Сотовый телефон сопровождает большинство из нас в течение всего дня. Мы созваниваемся, отправляем друг другу SMS и MMS, пользуемся мобильным Интернетом – и периодически, увы, все это пропадает в самое неподходящее время. При этом мобильная связь – система крайне сложная, и мало кто из абонентов знает, как все работает и почему иногда связь устойчива, а иногда "не ловит" или "ловит, но плохо". Как известно, многое зависит от базовых станций, которые компании-операторы ежегодно строят по всей стране для расширения покрытия и улучшения качества связи.
В течение последнего года мы все чаще слышим о базовых станциях третьего поколения, с помощью которых значительно увеличивается скорость передачи данных в сети Интернет, улучшается качество голоса при разговоре, есть возможность видеть собеседника через камеру телефона, а также доступен просмотр фильмов в режиме реального времени и многое-многое другое. На одной из таких базовых станций мы и побывали вместе с сотрудниками ОАО "Вымпелком" (ТМ Билайн).
Но прежде вкратце опишем основные технические термины:
Базовая станция – комплекс радиопередающей аппаратуры (ретрансляторы, приёмо-передатчики), осуществляющий связь с конечным абонентским устройством — сотовым телефоном.
Контроллер - центральный узел системы базовых станций, управляющий радиоинтерфейсом, базовыми станциями и транскодером.
Коммутатор – устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передает данные только непосредственно получателю. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.
А теперь – еще немного технических подробностей об устройстве самой сети. Переоценивать значение базовых станций для налаживания сотовой связи не стоит – коммутаторы и контроллеры также входят в систему. Базовые станции связаны с контроллерами с помощью волоконно-оптических, радиорелейных или проводных линий связи и отвечают за соединение между абонентами. В свою очередь, контроллеры, которые обеспечивают полное управление интерфейсом, назначают радиоканалы и собирают данные измерений от станций, соединены с коммутаторами. Коммутаторы, собственно и осуществляют коммутацию голосового или GPRS-канала, внутри сети или на другие сети электросвязи.
Непосредственно базовые станции осуществляют прием и передачу радиосигнала, с их помощью и происходит связь с мобильным телефоном. Совокупность станций, у каждой из которых своя зона действия, обеспечивает покрытие сети – территорию, где абонент может выйти на связь. Сигнал базовой станции распространяется одновременно в разные стороны с помощью одной всенаправленной или нескольких секторных антенн. Если представить антенну в виде прожектора, то покрытие – это зона, которую она освещает, а каждое освещенное ею пространство – сота. При перемещении абонента из одного места в другое происходит незаметное для него переключение соединения из одной соты в другую. Делает это контроллер.
За те короткие секунды, что проходят после нажатия кнопки вызова до приветствия на том конце трубки, происходит целая цепочка событий. Например, если мы набираем со стационарного телефона номер сотового, сигнал сначала попадает на АТС, далее на шлюзовый коммутатор оператора, задача которого – запросить в базе данных информацию о местонахождении абонента (регион, город). Затем шлюзовый коммутатор переключает соединение на коммутатор, обслуживающий абонента в данный момент. Тот проверяет, доступен ли абонент, а после этого определяет его место в области действия одного контроллера и посылает сигнал вызова. Контроллер передает полученный сигнал через все свои базовые станции, а от них сигнал идет к искомому телефону.
Работу всех элементов проверяют специалисты Центра контроля работы сети. Центр мониторинга представляет собой мощный сервер, обрабатывающий огромный объем информации: здесь анализируются качественные показатели работы сети, отслеживаются перегрузки, аварийные состояния. Все данные поступают в централизованную службу контроля и управления федеральными сетями. Качество сети оценивается по ряду показателей: передача речи (громкость, натуральность, разборчивость), качество соединения (непрерывность, отсутствие ошибок при передаче данных, отсутствие шумов при передаче голоса), по количеству доступных каналов.
Центр мониторинга использует три основных метода контроля сетей: контроль в режиме реального времени, с помощью передвижных измерительных комплексов (представляющих собой автомобили, оборудованные техникой) и анализ накопленных знаний.
Чтобы "проконтролировать", как работает один из важнейших элементов сети "Билайн" – отдельно взятая базовая станция, нам с сотрудникам компании-оператора пришлось подняться на крышу здания мегацентра "Красная площадь". Именно здесь установлено оборудование, обеспечивающее жителей и гостей района связью второго и третьего поколений.
Перед тем, как увидеть станцию, необходимо пройти пункт проверки, одолеть добрую сотню неудобных ступенек и пройтись по металлической сетке крыши, в которой застревают каблуки. После всех подъемов-спусков мы оказались в небольшом темноватом пыльном помещении, по которому тянулся кабель. Вот здесь, можно сказать, и находится базовая станция, название которой специалисты так и не раскрыли. Известно только, что у каждой станции "Билайна" есть код, к которому "прикрепляется" место размещения, чтобы было легче запомнить.
Из этого помещения мы и попали в сердце 3G-станции – ее аппаратную, которая выглядит совсем не так внушительно, как можно вообразить. Здесь тепло, тесновато и нет никаких признаков хотя бы периодического присутствия человека. На площади размером с ванную комнату размещается 3G- и 2G-оборудование – большими размерами и излишней сложностью оно, надо сказать, не отличается.
В первую очередь в белой яркоосвещенной аппаратной взгляд привлекает радиотехническая стойка с серым "ящиком" размером с большую коробку из-под обуви. К нему подходят около десятка черных и серых проводов разной толщины. К потолку от аппарата тянутся кабели до антенн, размещенных на улице. На "ящике" горят желтые и зеленые огоньки – оборудование установлено еще осенью и уже тестируется, а значит абоненты "Билайна", находящиеся в районе мегацентра, уже сейчас могут быстро скачать тяжелый файл из Интернета.
Рядом со стойкой находится оборудование для обеспечения связью второго поколения. Больше всего оно похоже на… белый холодильник с невидимой постороннему глазу "начинкой" и зелеными огоньками сбоку, от которого тянется кабель. Сначала в аппаратной размещалось 2G-оборудование, потом сюда привезли 3G-технику – так удобнее, да и специалистам компании не нужно искать новое помещение.
- Мы стремимся предоставить нашим абонентам самые передовые решения в области телекоммуникаций. Новое оборудование уже было протестировано и введено в тестовую эксплуатацию, – прокомментировал Сергей.
По мнению экспертов, передача данных станет наиболее востребованной услугой компании в сетях 3G, причем не столько у пользователей мобильных телефонов, сколько у домашних пользователей. Такие абоненты могут выходить в Интернет через новые высокоскоростные сети "Билайн" при помощи USB-модемов. По статистике компании одна третья часть продаж USB-модемов в России приходится на филиалы с запущенными 3G сетями, а интернет-трафик с запуском сетей 3G возрастает в 2-4 раза.
- Аппаратная предназначена для автономной круглосуточной работы, поэтому здесь обычно никого нет, и она закрыта на ключ. Конечно, существуют плановые мероприятия – это уборка, проверка настроек и состояния оборудования, его чистка, но они проводятся нечасто. Если вдруг происходит авария (например, выключение электроэнергии, выход из строя блоков), отсюда автоматически посылается сигнал на коммутатор в Ростове. Там находится человек, отслеживающий работу базовых станций во всем Южном федеральном округе и в Краснодарском крае в частности. Он сообщает об аварии дежурным инженерам на местах, которые приезжают сюда и устраняют неполадки, – рассказывает Сергей.
Масштаб аварии может быть разным. Иногда неполадки никак не сказываются на качестве сети, но сбой в системе может привести и к тому, что у абонентов, находящихся в радиусе действия "пострадавшей" базовой станции, пропадет связь. Впрочем, в данном случае в качестве спасителя выступит соседняя станция (она может находиться на расстоянии квартала-двух), которая "подхватить" этих абонентов. При этом емкость сети снизится и появится вероятность перегрузок.
Чтобы избежать перегрузок при обычных обстоятельствах, компания-оператор строит базовые станции, ориентируясь на плотность застройки. В мегаполисах радиус действия станции достигает 500 м, а на открытых пространствах – до 35 км. Если покрытие неудовлетворительно, и есть неохваченные участки ("белые пятна"), то соединение неустойчиво и может прерваться. В Краснодаре, по словам специалистов, покрытие есть везде, а если в каких-то местах "ловит" неважно то, скорее всего, потому, что станция находится далеко от абонента.
Еще в небольшой аппаратной имеется две сплит-системы, защищающие помещение от перегрева, и белые колбы с порошком на потолке – система автоматического пожаротушения. И повсюду десятки метров кабеля, который ведет к антеннам. Сотрудники "Билайна" указывают на два не очень больших устройства, установленных на возвышении в нескольких метрах друг от друга. Они различаются по виду, поскольку работают в разных поколениях связи
- Если на антенну поставить дополнительные датчики, емкость сети можно увеличить, но, разумеется, не до бесконечности. Углом наклона антенн можно регулировать зону покрытия, – поясняет Сергей. – Наши абоненты, оставляя свои пожелания на справке 0611 или отправляя сообщения на номер 0059, могут скорректировать работу базовых станций. Очень часто информация о плохом приеме в определенном районе помогаем нам поправить, например, угол наклона антенны, и небольшие изменения позволяют нам повысить качество связи в каждом конкретном районе.
После экскурсии на одну из десятков тысяч базовых станций, расположенных в России, мы спустились вниз и оказались в толпе людей, многие из которых разговаривали по телефону. Большинство из них и не подозревали, что на крыше рядом стоящего здания располагается дорогостоящее оборудование, позволяющее послать вызов и услышать любимый голос здесь и сейчас.
В течение последнего года мы все чаще слышим о базовых станциях третьего поколения, с помощью которых значительно увеличивается скорость передачи данных в сети Интернет, улучшается качество голоса при разговоре, есть возможность видеть собеседника через камеру телефона, а также доступен просмотр фильмов в режиме реального времени и многое-многое другое. На одной из таких базовых станций мы и побывали вместе с сотрудниками ОАО "Вымпелком" (ТМ Билайн).
Но прежде вкратце опишем основные технические термины:
Базовая станция – комплекс радиопередающей аппаратуры (ретрансляторы, приёмо-передатчики), осуществляющий связь с конечным абонентским устройством — сотовым телефоном.
Контроллер - центральный узел системы базовых станций, управляющий радиоинтерфейсом, базовыми станциями и транскодером.
Коммутатор – устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передает данные только непосредственно получателю. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.
А теперь – еще немного технических подробностей об устройстве самой сети. Переоценивать значение базовых станций для налаживания сотовой связи не стоит – коммутаторы и контроллеры также входят в систему. Базовые станции связаны с контроллерами с помощью волоконно-оптических, радиорелейных или проводных линий связи и отвечают за соединение между абонентами. В свою очередь, контроллеры, которые обеспечивают полное управление интерфейсом, назначают радиоканалы и собирают данные измерений от станций, соединены с коммутаторами. Коммутаторы, собственно и осуществляют коммутацию голосового или GPRS-канала, внутри сети или на другие сети электросвязи.
Непосредственно базовые станции осуществляют прием и передачу радиосигнала, с их помощью и происходит связь с мобильным телефоном. Совокупность станций, у каждой из которых своя зона действия, обеспечивает покрытие сети – территорию, где абонент может выйти на связь. Сигнал базовой станции распространяется одновременно в разные стороны с помощью одной всенаправленной или нескольких секторных антенн. Если представить антенну в виде прожектора, то покрытие – это зона, которую она освещает, а каждое освещенное ею пространство – сота. При перемещении абонента из одного места в другое происходит незаметное для него переключение соединения из одной соты в другую. Делает это контроллер.
За те короткие секунды, что проходят после нажатия кнопки вызова до приветствия на том конце трубки, происходит целая цепочка событий. Например, если мы набираем со стационарного телефона номер сотового, сигнал сначала попадает на АТС, далее на шлюзовый коммутатор оператора, задача которого – запросить в базе данных информацию о местонахождении абонента (регион, город). Затем шлюзовый коммутатор переключает соединение на коммутатор, обслуживающий абонента в данный момент. Тот проверяет, доступен ли абонент, а после этого определяет его место в области действия одного контроллера и посылает сигнал вызова. Контроллер передает полученный сигнал через все свои базовые станции, а от них сигнал идет к искомому телефону.
Работу всех элементов проверяют специалисты Центра контроля работы сети. Центр мониторинга представляет собой мощный сервер, обрабатывающий огромный объем информации: здесь анализируются качественные показатели работы сети, отслеживаются перегрузки, аварийные состояния. Все данные поступают в централизованную службу контроля и управления федеральными сетями. Качество сети оценивается по ряду показателей: передача речи (громкость, натуральность, разборчивость), качество соединения (непрерывность, отсутствие ошибок при передаче данных, отсутствие шумов при передаче голоса), по количеству доступных каналов.
Центр мониторинга использует три основных метода контроля сетей: контроль в режиме реального времени, с помощью передвижных измерительных комплексов (представляющих собой автомобили, оборудованные техникой) и анализ накопленных знаний.
Чтобы "проконтролировать", как работает один из важнейших элементов сети "Билайн" – отдельно взятая базовая станция, нам с сотрудникам компании-оператора пришлось подняться на крышу здания мегацентра "Красная площадь". Именно здесь установлено оборудование, обеспечивающее жителей и гостей района связью второго и третьего поколений.
Перед тем, как увидеть станцию, необходимо пройти пункт проверки, одолеть добрую сотню неудобных ступенек и пройтись по металлической сетке крыши, в которой застревают каблуки. После всех подъемов-спусков мы оказались в небольшом темноватом пыльном помещении, по которому тянулся кабель. Вот здесь, можно сказать, и находится базовая станция, название которой специалисты так и не раскрыли. Известно только, что у каждой станции "Билайна" есть код, к которому "прикрепляется" место размещения, чтобы было легче запомнить.
Из этого помещения мы и попали в сердце 3G-станции – ее аппаратную, которая выглядит совсем не так внушительно, как можно вообразить. Здесь тепло, тесновато и нет никаких признаков хотя бы периодического присутствия человека. На площади размером с ванную комнату размещается 3G- и 2G-оборудование – большими размерами и излишней сложностью оно, надо сказать, не отличается.
В первую очередь в белой яркоосвещенной аппаратной взгляд привлекает радиотехническая стойка с серым "ящиком" размером с большую коробку из-под обуви. К нему подходят около десятка черных и серых проводов разной толщины. К потолку от аппарата тянутся кабели до антенн, размещенных на улице. На "ящике" горят желтые и зеленые огоньки – оборудование установлено еще осенью и уже тестируется, а значит абоненты "Билайна", находящиеся в районе мегацентра, уже сейчас могут быстро скачать тяжелый файл из Интернета.
Рядом со стойкой находится оборудование для обеспечения связью второго поколения. Больше всего оно похоже на… белый холодильник с невидимой постороннему глазу "начинкой" и зелеными огоньками сбоку, от которого тянется кабель. Сначала в аппаратной размещалось 2G-оборудование, потом сюда привезли 3G-технику – так удобнее, да и специалистам компании не нужно искать новое помещение.
- Мы стремимся предоставить нашим абонентам самые передовые решения в области телекоммуникаций. Новое оборудование уже было протестировано и введено в тестовую эксплуатацию, – прокомментировал Сергей.
По мнению экспертов, передача данных станет наиболее востребованной услугой компании в сетях 3G, причем не столько у пользователей мобильных телефонов, сколько у домашних пользователей. Такие абоненты могут выходить в Интернет через новые высокоскоростные сети "Билайн" при помощи USB-модемов. По статистике компании одна третья часть продаж USB-модемов в России приходится на филиалы с запущенными 3G сетями, а интернет-трафик с запуском сетей 3G возрастает в 2-4 раза.
- Аппаратная предназначена для автономной круглосуточной работы, поэтому здесь обычно никого нет, и она закрыта на ключ. Конечно, существуют плановые мероприятия – это уборка, проверка настроек и состояния оборудования, его чистка, но они проводятся нечасто. Если вдруг происходит авария (например, выключение электроэнергии, выход из строя блоков), отсюда автоматически посылается сигнал на коммутатор в Ростове. Там находится человек, отслеживающий работу базовых станций во всем Южном федеральном округе и в Краснодарском крае в частности. Он сообщает об аварии дежурным инженерам на местах, которые приезжают сюда и устраняют неполадки, – рассказывает Сергей.
Масштаб аварии может быть разным. Иногда неполадки никак не сказываются на качестве сети, но сбой в системе может привести и к тому, что у абонентов, находящихся в радиусе действия "пострадавшей" базовой станции, пропадет связь. Впрочем, в данном случае в качестве спасителя выступит соседняя станция (она может находиться на расстоянии квартала-двух), которая "подхватить" этих абонентов. При этом емкость сети снизится и появится вероятность перегрузок.
Чтобы избежать перегрузок при обычных обстоятельствах, компания-оператор строит базовые станции, ориентируясь на плотность застройки. В мегаполисах радиус действия станции достигает 500 м, а на открытых пространствах – до 35 км. Если покрытие неудовлетворительно, и есть неохваченные участки ("белые пятна"), то соединение неустойчиво и может прерваться. В Краснодаре, по словам специалистов, покрытие есть везде, а если в каких-то местах "ловит" неважно то, скорее всего, потому, что станция находится далеко от абонента.
Еще в небольшой аппаратной имеется две сплит-системы, защищающие помещение от перегрева, и белые колбы с порошком на потолке – система автоматического пожаротушения. И повсюду десятки метров кабеля, который ведет к антеннам. Сотрудники "Билайна" указывают на два не очень больших устройства, установленных на возвышении в нескольких метрах друг от друга. Они различаются по виду, поскольку работают в разных поколениях связи
- Если на антенну поставить дополнительные датчики, емкость сети можно увеличить, но, разумеется, не до бесконечности. Углом наклона антенн можно регулировать зону покрытия, – поясняет Сергей. – Наши абоненты, оставляя свои пожелания на справке 0611 или отправляя сообщения на номер 0059, могут скорректировать работу базовых станций. Очень часто информация о плохом приеме в определенном районе помогаем нам поправить, например, угол наклона антенны, и небольшие изменения позволяют нам повысить качество связи в каждом конкретном районе.
После экскурсии на одну из десятков тысяч базовых станций, расположенных в России, мы спустились вниз и оказались в толпе людей, многие из которых разговаривали по телефону. Большинство из них и не подозревали, что на крыше рядом стоящего здания располагается дорогостоящее оборудование, позволяющее послать вызов и услышать любимый голос здесь и сейчас.
