И вновь немного общеобразовательного материала. На этот раз речь пойдет о базовых станциях. Рассмотрим различные технические моменты по их размещению, конструкции и дальности действия, а также заглянем внутрь самого антенного блока.

Базовые станции. Общие сведения

Так выглядят антенны сотовой связи, установленные на крышах зданий. Эти антенны являются элементом базовой станции (БС), а конкретно - устройством для приема и передачи радиосигнала от одного абонента к другому, и далее через усилитель к контроллеру базовой станции и другим устройствам. Являясь наиболее заметной частью БС, они устанавливаются на антенных мачтах, крышах жилых и производственных зданий и даже дымовых трубах. Сегодня можно встретить и более экзотические варианты их установки, в России их уже устанавливают на столбах освещения, а в Египте их даже "маскируют" под пальмы.

Подключение базовой станции к сети оператора связи может производиться по радиорелейной связи, поэтому рядом с "прямоугольными" антеннами блоками БС можно увидеть радиорелейную тарелку:

С переходом на более современные стандарты четвертого и пятого поколений, для удовлетворения их требований подключать станции нужно будет исключительно по волоконной оптике. В современных конструкциях БС оптоволокно становится неотъемлемой средой передачи информации даже между узлами и блоками самой БС. К примеру, на рисунке ниже показано устройство современной базовой станции, где оптоволоконный кабель используется для передачи данных от RRU (выносные управляемые модули) антенны до самой базовой станции (показано оранжевой линией).

Оборудование базовой станции располагается в нежилых помещениях здания, либо устанавливается в специализированные контейнеры (закрепленные на стенах или столбах), ведь современное оборудования выполняется довольно компактно и может запросто поместиться в системный блок серверного компьютера. Часто радиомодуль устанавливают рядом с антенным блоком, это позволяет уменьшить потери и рассеивание передаваемой в антенну мощности. Так выглядят три установленных радиомодуля оборудования базовой станции Flexi Multiradio, закрепленные прямо на мачте:

Зона обслуживания базовых станций

Для начала следует отметить, что бывают различные типы базовых станций: макро, микро, пико и фемтосоты. Начнем с малого. И, если кратко, то фемтосота не является базовой станцией. Это, скорее, Access Point (точка доступа). Данное оборудование изначально ориентируется на домашнего или офисного пользователя и владельцем такого оборудования является частное или юр. лицо, не относящееся к оператору. Главное отличие такого оборудования заключается в том, что оно имеет полностью автоматическую конфигурацию, начиная от оценки радиопараметров и заканчивая подключением к сети оператора. Фемтосота имеет габариты домашнего роутера:

Пикосота - это БС малой мощности, принадлежащая оператору и использующая в качестве транспортной сети IP/Ethernet. Обычно устанавливается в местах возможной локальной концентрации пользователей. Устройство по размерам сравнимо с небольшим ноутбуком:

Микросота - это приближенный вариант реализации базовой станции в компактном виде, очень распространено в сетях операторов. От "большой" базовой станции ее отличает урезанная емкость поддерживаемых абонентом и меньшая излучающая мощность. Масса, как правило, до 50 кг и радиус радиопокрытия - до 5 км. Такое решение используется там, где не нужны высокие емкости и мощности сети, или нет возможности установить большую станцию:

И наконец, макросота - стандартная базовая станция, на базе которой строятся мобильные сети. Она характеризуется мощностями порядка 50 W и радиусом покрытия до 100 км (в пределе). Масса стойки может достигать 300 кг.

Зона покрытия каждой БС зависит от высоты подвеса антенной секции, от рельефа местности и количества препятствий на пути до абонента. При установке базовой станции далеко не всегда на первый план выносится радиус покрытия. По мере роста абонентской базы может не хватить максимальной пропускной способности БС, в этом случае на экране телефона появляется сообщение "сеть занята". Тогда оператор со временем на этой территории может сознательно уменьшить радиус действия базовой станции и установить несколько дополнительных станций в местах наибольшей нагрузки.

Когда нужно увеличить емкость сети и снизить нагрузку на отдельные базовые станции, тогда и приходят на помощь микросоты. В условиях мегаполиса зона радиопокрытия одной микросоты может составлять всего 500 метров.

В условиях города, как ни странно, встречаются такие места, где оператору нужно локально подключить участок с большим количеством трафика (районы станций метро, крупные центральные улицы и др.). В этом случае применяются маломощные микросоты и пикосоты, антенные блоки которых можно располагать на низких зданиях и на столбах уличного освещения. Когда возникает вопрос организации качественного радиопокрытия внутри закрытых зданий (торговые и бизнес центры, гипермаркеты и др.) тогда на помощь приходят пикосотовые базовые станции.

За пределами городов на первый план выходит дальность работы отдельных базовых станций, так установка каждой базовой станции в удалении от города становится все более дорогостоящим предприятием в связи с необходимостью построения линий электропередач, дорог и вышек в сложных климатических и технологических условиях. Для увеличения зоны покрытия желательно устанавливать БС на более высоких мачтах, использовать направленные секторные излучатели, и более низкие частоты, менее подверженные затуханию.

Так, например, в диапазоне 1800 МГц дальность действия БС не превышает 6-7 километров, а в случае использования 900-мегагерцового диапазона зона покрытия может достигать 32 километров, при прочих равных условиях.

Антенны базовых станций. Заглянем внутрь

В сотовой связи чаще всего используют секторные панельные антенны, которые имеют диаграмму направленности шириной в 120, 90, 60 и 30 градусов. Соответственно для организации связи во всех направлениях (от 0 до 360) может потребоваться 3 (ширина ДН 120 градусов) либо 6 (ширина ДН 60 градусов) антенных блоков. Пример организации равномерного покрытия во всех направлениях показан на рисунке ниже:

А ниже вид типовых диаграмм направленности в логарифмическом масштабе.

Большинство антенн базовых станций широкополосные, позволяющие работать в одном, двух или трех диапазонах частот. Начиная с сетей UMTS, в отличие от GSM, антенны базовых станций умеют изменять площадь радиопокрытия в зависимости от нагрузки на сеть. Один из самых эффективных методов управления излучаемой мощностью - это управление углом наклона антенны, таким способом изменяется площадь облучения диаграммы направленности.

Антенны могут иметь фиксированный угол наклона, либо имеют возможность дистанционной регулировки с помощью специального программного обеспечения, располагаемого в блоке управления БС, и встроенных фазовращателей. Существуют также решения, позволяющие изменять зону обслуживания, от общей системы управления сети передачи данных. Таким образом, можно регулировать зону обслуживания всего сектора базовой станции.

В антеннах базовых станций применяется как механическое управление диаграммой, так и электрическое. Механическое управление проще реализуется, но часто приводит к искажению формы диаграммы направленности из-за влияния конструктивных частей. Большинство антенн БС имеет систему электрической регулировки угла наклона.

Современный антенный блок представляет собой группу излучающих элементов антенной решетки. Расстояние между элементами решетки выбирается таким образом, чтобы получить наименьший уровень боковых лепестков диаграммы направленности. Наиболее часто встречаются длины панельных антенн от 0,7 до 2,6 метров (для многодиапазонных антенных панелей). Коэффициент усиления варьируется от 12 до 20 dBi.

На рисунке ниже (слева) представлена конструкция одной из наиболее распространенных (но уже устаревающих) антенных панелей.

Здесь излучатели антенной панели представляют собой полуволновые симметричные электрические вибраторы над проводящим экраном, расположенные под углом 45 градусов. Такая конструкция позволяет формировать диаграмму с шириной главного лепестка 65 или 90 градусов. В такой конструкции выпускаются двух- и даже трехдиапазонные антенные блоки (правда, довольно крупногабаритные). Например, трехдиапазонная антенная панель такой конструкции (900, 1800, 2100 МГц) отличается от однодиапазонной, примерно в два раза большим размером и массой, что, конечно же, затрудняет ее обслуживание.

Альтернативная технология изготовления таких антенн предполагает выполнение полосковых антенных излучателей (металлические пластины квадратной формы), на рисунке выше справа.

А вот еще один вариант, когда в качестве излучателя используются полуволновые щелевые магнитные вибраторы. Линия питания, щели и экран выполняются на одной печатной плате с двухсторонним фольгированным стеклотекстолитом:

С учетом современных реалий развития беспроводных технологий, базовые станции должны поддерживать работу 2G, 3G и LTE сетей. И если блоки управления базовых станций сетей разных поколений удается вместить в один коммутационный шкаф без увеличения габаритного размера, то с антенной частью возникают значительные трудности.

Например, в многодиапазонных антенных панелях количество коаксиальных соединительных линий достигает 100 метров! Столь значительная длина кабеля и количество паяных соединений неизбежно приводит к потерям в линиях и снижению коэффициента усиления:

С целью снижения электрических потерь и уменьшения точек пайки часто делают микрополосковые линии, это позволяет выполнить диполи и систему запитки всей антенны по единой печатной технологии. Данная технологиях проста в производстве и обеспечивает высокую повторяемость характеристик антенны при ее серийном выпуске.

Многодиапазонные антенны

С развитием сетей связи третьего и четвертого поколений требуется модернизация антенной части как базовых станций, так и сотовых телефонов. Антенны должны работать в новых дополнительных диапазонах, превышающих 2.2 ГГц. Более того, работа в двух и даже трех диапазонах должна производиться одновременно. Вследствие этого антенная часть включает в себя довольно сложные электромеханические схемы, которые должны обеспечивать должное функционирование в сложных климатических условиях.

В качестве примера рассмотрим конструкцию излучателей двухдиапазонной антенны базовой станции сотовой связи Powerwave, работающей в диапазонах 824-960, МГц и 1710-2170, МГц. Ее внешний вид показан на рисунке ниже:

Этот двухдиапазонный облучатель состоит из двух металлических пластин. Та, что большего размера работает в нижнем диапазоне 900 МГц, над ней расположена пластина с щелевым излучателем меньшего размера. Обе антенны возбуждаются щелевыми излучателями и таким образом имеют единую линию запитки.

Если в качестве излучателей используются дипольные антенны, то необходимо ставить отдельный диполь для каждого диапазона волн. Отдельные диполи должны иметь свою линию запитки, что, конечно же, снижает общую надежность системы и увеличивает энергопотребление. Примером такой конструкции является антенна Kathrein для того же диапазона частот, что и рассмотренная выше:

Таким образом, диполи для нижнего диапазона частот находятся как бы внутри диполей верхнего диапазона.

Для реализации трех- (и более) диапазонного режимов работы наибольшей технологичностью обладают печатные многослойные антенны. В таких антеннах каждый новый слой работает в довольно узком диапазоне частот. Такая "многоэтажная" конструкция изготавливается из печатных антенн с индивидуальными излучателями, каждая антенна настраивается на отдельные частоты рабочего диапазона. Конструкция поясняется рисунком ниже:

Как и в любых других многоэлементных антеннах в такой конструкции происходит взаимодействие элементов, работающих в разных диапазонах частот. Само собой это взаимодействие оказывает влияние на направленность и согласование антенн, но данное взаимодействие может быть устранено методами, применяемыми в ФАР (фазированных антенных решетках). Например, одним из наиболее эффективных методов является изменение конструктивных параметров элементов путем смещения возбуждающего устройства, а также изменение размеров самого облучателя и толщины разделительного диэлектрического слоя.

Важным моментом является то, что все современные беспроводные технологии широкополосные, и ширина полосы рабочих частот составляет не менее 0,2 ГГц. Широкой рабочей полосой частот обладают антенны на основе взаимодополняющих структур, типичным примером которых являются антенны типа "bow-tie" (бабочка). Согласование такой антенны с линией передачи осуществляется подбором точки возбуждения и оптимизацией ее конфигурации. Чтобы расширить полосу рабочих частот по согласованию "бабочку" дополняют входным сопротивлением емкостного характера.

Моделирование и расчет подобных антенн производят в специализированных программных пакетах САПР. Современные программы позволяют моделировать антенну в полупрозрачном корпусе при наличии влияния различных конструктивных элементов антенной системы и позволяют тем самым произвести достаточно точный инженерный анализ.

Проектирование многодиапазонной антенны производят поэтапно. Сначала рассчитывают и проектируют микрополосковую печатную антенну с широкой полосой пропускания для каждого рабочего диапазона частот отдельно. Далее печатные антенны разных диапазонов совмещают (наложением друг на друга) и рассматривают их совместную работу, устраняя по возможности причины взаимного влияния.

Широкополосная антенна типа "бабочка" может быть удачно использована как основа для трехдиапазонной печатной антенны. На рисунке ниже изображены четыре различных варианта ее конфигурации.

Приведенные конструкции антенн отличаются формой реактивного элемента, который применяется для расширения рабочей полосы частот по согласованию. Каждый слой такой трехдиапазонной антенны представляет собой микрополосковый излучатель заданных геометрических размеров. Чем ниже частоты - тем больше относительный размер такого излучателя. Каждый слой печатной платы отделен от другого с помощью диэлектрика. Приведенная конструкция может работать в диапазоне GSM 1900 (1850-1990 МГц) - принимает нижний слой; WiMAX (2,5 - 2,69 ГГц) - принимает средний слой; WiMAX (3,3 - 3,5 ГГц) - принимает верхний слой. Подобная конструкция антенной системы позволит принимать и передавать радиосигнал без использования дополнительного активного оборудования, не увеличивая тем самым габаритных размеров блока антенны.

И в заключении немного о вреде БС

Порой, базовые станции операторов сотовой связи устанавливают прямо на крышах жилых домов, чем конкретно деморализуют некоторых их обитателей. У хозяев квартир перестают "рожать кошки", а на голове у бабушки начинают быстрее появляться седые волосы. А тем временем, от установленной базовой станции жители этого дома электромагнитного поля почти не получают, ибо "вниз" базовая станция не излучает. Да и, к слову сказать, нормы СаНПиНа для электромагнитного излучения в РФ на порядок ниже, чем в "развитых" странах запада, и поэтому в черте города базовые станции никогда на полную мощность не работают. Тем самым, вреда от БС нет, если только вы не устраиваетесь позагорать на крыше в паре метров от них. Зачастую, с десяток точек доступа, установленных в квартирах жителей, а также микроволновые печи и сотовые телефоны (прижатые к голове) оказывают на вас намного большее воздействие, нежели базовая станция, установленная в 100 метрах за пределами здания.

Оператор МТС несомненно является лидером среди российских поставщиков услуг сотовой связи. Наибольшее число базовых станций, огромный диапазон территорий где доступен сервис, число активных абонентов – все это помогает фирме удерживать первую позицию на рынке. Немаловажно, чтобы даже в самом отдаленном населенном пункте все люди оставались на связи.

Карта покрытия связи МТС

Согласно карте зоны покрытия МТС по России на 2017 год охват оператора в сети 2G весьма велик. Почти в каждом уголке нашей страны можно воспользоваться сим-картой от оператора и совершить голосовой звонок.

Все меньше новых вышек открываются именно в данном формате – чаще их строят 3 и 4 поколения. Распространение территории доступности 3G от МТС довольно велико – охвачены почти все города и села, даже весьма небольшие.

В загородных поездках воспользоваться 3G сложнее, но все-таки определенные места охвачены сетью. Лучше перед поездкой уточнять на карте, доступен ли в месте пикника 3G или нет.

На карте зоны покрытия 4G от МТС видно, что в таком формате обслуживаются только крупные мегаполисы с большим количеством абонентов. Но ежегодно оператор расширяет диапазон и открывает внушительное число вышек, и все больше городов начинают работать в формате 4G.

Зона покрытия МТС в Москве и Московской области

В столице нашей необъятной родины МТС занимает лидерские позиции среди операторов. С каждым годом устанавливается большое количество новых вышек связи – все ради того, чтобы москвичи не испытывали трудностей при использовании услуг.

На карте территория распространения МТС на территории Московской области изображена точно, с учетом всех географических особенностей местности. Вы можете увидеть, что на данной территории представлены сети как второго, так третьего и четвертого поколений. Жителям Подмосковья, как и москвичам, доступны все современные достижения в области услуг связи.

Зона доступности интернета

Хочешь получить все полезные команды твоего оператора?

В современном мире при выборе оператора не последнюю роль играет качество поставляемого мобильного интернета. С каждым днем объем потребляемого пользователями трафика увеличивается. И причина этому – солидное количество игр, видео и приложений, адаптированных для использования на смартфонах.

Компании стараются улучшить скорость и объем предоставляемого трафика на своих тарифах. Увеличивается и зона покрытия интернета от МТС. Но скорость мобильного интернета не везде одинакова.

Все дело в том, что технические характеристики поставляемых услуг связи могут отличаться, в зависимости от загруженности сети, наличия вышек связи, и даже из-за рельефа местности. Но уже сейчас многие пользователи из крупных городов России могут пользоваться интернетом на максимальной скорости благодаря 4G.

Всегда перед поездкой в другой город, на природу уточняйте на нашем сайте, доступны ли те или иные сети на нужной вам территории. В самой неожиданной ситуации останетесь на связи со своими родными, близкими.

Карты покрытия Москвы и Московской области МТС, Мегафон, Yota, Теле2, Ростелеком, SkyLink LTE нужны для того чтобы помочь выбрать лучшего оператора мобильного интернета и сотовой связи в месте нашего пребывания.

Очень часто нам с вами приходится искать зону мобильного интернета для более лучшего доступа с беспроводной сети.
С этой целью была создана уникальная карта 4G Покрытия сети России.Не постоянность сигнала беспроводной связи часто оставляет желать лучшего и многим абонентам сотовой связи доставляет массу неприятностей постоянное пропадание сигнала.

Как пользоваться картой Москвы МТС, Мегафон, Yota, Теле2, Ростелеком, SkyLink

• Yota:
  • Сигнал Йота 2G
  • Сигнал Йота 3G
  • Сигнал Йота 4G
• Мегафон:
  • Сигнал Мегафон 3G
  • Сигнал Мегафон 4G
  • Сигнал Мегафон 4G+
• МТС:
  • Сигнал МТС 2G
  • Сигнал МТС 3G
  • Сигнал МТС 4G
• Теле2:
  • Сигнал Теле2 2G
  • Сигнал Теле2 3G
  • Сигнал Теле2 4G
• Крым:
  • Сигнал Крым 2G
  • Сигнал Крым 3G
  • Сигнал Крым 4G
• Ростелеком:
  • Сигнал РТК 2G
  • Сигнал РТК 3G
  • Сигнал РТК 4G
• SkyLink:
  • Сигнал Sky

Вид

Для начала,обратите внимание что при первом посещении страницы Покрытия интернета,зона мобильной сети МТС включена по умолчанию и Вы увидите Карту МТС Покрытие 3G-4G Мосвы и вашего города,области (местоположения) автоматически определенного средствами геолокации.

Кнопки

В верхней части Карты имеются кнопки других операторов мобильного интернета,при нажатии на которые происходит загрузка слоя зоны расположения сети связи.

В процессе поиска и определения самой лучшей зоны покрытия Вы можете накладывать слои разных операторов друг на друга и с легкостью определить какой оператор Вам подходит.

Цвет Покрытия карты Москвы МТС, Мегафон, Yota, Теле2, Ростелеком, SkyLink

Внизу Карты покрытия имеются картинки-подсказки с цветовым фоном каждого оператора.При одновременном включении Покрытия сразу нескольких слоев Карт связи будьте внимательны и включая-отключая кнопки операторов точно определите самого удобного для Вас оператора-МТС, Мегафон, Yota, Tele2.

Зона карты покрытия МТС города Москва

Обновление покрытия сети МТС происходит регулярно и наши посетители могут видеть самую новую карту этого мобильного оператора связи.Цветовая схема распределена в следующем порядке:

Красный LTE , розовый 3G, бледно розовый 2G.При просмотре карты Вы видите список доступных покрытий операторов мобильной связи и интернета.

На кнопках где возможен отдельный выбор сетей 2G, 3G, LTE можно заметить характерный знак рядом с названием оператора. Нажав на кнопку Вам откроется вкладка с доступными стандартами интернета на выбор.

На фотографии отмечены все доступные стандарты связи.Повторным нажатие можно отменить выбранную сеть заставив, таким образом, загрузиться только нужную для Вас.

Точность Зоны Покрытия города Москвы МТС, Мегафон, Yota, Теле2, Ростелеком, SkyLink

Точность покрытия сети Tele2 исправлена,для сравнения рекомендуем пройти на официальный сайт компании
P.S. – 21.12.2016 – добавлены карты покрытия Ростелеком (2G,3G,4G) и SkyLink (LTE-450 мГц. Московский,Краснодарский и прилегающий регионы.Покрытие растёт-точнее всегда можете определить на нашей карте))

Анализ качества связи и полноты зоны покрытия показывает, что явным лидером из всех операторов сотовой связи является МТС. У него максимальное количество базовых станций и самый широкий охват. Зона покрытия МТС позволяет рассчитывать на наличие связи даже в самых далеких уголках России. В этом обзоре мы расскажем вам об охвате оператора в Москве и Московской области, а также о качестве связи в российских регионах.

Карта покрытия МТС в Москве

Оператор сотовой связи МТС раскинул на территории России сети сразу нескольких поколений – второго, третьего и четвертого. Это позволяет рассчитывать не только на качественную голосовую связь, но и на высокоскоростной доступ в интернет.

Если взглянуть на зону покрытия МТС в Москве и Московской области, мы можем отметить, что центральная часть столицы охвачена чуть больше чем полностью – здесь работают сети в стандартах 2G, 3G и 4G. Зона покрытия 2G является самой широкой, так как эти сети появились самыми первыми. Здесь могут работать как самые старые, так и новые мобильные телефоны – в приоритетном порядке, установленными в пользовательских настройках, они стараются подключиться к сетям самого последнего поколения. Например, имея в своем распоряжении трубку с поддержкой LTE, вы сможете наслаждаться высокоскоростным интернетом практически в любой точке столицы.

Зона покрытия 3G от МТС несколько уже, чем зона охвата предыдущего поколения. Базовые станции устанавливаются лишь на территориях населенных пунктов. Стоит отъехать немного вглубь, как связь прерывается. Но в целом охват остается достаточно широким, что не может не радовать любителей скоростного доступа в интернет. Зона покрытия 4G МТС в Москве и Московской области несколько схожа по своему охвату с зоной 3G.

Центр столицы и пространство за МКАДом охвачены практически полностью . По удалению от Москвы «пятачки» с приемом сигнала в стандарте LTE начинают становиться более редкими. Связано это с нешироким охватом отдельных БС, а развивать сеть там, где нет скопления абонентов – экономически невыгодно.

Обратите внимание, что опубликованная на сайте МТС зона покрытия сформирована компьютером. Она не учитывает рельефов местности и прочие условия распространения радиосигнала. Из-за этого реальная зона покрытия МТС может сильно отличаться в ту или иную сторону.

Зона покрытия МТС в России

Вот особенности российского охвата:

• Широкая зона 2G – охватывает не только населенные пункты, но и междугородные участки;
• Неплохое покрытие в стандарте 3G – ловится на многих участках, в том числе и загородных;
• Малая территория вещания в стандарте 4G – максимальная она покрытия LTE от МТС видна только в Краснодарском крае и в некоторых центральных районах России.

Таким образом, путешествуя по своей стране, мы можем всегда рассчитывать на неплохое качество связи . Оно подтверждается и Роскомнадзором, который провел собственное расследование и выяснил, у кого из отечественных операторов самый большой охват. Об этом твердит и сама компания МТС, хвастающаяся максимальным количеством базовых станций с высокоскоростным интернетом в формате LTE.

На карте зоны покрытия МТС нас ждет еще одна интересная возможность – мы можем посмотреть на будущие планы развития сети. Именно здесь публикуются данные о расширении охвата – для этого нужно поставить на карте соответствующую галочку. Обратите внимание, что компания МТС предлагает и довольно необычные решения для создания локальных базовых станций радиусом до 20 метров – это компактные абонентские терминалы «Уверенный прием», работающие через интернет-каналы со скоростью не менее 1 Мбит/сек.

Сегодня портативные абонентские терминалы (фемтосоты) с небольшим радиусом действия используются для улучшения качества связи в аэропортах, крупных торговых центрах, бизнес-центрах и прочих крупных железобетонных зданиях.

Существует множество способов определения местоположения, такие как спутниковая навигация (GPS), местоположение по беспроводным сетям WiFi и по сетям сотовой связи.

В данном посте мы попытались проверить, насколько хорошо работает технология определения местоположения по вышкам сотовой связи в городе Минске (при условии использования только открытых баз данных координат передатчиков GSM).

Принцип действия заключается в том, что сотовый телефон (или модуль сотовой связи) знает, каким приемопередатчиком базовой станции он обслуживается и имея базу данных координат передатчиков базовой станции можно приблизительно определить своё местоположение.

Теперь немного о том, что такое передатчик в понимании OpenCellID и каким образом наполняется база данных OpenCellID. Эта БД наполняется различными способами, наиболее простой - это установка на смартфон приложения, которое записывает координаты телефона и обслуживающую базовую станцию, а затем отсылает на сервер все измерения. На сервере OpenCellID происходит вычисление приблизительного местоположения базовой станции на основании большого числа измерений (см. рисунок ниже). Таким образом, координаты беспроводной сети вычисляются автоматически и являются очень приблизительными.

Карта Участники OpenStreetMap

Теперь перейдем к вопросу о том, как использовать эту базу данных. Есть два варианта: использовать сервис перевода Cell ID в координаты, который предоставляется сайтом OpenCellID.org , либо выполнять локальный поиск. В нашем случае локальный способ предпочтительней, т.к. мы собираемся проехать по 13-километровому маршруту, и работа через веб будет медленной и неэффективной. Соответственно нам необходимо скачать базу данных на ноутбук. Это можно сделать, скачав файл cell_towers.csv.gz c сайта downloads.opencellid.org .

База данных представляет собой таблицу в CSV-формате, описанном ниже:

• - код страны;
• - код оператора;
• - код зоны;
• - идентификатор передатчика;
• - долгота передатчика;
• - широта передатчика.

С базой данных все понятно, теперь можно переходить к определению Cell ID.

Все сотовые модули поддерживают следующие команды: AT+CREG, AT+COPS (обслуживающая базовая станция), AT+CSQ (уровень сигнала от базовой станции). Некоторые модули позволяют узнать кроме обслуживающего передатчика также и соседние, т.е. выполнять мониторинг базовых станций с помощью команд AT^SMONC для Siemens и AT+CCINFO для Simcom. У меня в распоряжении был модуль SIMCom SIM5215Е.

Соответственно мы воспользовались командой AT+CCINFO, ее формат приведен ниже.

Нас интересуют следующие параметры:

• - индикатор обслуживающего передатчика;
• - индикатор соседнего передатчика;
• - код страны;
• - код оператора;
• - код зоны;
• - идентификатор передатчика;
• - мощность принимаемого сигнала в дБм.

Подключив сотовый модуль к ноутбуку, мы получили следующий лог:

Мониторинг работает – можно ехать.

Маршрут пролег в западной части Минска по ул. Матусевича, пр. Пушкина, ул. Пономаренко, ул. Шаранговича, ул. Максима Горецкого, ул. Лобанка, ул. Кунцевщина, ул. Матусевича.

Карта Участники OpenStreetMap

Запись лога велась с интервалом в 1 секунду. Выполняя преобразование CellID в координаты, выяснилось что 6498 обращений к базе данных OpenCellID были результативными, а 3351 обращений не нашли соответствий в БД. Т.е. hit rate для Минска составляет примерно 66 %.

На рисунке ниже показаны все передатчики, которые встречались в логе и были в БД.

Карта Участники OpenStreetMap

На рисунке ниже показаны все обслуживающие передатчики, которые встречались в логе и были в базе данных. Т.е. подобный результат можно получить на любом сотовом модуле или телефоне.

Карта Участники OpenStreetMap

Как видим, в один из моментов нас обслуживал передатчик, находящийся за транспортной развязкой на пересечении ул. Притыцкого и МКАД. Скорее всего, это загородная базовая станция, обслуживающая абонентов на расстоянии в несколько километров, что ведет к значительным ошибкам в определении местоположения по Cell ID.

Поскольку наш SIMCom SIM5215Е в каждый момент времени показывает не только обслуживающий передатчик, но также соседние и уровни сигнала от них, то попробуем рассчитать координаты аппарата на основании всех данных, имеющихся в конкретный момент времени.

Расчет координат абонента будем выполнять как взвешенное среднее координат передатчиков:
Latitude = Sum (w[n] * Latitude[n]) / Sum(w[n])
Longitude = Sum (w[n] * Longitude[n]) / Sum(w[n])

Как известно из теории распространения радиоволн, затухание радиосигнала в вакууме пропорционально квадрату расстояния от передатчика до приемника. Т.е. при удалении в 10 раз (например, с 1 км до 10 км) сигнал станет в 100 раз слабее, т.е. уменьшится на 20 дБ по мощности. Соответственно вес при каждом слагаемом определяется как:
w[n] = 10^(RSSI_in_dBm[n] / 20)

Здесь мы допустили, что мощность всех передатчиков одинаковая, это допущение ошибочно. Но ввиду отсутствия информации о мощности передатчика базовой станции приходится идти на заведомо грубые допущения.

В результате получаем более подробную картину местоположений.

Карта Участники OpenStreetMap

По итогу маршрут оказался неплохо прочерчен за исключением выброса в сторону развязки на МКАД, по ранее описанной причине. Кроме того, со временем база данных координат будет наполнятся, что также должно повысить точность и доступность технологии определения местоположения по Cell ID.

Спасибо за внимание. Вопросы и комментарии приветствуются.