Идея этой статьи родилась после того, как я выяснил, что никто из моих родственников и друзей не имеет даже малейшего представления о том, как работает сотовая связь.

Давайте попробуем понять, что такое 2G, 3G, 4G и попробуем до кого-нибудь дозвониться. Никаких конкретных операторов, никакой коммерции, никаких тарифов, никаких денег – только принцип работы, который с технической точки зрения одинаков у всех операторов во всём мире.

Сотовая связь. Из названия становится понятно, что имеем дело с какими-то сотами. Если представить пчелиные соты, то всё сразу станет понятно. Примерно таким же образом расположены базовые станции (сотовые вышки) в Курске и области:

За поддержание связи сотовой вышки с трубкой абонента отвечают вот такие прямоугольные антенны:

Как правило, на одну вышку вешают три такие антенны, которые направлены в разные стороны. Этого достаточно, чтобы покрыть прилегающую территорию. Но стоит вам выйти за пределы соты, антенны потеряют из виду вашу трубку, и сигнал сразу пропадёт.

Помимо прямоугольных антенн на вышки вешают ещё и круглые, похожие на барабаны:

Сигнал с вашей трубки мы поймали при помощи прямоугольных антенн, а что же нам с ним делать дальше? Дальше его нужно отправить куда-то на обработку. Вот тут-то нам и помогут круглые радиорелейные антенны. Они предназначены для передачи сигнала с сотовой вышки на дальние расстояния.

Все сигналы нужно собирать где-то в одном месте. Операторы отправляют их на обработку в Курск сначала на контроллер, который выглядит как холодильник и, по сути, является обычным компьютером.

Из названия понятно, что контроллер что-то контролирует, например, узнаёт с какой вышки ушел абонент и на какой появился, незаметно для абонента передаёт управление от одной вышки к другой для возможности поддержания разговора в движении без обрыва связи. Также контроллер передаёт на хранение всю полученную информацию другому холодильнику-компьютеру, который называется коммутатор. Коммутатор – это самый главный компьютер сотового оператора. Он знает всё. Он хранит информацию о месте нахождения всех абонентов Курска и Курской области и знает пути соединения со всеми операторами мира. Из названия понятно, что коммутатор что-то коммутирует: он устанавливает соединение между абонентами.

Для завершения знакомства с оборудованием оператора связи давайте посмотрим, как же выглядит с точки зрения технического специалиста 2G, 3G и 4G. Это всего-навсего блоки управления сигналом. По размеру они как системный блок обычного компьютера, опрокинутый на бок.

Визуальных отличий между блоками 2G, 3G и 4G практически нет, все отличия внутри: блок 2G поддерживает передачу голоса и медленного интернета, блок 3G поддерживает передачу голоса и быстрого интернета, блок 4G поддерживает только передачу быстрого интернета. Как правило, каждый такой блок имеет свои собственные три прямоугольные антенны, и на сотовых вышках, на которых навешены все три технологии, мы можем наблюдать вот такую картину:

Собираем полученную теорию в кучу и пробуем кому-нибудь дозвониться

Представим двух абонентов, первый абонент, например Тимур, находится в Железногорске, а второй абонент, например Борис — в Обояни. Тимур набирает номер и тут же слышит длинные гудки. На самом деле всё немного сложнее. Когда Тимур ехал из Курска в Железногорск на всём пути за ним следили сотовые вышки и по цепочке передавали информацию контроллеру, который, в свою очередь, сливал информацию коммутатору. Коммутатор всё тщательно записывает и всегда знает, где искать Тимура.

Такая же ситуация с Борисом и Обоянью.

Тимур набрал номер Бориса, сигнал от трубки Тимура пошел на прямоугольные антенны, с них на блок управления 2G или 3G, с блока управления на круглую радиорелейную антенну, с неё на другую круглую радиорелейную антенну и так до тех пор, пока не доберётся до контроллера. Контроллер скажет коммутатору: «Ну-ка, соедини нас с Борисом». Коммутатор посмотрит в своей базе данных, где последний раз был замечен Борис и направит туда сигнал: от коммутатора на круглую радиорелейную антенну, и так по другим круглым антеннам по цепочке, пока не доберётся до Обояни. Борис в Обояни, мы его нашли, соединение установлено.

Другой случай. Борис приехал в Обоянь, у него на телефоне села батарейка, и уже с выключенным телефоном Борис вернулся в Курск. Путь сигнала аналогичен предыдущему примеру, за исключением того, что коммутатор думает что Борис до сих пор в Обояни, так как последний раз он регистрировался именно там. И не найдя Бориса в зоне действия обоянской сотовой вышки, сработает автоответчик «Телефон абонента выключен или находится вне зоны действия сети». В данном случае первое: телефон абонента выключен.

Третий случай. Борис улетел в Китай. По прибытии включил телефон и зарегистрировался в сети китайского оператора Чайна Мобайл. Китайский оператор в шоке, что это за инородное тело появилось в их сети, Борис тоже в шоке, ведь он не собирался в Китай. Коммутатор китайского оператора по номеру сим-катры определит, какой стране, какому региону и какому оператору принадлежит абонент (я ведь говорил что коммутатор штука умная и знает принадлежность номеров всего мира) и отправит эту информацию к нам в Курск, мол, такой-то такой-то прилетел и ходит тут топчет. Курский коммутатор запишет эту инфу, и если вдруг Тимур решит позвонить Борису, то без проблем, всего за несколько секунд, сможет до него дозвониться.

Автор: Денис Дегтярёв