Как работает мобильная связь
Вышки, соты и переключение между ними: почему звонок не обрывается, когда вы едете
Мобильная связь — это сеть базовых станций («вышек»), каждая из которых обслуживает свой участок — соту. Телефон постоянно ищет станцию с лучшим сигналом и при движении переключается между ними, а звонок при этом не рвётся. Данные (4G) передаются пакетами по радиоканалу, а голос можно передавать и по обычной телефонной сети, и по интернету. Первые сотовые сети появились в 1980-х, а в России первая сеть стандарта GSM заработала в 1994 году.
Зачем нужны «соты»
Мобильный телефон не может передать сигнал далеко — мощности и частоты не хватит. Поэтому сеть делят на соты: участки вокруг базовых станций («вышек»). Каждая базовая станция обслуживает свою соту, и в городе их сотни[1].
Когда вы звоните, телефон связывается с ближайшей базовой станцией, та — с коммутатором сети, а коммутатор соединяет вас с абонентом или выводит в интернет[1].
Как телефон выбирает вышку
Телефон регулярно «слушает» сигнал соседних станций. Если сигнал от текущей слабеет, а у соседней сильнее — сеть переключает соединение на новую станцию. Это называется переключением (handover) — и именно поэтому звонок не обрывается, когда вы едете в машине или электричке[1].
Переключение занимает доли секунды. При очень высокой скорости (например, в поезде «Сапсан») телефон не всегда успевает перейти на новую вышку вовремя, и короткие обрывы связи — нормальная ситуация.
Как телефон узнаёт, чей он
Ответ на это даёт SIM-карта. На ней записан идентификатор абонента и служебные ключи для шифрования. Сеть находит вас по идентификатору, даже если вы переставили карту в другой телефон[1].
4G и данные
В сетях 4G (LTE) данные передаются пакетами по радиоканалу: голос, сообщения и интернет идут в общем потоке. Скорость зависит от загрузки вышки и расстояния до неё. Частоты у операторов разные: 800, 900, 1800, 2600 МГц — более низкие волны проходят дальше и лучше сквозь стены, но передают меньше данных; высокие быстрее, но хуже пробивают препятствия[1].
Что влияет на качество
- Расстояние до вышки — сигнал слабеет;
- Препятствия — стены, подвалы, металл;
- Загрузка — много абонентов на одной станции;
- Погода — сильный дождь и снег немного ослабляют сигнал;
- Репитеры и Wi-Fi-звонки — помогают «достать» сигнал в глухих местах.
Радиочастоты — общий ресурс. Поэтому связь в час пик (на стадионе, в центре города вечером) может быть медленнее: абоненты делят полосу между собой.
Немного истории
Первые коммерческие сотовые сети запустили в 1979 году в Японии, в Европе стандарт GSM заработал в 1991 году, а в России первый GSM-оператор начал работу в 1994 году. С тех пор связь прошла путь от 2G до 5G[1].
Что ещё почитать
- Как работает GPS — спутниковая навигация;
- Как работает Wi-Fi — беспроводной интернет дома;
- Как работает Bluetooth — связь на короткие расстояния.
Частые вопросы
Почему связь ловит не везде?
Радиоволны ослабевают с расстоянием и плохо проходят сквозь толстые стены и подвалы. В зоне, удалённой от базовой станции, сигнал ниже порога, и телефон не может установить соединение.
Что такое 4G и LTE?
4G — четвёртое поколение мобильной связи; LTE — стандарт, по которому работают сети 4G. В обычной речи LTE и 4G — одно и то же.
Зачем нужна SIM-карта?
На SIM-карте хранится идентификатор абонента и ключи шифрования. По ней сеть узнаёт, что это ваш номер и что вам можно выставлять счёт и предоставлять доступ.
Источники
- LTE, Википедия. Стандарт LTE и устройство сотовой сети. ru.wikipedia.org
Обсуждение
Комментариев пока нет — начните обсуждение первым.
Чтобы написать комментарий или ответить, войдите на сайт: