GSM: где, как и при помощи чего лучше искать сеть?

http://www.ferra.ru/online/phones/26867/

Скорости передачи данных в сотовых сетях растут год от года, эволюционируют мобильные сервисы, беспроводной видеозвонок – далеко уже не чудо, контент-провайдеры готовы сводить вас к ближайшему стоматологу и даже показать Землю из космоса… Но, к сожалению, отечественный рынок не всегда успевает за новыми технологиями, потому подавляющее большинство российских операторов мобильной связи, как и их коллеги из 112 стран, используют далеко не новый и прогрессивный, но всё ещё самый популярный в мире стандарт GSM. Многие могут резонно заметить: «Мне всё равно, какой там стандарт, я беру телефон и разговариваю». Но найдутся и такие, кому небезынтересно устройство огромной радиосети, равно как и ответ на вопрос: «Почему иногда не ловит?»

Типичная GSM-вышка, которая используется сразу несколькими операторами, причём не только мобильными. Совместная аренда несущей конструкции снижает себестоимость покрытия сетью

Для начала попытаемся разобраться со спецификациями цифрового стандарта GSM (Global System for Mobile Communications). Чтобы не перегружать сугубо техническими терминами, попробуем представить ситуацию со стороны обычного пользователя, незнакомого с радиоэлектронными тонкостями. Определимся со структурой сети: мобильный телефон есть не что иное, как подвижная станция или терминал, тогда как «вышкой» или «сотой» (в просторечии в ходу много названий) принято называть базовую станцию (БС), которая состоит из антенны, а также контроллера и коммутатора, при помощи которых осуществляется удалённое управление БС. Тут следует заметить, что правильнее было бы под сотой понимать принцип размещения БС на местности – по углам правильного шестиугольника.

Схема распределения БС на местности. Телефон подключён лишь к одной станции, но также связан и с близлежащими БС, чтобы в случае появления более сильного сигнала с соседней базы переключиться на неё

Сами БС связываются с основным сервером оператора посредством оптоволоконных высокоскоростных соединений или при помощи радиоканала. Ещё в далёком 1980 году для GSM-900 в евроазиатском регионе был выделен диапазон частот 862-960 МГц. На сегодняшний день операторами используются диапазоны 890-915 МГц для передачи сигнала телефона и его приёма базовой станцией и 935-960 МГц для передачи с БС и приёма телефоном. Позднее появился также стандарт GSM-1800, который позволил увеличить плотность сети и снизить мощность передатчиков мобильных телефонов. Рабочие диапазоны для этого стандарта составляют 1710-1785 и 1805-1880 МГц соответственно. США и Канада используют стандарты GSM-950/1800. Отличные от европейских частоты выделены для того, чтобы избежать интерференции с близкими соседними диапазонами, задействованными под другие нужды. Большинство мобильных телефонов выпускается специально для того или иного региона. Про эволюцию радиосетей можно узнать подробнее в нашем материале «Четвёртое поколение сотовой связи: Интернет в мобильнике со скоростью 2,5 Гбит/с – реальность или миф?».

В качестве несущей конструкции могут быть использованы высотные здания, уже имеющиеся телевизионные или радиомачты, трубы ТЭС и прочие высокие строения. Часто встречаются комбинированные антенные схемы: к примеру, одна антенна для GSM-900/1800, а другая для UMTS или две одинаковые для охвата большей территории более широким лучом

Мощность типичной антенны БС составляет порядка 20-35 Вт, тогда как мощность приёмника телефона – до 2 Вт для GSM-900 и до 1 Вт для GSM-1800. Именно потому время работы телефона от аккумулятора в сети GSM-1800 немногим больше, чем в GSM-900. Есть множество различных факторов, которые по-разному влияют на силу приёма сигнала телефоном. К примеру, для покрытия удельной территории сетью GSM-1800 требуется значительно больше БС, чем для GSM-900, потому первый стандарт целесообразно использовать лишь на плотно населённой местности. Мы обратились за разъяснениями этих вопросов к специалистам. Консультирует [Belnetmon TEAM].

Ferra.ru: Какие основные факторы влияют на распространение радиосигнала от GSM-вышки к мобильному телефону? Belnetmon: Среди самых значимых следует отметить мощность, на которой работает антенна на вышке, а также конструкцию антенны, угол её наклона, азимут установки и высоту антенны (или вышки). Очевидно, что при большой высоте естественных преград (холмистая или гористая местность) может понадобиться или установка более мощных передатчиков, или увеличение количества вышек для покрытия сетью такого района, а наилучший приём в таком случае часто возможен лишь при прямой видимости передатчика приёмником. В номинальной по спецификациям конфигурации вышки передатчик GSM-900 охватывает большую территорию, чем GSM 1800. Кроме того, погода также порой является важным фактором, равно как и технические особенности самого телефонного аппарата. Слева направо: универсальная антенна Kathrein 739 623 (900 МГц, 2 метра в высоту, луч 65°), универсальная антенна Allgon 7330.00 Dualband (900/1800 МГц, 1,5 метра, луч 65°), трассовая антенна Kathrein K73 45 647 (900 МГц, 2,5 метра, луч 36°) Ferra.ru: Влияют ли на силу приёма GSM-сигнала мощные источники электромагнитного излучения, бетонные стены, преграды из металла, воды, земли и так далее? Belnetmon: Все эти помехи ослабляют сигнал в той или иной мере или даже полностью глушат его. Всё зависит от плотности материала преград и их физических характеристик. К примеру, в комнате, стены которой состоят из железобетонных конструкций (арматурный каркас заливается бетоном), сила приёма может быть равной нулю, если размер ячейки арматуры меньше длины волны GSM-сигнала. А что касается ЭМИ, то источники излучения не СВЧ-диапазона влияют на силу приёма незначительно. Ferra.ru: Почему сила приёма сигнала мобильным телефоном, находящимся прямо под вышкой, часто заметно ниже, чем в нескольких десятках метров от базы? Belnetmon: Есть такое понятие – диаграмма направленности излучения от антенны. В соответствии с этой диаграммой формируется луч от антенны, который идёт ни вверх, ни вниз (по этим направлениям он чаще всего бесполезен), а вперёд или вокруг вышки по горизонтальной плоскости под небольшим углом вниз. К примеру, для покрытия сетью городской территории, застроенной многоэтажными домами, чаще всего применяются антенны с лучом 65 (реже 88) градусов с вертикальной или вертикально-горизонтальной поляризацией, тогда как для ровной местности или автотрасс достаточно горизонтального луча примерно 36 градусов.