Что происходит после набора номера на iPhone. Как устроена сотовая связь
И почему она не всегда работает адекватно и корректно.
Недавно задался неординарным вопросом «Что происходит после набора номера на iPhone?». И решил разобраться, почему иногда, особенно вдалеке от города, голосовые вызовы просто обрываются.
Проанализировав десятки западных и отечественных ресурсов, готов приоткрыть завесу тайны.
Круговорот звонков в сетях
Каждый мобильный оператор пытается найти компромисс между как можно большим покрытием и затратами на содержанием оборудования, в частности базовых станций.
В городе они ютятся под крышами нежилых высоток, а за его пределами представляют собой неприметные красно-белые вышки. Радиус действия станции — до 35 км, а иногда и больше. Именно с их помощью iPhone работает в качестве банальной звонилки.
После нажатия кнопки вызова он связывается с ближайшей станцией, чтобы та выделила ему свободный голосовой канал. «База» отправляет его на контроллер, а потом на коммутатор.
Последний попытается найти абонента в домашней сети или просит помощи у партнеров-конкурентов. Если не вникать в нюансы, все просто.
Почему не всегда дозвонишься
Все базовые станции как на одно лицо — несколько металлических шкафов разной формы с каким-то «железом» и набором кабелей. И все они тяготеют к достаточно прохладным помещениям, ведь сами слишком сильно нагреваются.
Такое «сооружение» содержит в своей структуре набор антенн, каждая из которых «смотрит» в свою сторону. Они предназначены для разных целей — есть круговая для звонков и вертикальная для внутренних потребностей.
Обычно набор станции состоит из шести круговых антенн, каждая из которых может обслуживать до семи десятков звонков. Арифметика простая — сразу могут разговаривать чуть больше четырех сотен пар. Поэтому вы иногда и не можете дозвониться — вспомните попытки поздравить кого-то с Новым Годом под бой курантов.
Адекватные сотовые операторы пытаются установить побольше базовых станций рядом для решения данного вопроса. Но и это не всегда позволяет справиться с нагрузкой.
Пару разных частот
Когда-то во времена кнопочных звонилок Nokia я обращал внимание на поддерживаемые частоты, когда рассматривал их технические характеристики. Всем доступным спектром для работы в любых условиях тогда обладали только топовые модели, а диапазоны были одним из маркетинговых инструментов. К счастью, сегодня этот вопрос не так актуален.
Каждая базовая станция (по крайней мере, в отечественных реалиях) обычно работает на нескольких частотах. Чем меньшая частота (например, 900 МГц), тем на большее расстояние она может «передвигаться». Но короткие диапазоны (2100 МГц) поддерживают установку дополнительных передатчиков для качества голосовых услуг и работы мобильного интернета.
Для передачи голоса в городе связь обычно работает на коротких частотах 1800 МГц (качество), за его пределами — 900 МГц (расстояние).
В вертолете и не только
Обычно базовые станции обслуживают дальность до 35 км. Но иногда это расстояние можно увеличить и до 70 км. В последнем случае уменьшается число одновременно обслуживаемых абонентов, и это актуально для далекого загорода.
Но эти цифры справедливы только для передачи голосовых и других данных по земле — в воздухе все это не работает. И для звонков на воздушных видах транспорта нужны компактные аналоги станций, которые взаимодействуют с наземными аналогами с помощью спутникового сигнала.
«Не было ни единого разрыва»
Ваш iPhone умеет одновременно работать с десятками базовых станций. Но для своих нужд он выделяет только несколько лучших. А во время вызова соединяется с самой-самой по его мнению, и это не всегда самая ближайшая «вышка».
Конечно, устройству не каждый раз удается верно определить правильную станцию, поэтому иногда он подключает вас к перегруженной или слишком отдаленной. В данном случае и возникают проблемы с разрывами соединения.
Этот вопрос особенно актуален для жителей высоток. На верхних этажах устройство может одновременно видеть несколько отдаленных друг от друга базовых станций. При переходе из комнаты в комнату сигнал от одной может пропадать. Тогда он должен автоматически переключиться на другую, но это не всегда получается из-за нюансов работы каждого сотового оператора — разрыв вызова обеспечен.
Нельзя забывать и об условиях местности. Здания, горы, водоемы и так далее — все это может выступать в роли отражателя для сигнала сотовых сетей. И это еще одна причина для разрыва соединения, особенно во время движения.
Метро и другие стесненные условия
В подземных локациях используются аналогичные базовые станции, которые отличаются только своим размером — они заметно меньше, ведь перед ними стоит задача обеспечения связи на небольших расстояниях.
И здесь есть один интересный нюанс — для обеспечения связи в туннелях используются не традиционные антенны, а специальный излучающий кабель. Вот и вся разница.
А что с сообщениями?
SMS обрабатываются с помощью базовых станций аналогично обычным голосовым вызовам. И большое их количество может достаточно просто перегрузить «вышку».
С любыми интернет-данными все немного иначе. Для них используются другие передатчики и другие частоты (например, 2100 МГц для 3G). Разрывов тут почти не бывает. Но обмен информацией может притормаживаться, в зависимости от нагрузки.
Немного о контроллерах
Каждый контроллер представляет собой не менее скучный набор металлических ящиков со специальным оборудованием.
Обычно он работает с несколькими десятками базовых станций. Связь с ними может обеспечиваться с помощью оптических проводов или по радиолинейному каналу.
Именно контроллер определяет нюансы работы базовой станции, а также следит за каждым абонентом, чтобы перекинуть его от одной «вышки» на другую.
Старый добрый коммутатор
Коммутатор нужен для управления трафиком.
Помните девочек-телефонисток из фильмов прошлого века, которые обслуживали телефонную связь? Да, они сидели именно за коммутаторами и переставляли те самые штекеры из одного отверстия в другое.
В современных аналогах все это происходит по схожему, но уже автоматизированному принципу — такое устройство обслуживает до трех десятков контроллеров.
Вместо вывода
Сегодня мы разобрались с нюансами устройства сотовой сети и поняли, почему эта достаточно сложная «махина» с огромным количеством оборудования далеко не всегда работает достаточно хорошо.
Конечно, сотовые операторы постоянно проверяют и совершенствуют все описанные выше процессы, но идти против технических ограничений очень сложно.
И напоследок. Предлагаю небольшой интерактив. Давайте вспомним все фильмы с телефонистками и ручным переключением штекеров в коммутаторе. Один фильм на комментарий — играем змейкой. Приличную фотографию последнего комментатора через несколько дней после затишья в теме добавлю в конец обзора. Готовы? Начинаем!
