,

Как работает сотовая связь. Часть 2: звонки и вышки

Во второй части этого материала мы расскажем про базовые станции, развеем мифы про их опасность и углубимся в процесс передачи данных
Современный мир вряд ли можно представить без новомодных мобильных смартфонов и мобильной связи, о которой мы уже говорили в предыдущей части этого материала. Да, мы пользуемся всем этим сотни раз в день. Каждый раз, когда просто смотрим на смартфон или используем другим образом, полагаемся именно на сотовые сети. Ставьте «+» в комментариях, если и этот материал загрузили именно через мобильный интернет и сейчас читаете в метро или на лавке в парке.
Уж точно не каждый понимает, как устроена мобильная связь. Именно поэтому мы решили рассказать о ней на страницах нашего сайта. Это вторая часть материала, которая расставит недостающие точки над «i». Да сегодня смартфоны впечатляют скоростью работы, дисплеями на миллионы цветов, громкими спикерами и набором из камер. Но без доступа к сотовым сетям они превращаются банальные тамагочи. Именно поэтому тема сотовых сетей не теряет в актуальности.

Для работы сотовых сетей нужно много базовых станций


Вы не раз видели такие вышки в полях и на крышах высотных зданий, но вряд ли догадывались, что они как-то связаны с сотовой связью. Знакомьтесь, это базовые станции. Они расположены почти по всему миру. Каждая из них может обрабатывать около четырёхсот звонков одновременно и ловить сигналы на расстоянии до 35 километров. По сути, это ретрансляторы, которые служат для соединения мобильных устройств друг с другом и всех их с сетью.
Как работает сотовая связь. Часть 2: звонки и вышки
Базовая станция на крыше многоэтажки. Источник: siava.ru
Идеальная высота для размещения базовых станций — от 15 до 60 метров над землёй. Их цепляют на высотки, электростолбы и даже деревья. Это даёт возможность расширить сотовую с их помощью как на можно большее расстояние.

Антенны сотовых выше поделены на секторы, направленные в разные стороны. Каждый из них обслуживает сотни и тысячи звонков в минуту. Таких секторов на станции может быть до шести. Для мобильных операторов лучше, когда больше станций. Увеличение делений на каждой из них негативно влияет на качество связи, поэтому к такому подходу прибегают только в крайнем случае или на территориях, которые не заселены достаточно плотно.

Станции выглядят как продолговатые серые ящики, из которых торчат антенны. Они могут как принимать, так и транслировать сигналы — каждая из них обычно принадлежит отдельному сотовому оператору. Помимо этого, на базовых станциях можно увидеть радиорелейные тарелки, через которые они подключаются к своим владельцам. Антенны на них работают в разных частотных диапазонах, которые дают возможность покрыть как большое нежилое пространство, так и населённый город.
Как работает сотовая связь. Часть 2: звонки и вышки
Центр контроля сети МТС. Источник: habr.com
Логично, что работу такой большой и сложной системы должен кто-то регулировать. Так и есть — 24 часа в сутки и 7 дней в неделю за этим следит ЦКС (Центр Контроля Сети). Главная задача его работников — диагностика и устранение проблем. Для этого на каждой базовой станции расположены десятки датчиков, отправляющих данные специалистам. Если в одном из секторов происходит поломка, оператор видит это на своём мониторе как мигающую лампочку и отправляет команду на починку.

Сегодня специалисты собирают огромное количество данных о работе базовых станций. Их анализ даёт возможность находить неполадки ещё до того, как они повлияют на качество связи. Как правило, за каждой из них регулярно наблюдают по два сотрудника.

Говорят, если мобильный телефон не ловит сигнал сотовой вышки, его нужно поднять как можно выше. Подпрыгнуть с ним или на столб залезть. Эта тема обыграна в десятках комичных моментов в современном кино. Но это абсолютно не так.

Дело в том, что сигнал от сотовых вышек распространяется практически в одной плоскости. Именно поэтому гораздо эффективнее будет отойти на пару метров в сторону, так как это позволит телефону начать поиск новых станций поблизости. Помимо этого, сотовый сигнал сильно искажают массивные здания, так что если вы находитесь в городе, просто пройдите на соседнюю улицу, и делений на полосе связи вашего телефона сразу станет намного больше.
Как работает сотовая связь. Часть 2: звонки и вышки
Палочки и чёрточки на экране iPhone X. Источник: yousense.info
Кстати, привычные индикаторы сети работают абсолютно не так, как мы когда-то себе представляли. На самом деле, все эти палочки, полосочки и чёрточки указывают только на расстояние до сотовой вышки, но не на качество связи.

Что интересно, специальные базовые станции устанавливают даже в самолёты. Они связываются с оператором связи через спутники и дают возможность пассажирам оставаться на связи во время всего перелёта вне зависимости от его продолжительности.

Опасность от базовых станций сильно преувеличена


В сети ходит очень много мифов по поводу опасности мобильной связи. После установки очередной сотовой вышки то и дело появляются сообщения о грудах мёртвых тараканов, головных болях и даже массовых раковых заболеваниях.

Сотовые вышки передают сигнал на мобильные устройства, который находится в спектре где-то между FM-радиоволнами и микроволнами. От него есть неионизирующее излучение, которое не влияет на клеточную структуру. В природе также есть ионизирующее излучение, причиной которого становятся рентгеновские лучи и ультрафиолет. Оно уже может менять клеточную структуру, поэтому в большом объёме становится причиной раковых заболеваний — базовые станции тут не при чём.
Как работает сотовая связь. Часть 2: звонки и вышки
Базовая станция в городе. Источник: mobilecart.ru
Излучение базовых станций контролируют по плотности потока энергии, которая проходит сквозь наше с вами тело. На территории нашей страны её отслеживают по нормам «Электромагнитного излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ)» — СанПиН 2.2.4/2.1.8.055 96. Если брать в учёт диапазон частот базовых станций, в России действует ограничение 1 мВт/м² — это в сотню раз меньше, чем в Европе и США. Поэтому о здоровье граждан у нас пекутся гораздо лучше.

Как показывают практические исследования в реальных условиях реальное излучение базовых станций до 15 раз меньше предельного значения уже на дистанции сотни метров — это в том случае, если антенна сотовой вышки смотрит прямо на вас.

Как оказывается, вред для здоровья могут нести только сотовые вышки, расположенные на пустырях. Входить на их территорию обычно нельзя — она ограждена специальным забором. Когда на них происходят ремонтные работы, все антенны отключают и только потом пускают сотрудников. Если видите такой объект в чистом поле, лучше не приближайтесь к нему на продолжительное время. Устроить пикник возле него — далеко не самая лучшая идея, и лучше выбрать какое-то более безопасное место.
Как работает сотовая связь. Часть 2: звонки и вышки
Большая базовая станция в поле. Источник: newsko.ru
Опасными также считаются компактные фемтосоты. Это такие базовые станции в формате мини, которые устанавливают в офисах, чтобы улучшить приём сигнала сотовой сети. Лучше всего находиться от них на дистанции больше одного или пары метров.

Соединение с абонентом осуществляется средствами коммутатора


Когда вы нажимаете кнопку вызова, ваше мобильное устройство тут же связывается с ближайшей базовой станцией, которая должна выделить ему свободный голосовой канал. Она отправляет его сначала на контроллер, а потом на коммутатор, который пытается найти необходимого абонента в домашней сети или за её пределами. В последнем случае подключаются компании-партнёры, которые таким же образом ищут необходимого пользователя внутри своей сети. Это звучит сложно, но на деле проще простого.

После этого с помощью коммутатора идёт соединение с конкретным абонентом, с которым вы можете поговорить через голосовую связь. Если не возникло никаких проблем, вам это должно выйти сделать вполне успешно.
Как работает сотовая связь. Часть 2: звонки и вышки
Винтажный коммутатор. Источник: rusdoc.ru
Говорят, что эхо в трубке — верный признал прослушки. Данный миф настолько стар, что пришёл ещё от наших бабушек. Это неправда. Если вы слышите эхо во время разговора по телефону, это может обозначать что угодно, но не то, что кто-то вас прослушивает. Одна из причин возникновения эха — использование громкой связи одним из абонентов. В этом случае звук из телефона может отражаться от стен и возвращаться обратно. Также эхо может говорить о проблемах в работе системы шумоподавления.

Да, кстати и молнии мобильники не притягивают. Национальное управление океанических и атмосферных исследований США доказало, что сотовые телефоны, также как и мелкие металлические предметы или ювелирные изделия, не могут привлекать молнии — всё же, они предпочитают бить в высокие объекты. Человек может оказаться в опасности, не потому что говорит по телефону, а потому что делает это в неподходящем месте — например, в поле, где является самым высоким объектом.

Кстати, сегодня работа мобильного интернета не так сильно отличается от голосовых вызовов. Вместо другого абонента ваш смартфон просто запрашивает у базовой станции доступ к всемирной паутине, и она ему его предоставляет.

Для потери связи с сетью есть четыре основных причины


Во-первых, помехи могут создавать неисправное устройство, старая SIM-карта и даже неправильный материал для чехла. Если кейс на вашем смартфоне выполнен с использованием обильного количества металла, то проблемы со звонками наверняка будут.

Во-вторых, разрывы соединения могут происходить в тех местах, где есть «дырки» в покрытии. Если ближайшие базовые станции находятся слишком далеко от вас, или вы находитесь слишком высоко или низко по отношению к ним. Обычно их строят таким образом, чтобы поле их покрытия ложилось внахлёст. Тем не менее, это не всегда возможно из-за географии местности и может быть нецелесообразно из-за общей мизерной заселённости определённого региона.
Как работает сотовая связь. Часть 2: звонки и вышки
Покрытие сотовой связи в РФ и ближайших странах. Источник: reddit.com
Вы сталкиваетесь с этим во время езды на автомобиле или поезде. Чем дальше от города, тем связь обычно хуже. На некоторых участках дороги её может вообще не быть, и в этом нет ничего странного ил сверхъестественного.

В-третьих, обрывы часто связаны с перенапряжением сети. Оно может возникнуть тогда, когда ближайшие к вам станции уже обрабатывают слишком много звонков. Наиболее типичный момент для этого — крупные праздники. Сколько раз такое бывало с каждым: звонишь старому другу, чтобы поздравить его с Новым Годом, а в ответ слышишь лишь тишину. Звонок сбрасывается, начинаются короткие гудки, и это повторяется снова и снова. Пока станция не разгрузится, позвонить не получится.

В-четвёртых, каждый оператор определяет для себя приоритетный режим работы — тип соединения, который предлагается клиентам в первую очередь. У местных компаний это 3G. Если он не может предоставить хотя бы его, связь может падать.

Без современной сотовой связи мир был бы абсолютно другим


Когда вспоминаешь жизнь без современной мобильной связи, становится страшно. Чтобы банально позвонить, нужно было находиться в помещении или использовать специальные таксофоны, разбросанные по городу. Общаться было реально сложно.

Без скоростного мобильного интернета и смартфоны бы вряд ли появились. Скорее всего, мы бы пользовались какими-то мультимедийными плеерами для фильмов, портативными приставками и кнопочными звонилками — мир был бы совсем не тем.
Последнее изменение:
 
MrGrave
MrGrave , 9 сентября 2019 - 08:42   (...)
Много мифов:
«Палочки» телефона показывают не расстояние, не качество, а мощность принимаемого сигнала.
Мощность излучения на сотнях метрах упадет не в 15, а в 15 000 раз (грубо говоря), никаких исследований проводить не нужно — давно существуют формулы.
Под башней абсолютно безопасно.
Оператор не определяет тип соединения который предлагает в первую очередь — все зависит от наличия покрытия диапазонами в конкретных местах и возможностях телефона.
Ответить

Добавить комментарий
Если нужно ответить кому-то конкретно,
лучше нажать на «Ответить» под его комментарием