Fast jeder nutzte ein Mobiltelefon, aber nur wenige dachten darüber nach, wie das alles funktioniert? In diesem literarischen Werk werden wir versuchen zu betrachten, wie Kommunikation aus der Sicht Ihres Telekommunikationsbetreibers abläuft.

Wenn Sie eine Nummer wählen und anrufen oder jemand Sie anruft, kommuniziert Ihr Gerät per Funk mit einer der Antennen der nächstgelegenen Basisstation.

Jede der Basisstationen enthält ein bis zwölf nach innen gerichtete Transceiverantennen verschiedene Seiten Kommunikation mit Abonnenten aus allen Richtungen zu ermöglichen. Im Fachjargon werden Antennen auch „Sektoren“ genannt. Sie selbst haben sie wahrscheinlich schon oft gesehen – große graue rechteckige Blöcke.

Von der Antenne wird das Signal per Kabel direkt an die Steuereinheit der Basisstation übertragen. Der Satz von Sektoren und einem Kontrollblock wird normalerweise genannt: BS, Basisstation, Basisstation. Mehrere Basisstationen, deren Antennen ein bestimmtes Territorium oder einen bestimmten Bereich der Stadt bedienen, sind mit einer speziellen Einheit verbunden – der sogenannten LAC, Local Area Controller, oft einfach genannt Regler. An einen Controller sind in der Regel bis zu 15 Basisstationen angeschlossen.

Die Controller wiederum, von denen es auch mehrere sein können, sind mit der ganz zentralen „Gehirn“-Einheit verbunden – MSC, Mobile Services Switching Center, Mobile Services Control Center, im Volksmund bekannt als schalten. Der Schalter bietet Zugang (und Eingabe) zu städtischen Telefonleitungen und anderen Betreibern Mobilfunkkommunikation und so weiter.

Das heißt, am Ende sieht das ganze Schema in etwa so aus:

Kleine GSM-Netze nutzen nur einen Switch; größere, die mehr als eine Million Teilnehmer bedienen, können zwei, drei oder mehr nutzen M.S.C., miteinander vereint.

Warum so komplex? Es scheint, dass man die Antennen einfach an den Schalter anschließen könnte – und das war's, es gäbe keine Probleme ... Aber so einfach ist es nicht. Es dreht sich alles um ein einfaches englisches Wort – aushändigen. Dieser Begriff bezieht sich auf die Übergabe in Mobilfunknetzen. Das heißt, wenn Sie die Straße entlanggehen oder ein Auto fahren (Zug, Fahrrad, Rollschuhe, Asphaltfertiger...) und gleichzeitig telefonieren, dann, damit die Verbindung nicht unterbrochen wird (und es wird nicht unterbrochen), Sie müssen Ihr Telefon rechtzeitig von einem Sektor in einen anderen, von einer BS in eine andere, von einem lokalen Bereich in einen anderen usw. umschalten. Wenn die Sektoren dementsprechend direkt mit dem Switch verbunden wären, müssten alle diese Umschaltungen vom Switch verwaltet werden, der bereits etwas zu tun hat. Ein mehrstufiges Netzwerkdesign ermöglicht eine gleichmäßige Lastverteilung, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines Geräteausfalls und damit eines Kommunikationsverlusts verringert wird.

Beispiel: Wenn Sie und Ihr Telefon vom Abdeckungsbereich eines Sektors in den Abdeckungsbereich eines anderen wechseln, übernimmt die BS-Steuereinheit die Übertragung des Telefons, ohne die „überlegenen“ Geräte zu beeinträchtigen. L.A.C. Und M.S.C.. Dementsprechend erfolgt der Übergang zwischen verschiedenen B.S., dann wird es kontrolliert L.A.C. und so weiter.

Die Funktionsweise des Schalters sollte etwas genauer betrachtet werden. Ein Switch in einem Mobilfunknetz erfüllt fast die gleichen Funktionen wie eine PBX in kabelgebundenen Telefonnetzen. Er bestimmt, wo Sie anrufen, wer Sie anruft, ist für den Betrieb zusätzlicher Dienste verantwortlich und entscheidet letztlich im Allgemeinen, ob Sie anrufen können oder nicht.

Kommen wir zum letzten Punkt: Was passiert, wenn Sie Ihr Telefon einschalten?

Hier schalten Sie Ihr Telefon ein. Ihre SIM-Karte hat Sondernummer, das sogenannte IMSI – Internationale Abonnentenidentifikationsnummer. Diese Nummer ist für jede SIM-Karte auf der Welt eindeutig und genau anhand dieser Nummer unterscheiden Betreiber einen Teilnehmer vom anderen. Wenn Sie das Telefon einschalten, sendet es diesen Code, der an die Basisstation weitergeleitet wird LAC, LAC– Der Reihe nach zum Schalter. Hier kommen zwei Dinge ins Spiel Zusatzmodule mit dem Schalter verbunden – HLR, Heimatregister Und VLR, Besucherstandortregister. Jeweils, Register der Heimabonnenten Und Register der Gastabonnenten. IN HLR werden gespeichert IMSI alle Teilnehmer, die mit diesem Betreiber verbunden sind. IN VLR enthält wiederum Daten über alle Teilnehmer, die derzeit das Netzwerk nutzen dieses Betreibers. IMSIübertragen auf HLR(Natürlich in hochverschlüsselter Form; auf die Besonderheiten der Verschlüsselung gehen wir nicht näher ein, wir sagen nur, dass für diesen Vorgang ein anderer Block verantwortlich ist – AuC, Authentifizierungszentrum), HLR prüft wiederum, ob er einen solchen Abonnenten hat und wenn ja, ob dieser beispielsweise wegen Nichtzahlung gesperrt ist. Wenn alles in Ordnung ist, ist dieser Abonnent registriert VLR und kann von nun an telefonieren. Bei großen Betreibern kann es sein, dass nicht nur einer, sondern mehrere parallel arbeiten HLR Und VLR. Versuchen wir nun, alle oben genannten Punkte in der Abbildung darzustellen:

Hier haben wir uns kurz angeschaut, wie das Mobilfunknetz funktioniert. Tatsächlich ist dort alles viel komplizierter, aber wenn wir alles so beschreiben, wie es ist, dann kann diese Präsentation an Umfang durchaus „Krieg und Frieden“ übertreffen.

Als nächstes schauen wir uns an, wie (und vor allem warum!) der Betreiber Geld von unserem Konto abbucht. Wie Sie wahrscheinlich schon gehört haben, Tarifpläne es sind drei verschiedene Typen– das sogenannte „credit“, „advance“ und „prepaid“, aus dem Englischen Im Voraus bezahlt, also Prepaid. Was ist der Unterschied? Schauen wir uns an, wie Geld während eines Gesprächs abgeschrieben werden kann:

Nehmen wir an, Sie haben irgendwo angerufen. Auf der Telefonzentrale wurde aufgezeichnet, dass der eine oder andere Teilnehmer dort angerufen und, sagen wir, fünfundvierzig Sekunden lang gesprochen hat.

Der erste Fall ist, dass Sie über ein Kredit- oder Vorauszahlungssystem verfügen. In diesem Fall passiert Folgendes: Daten über Ihre und nicht nur Ihre Anrufe werden in der Vermittlungsstelle gesammelt und dann in der Reihenfolge der allgemeinen Warteschlange in einen speziellen Block namens übertragen Abrechnung, vom Englischen zu bill – Rechnungen bezahlen. Abrechnung ist für alle Angelegenheiten im Zusammenhang mit dem Geld der Abonnenten verantwortlich – berechnet die Kosten für Anrufe, schreibt Abonnementgebühren ab, schreibt Geld für Dienste ab und so weiter.

Geschwindigkeit der Informationsübertragung von M.S.C. V Abrechnung hängt davon ab, wie viel Rechenleistung Sie haben Abrechnung, oder anders gesagt, wie schnell es ihm gelingt, technische Daten über getätigte Anrufe in direktes Geld umzuwandeln. Je mehr Teilnehmer sprechen oder je „langsamer“ die Abrechnung ist, desto langsamer bewegt sich die Warteschlange und desto größer ist dementsprechend die Verzögerung zwischen dem Gespräch selbst und der tatsächlichen Abbuchung des Geldes für dieses Gespräch. Diese Tatsache hängt mit der Unzufriedenheit zusammen, die einige Abonnenten oft zum Ausdruck bringen: „Sie sagen, sie stehlen Geld!“ Ich habe zwei Tage lang nichts gesagt – ein gewisser Betrag wurde abgeschrieben …“ Aber es berücksichtigt überhaupt nicht, dass für Gespräche, die beispielsweise vor drei Tagen stattfanden, das Geld nicht sofort abgeschrieben wurde... Die Leute versuchen, gute Dinge nicht zu bemerken... Und heutzutage zum Beispiel Die Abrechnung konnte einfach nicht funktionieren – wegen eines Unfalls oder weil irgendwie modernisiert wurde.

In die entgegengesetzte Richtung – von der Abrechnung bis M.S.C.- Es gibt eine weitere Warteschlange, in der Abrechnung informiert die Telefonzentrale über den Status der Abonnentenkonten. Auch hier ein ziemlich häufiger Fall – die Schulden auf dem Konto können mehrere zehn Dollar betragen, Sie können aber trotzdem telefonieren – und zwar genau deshalb, weil die „Reverse“-Warteschlange noch nicht eingetroffen ist und die Telefonzentrale noch nicht weiß, dass Sie es sind ein böswilliger Schuldner und Sie hätten schon vor langer Zeit gesperrt werden sollen.

Vorabtarife unterscheiden sich von Kredittarifen nur in der Art der Abrechnung mit dem Abonnenten – im ersten Fall zahlt eine Person einen bestimmten Betrag auf das Konto ein und von diesem Betrag wird nach und nach Geld für Anrufe abgezogen. Diese Methode ist praktisch, da Sie damit Ihre Kommunikationskosten planen und bis zu einem gewissen Grad begrenzen können. Die zweite Option ist das Guthaben, bei dem die Gesamtkosten aller Anrufe für einen beliebigen Zeitraum („ Abrechnungszyklus„), in der Regel pro Monat, wird in Form einer Rechnung ausgestellt, die der Abonnent bezahlen muss. Das Guthabensystem ist praktisch, da es Sie vor den Fällen absichert, in denen Sie dringend telefonieren müssen, aber das Geld auf Ihrem Konto plötzlich aufgebraucht ist und Ihr Telefon gesperrt ist.

Prepaid ist völlig anders aufgebaut:

Im Prepaid Abrechnung als solches wird üblicherweise „ Pripad-Plattform».

Unmittelbar in dem Moment, in dem die Telefonverbindung hergestellt wird, wird eine direkte Verbindung hergestellt schalten Und Prepaid-Plattform. Keine Warteschlangen, die Daten werden direkt während des Gesprächs in Echtzeit in beide Richtungen übertragen. In diesem Zusammenhang zeichnen sich Prepaid-Angebote durch folgende charakteristische Merkmale aus: Das Fehlen einer Abonnementgebühr (da es diese nicht gibt). Abrechnungszeitraum), ein begrenztes Angebot an Zusatzleistungen (technisch ist es schwierig, sie in „Echtzeit“ abzurechnen), die Unfähigkeit, „rote Zahlen zu schreiben“ – das Gespräch wird einfach unterbrochen, sobald das Geld auf dem Konto aufgebraucht ist. Klare Würde Präipedes ist die Möglichkeit, den Geldbetrag auf dem Konto und damit Ihre Ausgaben genau zu kontrollieren.

IN Präipedes manchmal wird ein lustiges Phänomen beobachtet - wenn Prepaid-Plattform aus irgendeinem Grund weigert sich zu arbeiten, zum Beispiel wegen Überlastung, dann entsprechend für Abonnenten Prepaid-Tarife Zu diesem Zeitpunkt sind alle Anrufe absolut kostenlos. Was sie – die Abonnenten – tatsächlich glücklich macht.

Aber wie berechnet sich unser Geld, wenn wir drinnen reden? wandernd? Und wie funktioniert das Telefon generell im Roaming? Nun, versuchen wir, diese Fragen zu beantworten:

Nummer IMSI besteht aus 15 Ziffern, wobei die ersten 5 Ziffern, die sogenannten СС – Ländercode(3 Ziffern) und NC – Netzwerkcode(5 Ziffern) – charakterisieren Sie eindeutig den Betreiber, mit dem Sie verbunden sind dieser Abonnent. Nach diesen fünf Zahlen VLR findet den Gastbetreiber HLR Heimatbetreiber und schaut hinein - aber kann dieser Teilnehmer tatsächlich Roaming bei diesem Betreiber nutzen? Wenn ja, dann IMSI ist registriert bei VLR Gastbetreiber und in HLR home - Link zum gleichen Gast VLR um zu wissen, wo man nach dem Abonnenten suchen muss.

Auch die Situation bei der Abschreibung von Geldern in der Abrechnung ist nicht ganz einfach. Aufgrund der Tatsache, dass Anrufe von der Gastvermittlungsstelle bearbeitet werden, die „Heimvermittlungsstelle“ jedoch das Geld zählt Abrechnung, große Verzögerungen bei der Abbuchung von Geldern sind durchaus möglich - bis zu einem Monat. Zwar gibt es Systeme, zum Beispiel „ Kamel2“, die auch beim Roaming nach dem Prepaid-Prinzip funktionieren, also Geld in Echtzeit abbuchen.

Hier stellt sich eine weitere Frage: Wofür wird das Geld abgeschrieben? wandernd? Wenn „zu Hause“ alles klar ist – es gibt klar definierte Tarifpläne, dann ist die Situation beim Roaming anders – es wird viel Geld abgeschrieben und es ist nicht klar, warum. Nun, versuchen wir es herauszufinden:

Alle Telefonanrufe während des Roamings werden in drei Hauptkategorien unterteilt:

Eingehende Anrufe – in diesem Fall bestehen die Kosten für den Anruf aus:

Kosten internationaler Anruf Von der Heimat in die Gastregion
+
Kosten eines eingehenden Anrufs von einem Gastanbieter
+
Abhängig vom jeweiligen Gastbetreiber fällt ein gewisser Aufpreis an

Ausgehender Anruf nach Hause:

Kosten für einen internationalen Anruf aus der Gastregion in die Heimat
+
Kosten für einen ausgehenden Anruf von einem Gastanbieter

Ausgehender Anruf in die Gastregion:

Kosten für einen ausgehenden Anruf von einem Gastanbieter
+
Je nach Betreiber fällt ein gewisser Aufpreis an

Wie Sie sehen, hängen die Kosten für Anrufe beim Roaming nur von zwei Dingen ab – davon, mit welchem ​​Netzbetreiber der Teilnehmer zu Hause verbunden ist und welchen Netzbetreiber der Teilnehmer unterwegs nutzt. Dies zeigt eine sehr wichtige Sache: Die Kosten einer Roaming-Minute hängen absolut nicht vom vom Abonnenten gewählten Tarifplan ab.

Ich möchte noch eine Bemerkung hinzufügen: Wenn zwei Telefone eines Betreibers zusammen mit einem anderen Betreiber unterwegs sind (nun, zum Beispiel sind zwei Freunde in den Urlaub gefahren), dann wird es für sie sehr teuer, miteinander zu sprechen – den Anrufer bezahlt wie bei abgehenden Anrufen nach Hause, und der Empfänger bezahlt den Anruf wie jemand, der von zu Hause kommt. Dies ist einer der Nachteile des GSM-Standards: Die Kommunikation erfolgt in diesem Fall durch das Haus. Obwohl es technisch durchaus möglich ist, eine Verbindung „direkt“ zu arrangieren, welcher Betreiber macht das, wenn man alles so lassen kann, wie es ist, und Geld verdient?

Noch eine Frage, in in letzter Zeit Besitzer mehrerer Mobiltelefone fragen sich oft: Wie viel kostet die Weiterleitung eines Anrufs von einem Telefon auf ein anderes? Und es ist durchaus möglich, diese Frage zu beantworten:

Nehmen wir an, die Anrufweiterleitung ist von Telefon B zu Telefon C eingestellt. Ein Anruf wird von Telefon A zu Telefon B getätigt – entsprechend wird der Anruf zu Telefon C weitergeleitet. In diesem Fall zahlen sie:

Telefon A – wie für ausgehende Anrufe an Telefon B
(eigentlich ist das logisch – schließlich nennt er es so)
Telefon B – zahlt den Weiterleitungspreis
(normalerweise ein paar Cent pro Minute)
+
die Kosten für einen internationalen Anruf von der Region, in der B registriert ist, in die Region, in der C registriert ist
(Wenn die Telefone aus derselben Region stammen, ist diese Komponente Null).
Telefon C – zahlt wie bei eingehenden Anrufen von Telefon A

Abschließend möchte ich noch einen subtilen Punkt erwähnen: Wie viel wird die Weiterleitung im Roaming kosten? Und hier beginnt der Spaß:

Beispielsweise verfügt das Telefon über eine Anrufweiterleitung basierend auf Besetztbedingungen Privatnummer. Dann um eingehender Anruf das sogenannte „ Roaming-Schleife" - Der Anruf geht an Telefon zu Hauseüber Gast schalten Entsprechend hoch sind die Kosten für einen solchen weitergeleiteten Anruf Wanderer entspricht der Summe der Kosten für eingehende und ausgehende Anrufe nach Hause zuzüglich der Kosten für die Weiterleitung. Und das Lustige daran ist, dass der Roamer möglicherweise nicht einmal weiß, dass ein solcher Anruf stattgefunden hat, und anschließend überrascht ist, wenn er die Rechnung für die Kommunikation sieht.

Es folgt praktische Ratschläge– Auf Reisen ist es ratsam, alle Arten der Weiterleitung zu deaktivieren (Sie können sie nur bedingungslos belassen – in diesem Fall funktioniert eine „Roaming-Schleife“ nicht), insbesondere die Weiterleitung an Voicemail- sonst könnte man sich später lange fragen: „Wo ist denn das Geld geblieben?“

Liste der im Text verwendeten Begriffe:

AuC– Authentifizierungszentrum, Authentifizierungszentrum, ist für die Verschlüsselung von Informationen verantwortlich, wenn diese über das Netzwerk übertragen und vom Netzwerk empfangen werden
Abrechnung– Abrechnung, Kassenbuchhaltungssystem des Betreibers
B.S.– Basisstation, Basisstation, mehrere Transceiver-Antennen, die zu einem Steuergerät gehören.
Kamel2– eines der Prepaid-Systeme, das eine sofortige Abbuchung von Geldern beim Roaming ermöglicht
CC– Ländercode, Ländercode im GSM-Standard (für Russland – 250)
GSM– Global System for Mobile Communications, der weltweit am weitesten verbreitete Mobilfunkstandard
Übergabe – Übertragung der Handgerätsteuerung von einer Antenne/Basisstation/LAC zu einer anderen
HLR– Home Location Register, ein Register der Heimatteilnehmer, enthält detaillierte Informationenüber alle an diesen Betreiber angeschlossenen Abonnenten.
IMEI– International Mobile Equipment Identification, internationale Geräteseriennummer im GSM-Standard, eindeutig für jedes Gerät
IMSI– Die International Mobile Subscriber Identification, die internationale Seriennummer eines Teilnehmers für GSM-Standarddienste, ist für jeden Teilnehmer eindeutig
L.A.C.– Local Area Controller, Local Zone Controller, Geräte, Arbeitsleiter eine bestimmte Anzahl von Basisstationen, deren Antennen ein bestimmtes Gebiet versorgen.
Lokaler Bereich– Lokale Zone, ein Gebiet, das von BSs bedient wird, die Teil desselben LAC sind
M.S.C.- Mobile Services Switching Center, Mobile Services Control Center, Switch ist die zentrale Verbindung des GSM-Netzes.
NC– Netzwerkcode, Netzwerkcode, der Code eines bestimmten Betreibers in einem bestimmten Land im GSM-Standard (für MTS – 01, BeeLine – 99).
Prepaid– Prepaid, Vorauszahlung – ​​ein Abrechnungssystem, das auf der sofortigen Abbuchung von Geldern basiert.
Wandernd– Roaming, Nutzung des Netzwerks eines anderen „Gast“-Betreibers.
SIM– Subscriber Identification Module, Subscriber Identification Module, SIM-Karte – eine in das Telefon eingesetzte elektronische Einheit, auf der die IMSI des Teilnehmers aufgezeichnet wird.
VLR– Besucherstandortregister, Register der aktiven Abonnenten – enthält Informationen über alle Abonnenten, die derzeit die Dienste dieses Betreibers nutzen.

Das Mobiltelefon ist ein integraler Bestandteil einer modernen, technologisch fortschrittlichen Gesellschaft. Trotz der Gemeinsamkeit und scheinbaren Einfachheit dieses Geräts wissen nur sehr wenige Menschen, wie es funktioniert. Mobiltelefon.

Mobiltelefongerät

Moderne Technologien und der ständig voranschreitende Fortschritt ermöglichen die Entwicklung von Telefonen mit einer Vielzahl von Funktionen und Fähigkeiten. Mit jedem neuen Modell werden Telefone dünner, schöner und erschwinglicher. Trotz der großen Modell- und Herstellervielfalt sind alle Geräte nach dem gleichen Prinzip aufgebaut.

Im Wesentlichen handelt es sich bei einem Mobiltelefon um ein Empfangs- und Sendegerät, das in seinem Gehäuse über einen Empfänger, einen Sender und eine Funkantenne verfügt. Der Empfänger empfängt ein Funksignal, wandelt es in elektrische Impulse um und sendet es in Form elektrischer Wellen an den Lautsprecher Ihres Telefons. Der Lautsprecher wandelt diese elektrischen Impulse in den Ton um, den wir hören, wenn wir mit der anderen Person sprechen.

Das Mikrofon nimmt Ihre Sprache auf, wandelt sie in elektrische Signale um und sendet sie an den eingebauten Sender. Die Aufgabe des Senders besteht darin, elektrische Impulse in Radiowellen umzuwandeln und diese über eine Antenne an die nächstgelegene Station zu senden. Die Antenne dient dazu, den Empfang und die Übertragung von Funkwellen vom Telefon zum nächstgelegenen Mobilfunksender zu verbessern.

Wie funktioniert ein Festnetztelefon?

Das Design eines Festnetztelefons unterscheidet sich kaum von dem eines Mobiltelefons. IN Festnetztelefon Es besteht keine Notwendigkeit, elektrische Impulse in Funkwellen umzuwandeln, da der Kontakt mit dem Teilnehmer über ein Telefonkabel über eine automatische Telefonzentrale (ATS) erfolgt. Die Station muss nicht nach einem Gerät innerhalb ihres Versorgungsbereichs suchen und verbindet Sie beim Wählen einer Nummer automatisch mit dem Telefonapparat, an dem diese Nummer registriert ist.

Wie funktioniert mobile Kommunikation?

Jeder von uns hat die Möglichkeit, eine große Anzahl von Funktürmen visuell zu beobachten verschiedene Teile Städte. Diese Türme werden in der Regel an höchstmöglichen Stellen, auf Dächern von Hochhäusern, auf Bauwerken anderer Kommunikationswege oder auf eigenen stationären Türmen installiert. Diese Funktürme werden Basisstationen (BS) genannt. Sie werden vielleicht feststellen, dass solche Stationen in Städten viel häufiger installiert sind als in Überlandgebieten. Dies liegt daran, dass es in städtischen Umgebungen viele natürliche Störungen in Form von Betongebäuden und verschiedenen Metallkonstruktionen gibt, die die Signalqualität erheblich verschlechtern. Gleichzeitig konzentriert sich eine größere Anzahl von Teilnehmern in Städten, was zu einer starken Belastung des Mobilfunknetzes führt und zur Aufrechterhaltung einer guten Kommunikationsqualität eine erhöhte Abdeckung erforderlich ist.

Ihr Telefon verfügt über eine eigene Identifikation in Form Ihrer Mobilfunknummer SIM-Karten. Wenn das Mobiltelefon eingeschaltet ist, scannt es ständig die Umgebung auf der Suche nach einem Netzwerk und wählt automatisch die Basisstation aus, die die beste Signalqualität bietet. Gleichzeitig informiert es die Station über ihren Standort und Status, sodass der Zentralrechner des Mobilfunkbetreibers immer weiß, welche Basisstation das Telefon in Reichweite hat und ob es bereit ist, ein Anrufsignal zu empfangen. Sobald eine andere Person Ihre Nummer anruft, erkennt der Computer Ihren Standort und sendet ein Klingelsignal an Ihr Telefon. Wenn das Telefon ausgeschaltet ist oder sich nicht in Reichweite der nächsten Basisstation befindet, teilt Ihnen der Computer mit, dass sich der Teilnehmer außerhalb der Reichweite befindet und keinen Anruf entgegennehmen kann.

Wie viele von uns fragen sich, was passiert, nachdem wir die Anruftaste auf unserem Mobiltelefon gedrückt haben? Wie funktionieren Mobilfunknetze?

Höchstwahrscheinlich nicht. Meistens wählen wir geschäftlich die Bundesnummer des Gesprächspartners an einem Automaten, daher interessiert uns zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht, was da ist und wie es funktioniert. Aber das sind erstaunliche Dinge. Wie kann man eine Person anrufen, die sich in den Bergen oder mitten im Meer befindet? Warum können wir uns während eines Gesprächs schlecht hören oder sogar ganz unterbrochen werden? Unser Artikel wird versuchen, das Funktionsprinzip der Mobilfunkkommunikation zu beleuchten.

So ist der größte Teil des dicht besiedelten Territoriums Russlands mit sogenannten BS bedeckt, die ohne Abkürzung Basisstationen genannt werden. Viele könnten ihnen beim Reisen zwischen Städten ihre Aufmerksamkeit schenken. Auf freiem Feld ähneln Basisstationen eher rot-weißen Türmen. Aber in der Stadt werden solche BS mit Bedacht auf den Dächern von Nichtwohn-Hochhäusern platziert. Diese Türme sind in der Lage, ein Signal von jedem Mobiltelefon zu empfangen, das sich in einem Umkreis von nicht mehr als 35 Kilometern befindet. Die „Kommunikation“ zwischen der BS und dem Telefon erfolgt über einen speziellen Dienst oder Sprachkanal.

Sobald eine Person auf einem Mobilgerät die von ihr benötigte Nummer wählt, findet das Gerät die ihm am nächsten gelegene Basisstation für einen speziellen Dienstkanal und fordert sie auf, einen Sprachkanal zuzuweisen. Nachdem er eine Anfrage vom Gerät erhalten hat, sendet der Tower eine Anfrage an den sogenannten Controller, den wir kurz BSC nennen. Derselbe Controller leitet die Anfrage an den Switch weiter. Der MSC Smart Switch ermittelt, mit welchem ​​Betreiber der angerufene Teilnehmer verbunden ist.

Wenn sich herausstellt, dass ein Anruf zu einem Telefon innerhalb desselben Netzes getätigt wird, beispielsweise von einem Beeline-Teilnehmer zu einem anderen Teilnehmer dieses Betreibers oder innerhalb von MTS, innerhalb von Megafon usw., beginnt die Vermittlung, das herauszufinden Standort des angerufenen Teilnehmers. Dank des Home Location Register findet der Switch heraus, wo sich die gesuchte Person befindet. Er kann überall sein, zu Hause, bei der Arbeit, auf der Datscha oder sogar in einem anderen Land. Dies hindert die Vermittlungsstelle nicht daran, den Anruf an die entsprechende Vermittlungsstelle weiterzuleiten. Und dann beginnt sich das „Wirrwarr“ zu „entwickeln“. Das heißt, ein Anruf vom „Responder“-Schalter geht an den „Responder“-Controller und dann an dessen Basisstation bzw. an das Mobiltelefon.

Stellt der Switch fest, dass der angerufene Teilnehmer zu einem anderen Betreiber gehört, sendet er eine Anfrage an den Switch eines anderen Netzes.
Stimmen Sie zu, das Schema ist recht einfach, aber schwer vorstellbar. Wie eine „intelligente“ Basisstation ein Telefon findet, eine Anfrage sendet und der Switch selbst den Betreiber und den anderen Switch bestimmt. Was genau ist eine Basisstation? Es stellt sich heraus, dass es sich um mehrere Eisenschränke handelt, die sich entweder unter dem Dach des Gebäudes, auf dem Dachboden oder in einem speziellen Container befinden. Die wichtigste Voraussetzung ist, dass der Raum gut klimatisiert sein muss.

Es ist logisch, dass die BS über eine Antenne verfügt, die ihr hilft, Kommunikationen zu „fangen“. Die BS-Antenne besteht aus mehreren Teilen (Sektoren), von denen jeder für das Territorium verantwortlich ist. Der vertikal angeordnete Teil der Antenne ist für die Kommunikation mit Mobiltelefonen zuständig, der runde für die Kommunikation mit dem Controller.

Ein Sektor ist in der Lage, gleichzeitig Anrufe von siebzig Telefonapparaten zu empfangen. Wenn wir berücksichtigen, dass ein BS aus sechs Sektoren bestehen kann, kann er gleichzeitig problemlos 6*72=432 Anrufe verarbeiten.

In der Regel reicht diese Leistung der Basisstation aus. Natürlich gibt es Situationen, in denen die gesamte Bevölkerung unseres Landes gleichzeitig miteinander anruft. Das Neujahr. Für einige reicht es, nur den geschätzten Satz „Frohes Neues Jahr!“ ins Telefon zu sagen, während andere bereit sind, rund um die Uhr mit einem unbegrenzten Tarif der Communications Corporation zu sprechen und Gäste und Pläne für die ganze Nacht zu besprechen.

Allerdings sind die Basisstationen unabhängig von der Dauer des Gesprächs überfordert und es kann sehr schwierig sein, den Teilnehmer zu erreichen. Aber an Wochentagen, fast das ganze Jahr über, reicht eine BS von sechs Sektoren völlig aus, zumal der Betreiber für eine optimale Auslastung die Stationen entsprechend der Bevölkerung des Gebiets auswählt. Einige Betreiber bevorzugen große BSs, um die Qualität der bereitgestellten Kommunikation zu verbessern.

Es gibt drei Bereiche, in denen die BS arbeiten kann und die die Anzahl der unterstützten Geräte und die zurückgelegte Distanz bestimmen. Im 900-MHz-Bereich ist die Station in der Lage, ein großes Gebiet abzudecken, im 1800-MHz-Bereich wird sich die Entfernung jedoch deutlich verringern, dafür erhöht sich die Anzahl der angeschlossenen Sender. Das dritte Band bei 2100 MHz geht bereits von einer neuen Kommunikationsgeneration aus – 3G.
Es ist klar, dass es in dünn besiedelten Gebieten sinnvoller ist, eine Basisstation mit 900 MHz zu installieren, aber in einer Stadt sind 1800 MHz geeignet, um dickere Betonwände besser zu durchdringen, und Sie werden zehnmal mehr dieser BSs benötigen als in einem Dorf. Beachten Sie, dass eine BS drei Bänder gleichzeitig unterstützen kann.

Stationen im 900-MHz-Modus decken ein Gebiet mit einem Radius von 35 km ab, aber wenn sie derzeit nur wenige Telefone bedienen, können sie bis zu 70 km „durchbrechen“. Natürlich können unsere Mobiltelefone BS auch in einer Entfernung von 70 km „finden“. Basisstationen sind so konzipiert, dass sie die Erdoberfläche so weit wie möglich abdecken und einer großen Anzahl von Menschen die Kommunikation am Boden ermöglichen. Daher ist es möglich, Signale in einer Entfernung von mindestens 35 Kilometern zu empfangen, also in derselben Entfernung Himmel, die Basisstationen „durchbrechen“ nicht.

Um ihren Passagieren Mobilfunkkommunikation zu ermöglichen, beginnen einige Fluggesellschaften damit, kleine BSs an Bord von Flugzeugen zu platzieren. Die Kommunikation zwischen der „himmlischen“ Basisstation und der „irdischen“ Basisstation erfolgt über einen Satellitenkanal. Seit der Arbeit mobile Geräte kann den Flugablauf stören, Bord-BS kann einfach ein-/ausgeschaltet werden, verfügt über mehrere Betriebsmodi, bis hin zur vollständigen Deaktivierung der Übertragung von Sprachnachrichten. Während eines Fluges kann es passieren, dass Ihr Telefon versehentlich an eine Basisstation mit schlechterem Signal oder keinen freien Kanälen übertragen wird. In diesem Fall wird das Gespräch unterbrochen. All dies sind die Feinheiten der Mobilfunkkommunikation am Himmel in Bewegung.

Neben Flugzeugen stehen auch Penthouse-Bewohner vor einigen Problemen. Sogar unbegrenzter Tarif und VIP - bei unterschiedlichen BSs helfen die Konditionen des Mobilfunkbetreibers nicht weiter. Ein Bewohner einer Wohnung in einer oberen Etage verliert den Kontakt, wenn er von einem Zimmer in ein anderes wechselt. Dies kann dadurch passieren, dass das Telefon in einem Raum eine BS „sieht“ und in einem anderen eine andere „erkennt“. Daher wird die Verbindung während eines Gesprächs unterbrochen, da diese BSs relativ weit voneinander entfernt sind und von einem Betreiber nicht einmal als „benachbart“ angesehen werden.

Wir alle benutzen Mobiltelefone, aber selten denkt jemand darüber nach, wie sie funktionieren? In diesem Artikel versuchen wir zu verstehen, wie die Kommunikation mit Ihrem Mobilfunkanbieter tatsächlich funktioniert.

Wenn Sie Ihren Gesprächspartner anrufen oder jemand Sie anruft, wird Ihr Telefon über einen Funkkanal mit einer der Antennen des Nachbarn verbunden Basisstation (BS, BS, Basisstation).Jede Mobilfunkbasisstation (im Volksmund Mobilfunkmasten) umfasst eine bis zwölf Sende- und Empfangsstationen Antennen, mit Richtungen in verschiedene Richtungen, um den Teilnehmern in ihrem Bereich qualitativ hochwertige Kommunikation zu bieten. Experten nennen solche Antennen in ihrem Fachjargon „Sektoren“ Dabei handelt es sich um graue rechteckige Strukturen, die man fast täglich auf Gebäudedächern oder besonderen Masten sieht.

Das Signal einer solchen Antenne wird per Kabel direkt an die Steuereinheit der Basisstation übertragen. Die Basisstation ist eine Sammlung von Sektoren und eine Steuereinheit. In diesem Fall wird ein bestimmter Teil einer Siedlung oder eines Territoriums von mehreren Basisstationen bedient, die an eine Spezialeinheit angeschlossen sind – lokaler Zonencontroller(abgekürzt LAC, Local Area Controller oder einfach „Controller“). In der Regel vereint ein Controller bis zu 15 Basisstationen in einem bestimmten Gebiet.

Die Controller ihrerseits (es können auch mehrere sein) sind an den Hauptblock angeschlossen - Mobile Services Switching Center (MSC), was zur Vereinfachung der Wahrnehmung meist einfach genannt wird "schalten". Der Switch wiederum stellt Ein- und Ausgänge für alle Kommunikationsleitungen bereit – sowohl Mobilfunk- als auch Kabelleitungen.

Wenn Sie das Geschriebene in Form eines Diagramms darstellen, erhalten Sie Folgendes:
Kleinere GSM-Netze (normalerweise regional) können nur einen Switch verwenden. Große wie unsere „Big Three“-Betreiber MTS, Beeline oder MegaFon, die Millionen von Abonnenten gleichzeitig bedienen, nutzen mehrere miteinander verbundene MSC-Geräte.

Lassen Sie uns herausfinden, warum ein so komplexes System erforderlich ist und warum es unmöglich ist, Basisstationsantennen direkt an den Switch anzuschließen. Dazu müssen Sie über einen anderen Begriff sprechen, der in der Fachsprache genannt wird aushändigen. Es charakterisiert die Übergabe von Diensten in Mobilfunknetzen auf Relay-Basis. Mit anderen Worten: Wenn Sie sich zu Fuß oder in einem Fahrzeug auf der Straße bewegen und telefonieren, sollten Sie Ihr Gerät umgehend von einem BS-Sektor in einen anderen, aus dem Versorgungsbereich von ​, umschalten, damit Ihr Gespräch nicht unterbrochen wird ​von einer Basisstation oder einer lokalen Zone des Controllers zu einer anderen usw. Wären also die Sektoren der Basisstation direkt mit dem Switch verbunden, müsste dieser diesen Vorgang der Übergabe aller seiner Teilnehmer selbst durchführen, und der Switch hat bereits genügend Aufgaben. Um die Wahrscheinlichkeit von Geräteausfällen im Zusammenhang mit Überlastungen zu verringern, wird der Aufbau von GSM-Mobilfunknetzen daher nach einem Mehrebenenprinzip umgesetzt.

Wenn Sie und Ihr Telefon daher vom Versorgungsbereich eines BS-Sektors in den Versorgungsbereich eines anderen wechseln, wird diese Bewegung von der Steuereinheit dieser Basisstation ausgeführt, ohne mehr „Hoch-“ zu berühren. Ranking“-Geräte – LAC und MSC. Wenn die Übergabe zwischen verschiedenen BSs erfolgt, übernimmt der LAC usw.

Der Switch ist nichts anderes als das wichtigste „Gehirn“ von GSM-Netzen, daher sollte seine Funktionsweise genauer betrachtet werden. Ein Mobilfunk-Switch übernimmt in den Netzen von Festnetzbetreibern etwa die gleichen Aufgaben wie eine PBX. Er versteht, wo Sie anrufen oder wer Sie anruft, regelt den Betrieb zusätzlicher Dienste und entscheidet tatsächlich, ob Sie aktuell telefonieren können oder nicht.

Lassen Sie uns nun herausfinden, was passiert, wenn Sie Ihr Telefon oder Smartphone einschalten.

Sie haben also den „Zauberknopf“ gedrückt und Ihr Telefon eingeschaltet. Auf der SIM-Karte Ihres Mobilfunkanbieters befindet sich eine spezielle Rufnummer IMSI – Internationale Teilnehmeridentifikationsnummer. Es handelt sich um eine eindeutige Nummer für jede SIM-Karte, nicht nur für Ihren Mobilfunkanbieter MTS, Beeline, MegaFon usw., sondern eine eindeutige Nummer für alle Mobilfunknetze der Welt! Auf diese Weise unterscheiden Betreiber ihre Abonnenten voneinander.

Sobald Sie das Telefon einschalten, sendet Ihr Gerät diesen IMSI-Code an die Basisstation, die ihn an den LAC weiterleitet, der ihn wiederum an den Switch sendet. Gleichzeitig kommen zwei zusätzliche Geräte ins Spiel, die direkt an den Switch angeschlossen sind – HLR (Heimatstandortregister) Und VLR (Besucherstandortregister). Ins Russische übersetzt heißt das dementsprechend: Heim-Abonnentenregister Und Gastabonnentenregister. HLR speichert die IMSI aller Teilnehmer in seinem Netzwerk. Das VLR enthält Informationen über diejenigen Teilnehmer, die derzeit das Netzwerk dieses Betreibers nutzen.

Die IMSI-Nummer wird mithilfe eines Verschlüsselungssystems an das HLR übertragen (für diesen Vorgang ist ein anderes Gerät verantwortlich). AuC – Authentifizierungscenter). Gleichzeitig prüft das HLR, ob ein Teilnehmer mit einer bestimmten Nummer in seiner Datenbank vorhanden ist, und wenn die Tatsache seiner Existenz bestätigt wird, prüft das System, ob er derzeit Kommunikationsdienste nutzen kann oder beispielsweise eine finanzielle Sperre hat. Wenn alles normal ist, wird dieser Teilnehmer zum VLR weitergeleitet und erhält anschließend die Möglichkeit, Anrufe zu tätigen und andere Kommunikationsdienste zu nutzen.

Der Übersichtlichkeit halber stellen wir diesen Vorgang anhand eines Diagramms dar:

Daher haben wir das Funktionsprinzip von GSM-Mobilfunknetzen kurz beschrieben. Tatsächlich ist diese Beschreibung recht oberflächlich, denn... Wenn wir uns näher mit den technischen Details befassen, würde sich der Stoff als um ein Vielfaches umfangreicher und für die meisten Leser als deutlich unverständlicher erweisen.

Im zweiten Teil werden wir uns weiter mit dem Betrieb von GSM-Netzen vertraut machen und überlegen, wie und wofür der Betreiber Geld von unserem Konto abbucht.

Die Kommunikation zwischen Mobiltelefonen, auch Mobiltelefonen genannt, erfolgt nicht wie bei einem herkömmlichen Telefonsystem über Kabel, sondern über Funkwellen. Um ein Mobiltelefon anzurufen, müssen Sie die Nummer wie gewohnt wählen. So gelangt die Funknachricht an eine Basisstation, die von der Mobilfunkgesellschaft kontrolliert wird.

An einer Station, die alle Anrufe innerhalb eines bestimmten Radius oder einer bestimmten Zone bedient, erkennt das Steuerungsgerät einen Anruf auf einem offenen Funkkanal. Darüber hinaus sendet es ein Signal an die automatische Telefonzentrale des Mobilfunknetzes. Durch das Auslesen spezieller, vom Telefon übermittelter Codes,

Die automatische Telefonzentrale überwacht die Bewegung des Fahrzeugs im Bereich der ersten Station. Wenn das Fahrzeug während eines Anrufs eine Zone passiert und in der nächsten landet, wird der Anruf automatisch an die in dieser Zone betriebene Basisstation weitergeleitet. Beim Anrufen eines Mobiltelefons stellt der Anrufer eine Verbindung zu einer automatischen Mobilfunkvermittlungsstelle her, die das Mobiltelefon ortet, einen offenen Funkkanal vom Schaltungscontroller anfordert und über die Basisstation mit der gewünschten Nummer kommuniziert. Dann klingelt das Handy. Wenn der Fahrer den Hörer abnimmt, ist die Runde abgeschlossen.

Betrieb der Basisstation

Jede Basisstation empfängt Signale, die in einem Umkreis von drei bis sechs Meilen ausgesendet werden. Um Rauschen zu vermeiden, müssen Basisstationen mit übereinstimmenden Grenzen auf unterschiedlichen Frequenzkanälen arbeiten. Aber auch innerhalb derselben Stadt können weit voneinander entfernte Sender problemlos auf demselben Kanal betrieben werden.

Das örtliche Telefonsystem, das sowohl Haushalte als auch Unternehmen bedient, basiert auf unter- und oberirdischen Leitungen, die an eine automatische Vermittlungsstelle angeschlossen sind.

Standort und Kanal

Automatisch Telefonzentrale ermittelt den Standort des fahrenden Fahrzeugs, während die Schaltkreissteuerung den Anruf an den Kommunikationskanal weiterleitet.

Anrufbereich

Wenn sich das Fahrzeug außerhalb der Reichweite der am weitesten entfernten Basisstation bewegt, kann der Fahrer keine Mobilfunkkommunikation mehr nutzen. Erfolgt auf dem Weg zum Rand der Zone ein Anruf, wird das Signal immer schwächer und verschwindet schließlich ganz.

Auf dem Weg von Station zu Station

Während der gesamten Dauer eines Mobilfunkgesprächs erfasst eine automatische Telefonzentrale für Mobilfunk den Standort eines fahrenden Autos anhand der Stärke der von ihm ausgehenden Funksignale. Wenn das Signal zu schwach wird, alarmiert die automatische Telefonvermittlung die Basisstation, die wiederum den Anruf zur Bearbeitung an eine nahegelegene Station weiterleitet.