Melkein kaikki käyttivät matkapuhelinta, mutta harvat ihmiset ajattelivat, kuinka se kaikki toimii? Tässä kirjallisessa opuksessa yritämme pohtia, kuinka viestintä tapahtuu teleoperaattorisi näkökulmasta.

Kun valitset numeron ja alat soittaa tai joku soittaa sinulle, laitteesi kommunikoi radion välityksellä jonkin lähimmän tukiaseman antenneista.

Jokainen tukiasema sisältää yhdestä kahteentoista sisään suunnattua lähetin-vastaanotinantennia eri puolia viestinnän tarjoamiseksi tilaajille kaikista suunnista. Ammattikielessä antenneja kutsutaan myös "sektoreiksi". Olet luultavasti nähnyt ne itse monta kertaa - suuria harmaita suorakaiteen muotoisia lohkoja.

Antennista signaali välitetään kaapelin kautta suoraan tukiaseman ohjausyksikköön. Sektoreiden joukkoa ja ohjauslohkoa kutsutaan yleensä - BS, tukiasema, tukiasema. Useat tukiasemat, joiden antennit palvelevat tiettyä kaupungin aluetta tai aluetta, on kytketty erityiseen yksikköön - ns. LAC, Local Area Controller, kutsutaan usein yksinkertaisesti ohjain. Yhteen ohjaimeen on yleensä kytketty jopa 15 tukiasemaa.

Ohjaimet, joita voi olla myös useita, puolestaan ​​​​on kytketty erittäin keskeiseen "aivoyksikköön" - MSC, matkapuhelinpalveluiden kytkentäkeskus, mobiilipalvelujen ohjauskeskus, joka tunnetaan yleisesti nimellä kytkin. Kytkin tarjoaa pääsyn (ja tulon) kaupungin puhelinlinjoihin ja muille operaattoreille matkapuhelinviestintä ja niin edelleen.

Eli loppujen lopuksi koko kaava näyttää tältä:

Pienet GSM-verkot käyttävät vain yhtä kytkintä, suuremmat, jotka palvelevat yli miljoonaa tilaajaa, voivat käyttää kahta, kolmea tai useampaa M.S.C., yhdistyneet toisiinsa.

Miksi tällainen monimutkaisuus? Vaikuttaa siltä, ​​​​että voit yksinkertaisesti kytkeä antennit kytkimeen - ja siinä kaikki, ei olisi ongelmia... Mutta se ei ole niin yksinkertaista. Kyse on yhdestä yksinkertaisesta englanninkielisestä sanasta - luovutus. Tämä termi viittaa kanavanvaihtoon solukkoverkoissa. Eli kun kävelet kadulla tai ajat autolla (juna, polkupyörä, rullaluistimet, asfaltti...) ja puhut samalla puhelimessa, jotta yhteys ei katkea (ja se ei keskeydy), sinun on vaihdettava ajoissa Puhelimesi sektorista toiseen, tukiasemasta toiseen, paikallisesta alueesta toiseen ja niin edelleen. Vastaavasti, jos sektorit olisi kytketty suoraan kytkimeen, niin kaikki nämä kytkennät olisi hallittava kytkimen toimesta, jolla on jo tekemistä. Monitasoinen verkkosuunnittelu mahdollistaa kuormituksen tasaisen jakautumisen, mikä vähentää laitteiden vian todennäköisyyttä ja sen seurauksena yhteyden katkeamista.

Esimerkki - jos sinä ja puhelimesi siirryt yhden sektorin peittoalueelta toisen peittoalueelle, niin BS-ohjausyksikkö hoitaa puhelimen siirron vaikuttamatta "ylempiin" laitteisiin - L.A.C. Ja M.S.C.. Vastaavasti, jos siirtyminen tapahtuu eri välillä B.S., niin sitä ohjataan L.A.C. ja niin edelleen.

Kytkimen toimintaa tulisi harkita hieman yksityiskohtaisemmin. Kytkin solukkoverkossa suorittaa lähes samat toiminnot kuin PBX langallisissa puhelinverkoissa. Hän määrittää, minne soitat, kuka soittaa sinulle, on vastuussa lisäpalvelujen toiminnasta ja lopulta päättää, voitko soittaa vai ei.

Pysähdytään viimeiseen kohtaan – mitä tapahtuu, kun käynnistät puhelimesi?

Tässä kytket puhelimesi päälle. SIM-kortillasi on erikoisnumero, ns IMSI – International Subscriber Identification Number. Tämä numero on ainutlaatuinen jokaiselle SIM-kortille maailmassa, ja juuri tämän numeron perusteella operaattorit erottavat tilaajat toisista. Kun käynnistät puhelimen, se lähettää tämän koodin, tukiasema lähettää sen LAC, LAC– kytkimeen vuorostaan. Tässä tulee esiin kaksi asiaa lisämoduuleja liittyy kytkimeen - HLR, kotipaikkarekisteri Ja VLR, vierailijarekisteri. Vastaavasti, Kotitilaajien rekisteri Ja Vierastilaajien rekisteri. IN HLR tallennetaan IMSI kaikki tilaajat, jotka ovat yhteydessä tähän operaattoriin. IN VLR puolestaan ​​sisältää tiedot kaikista tilaajista, jotka tällä hetkellä käyttävät verkkoa tästä operaattorista. IMSI siirretty HLR(tietenkin erittäin salatussa muodossa; emme mene yksityiskohtiin salauksen ominaisuuksista, sanomme vain, että toinen lohko on vastuussa tästä prosessista - AuC, Authentication Center), HLR puolestaan ​​tarkistaa, onko hänellä tällaista tilaajaa, ja jos on, onko hän estetty esimerkiksi maksamatta jättämisen vuoksi. Jos kaikki on kunnossa, tämä tilaaja on rekisteröitynyt VLR ja tästä lähtien voi soittaa. Suurilla operaattoreilla ei voi olla yksi, vaan useita rinnakkain työskenteleviä HLR Ja VLR. Yritetään nyt näyttää kaikki yllä oleva kuvassa:

Tässä tarkastelimme lyhyesti, kuinka matkapuhelinverkko toimii. Itse asiassa kaikki siellä on paljon monimutkaisempaa, mutta jos kuvaamme kaiken sellaisena kuin se on yksityiskohtaisesti, tämä esitys voi ylittää "Sodan ja rauhan" määrällisesti.

Seuraavaksi tarkastelemme, kuinka (ja mikä tärkeintä, miksi!) operaattori veloittaa rahaa tililtämme. Kuten olet varmaan jo kuullut, tariffisuunnitelmat niitä on kolme erilaisia ​​tyyppejä– niin sanotut "credit", "advance" ja "prepaid" englannista Ennakkomaksu eli ennakkoon maksettu. Mitä eroa sillä on? Katsotaanpa, kuinka rahaa voidaan poistaa keskustelun aikana:

Oletetaan, että soitit jonnekin. Vaihdekeskukseen nauhoitettiin, että tilaaja soitti sinne ja puhui vaikkapa neljäkymmentäviisi sekuntia.

Ensimmäinen tapaus on, että sinulla on luotto- tai ennakkomaksujärjestelmä. Tällöin tapahtuu seuraavaa: kytkimeen kerääntyy tietoja puheluistasi, ei vain puheluistasi ja sitten yleisen jonon järjestyksessä erityiseen lohkoon ns. Laskutus, englannista laskuun - maksaa laskuja. Laskutus vastaa kaikista tilaajien rahoihin liittyvistä asioista - laskee puhelujen kustannukset, kirjaa liittymämaksut pois, kirjaa rahaa palveluista ja niin edelleen.

Tietojen siirron nopeus kohteesta M.S.C. V Laskutus riippuu siitä, kuinka paljon laskentatehoa sinulla on laskutus tai toisin sanoen kuinka nopeasti hän onnistuu muuttamaan soitettujen puhelujen tekniset tiedot suoraksi rahaksi. Vastaavasti mitä enemmän tilaajat puhuvat tai mitä "hitaammin" laskutus tapahtuu, sitä hitaammin jono liikkuu, ja vastaavasti, sitä suurempi on viive itse keskustelun ja tämän keskustelun varsinaisen rahan veloituksen välillä. Tämä tosiasia liittyy joidenkin tilaajien usein ilmaisemaan tyytymättömyyteen - "He sanovat varastavansa rahaa! En puhunut kahteen päivään - tietty määrä kirjattiin pois..." Mutta siinä ei oteta lainkaan huomioon sitä, että esimerkiksi kolme päivää sitten käydyissä keskusteluissa rahoja ei heti kirjattu pois... Ihmiset yrittävät olla huomaamatta hyviä asioita... Ja näinä päivinä esim. laskutus ei yksinkertaisesti voinut toimia - onnettomuuden vuoksi tai koska se oli jotenkin modernisoitu.

Päinvastaiseen suuntaan - laskutuksesta kohteeseen M.S.C.- on toinen jono, jossa laskutus ilmoittaa vaihdekeskukseen tilaajien tilien tilasta. Jälleen melko yleinen tapaus - velka tilillä voi nousta useisiin kymmeniin dollareihin, mutta voit silti soittaa puheluita - tämä johtuu juuri siitä, että "käänteinen" jono ei ole vielä saapunut ja puhelinvaihde ei vielä tiedä, että olet haitallinen laiminlyöjä ja Sinun olisi pitänyt olla estetty jo kauan sitten.

Ennakkotariffit eroavat luottotariffeista vain tilaajan kanssa suoritettavan maksutavan suhteen - ensimmäisessä tapauksessa henkilö tallettaa jonkin summan tilille, ja puhelut vähennetään vähitellen tästä summasta. Tämä menetelmä on kätevä, koska sen avulla voit suunnitella ja rajoittaa viestintäkustannuksiasi jossain määrin. Toinen vaihtoehto on hyvitys, jossa kaikkien puhelujen kokonaiskustannukset minkä tahansa ajanjakson aikana (“ laskutusjakso"), yleensä kuukausittain, lähetetään laskuna, joka tilaajan on maksettava. Luottojärjestelmä on kätevä, koska se suojaa sinua siltä varalta, että joudut kiireesti soittamaan, mutta tilisi rahat loppuvat yhtäkkiä ja puhelimesi on tukossa.

Ennakkomaksut on suunniteltu täysin eri tavalla:

Ennakkomaksussa laskutus kuten sitä yleensä kutsutaan " Pripad-alusta».

Välittömästi puhelinyhteyden alkaessa muodostetaan suora yhteys kytkin Ja prepaid-alusta. Ei jonoja, data välitetään molempiin suuntiin suoraan keskustelun aikana, reaaliajassa. Tässä yhteydessä prepaidilla on seuraavat tunnusmerkit - liittymismaksun puuttuminen (koska ei ole olemassa laskutuskausi), rajoitettu valikoima lisäpalveluita (niitä on teknisesti vaikea veloittaa "reaaliajassa"), kyvyttömyys "mennä miinukseen" - keskustelu yksinkertaisesti keskeytyy heti, kun tilillä olevat rahat loppuvat. Selkeä arvokkuus preipedes on kyky hallita tarkasti tilillä olevan rahan määrää ja sen seurauksena kulujasi.

IN preipedes joskus havaitaan hauska ilmiö - jos prepaid-alusta jostain syystä kieltäytyy toimimasta, esimerkiksi ylikuormituksen vuoksi, vastaavasti tilaajille ennakkoon maksetut tariffit tällä hetkellä kaikki puhelut ovat täysin ilmaisia. Mikä itse asiassa tekee heidät – tilaajat – onnelliseksi.

Mutta miten rahamme lasketaan, kun puhumme ollessamme sisällä verkkovierailut? Ja miten puhelin yleensä toimii roamingissa? No, yritetään vastata näihin kysymyksiin:

Määrä IMSI koostuu 15 numerosta, ja ensimmäiset 5 numeroa, ns СС – maakoodi(3 numeroa) ja NC – Verkkokoodi(5 numeroa) – kuvaa selvästi operaattoria, johon olet yhteydessä tämä tilaaja. Näiden viiden luvun mukaan VLR löytää vierasoperaattorin HLR kotioperaattori ja katsoo siitä - mutta voiko tämä tilaaja itse asiassa käyttää verkkovierailua tämän operaattorin kanssa? Jos kyllä, niin sitten IMSI on rekisteröity VLR vierasoperaattori ja sisään HLR etusivu - linkki samaan vieraaseen VLR tietää, mistä tilaajaa etsiä.

Tilanne rahojen poistamisessa laskutuksessa ei myöskään ole kovin yksinkertainen. Koska vieraskytkin käsittelee puhelut, mutta "koti"-kytkin laskee rahat laskutus, suuret viiveet varojen veloittamisessa ovat täysin mahdollisia - jopa kuukausi. Vaikka on olemassa järjestelmiä, esim. Kameli 2”, jotka jopa verkkovierailuissa toimivat prepaid-periaatteella, eli ne kirjaavat rahaa reaaliajassa.

Tässä herää toinen kysymys - mihin rahat poistetaan? verkkovierailut? Jos "kotona" kaikki on selvää - on selkeästi määritellyt tariffisuunnitelmat, niin verkkovierailujen kanssa tilanne on toinen - paljon rahaa kirjataan pois, eikä ole selvää, miksi. No, yritetään selvittää se:

Kaikki puhelut verkkovierailun aikana on jaettu kolmeen pääluokkaan:

Saapuvat puhelut – tässä tapauksessa puhelun hinta koostuu:

Kustannukset kansainvälinen puhelu kotoa vierasalueelle
+
Vierasoperaattorilta tulevan puhelun hinta
+
Jotkut lisämaksut riippuen tietystä vierasoperaattorista

Lähtevä puhelu kotiin:

Ulkomaanpuhelun hinta vierasalueelta kotiin
+
Vierasoperaattorin lähtevän puhelun hinta

Lähtevä puhelu vierasalueelle:

Vierasoperaattorin lähtevän puhelun hinta
+
Jotkut lisämaksut riippuen operaattorista

Kuten näette, puhelujen hinta verkkovierailussa riippuu vain kahdesta asiasta - siitä, mihin operaattoriin tilaaja on yhteydessä kotona ja mitä operaattoria tilaaja käyttää poissa ollessaan. Tämä paljastaa yhden erittäin tärkeän asian - minuutin hinta verkkovierailussa ei todellakaan riipu tilaajan valitsemasta tariffisuunnitelmasta.

Haluaisin lisätä vielä yhden huomautuksen - jos yhden operaattorin kaksi puhelinta roamelee yhdessä toisen operaattorin kanssa (no esimerkiksi kaksi ystävää lähti lomalle), niin heille tulee erittäin kallista puhua keskenään - soittaja maksaa kuin lähtevästä kotiin, ja vastaanottaja maksaa puhelun kuin joku tulisi kotoa. Tämä on yksi GSM-standardin haitoista - viestintä kulkee tässä tapauksessa talon läpi. Vaikka teknisesti on täysin mahdollista järjestää yhteys "suoraan", mikä operaattori tekee tämän, jos voit jättää kaiken ennalleen ja ansaita rahaa?

Vielä yksi kysymys, sisään viime aikoina Useamman kuin yhden matkapuhelimen omistajat ovat usein kiinnostuneita – kuinka paljon puhelun siirtäminen puhelimesta toiseen maksaa? Ja tähän kysymykseen on täysin mahdollista vastata:

Oletetaan, että soitonsiirto on asetettu puhelimesta B puhelimeen C. Puhelu soitetaan puhelimesta A puhelimeen B - vastaavasti puhelu siirretään puhelimeen C. Tässä tapauksessa he maksavat:

Puhelin A – kuten lähtevät puhelimeen B
(itse asiassa tämä on loogista - loppujen lopuksi hän kutsuu sitä)
Puhelin B – maksaa välityshinnan
(yleensä muutaman sentin minuutissa)
+
ulkomaanpuhelun hinta alueelta, jossa B on rekisteröity, alueelle, jossa C on rekisteröity
(jos puhelimet ovat samalta alueelta, tämä komponentti on nolla).
Puhelin C – maksaa kuten puhelimesta A saapuvista puheluista

Lopuksi haluaisin mainita vielä yhden hienovaraisen asian - kuinka paljon edelleenlähetys maksaa verkkovierailussa? Ja tästä hauskuus alkaa:

Puhelimessa on esimerkiksi varattuihin olosuhteisiin perustuva soitonsiirto kodin numero. Sitten klo saapuva puhelu ns. roaming-silmukka" - puhelu menee osoitteeseen kotipuhelin vieraan kautta kytkin, vastaavasti tällaisen siirretyn puhelun kustannukset vaeltaja on yhtä suuri kuin saapuvien ja lähtevien kotiin puhelujen kustannusten summa plus itse siirtokustannukset. Ja mikä tässä on hassua, on se, että verkkovierailija ei ehkä edes tiedä, että tällainen puhelu tapahtui, ja yllättyy myöhemmin nähdessään laskun kommunikaatiosta.

Siitä seuraa käytännön neuvoja– matkustaessa on suositeltavaa poistaa käytöstä kaikki edelleenlähetykset (voit jättää vain ehdottoman - tässä tapauksessa "roaming-silmukka" ei toimi), erityisesti edelleenlähetys vastaaja- muuten, myöhemmin voi ihmetellä pitkään - "Mihin ne rahat katosivat, häh?"

Luettelo tekstissä käytetyistä termeistä:

AuC– Authentication Center, Authentication Center, on vastuussa tiedon koodauksesta, kun se lähetetään verkon yli ja vastaanotetaan verkosta
Laskutus– Laskutus, operaattorin kassakirjanpitojärjestelmä
B.S.– Tukiasema, tukiasema, useita lähetin-vastaanotinantenneja, jotka kuuluvat yhteen ohjauslaitteeseen.
Kameli 2– yksi Prepaid-järjestelmistä, joka toteuttaa varojen välittömän veloituksen verkkovierailuissa
CC– Maakoodi, maakoodi GSM-standardissa (Venäjälle – 250)
GSM– Global System for Mobile Communications, maailman laajimmin levinnyt solukkoviestintästandardi
Handover – luurin ohjauksen siirto antennilta/tukiasemalta/LAC:lta toiselle
HLR– Home Location Register, kotitilaajien rekisteri, sisältää yksityiskohtaiset tiedot kaikista tähän operaattoriin liitetyistä tilaajista.
IMEI– International Mobile Equipment Identification, kansainvälinen laitteen sarjanumero GSM-standardissa, jokaiselle laitteelle yksilöllinen
IMSI– International Mobile Subscriber Identification, GSM-standardipalvelujen tilaajan kansainvälinen sarjanumero, on yksilöllinen jokaiselle tilaajalle
L.A.C.– Lähialueohjain, paikallisvyöhykeohjain, laitteet, työnjohtaja tietty määrä tukiasemia, joiden antennit palvelevat tiettyä aluetta.
Paikallinen alue– Paikallinen vyöhyke, alue, jota palvelevat BS:t, jotka ovat osa samaa LAC:ta
M.S.C.- Mobiilipalvelujen Switching Center, Mobile Services Control Center, kytkin on GSM-verkon keskuslinkki.
NC– Verkkokoodi, verkkokoodi, tietyn maan tietyn operaattorin koodi GSM-standardissa (MTS – 01, BeeLine – 99).
Prepaid– Prepaid, prepayment – ​​laskutusjärjestelmä, joka perustuu varojen välittömään veloitukseen.
Roaming– Roaming toisen, "vierasoperaattorin" verkkoa käyttäen.
SIM– Tilaajan tunnistusmoduuli, tilaajan tunnistusmoduuli, SIM-kortti – puhelimeen asetettu elektroninen yksikkö, johon tilaajan IMSI on tallennettu.
VLR– Visitor Location Register, aktiivisten tilaajien rekisteri – sisältää tiedot kaikista tilaajista, jotka tällä hetkellä käyttävät tämän operaattorin palveluita.

Matkapuhelin on olennainen osa modernia, teknisesti kehittynyttä yhteiskuntaa. Huolimatta tämän laitteen yhteisyydestä ja näennäisestä yksinkertaisuudesta, hyvin harvat ihmiset tietävät, kuinka se toimii. matkapuhelin.

Matkapuhelin laite

Nykyaikaiset teknologiat ja jatkuvasti eteenpäin menevä kehitys mahdollistavat puhelimien luomisen, joissa on valtava määrä toimintoja ja ominaisuuksia. Jokaisen uuden mallin myötä puhelimista tulee ohuempia, kauniimpia ja edullisempia. Huolimatta valtavasta mallien ja valmistajien valikoimasta, kaikki nämä laitteet on suunniteltu saman periaatteen mukaan.

Pohjimmiltaan matkapuhelin on vastaanottava ja lähettävä laite, jonka rungossa on vastaanotin, lähetin ja radioantenni. Vastaanotin vastaanottaa radiosignaalin, muuntaa sen sähköimpulsseiksi ja lähettää sen puhelimesi kaiuttimeen sähköaaltojen muodossa. Kaiutin muuntaa nämä sähköimpulssit ääneksi, jonka kuulemme puhuessamme toisen henkilön kanssa.

Mikrofoni poimii puheesi, muuntaa sen sähköisiksi signaaleiksi ja lähettää sen sisäänrakennettuun lähettimeen. Lähettimen tehtävänä on muuntaa sähköimpulssit radioaalloksi ja välittää ne lähimmälle asemalle antennin kautta. Antenni parantaa radioaaltojen vastaanottoa ja lähetystä puhelimesta lähimpään matkapuhelinasemaan.

Miten lankapuhelin toimii?

Lankapuhelimen muotoilu ei eroa paljon matkapuhelimesta. IN lankapuhelin sähköisiä impulsseja ei tarvitse muuntaa radioaalloksi, koska yhteys tilaajaan tapahtuu puhelinkaapelin kautta automaattisen puhelinvaihteen (ATS) kautta. Aseman ei tarvitse etsiä laitetta kuuluvuusalueeltaan, ja kun valitset numeron, se yhdistää sinut automaattisesti puhelinlaitteeseen, johon tämä numero on rekisteröity.

Miten mobiiliviestintä toimii?

Jokaisella meistä on mahdollisuus tarkkailla visuaalisesti suurta määrää alueella sijaitsevia radiotorneja eri osia kaupungit. Nämä tornit asennetaan pääsääntöisesti korkeimpiin mahdollisiin paikkoihin, korkeiden rakennusten katoille, muiden yhteyksien rakenteisiin tai omiin kiinteisiin torneihinsa. Näitä radiotorneja kutsutaan tukiasemiksi (BS). Saatat huomata, että kaupungeissa tällaisia ​​asemia asennetaan paljon useammin kuin kaupunkien välisillä alueilla. Tämä johtuu siitä, että kaupunkiympäristöissä esiintyy paljon luonnollisia häiriöitä betonirakennusten ja erilaisten metallirakenteiden muodossa, mikä heikentää signaalin laatua merkittävästi. Samaan aikaan suurempi määrä tilaajia on keskittynyt kaupunkeihin, mikä kuormittaa voimakkaasti matkapuhelinverkkoa ja hyvän viestinnän laadun ylläpitämiseksi tarvitaan lisää peittoa.

Puhelimellasi on oma tunniste matkapuhelinnumerosi muodossa SIM-kortit. Kun matkapuhelin on päällä, se etsii jatkuvasti aluetta etsiessään verkkoa ja valitsee automaattisesti parhaan signaalinlaadun tarjoavan tukiaseman. Samalla se ilmoittaa asemalle sen sijainnista ja tilasta, jolloin matkapuhelinoperaattorin keskustietokone tietää aina, mikä tukiasema puhelin on peittoalueella ja onko se valmis vastaanottamaan kutsusignaalin. Heti kun toinen henkilö soittaa numeroosi, tietokone tunnistaa sijaintisi ja lähettää soittoäänen puhelimeesi. Jos puhelin on sammutettuna tai se ei ole lähimmän tukiaseman kantaman sisällä, tietokone ilmoittaa, että tilaaja on peittoalueen ulkopuolella eikä voi vastaanottaa puhelua.

Kuinka moni meistä ihmettelee, mitä tapahtuu, kun painamme matkapuhelimemme soittopainiketta? Kuinka matkapuhelinverkot toimivat?

Todennäköisesti ei. Useimmiten valitsemme keskustelukumppanin liittovaltion numeron automaattisella koneella, pääsääntöisesti liiketoiminnassa, joten se, mitä siellä on ja miten se toimii, ei kiinnosta meitä tietyllä hetkellä. Mutta nämä ovat ihmeellisiä asioita. Kuinka voit kutsua henkilöä, joka on vuorilla tai keskellä merta? Miksi kuulemme toisemme huonosti keskustelun aikana tai jopa keskeytämme meidät kokonaan? Artikkelimme yrittää valaista matkapuhelinviestinnän toimintaperiaatetta.

Joten suurin osa Venäjän tiheästi asutusta alueesta on peitetty ns. BS:llä, jota ilman lyhennettä kutsutaan tukiasemiksi. Monet voisivat kiinnittää niihin huomionsa kaupunkien välillä matkustaessaan. Avoimella kentällä tukiasemat ovat enemmän kuin punavalkoisia torneja. Mutta kaupungissa tällaiset BS: t sijoitetaan harkitusti muiden kuin asuinkerrostalojen katoille. Nämä tornit pystyvät poimimaan signaalin mistä tahansa matkapuhelimesta, joka sijaitsee enintään 35 kilometrin säteellä. "Kommunikointi" BS:n ja puhelimen välillä tapahtuu erityispalvelun tai puhekanavan kautta.

Heti kun henkilö valitsee tarvitsemansa numeron mobiililaitteella, laite löytää häntä lähinnä olevan tukiaseman erityispalvelukanavaa varten ja pyytää sitä varaamaan puhekanavan. Saatuaan pyynnön laitteelta torni lähettää pyynnön ns. ohjaimelle, jota kutsumme lyhennettynä BSC:ksi. Tämä sama ohjain ohjaa pyynnön kytkimeen. MSC-älykytkin määrittää, mihin operaattoriin kutsuttu tilaaja on yhteydessä.

Jos käy ilmi, että puhelu soitetaan samassa verkossa olevaan puhelimeen, esimerkiksi Beeline-tilaajalta tämän operaattorin toiselle tilaajalle tai MTS:ssä, Megafonissa ja niin edelleen, kytkin alkaa selvittää soitetun tilaajan sijainti. Kotipaikkarekisterin ansiosta kytkin löytää, missä tarvitsemasi henkilö sijaitsee. Hän voi olla missä tahansa, kotona, töissä, mökillä tai jopa toisessa maassa. Tämä ei estä kytkintä siirtämästä puhelua sopivaan kytkimeen. Ja sitten "tangle" alkaa "purkautua". Toisin sanoen "vastaaja"-kytkimestä tuleva puhelu siirtyy "vastaaja"-ohjaimeen, sitten sen tukiasemaan ja matkapuhelimeen.

Jos kytkin saa selville, että soitettu tilaaja kuuluu toiselle operaattorille, se lähettää pyynnön toisen verkon keskukselle.
Samaa mieltä, järjestelmä on melko yksinkertainen, mutta vaikea kuvitella. Kuinka "älykäs" tukiasema löytää puhelimen, lähettää pyynnön ja kytkin itse määrittää operaattorin ja toisen kytkimen. Mikä tukiasema oikein on? Osoittautuu, että nämä ovat useita rautakaappeja, jotka sijaitsevat joko rakennuksen katon alla, ullakolla tai erityisessä säiliössä. Pääehto on, että huoneen on oltava hyvin ilmastoitu.

On loogista, että BS:ssä on antenni, joka auttaa sitä "sieppaamaan" viestintää. BS-antenni koostuu useista osista (sektoreista), joista jokainen vastaa alueesta. Antennin pystysuorassa oleva osa vastaa kommunikaatiosta matkapuhelimien kanssa ja pyöreä on tarkoitettu kommunikointiin ohjaimen kanssa.

Yksi sektori pystyy vastaanottamaan samanaikaisesti puheluita 70 puhelimesta. Jos otetaan huomioon, että yksi BS voi koostua kuudesta sektorista, niin se pystyy samalla helposti käsittelemään 6*72=432 puhelua.

Yleensä tämä tukiaseman teho on riittävä. Toki tilanteita sattuu, kun koko maamme väestö alkaa soittaa toisilleen yhtä aikaa. Tämä uusi vuosi. Joillekin riittää, että sanot puhelimeen rakastetun lauseen "Hyvää uutta vuotta!", kun taas toiset ovat valmiita keskustelemaan kellon ympäri Communications Corporationin rajoittamattomalla hinnalla keskustelemaan vieraista ja suunnitelmista koko yöksi.

Keskustelun kestosta riippumatta tukiasemat eivät kuitenkaan selviä, ja tilaajaa voi olla erittäin vaikea tavoittaa. Mutta arkipäivisin, suurimman osan vuodesta, kuuden sektorin BS on aivan riittävä, varsinkin kun optimaalista työmäärää varten operaattori valitsee Asemat alueen väestön mukaan. Jotkut operaattorit suosivat suuria tukiasemia parantaakseen tarjotun viestinnän laatua.

On olemassa kolme aluetta, joilla BS voi toimia ja jotka määrittävät tuettujen laitteiden määrän ja ajetun matkan. 900 MHz:n alueella asema pystyy kattamaan suuren alueen, mutta 1800 MHz:n alueella etäisyys pienenee merkittävästi, mutta liitettyjen lähettimien määrä kasvaa. Kolmas taajuusalue 2100 MHz:llä edellyttää jo uuden sukupolven viestintää - 3G:tä.
On selvää, että harvaan asutuilla alueilla on tarkoituksenmukaisempaa asentaa tukiasema taajuudelle 900 MHz, mutta kaupungissa 1800 MHz sopii paremmin paksujen betoniseinien läpi tunkeutumiseen, ja näitä BS:itä tarvitaan kymmenen kertaa enemmän kuin kylässä. Huomaa, että yksi BS voi tukea kolmea kaistaa kerralla.

900 MHz tilassa olevat asemat kattavat alueen, jonka säde on 35 km, mutta jos se tällä hetkellä palvelee vähän puhelimia, se voi "murtautua" jopa 70 km:n päähän. Luonnollisesti matkapuhelimemme "löytävät" BS:n jopa 70 km:n etäisyydeltä. Tukiasemat on suunniteltu peittämään maan pinta mahdollisimman paljon ja tarjoamaan suurelle joukolle ihmisiä viestinnässä maassa, joten vaikka signaalit on mahdollista vastaanottaa vähintään 35 kilometrin etäisyydeltä, samalla etäisyydellä, mutta taivas, tukiasemat eivät "murtaudu läpi".

Osa lentoyhtiöistä on alkanut sijoittaa pieniä BS:itä lentokoneisiin tarjotakseen matkustajilleen matkapuhelinyhteyksiä. Tiedonsiirto "taivaallisen" tukiaseman ja "maallisen" tukiaseman välillä tapahtuu satelliittikanavan avulla. Työstä lähtien mobiililaitteet voi häiritä lentoprosessia, koneessa oleva BS voidaan helposti kytkeä päälle/pois, sillä on useita toimintatiloja, jopa ääniviestien lähettämisen kokonaan estävä. Lennon aikana puhelimesi voi vahingossa siirtyä tukiasemalle, jonka signaali on huonompi tai vapaita kanavia ei ole. Tässä tapauksessa puhelu keskeytyy. Kaikki nämä ovat solukkoviestinnän hienouksia liikkeessä taivaalla.

Lentokoneiden lisäksi myös kattohuoneistoilla on ongelmia. Jopa rajoittamaton tariffi ja VIP - matkapuhelinoperaattorin ehdot eivät auta eri tukiasemien tapauksessa. Korkean kerroksen asunnon asukas, joka siirtyy huoneesta toiseen, menettää yhteyden. Tämä voi johtua siitä, että yhdessä huoneessa oleva puhelin "näkee" yhden BS:n ja toisessa "tunnistaa" toisen. Siksi keskustelun aikana yhteys katkeaa, koska nämä tukiasemat sijaitsevat suhteellisen etäisyydellä toisistaan, eikä yksi operaattori edes pidä niitä "naapureina".

Me kaikki käytämme matkapuhelimia, mutta harvoin kukaan ajattelee niiden toimintaa? Tässä artikkelissa yritämme ymmärtää, kuinka viestintä itse asiassa toimii matkapuhelinoperaattorisi kanssa.

Kun soitat keskustelukumppanillesi tai joku soittaa sinulle, puhelimesi on yhdistetty radiokanavan kautta johonkin naapurin antenneista. tukiasema (BS, BS, tukiasema) Jokainen matkapuhelintukiasema (yleisellä kielellä - solukkotornit) sisältää yhdestä kahteentoista lähetys- ja vastaanottoasemaa antennit, joilla on ohjeet eri suuntiin korkealaatuisen viestinnän tarjoamiseksi heidän kantamansa sisällä oleville tilaajille. Asiantuntijat kutsuvat ammattikieltä tällaisiksi antenneiksi "sektorit", jotka ovat harmaita suorakaiteen muotoisia rakenteita, joita voit nähdä melkein joka päivä rakennusten katoilla tai erikoismastoissa.

Tällaisen antennin signaali välitetään kaapelin kautta suoraan tukiaseman ohjausyksikköön. Tukiasema on kokoelma sektoreita ja ohjausyksikköä. Tässä tapauksessa tiettyä osaa asutuksesta tai alueesta palvelee useita tukiasemia, jotka on kytketty erityiseen yksikköön - paikallinen vyöhykeohjain(lyhennettynä LAC, Local Area Controller tai yksinkertaisesti "ohjain"). Pääsääntöisesti yksi ohjain yhdistää enintään 15 tukiasemaa tietyllä alueella.

Ohjaimet (niitä voi olla myös useita) on puolestaan ​​kytketty päälohkoon - Mobiilipalvelujen kytkentäkeskus (MSC), jota havainnon yksinkertaistamiseksi kutsutaan yleensä yksinkertaisesti "kytkin". Kytkin puolestaan ​​tarjoaa tulon ja lähdön kaikkiin tietoliikennelinjoihin - sekä matkapuhelimiin että langallisiin.

Jos näytät kirjoitetun kaavion muodossa, saat seuraavan:
Pienet GSM-verkot (yleensä alueelliset) voivat käyttää vain yhtä kytkintä. Suuret, kuten "Big Three"-operaattorimme MTS, Beeline tai MegaFon, jotka palvelevat miljoonia tilaajia samanaikaisesti, käyttävät useita MSC-laitteita yhdistettynä.

Selvitetään, miksi tarvitaan niin monimutkaista järjestelmää ja miksi on mahdotonta kytkeä tukiaseman antenneja suoraan kytkimeen? Tätä varten sinun on puhuttava toisesta termistä, jota kutsutaan teknisellä kielellä luovutus. Se luonnehtii palveluiden luovutusta matkaviestinverkoissa relepohjaisesti. Toisin sanoen, kun liikut kadulla kävellen tai ajoneuvossa ja puhut puhelimessa, jotta keskustelusi ei keskeydy, sinun tulee vaihtaa laitteesi viipymättä BS-sektorista toiseen, ​yhdestä tukiasemasta tai ohjaimen paikallisvyöhykkeestä toiseen jne. Näin ollen, jos tukiasemasektorit olisi kytketty suoraan kytkimeen, sen olisi suoritettava tämä kaikkien tilaajiensa kanavanvaihtoprosessi itse, ja kytkimellä on jo tarpeeksi tehtäviä. Siksi sen ylikuormitukseen liittyvien laitevikojen todennäköisyyden vähentämiseksi GSM-solukkoverkkojen suunnittelu toteutetaan monitasoperiaatteen mukaisesti.

Tämän seurauksena, jos sinä ja puhelimesi siirryt yhden BS-sektorin palvelualueelta toisen peittoalueelle, tämän liikkeen suorittaa tämän tukiaseman ohjausyksikkö koskematta enemmän "korkeampaan" ranking” laitteet - LAC ja MSC. Jos kanavanvaihto tapahtuu eri tukiasemien välillä, LAC ottaa haltuunsa jne.

Kytkin ei ole muuta kuin GSM-verkkojen pää "aivot", joten sen toimintaa tulisi tarkastella yksityiskohtaisemmin. Matkapuhelinverkon kytkin hoitaa suunnilleen samat tehtävät kuin PBX langallisten operaattoreiden verkoissa. Hän ymmärtää, mihin soitat tai kuka sinulle soittaa, säätelee lisäpalvelujen toimintaa ja itse asiassa päättää, voitko soittaa puhelusi tällä hetkellä vai et.

Selvitetään nyt, mitä tapahtuu, kun käynnistät puhelimesi tai älypuhelimesi?

Joten, painat "taikapainiketta" ja puhelimesi käynnistyi. Matkapuhelinoperaattorisi SIM-kortilla on erityinen numero, jota kutsutaan IMSI - International Subscriber Identification Number. Se on ainutlaatuinen numero jokaiselle SIM-kortille, ei vain operaattorisi MTS:lle, Beelinelle, MegaFonille jne., vaan ainutlaatuinen numero kaikille matkapuhelinverkoille maailmassa! Näin operaattorit erottavat tilaajat toisistaan.

Kun kytket puhelimen päälle, laitteesi lähettää tämän IMSI-koodin tukiasemalle, joka välittää sen edelleen LAC:lle, joka puolestaan ​​lähettää sen kytkimelle. Samaan aikaan kaksi lisälaitetta, jotka on kytketty suoraan kytkimeen, tulevat peliin - HLR (Home Location Register) Ja VLR (Visitor Location Register). Venäjäksi käännettynä tämä on vastaavasti Etusivu tilaajarekisteri Ja Vierastilaajarekisteri. HLR tallentaa kaikkien verkkonsa tilaajien IMSI-tiedot. VLR sisältää tiedot tilaajista, jotka tällä hetkellä käyttävät tämän operaattorin verkkoa.

IMSI-numero välitetään HLR:lle salausjärjestelmän avulla (toinen laite vastaa tästä prosessista AuC - Authentication Center). Samanaikaisesti HLR tarkistaa, onko tietokannassaan tilaajaa tietyllä numerolla, ja jos sen olemassaolo varmistuu, järjestelmä tarkastelee, voiko hän tällä hetkellä käyttää viestintäpalveluja tai onko hänellä esimerkiksi talouskatko. Jos kaikki on normaalia, tämä tilaaja lähetetään VLR: lle ja sen jälkeen hän saa mahdollisuuden soittaa puheluita ja käyttää muita viestintäpalveluita.

Selvyyden vuoksi näytämme tämän menettelyn kaavion avulla:

Näin ollen olemme kuvanneet lyhyesti GSM-solukkoverkkojen toimintaperiaatetta. Itse asiassa tämä kuvaus on melko pinnallinen, koska... Jos perehdymme teknisiin yksityiskohtiin tarkemmin, aineisto osoittautuisi moninkertaiseksi laajemmaksi ja paljon vähemmän ymmärrettäväksi useimmille lukijoille.

Toisessa osassa jatkamme tutustumista GSM-verkkojen toimintaan ja pohdimme, miten ja mihin operaattori veloittaa varoja tililämme.

Matkapuhelinten tai matkapuhelimien, kuten niitä myös kutsutaan, välinen viestintä ei tapahdu johtojen avulla, kuten perinteisessä puhelinjärjestelmässä, vaan radioaaltojen kautta. Soittaaksesi matkapuhelimeen sinun on valittava numero tavalliseen tapaan. Siten radioviesti saapuu matkapuhelinyhtiön hallitsemalle tukiasemalle.

Asemalla, joka palvelee kaikkia puheluita tietyllä säteellä tai vyöhykkeellä, ohjainlaite havaitsee kutsun avoimella radiokanavalla. Lisäksi se lähettää signaalin matkapuhelinverkon automaattiseen puhelinkeskukseen. Lukemalla puhelimen lähettämiä erikoiskoodeja,

Automaattinen puhelinkeskus valvoo ajoneuvon liikettä ensimmäisen aseman alueella. Jos auto puhelun aikana ohittaa vyöhykkeen ja päätyy seuraavalle, puhelu siirtyy automaattisesti kyseisellä vyöhykkeellä toimivalle tukiasemalle. Matkapuhelimeen soittaessaan soittaja kytkeytyy automaattiseen matkapuhelinkeskukseen, joka paikantaa matkapuhelimen, pyytää avointa radiokanavaa piiriohjaimelta ja kommunikoi - tukiaseman kautta - haluttuun numeroon. Sitten kännykkä soi. Kun kuljettaja ottaa puhelimen, piiri on valmis.

Tukiaseman toiminta

Jokainen tukiasema vastaanottaa signaaleja, jotka lähetetään 3–6 mailin säteellä. Kohinan välttämiseksi tukiasemien, joiden rajat ovat samat, on toimittava eri taajuuskanavilla. Mutta jopa saman kaupungin sisällä toisistaan ​​melko kaukana olevat asemat voivat helposti toimia samalla kanavalla.

Sekä koteja että yrityksiä palveleva paikallinen puhelinjärjestelmä perustuu maan alla ja maan päällä kulkeviin johtoihin, jotka on kytketty automaattiseen keskukseen.

Sijainti ja kanava

Automaattinen puhelinkeskus määrittää liikkuvan ajoneuvon sijainnin samalla kun piiriohjain reitittää puhelun viestintäkanavalle.

Puhelualue

Kun ajoneuvo liikkuu kaukaisimman tukiaseman kantaman ulkopuolelle, kuljettaja ei voi enää käyttää matkapuhelinverkkoa. Jos puhelu soitetaan matkalla vyöhykkeen reunaan, signaali heikkenee ja heikkenee lopulta kokonaan.

Matkalla asemalta asemalle

Automaattinen matkapuhelinkeskus tallentaa liikkuvan auton sijainnin matkapuhelinpuhelun koko keston ajan siitä lähtevien radiosignaalien voimakkuuden perusteella. Kun signaali heikkenee, automaattinen puhelinkeskus hälyttää tukiasemalle, joka puolestaan ​​siirtää puhelun läheiselle asemalle huoltoa varten.