяется умной техникой, а также в системе “ЭРА-Глонасс”: устройство вызова, расположенное в транспортном средстве, передает цифровые данные в голосовом канале в сетях второго и третьего поколения.”Любой оператор, в том числе и билайн, постоянно занят оптимизацией радиодиапазона — действующие частоты, например, 3G, передаются в использование новым LTE-станциям. Речи о полном отключении устаревающих стандартов мобильной связи не идет в ближайшие 1-2 года: они до сих пор востребованы, особенно в интернете вещей, однако идет постоянная оптимизация и перераспределение частот в пользу 4G/LTE”, — подчеркивает Владимир Валькович.Пятое поколение мобильной связи или 5G было представлено в середине десятых, а уже к 2022 году по всему миру работают сотни тысяч таких БС. Главное отличие от предшественниц заключается в принципе широкополосной мобильной связи: скорость интернета равняется 1-2 Гбит/с, а экспериментальные сети разгоняли и до 5 Гбит/с. Для справки — хороший проводной интернет по оптоволоконной линии выдает 1 Гбит/с. Развитие сетей пятого поколения в России продолжается, хотя темпы и не такие быстрые, как это было с LTE — регуляторы и государство пока окончательно не определились, какие частоты достанутся операторам для работы. Но “большая четверка” активно готовится к внедрению 5G: так, большая часть сети билайн готова к модернизации до следующего поколения, то есть это 5G-ready.В билайн внедряется технология 5G в частных мобильных сетях для обеспечения работы предприятий, пром. площадок и технопарков. Крупные пользователи используют ее не столько ради высокой скорости, но из-за низких задержек, чего LTE обеспечить не может. В отдельных сценариях использования, например, связи с беспилотным автомобилем или квадрокоптером, это критически важная характеристика.Перспективы сотовой связи в РоссииПомимо 5G, тестовые зоны для которого работают по всей России, мобильная связь имеет и другие векторы развития. Среди них, это поддержание стабильности качества связи.Покрытие мобильной связью территории России становится лучше каждый год, но операторам и государству есть еще над чем работать — например, над качеством сигнала вдоль федеральных трасс. Ряд совместных программ уже дали свои плоды, например, именно государственно-частное партнерство помогло обеспечить мобильной связью поселки и села с населением более 1000 человек.Отдельный вопрос связан с телекоммуникационным оборудованием. Часть из него попало под санкционные ограничения — операторы оптимизируют пути поставок и ищут альтернативных производителей. Ожидается, что перспективные российские разработки, в частности базовые станции 4G и 5G, появятся на рынке до конца 2023 года. Потенциальный спрос на него огромен — только билайн в 2021 году развернул более 20 тысяч новых базовых станций.В билайн создали запас оборудования с учетом уже запланированной программы модернизации на 2022-23 годы. Чтобы абоненты не столкнулись с падением качества связи, оператор повышает эффективность использования уже существующей техники — анализ больших данных помогает решать, где сейчас требуется более мощные БС, а куда можно установить менее производительное оборудование без потери качества связи.

https://ria.ru/20220915/telefon-1813459673.html

https://ria.ru/20220831/razrabotka-1813259150.html

россия

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2022

Артем Смирнов

Артем Смирнов

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

1

5

4.7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

1920

1080

true

1920

1440

true

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e6/08/1f/1813422200_117:0:1984:1400_1920x0_80_0_0_504f3962853ad05df9d3119e583e83ec.jpg

1920

1920

true

РИА Новости

1

5

4. 7

96

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Артем Смирнов

россия, технологии, билайн

Россия, Технологии, Билайн

МОСКВА, 21 сен — РИА Новости, Кирилл Каримов. Мобильная связь стала критически важным сервисом для каждого из нас, наравне с электричеством или водой. Как работает базовая станция, почему связь сотовая и чем отличаются ее поколения — в материале РИА Новости.

Почему сотовая

Вопрос, почему мобильную связь часто называют сотовой, банальный, но достаточно важный для понимания принципов ее работы. Зона покрытия сотовой связи оператором дробится на ячейки. В центре каждой находится базовая станция (БС), а иногда и несколько.

Мачта базовой станции

Но ведь речь идет о радиусе, причем здесь соты? Да, на идеально ровной поверхности, где нет физических препятствий, зона покрытия базовой станции представляет собой круг. В реальности базовая станция, как правило, имеет 3 антенны, каждая из которых покрывает угол в 120 градусов. Чтобы соседние БС вместе образовали единую сеть, зоны покрытия будут неизбежно перекрываться. Тогда-то каждая ячейка выглядит, как шестигранник или сотой.

Для построения сот операторы связи используют радиопланирование — специалисты рассчитывают где, как и какую базовую станцию установить, учитывая уже существующее окружение. Современные базовые станции еще и “общаются” между собой — совсем необязательно, что ваш смартфон подключается к большой вышке, виднеющейся из окна квартиры, возможно, сигнал идет от миниатюрной фемтосоты, которую и рассмотреть неспециалисту трудно.

А что с мертвыми зонами — ведь каждый встречался с ними, когда сигнал внезапно прерывался даже посреди большого города? Именно для борьбы с этим неприятным явлением индустрия пошла на миниатюризацию станций и внедрение многочисленных ретрансляторов сигнала. Порой случаются помехи и перегрузы — секторы базовой ситуации способны обработать ограниченное количество голосовых звонков. С современным оборудованием (и переходом части пользователей в мессенджеры) проблема стоит не так остро, а ведь еще несколько лет назад ситуация, когда не дозвонился на Новый год с поздравлением, была привычной.

Эволюция телефона: от мечты о передаче голоса на расстояние до 5G

15 сентября 2022, 11:00

Принцип работы сотовой связи

Современная мобильная связь отличается эшелонированием, а БС не просто так называются базовыми. Фактически, это основа мобильной связи, на которую завязано обслуживание абонентов оператора.

“Сотовая связь сейчас состоит из нескольких сетевых слоев: ядро сети, транспортная сеть и RAN (Radio access network). Последнее связано с базовыми станциями, их контроллерами, приемо-передающими антеннами. Современная базовая станция универсальна, чего не было раньше. Она, как правило, содержит в себе поддержку трех поколений — 2G, 3G и LTE. Но на сетях еще есть какое-то количество базовых станций, например, только с 2G-радиомодулями”, — говорит директор по стратегии и долгосрочному планированию развития сети билайн Владимир Валькович.

Всякая базовая станция работает на определенном частотном диапазоне — от него зависит радиус действия вокруг БС. И чем ниже частота, тем он больше: за городом LTE в нижних диапазонах может “бить” на почти 20 км. В городе, где много препятствий, а частоты буквально “друг на друге”, базовая станция часто покрывает до нескольких сотен метров. В особенности это касается высокочастотной мобильной сети пятого поколения.

Смартфон (или другой гаджет, работающий с мобильной сетью) связывается с базовой станцией, отправляя ей “международный идентификатор мобильного абонента” — IMSI. Это 15 цифр, в которых зашифрованы код страны, код сети и конкретная SIM-карта в сети мобильной связи. Именно поэтому IMSI уникален и в отличие от вашего номера телефона, не может быть перенесен на другую симку.

И да, хоть телефон без сим-карты и не регистрируется в сети, но устанавливать связь с базовой станцией способен — благодаря этому, например, можно совершать экстренные вызовы.

Перемещаясь со своим смартфоном в пространстве, вы даже не заметите, как он подключается к разным БС. Правда, это зависит от зоны и качества покрытия — если в больших городах это происходит бесшовно, то в поездке на поезде процесс переподключения может занять гораздо больше времени.

“Вымпелком” разработал систему “Маяк”, прогнозирующую загрузку сети

31 августа 2022, 10:00

Поколения стандартов мобильной связи

Развитие сотовой связи идет с 70-х годов прошлого века, пройдя через несколько поколений стандартов — от аналогового 1G до перспективного 6G, развертывание которого ожидается в конце текущего десятилетия. Актуальны 2G, 3G, LTE и 5G. Причем устаревшие форматы пока не собираются на покой, ведь для них и сейчас работа находится.

По данным билайн, до 20 процентов абонентов используют преимущественно 2G — это голосовые вызовы и SMS. Следующий за ним 3G активно применяется умной техникой, а также в системе “ЭРА-Глонасс”: устройство вызова, расположенное в транспортном средстве, передает цифровые данные в голосовом канале в сетях второго и третьего поколения.

“Любой оператор, в том числе и билайн, постоянно занят оптимизацией радиодиапазона — действующие частоты, например, 3G, передаются в использование новым LTE-станциям. Речи о полном отключении устаревающих стандартов мобильной связи не идет в ближайшие 1-2 года: они до сих пор востребованы, особенно в интернете вещей, однако идет постоянная оптимизация и перераспределение частот в пользу 4G/LTE”, — подчеркивает Владимир Валькович.

Пятое поколение мобильной связи или 5G было представлено в середине десятых, а уже к 2022 году по всему миру работают сотни тысяч таких БС. Главное отличие от предшественниц заключается в принципе широкополосной мобильной связи: скорость интернета равняется 1-2 Гбит/с, а экспериментальные сети разгоняли и до 5 Гбит/с. Для справки — хороший проводной интернет по оптоволоконной линии выдает 1 Гбит/с.

© Flickr / smithВышка сотовой связи

© Flickr / smith

Вышка сотовой связи

Развитие сетей пятого поколения в России продолжается, хотя темпы и не такие быстрые, как это было с LTE — регуляторы и государство пока окончательно не определились, какие частоты достанутся операторам для работы. Но “большая четверка” активно готовится к внедрению 5G: так, большая часть сети билайн готова к модернизации до следующего поколения, то есть это 5G-ready.

Вышка мобильной связи в стандарте LTE

В билайн внедряется технология 5G в частных мобильных сетях для обеспечения работы предприятий, пром. площадок и технопарков. Крупные пользователи используют ее не столько ради высокой скорости, но из-за низких задержек, чего LTE обеспечить не может. В отдельных сценариях использования, например, связи с беспилотным автомобилем или квадрокоптером, это критически важная характеристика.

Перспективы сотовой связи в России

Помимо 5G, тестовые зоны для которого работают по всей России, мобильная связь имеет и другие векторы развития. Среди них, это поддержание стабильности качества связи.

Покрытие мобильной связью территории России становится лучше каждый год, но операторам и государству есть еще над чем работать — например, над качеством сигнала вдоль федеральных трасс. Ряд совместных программ уже дали свои плоды, например, именно государственно-частное партнерство помогло обеспечить мобильной связью поселки и села с населением более 1000 человек.

Отдельный вопрос связан с телекоммуникационным оборудованием. Часть из него попало под санкционные ограничения — операторы оптимизируют пути поставок и ищут альтернативных производителей. Ожидается, что перспективные российские разработки, в частности базовые станции 4G и 5G, появятся на рынке до конца 2023 года. Потенциальный спрос на него огромен — только билайн в 2021 году развернул более 20 тысяч новых базовых станций.

В билайн создали запас оборудования с учетом уже запланированной программы модернизации на 2022-23 годы. Чтобы абоненты не столкнулись с падением качества связи, оператор повышает эффективность использования уже существующей техники — анализ больших данных помогает решать, где сейчас требуется более мощные БС, а куда можно установить менее производительное оборудование без потери качества связи.

Как работает сотовая связь? Разбор

Все мы пользуемся сотовой связью. Но интересно узнать — как она работает?

Почему связь называется сотовой? Кто кого ловит: телефон сеть или наоборот? Как сотовая связь работает в движении? Почему связь пропадает? И сколько человек может говорить по телефону одновременно?

Сегодня во всём разберёмся. А поможет нам в этом новый Kia Sorento с сервисами Kia Connect.

Соты

Ну а начнем с самого банального вопроса. А почему связь называется сотовой?

Всё дело в том, что зона покрытия сотовой связи делится на ячейки, в центре которых находятся базовые станции.

Каждая базовая станция — это такой внушительный набор оборудования, которая включает в себя: пару шкафов набитых телекоммуникационным оборудованием и россыпь из антенн бьющих во все стороны света.

И все эти девайсы окружают вас и нас повсюду.

Шкафы с оборудованием прячутся на последних этажах домов или прямо на крышах в специальных конторах.

Антенны также также стоят на крышах, на столбах, больших радиовышках или даже деревьях. Вот у меня вот дворе например.

Интересный момент состоит в том. что радиус действия одной станции зависит от частотного диапазона. И чем ниже частота, тем дальше бьет антенна. Также на расстояние влияют препятствия. Например, радиус покрытия 3G в мегаполисе где-то около 500 метров.

А вот за городом, в чистом поле, тот же 3G может добивать до 35 км. А 4G даже до 100 км, если поднять антенну достаточно высоко.

Но причём тут соты? Смотрите, на идеальной ровной поверхности, без препятствий, зона покрытия одной БС представляет собой ровный круг.

Но чтобы разные базовые станции вместе образовали единую сеть, их зоны покрытия должны частично перекрываться. От чего каждая ячейка приобретает форму соты или шестигранника.

Также интересная штука: чтобы не гасить сигнал друг друга соседние станции работают чуть-чуть на разных частотах.

А еще, сотовые сети могут состоять из базовых станций разного стандарта, чтобы оптимизировать работу и улучшить её покрытие.

Кстати, карты покрытия российских операторов есть в свободном доступе в сети. И еще одна карта покрытия сети.

С сотами, и базовыми станциями разобрались. Но как наши телефоны или гаджеты побольше подключатся к этой сети? Давайте разберёмся во всём, по порядку.

Регистрация

Итак, я вставил SIM-карту в смартфон, включил его и телефон начинает искать сеть, но что в этот момент происходит на самом деле?

Как только устройство включается, оно начинает прослушивать эфир в поисках сигналов от ближайших базовых станций. Поймав сигнал, телефон посылает несколько уникальных идентификационный кодов. Во первых, IMSI или International Mobile Subscriber Identity — это международный номер мобильного абонента.

Он состоит из 14-15 цифр и нескольких частей: включая код страны, код сети и отдельную строку цифр, обозначающих каждую конкретную SIM-карту в сети мобильной связи.

И не путайте его с номером мобильного телефона, который, кстати, по научному называется MSISDN — Mobile Subscriber Integrated Services Digital Number.

Между прочим, ваш мобильный номер на SIM-карте не хранится. Он хранится в специальной базе в опорной сети GSM и привязан к тому самому номеру IMSI.

Поэтому, в отличие от номера мобильного телефона, IMSI на другую симку перенести нельзя. IMSI уникален для каждой SIM-карты. Кстати, чисто теоретически мобильный номер можно изменить не меняя SIM-карты, для это надо просто подменить данные в базе опорной сети GSM.

IMSI — это основной код, который позволяет идентифицировать вас и понять к какому оператору привязан ваш номер. Но передаются и другие номера, а именно KI (Key Identification) — это уникальный 128-битный ключ аутентификации пользователя. А также, IMEI — уникальный номер устройства.

Кстати, о том как работает сим-карта и что такое IMEI подробнее можете узнать в наших материалах, про eSIM и IMEI, если интересно.

Кстати, без симки телефон также может устанавливает связь с базовыми станциями, просто не регестрируется в сети. Зато может совершать экстренные вызовы, что может быть очень полезно.

Дальше, получив данные, базовая станция понимает кто это и если всё ок, регистрирует в сети.

И телефон переходит в режим standby, то есть смартфон и станция поддерживают постоянный радиоконтакт, обмениваются пакетами и, откровенно говоря, следят друг за другом.

Методом триангуляции сеть определяет ваши координаты и если вы покидаете зону покрытия одной базовой станции или просто ухудшается качество сигнала по какой-либо причине, вас переключают на другую БС. Можно сказать, что оператор, аккуратненько передает абонента из рук одной базовой станции в руки.

Кстати, официально этот процесс называется handover. Благодаря хендоверу, мы можем спокойно смотреть YouTube, мчась в автомобиле, поезде или вагоне метро.

Но насколько быстро? Сеть 3G способна удержать абонента на скорости до 120 км/ч, что уже неплохо. А вот 4G и 5G вообще выдерживать скорость 500 км/ч, но только при очень хорошем покрытии сети.

Кстати, к сотовой сети подключены не только смартфоны пассажиров данного автомобиля, но и сам автомобиль — KIA Sorento, который мы используем для теста и разбора работы сотовой сети. А зачем? Расскажу чуть позже.

Почему связь пропадает?

Тем не менее, даже несмотря на хорошее покрытие, связь иногда пропадает, а звонок прерывается. Почему так происходит?

На самом деле есть всего две основные причины.

Во-первых, каким бы хорошим ни было покрытие, всё равно будут возникать мертвые зоны. Поэтому часто кроме больших базовый станций с большими антеннами операторы устанавливают направленные антенны с покрытием до 1 метра.

• Микроячейка -> менее 2 километров,
• Picocell -> менее 200 метров,
• Фемтосота -> около 10 метров,
• Attocell -> 1–4 метра

Но даже в этих случаях возможны прерывания связи из-за помех.

Ну и самое главное, базовая станция может быть просто перегружена. Ведь несмотря на то, что одновременно к сети могут быть подключены миллионы абонентов. Одновременно один сектор БС может обслуживать всего лишь до 72 звонков. При этом БС может состоять из 6 секторов итого всего одновременных 432 звонка на одну БС. Поэтому в определенные моменты, к примеру в канун Нового Года, могут происходить перегрузы.

Звонки

Но что именно происходит во время звонка? Опять же разберём всё по этапам.

В моем случае: вы набираете чей-то номер.

1. Сначала ваш смартфон передает сигнал базовой станции.
2. БС ловит сигнал, дешифрует его и начинает искать абонента, с которым мы хотим связаться: определяет в какой сети он находится, каким оператором обслуживается и прочее.
3. После чего передает запрос на ближайшую к абоненту базовую станцию.
4. Антенна БС начинает отправлять направленный сигнал и мы слышим звонок.

А те странные звуки, которые мы можем услышать, если телефон лежит рядом с колонками за пару секунд до звонка, это сигнал, который телефон передаёт обратно БС, сообщая, что он готов принять звонок.

Интернет

Примерно по такой же схеме можно не только совершать звонки, но и отправлять SMS, получать пуши и обмениваться пакетами данных через интернет-протокол.

Например, при помощи сотовой связи мы можем управлять девайсами интернета вещей или даже современными автомобилями.

Так вот, данный Kia Sorento непростой, в нем установлен комплекс телематики Kia Connect, который позволяют через приложение с вашего смартфона управлять различными функциями автомобиля.

Можно дистанционно запускать двигатель, настроить микроклимат, включить подогрев сидений и руля. Можно открывать/закрывать двери, включать аварийку или даже сигналить (что пригодится, если вы часто забываете, где припарковали авто или просто у вас странное чувство юмора).

Хотя чтобы определить, где авто, часто сигналить не придется, ведь геолокация автомобиля также отображается в приложении. Есть встроенная система навигации с пробками и погодой. Можно даже искать рестораны, заправки и отправлять прокладку маршрута с телефона на авто.

Что особенно круто, это функции безопасности. На смартфон приходят уведомления о срабатывании штатной сигнализации, телематика сообщает о незакрытых дверях и окнах. Есть автономный режим (без выхода в сеть) и «гостевой» режим. А в приложении можно посмотреть занимательную статистику.

И всё это работает по всей стране где бы вы не находились.

А всё благодаря встроенной симке и сотовым сетям, о работе которых мы сегодня и рассказали вам достаточно подробно и надеемся интересно!

Post Views: 11 113

31.1 ПРИНЦИПЫ СОТОВОЙ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ. Во всем мире аналоговые мобильные сети постепенно заменяются цифровыми мобильными сетями. Хотя голосовая связь по-прежнему остается основным приложением в мобильных системах, службы передачи данных, в частности, доступ к Интернету, быстро наверстывают упущенное, и специалисты по прогнозированию технологий говорят, что в ближайшем будущем устройств с беспроводным доступом в Интернет будет больше, чем устройств с проводным доступом в Интернет.

В системах сотовой подвижной связи существует множество стандартов, главным образом потому, что системы развились из аналоговых систем в разных странах. Сотовые системы в США, Японии и Европе основаны на разных стандартах. В этом разделе мы изучим общие принципы систем сотовой мобильной связи и изучим Глобальную систему мобильной связи (GSM), которая является широко принятым стандартом в Европе, Азии и Африке.

Хотя основным приложением в системах мобильной связи по-прежнему остается голосовая связь, приложения для передачи данных сейчас догоняют его очень быстро.

31.1.1 Односотовые системы

Первые системы мобильной связи были аналогичны системам телевизионного вещания. Базовая станция располагалась в самой высокой точке зоны обслуживания. На базовой станции был очень мощный передатчик. Базовая станция обслуживала территорию радиусом около 50 км. Мобильные терминалы, состоящие из антенны, радиопередатчика, приемника и соответствующей схемы управления, устанавливались в автомобиле. Для связи одним мобильным терминалом используется один канал. Канал состоит из двух частот: одной частоты для связи от базовой станции к мобильному терминалу (называемой нисходящей линией связи) и одной частоты для связи от мобильного терминала к базовой станции (называемой восходящей линией связи). Каждой базовой станции назначается количество каналов в зависимости от плотности абонентов в регионе.

В односотовых системах вся зона обслуживания обслуживается одной базовой станцией. Недостатки этого подхода заключаются в том, что требуются мощные передатчики, энергопотребление мобильного телефона будет высоким, а расширение системы затруднено.

Эти традиционные мобильные системы можно назвать односотовыми, поскольку вся зона покрытия составляет только одну соту. Недостатки этого типа системы:

• На базовой станции требуются очень мощные передатчики, а мобильные терминалы – мощные передатчики стоят дорого.

• Пропускная способность системы будет очень низкой, поскольку для зоны обслуживания доступно только фиксированное количество каналов (из-за ограниченного радиочастотного спектра).

• Количество абонентов, которые могут звонить одновременно, также будет ограничено.

• Размер мобильных терминалов будет большим из-за мощных передатчиков.

• Из-за мощных радиоустройств на мобильных устройствах энергопотребление будет очень высоким, что потребует частой подзарядки аккумуляторов мобильных устройств.

• Расширение системы для обслуживания большего числа абонентов будет очень сложным.

  Для преодоления этих ограничений были разработаны многосотовые системы.

31.1.2 Многосотовые системы

Компания Bell Laboratories представила концепцию многосотовых систем в начале 19 века.70-е годы. Скандинавские страны первыми внедрили коммерческие многосотовые мобильные системы в 1981 году. В многосотовой системе зона обслуживания делится на соты, как показано на рис. 31.1. Ячейка — это основная географическая единица в мобильной системе. Каждая ячейка представлена ​​шестиугольником. Каждая ячейка имеет базовую станцию ​​с маломощным передатчиком. Размер ячейки может варьироваться в зависимости от местности: естественной местности, такой как горы и озера, или искусственной местности, такой как здания. Каждой ячейке выделяется несколько каналов, и все мобильные телефоны, находящиеся в этой ячейке, используют эти каналы для связи. Главной привлекательностью этого подхода является использование очень маломощных передатчиков на базовых станциях, а также в мобильных телефонах.

Рисунок 31.1: Многосотовая система с зоной обслуживания, разделенной на соты (кластер из семи сот).

В многосотовых системах зона обслуживания делится на небольшие области, называемые ячейками. Каждая ячейка будет иметь базовую станцию ​​с маломощным передатчиком. Соседние соты не могут использовать одни и те же частоты.

В многосотовой системе две соседние соты не могут использовать один и тот же канал из-за помех. Когда мобильный абонент переходит из одной ячейки в другую во время разговора, есть два варианта: либо вызов должен быть сброшен, либо мобильный терминал должен переключиться на канал, используемый новой ячейкой. Поскольку сброс вызова неприемлем, используется другой вариант. Когда мобильный терминал находится на границе одной соты, уровень сигнала снижается, и мобильный терминал отслеживает уровни сигналов каналов в соседних сотах и ​​переключается на канал, для которого уровень сигнала высок. Вызов не будет сброшен, и разговор можно продолжить, используя новый канал. Этот процесс называется передача или передача . Конечно, передача обслуживания усложняет сотовую мобильную связь, но она имеет много преимуществ:

• Из-за низкой мощности, необходимой для каждой базовой станции и мобильных терминалов, можно разрабатывать недорогие системы. Размер мобильных терминалов также будет меньше.

• В зависимости от расстояния между мобильным терминалом и базовой станцией для связи могут использоваться переменные уровни мощности, что снижает требования к мощности и, следовательно, требования к батареям мобильных терминалов.

• В зависимости от количества каналов, выделенных для каждой ячейки, будет установлено ограничение на количество одновременных вызовов. Если число абонентов или трафик в ячейке со временем увеличиваются, ячейку можно разделить и установить новые базовые станции.

• Размер ячейки не фиксирован, поэтому ячейки могут быть разных размеров. В городских районах с высокой плотностью абонентов размер соты может быть небольшим, а в сельской местности размер соты может быть большим.

Повторное использование частот: Каждому оператору сотовой связи будет выделено фиксированное количество каналов для использования в зоне обслуживания. Поставщик услуг должен наилучшим образом использовать каналы, чтобы обеспечить максимальное количество одновременных вызовов. Хотя соседние соты не могут использовать одни и те же каналы, одни и те же каналы могут повторно использоваться в других сотах при условии, что существует минимальное разделяющее расстояние между сотами, использующими одни и те же каналы. Здесь важна концепция кластеров. Кластер — это группа ячеек, и никакие каналы внутри кластера не используются повторно.

Преимущества многосотовых систем заключаются в том, что на базовых станциях и мобильных терминалах требуются только маломощные передатчики, можно повторно использовать частоты и легко расширять сеть.

При повторном использовании частот каждой соте назначается группа радиоканалов. Те же самые каналы могут быть повторно использованы в другом кластере ячеек. На рис. 31.1 показан кластер из 7 ячеек. Ячейки, обозначенные цифрой 1, во всех трех кластерах могут использовать один и тот же набор каналов.

Разделение соты: По экономическим причинам вначале оператор сотовой связи не будет проектировать сотовую систему с сотами небольшого размера. У поставщика услуг могут быть большие соты для начала, и по мере увеличения абонентской нагрузки соты будут разделены, будет установлено больше базовых станций, а схема повторного использования частот будет переработана.

Технология мобильных телефонов » Electronics Notes

Мобильный телефон или технология сотовой связи широко используются и основаны на концепции повторного использования частоты приложением в ряде сот покрытия.

Основы сотовой/мобильной связи Включает:
Что такое сотовая связь Концепция сотовой системы Сеть радиодоступа, РАН Антенная технология базовой станции Методы множественного доступа Дуплексные методы Что внутри мобильного телефона SIM-карты Сдавать Транспортное сообщение

Мобильный телефон или технология сотовой связи широко используются с начала 1980-х годов.

С момента своего первого появления его использование очень быстро возросло до такой степени, что большая часть населения мира имеет доступ к этой технологии.

От развитых до развивающихся стран мобильные телефоны или технологии сотовой связи установлены во всех странах мира.

Индустрия сотовой связи была основной движущей силой роста радио- и электронной промышленности.

Развитие сотовой связи

Несмотря на то, что сотовая связь сейчас вошла в повседневную жизнь, на ее развитие ушло много лет.

Хотя основные концепции технологии сотовой связи были предложены в 1940-х годах, только в середине 1980-х радиотехнологии и системы были развернуты, чтобы обеспечить широкую доступность.

Использование систем сотовой связи быстро росло, и, например, было подсчитано, что к 2011 году в Соединенном Королевстве с мобильных телефонов было совершено больше звонков, чем с проводных устройств.

Другой пример роста сотовых телекоммуникационных систем произошел в 2004 г. , когда GSMA объявила на Всемирном мобильном конгрессе в феврале 2004 г., что количество абонентов мобильной связи GSM превышает 1 миллиард – с момента запуска первой сети прошло 12 лет. Для сравнения, потребовалось более 100 лет, чтобы достичь такого же показателя для проводных телефонных соединений.

Тогда к 2015 году было активно более 7 миллиардов мобильных абонентов (для всех технологий). Это большой подвиг, если учесть, что население Земли составляет немногим более 7 миллиардов человек. Это означало, что у многих людей было более одной подписки, хотя проникновение на рынок, очевидно, было очень значительным.

Заметка об истории технологии мобильных телефонов:

Технология мобильных телефонов развивается с каждым годом. С момента появления первых систем сотовой связи в 19 в.С 80-х годов по сегодняшний день развитие новых технологий неуклонно улучшало доступные системы. Начиная с аналоговых систем первого поколения, были введены новые цифровые системы 2G, и они продвинулись вперед, так что в настоящее время разрабатывается технология 5G.

Подробнее о История мобильного телефона.

Поколения сотовой связи

Много говорят о поколениях мобильных телефонов. 2G уступил место 3G, который затем перешел к 4G, а затем к 5G, 6G и так далее.

Эти новые поколения мобильных телефонов или сотовых телефонов появились по мере того, как старая технология была принята и к системе предъявлялись новые требования. Часто это были новые требования, поскольку становилось возможным увидеть, как можно использовать систему следующего поколения и какие преимущества она принесет.

Эти новые поколения стали возможными благодаря развитию общей электроники и радиотехнологий.

Каждое поколение мобильных телефонов преследовало свои цели и могло обеспечивать различные уровни функциональности.

Возможно, в разных поколениях также существовало несколько различных конкурирующих стандартов. Для сотовой связи 3G существовало два основных стандарта, а для 4G — только один, поскольку существовал глобальный консенсус в отношении системы, которую следует использовать, и это облегчало глобальный роуминг. 5G был таким же, и поэтому он не получил никакого брендинга, кроме 5G.

Ключевые концепции сотовой связи

Как видно из названия, технология сотовой связи основана на концепции использования большого количества базовых станций, каждая из которых покрывает небольшую область или ячейку.

Поскольку каждая базовая станция поддерживает связь с разумным числом пользователей, это означает, что вся система может поддерживать огромное количество соединений, а уровень использования частот является хорошим.

Система сотовой связи имеет ряд различных областей, каждая из которых выполняет свою функцию. Основные области, детализированные ниже, являются основными, на которые обычно ссылаются при обсуждении систем сотовой связи. Каждая из этих областей часто может быть разделена гораздо дальше на разные сущности.

По мере развития мобильных или сотовых сетей принимаются новые подходы, и хотя основные концепции остаются прежними, некоторые методы, используемые для их достижения, могут различаться.

Мобильный телефон или пользовательское оборудование, UE

Абонентское оборудование или мобильный телефон — элемент системы мобильной связи, видимый пользователю. Он подключается к сети и позволяет пользователю получать доступ к услугам передачи голоса и данных.

Фактическое оборудование может принимать различные формы, традиционные мобильные телефоны, большие и маленькие смартфоны и многие другие устройства, такие как планшеты и т. д., также подключаются к мобильной сети.

В дополнение к этому, многие устройства, используемые для мониторинга, обнаружения и приведения в действие в рамках так называемого Интернета вещей, также действуют как мобильные устройства, подключающиеся к сети.

Хотя мы часто думаем, что основными подключениями к мобильной сети являются мобильные телефоны, которые мы используем, количество подключенных устройств быстро растет, а их сложность и возможности также значительно возрастают.

Подробнее о . . . . что есть в мобильном телефоне.

Сеть радиодоступа, РАН

Сеть радиодоступа находится на периферии системы сотовой связи. Он обеспечивает связь с пользовательским оборудованием из сотовой сети.

Он состоит из ряда элементов и в целом включает базовую станцию ​​и контроллер базовой станции.

По мере развития технологий сотовой связи используемые термины и то, что они содержат, меняются, но их основная функция остается практически неизменной.

Также все большее распространение получают такие технологии, как Open RAN. Открытая сеть радиодоступа O-RAN — это непатентованная версия системы сети радиодоступа (RAN), которая обеспечивает взаимодействие между оборудованием сотовой сети, предоставляемым различными поставщиками.

Подробнее о . . . . сеть радиодоступа, РАН.

Базовая сеть

Базовая сеть является центром системы сотовой связи. Он управляет всей системой, а также хранит пользовательские данные, управляет контролем доступа, связывается с внешним миром и предоставляет множество других функций.

Сеть включает множество функций. Очевидно, что он обеспечивает значительные уровни связности между различными элементами сети радиодоступа, а также управляет передачей обслуживания от одной соты к другой, поскольку знает расположение ячеек, их загрузку и многие другие факторы.

Однако базовая сеть также имеет множество объектов и выполняет многие другие действия. Он обеспечивает аутентификацию и доступ для мобильных телефонов, разрешенных в сети, как для домашних пользователей, так и для тех, кто находится в роуминге.

Базовая сеть для сотовой сети также обеспечивает проверку самих мобильных телефонов, поскольку она проверяет IMEI, международный идентификатор мобильного оборудования и может блокировать мобильные телефоны, которые могут быть украдены или не разрешены для использования и т. д.

Другие виды деятельности включают выставление счетов — это основная деятельность, необходимая для обеспечения функционирующей и жизнеспособной сотовой или мобильной сети. Этот элемент будет связан с такими областями, как продажи, где устанавливаются новые контракты.

В целом, базовая сеть выполняет огромное количество действий, и хотя пользователь ее не видит, она является основным элементом любой сети мобильной связи.

Сети мобильной связи состоят из огромного количества элементов, которые должны работать эффективно, чтобы предоставлять услуги, которые мы привыкли ожидать от наших систем мобильной связи.