Диванная аналитика №29. Операторские смартфоны и планшеты
Очень часто я слышу мнение, что операторы настолько богаты, что могут выпускать устройства под собственной маркой и раздавать их бесплатно, а они настолько жадные, что не делают этого. Обычно кивают в адрес европейских и американских операторов, которые якобы уже поступают так, отдают устройства бесплатно и счастье заполняет сердца абонентов. К сожалению, большинство людей даже не задумывается для каких целей операторы в России влезают в бизнес по производству телефонов и планшетов, какие задачи стоят перед ними и как они решаются на практике. У нас есть отличная возможность обсудить эти вопросы и понять, для чего операторам нужны собственные продукты.
Первый операторский телефон в России, опыт прошлого
Если отмотать годы вспять, то выяснится, что первым операторским телефоном в России была Motorola m-серии, которую начал продавать МТС. Недорогая бюджетная трубка, которая появилась на рынке в 1995 или 1996 году, в МТС ее привезли из Китая. Коробка с непонятным языком, отсутствие меню на русском языке, ксерокопия инструкции и несколько тысяч аппаратов, которые как оказалось невозможно прошить на русский язык. Именно таким был первый операторский телефон, который появился в России, а причина его появления банальна — в то время рынок телефонов только формировался, первые перепродавцы привозили разнообразные телефоны, но почти не было дешевых аппаратов. Продажи SIM-карт тормозило отсутствие недорогого оборудования и всех операторов без исключения это расстраивало. Поэтому операторы взяли ситуацию в свои руки.
Если опыт МТС был негативным, то запомнившимся можно считать историю “коробочки” от Билайн, в конце октября 1999 года компания выпустила на рынок DAMPS-аппарат Philips Aeon, стоимостью 49 долларов (тогда все исчислялось в долларах! даже внутри страны и во всех расчетах, о чем многие уже забыли). В комплект входила карта оплаты услуг связи на 10 долларов. Номер изначально был прошив в памяти аппарата, никаких SIM-карт в стандарте DAMPS не было.
Успех коробочки от Билайн был ошеломляющим, потом появились и другие предложения, которые множились от года к году. Это время, когда сотовая связь только начинала развиваться в России, подключения новых абонентов шли на десятки, а потом и на сотни тысяч, продавцы SIM-карт и телефонов зарабатывали состояния из воздуха.
В какой-то момент операторы отказались от собственных продуктов, отдав телефоны на откуп розничным игрокам. Объяснение, которое я слышал от множества людей, например Александра Изосимова из Вымпелкома и других топ-менеджеров у операторов, звучало так, — это не наш бизнес, нам нужно сосредоточиться на том, что мы умеем и должны делать лучше всего. Первые телефоны от операторов были вынужденной мерой, они были необходимы для продажи их услуг и операторы брали на себя все расходы, возвращая деньги за счет абонентов, которые покупали устройства и подключались к сети. Задачи заработать на продаже телефонов не было, стояла задача привлечь как можно больше людей в свою сеть, набрать абонентскую базу.
Смешно, но спустя 16 лет ничто не изменилось — перед операторами стоят примерно такие же задачи, принципы и подходы к операторским продуктам остались на том же уровне. Давайте взглянем на то, как это происходит сегодня.
Операторский телефон. Версия 2015 года. Россия
Задачи бороться за подключение к сети оператора уже нет, проникновение услуг связи, читай SIM-карт, в России давно перевалило за сто процентов, у каждого человека есть, как минимум, один сотовый телефон. А если покопаться на полках и в шкафах, то найдется еще несколько моделей, которые пылятся без дела. Давайте для примера возьмем один из последних операторских телефонов — Мегафон Логин+, он достаточно типичен и хорошо подходит для нашей истории.
Технические характеристики устройства довольно любопытны, в нем металлический корпус, экран диагональю 5.5 дюймов и очень низкая цена в 4990 рублей. Эта стоимость получается с учетом блокировки аппарата на сеть Мегафон и покупки дополнительно двух месяцев интернета в сети Мегафон — итого цена в Москве 5690 рублей. Найти что-либо подобное за сравнимую стоимость просто невозможно, так как Мегафон продает это устройство с нулевой наценкой. Откуда такой аттракцион невиданной щедрости? И для чего компании это нужно?
Давайте оглянемся и посмотрим на других операторов, они также выпускают свои устройства или продают чужие с нулевой маржой, но в комплекте со своими SIM-картами. Например, в МТС этот процесс поставлен на поток, вы можете найти модели Б-брендов за очень неплохие деньги с учетом подключения к МТС и покупки трафика на пару месяцев. В Билайн предложение собственных устройств заметно меньше, но они также постепенно появляются. В чем тут бизнес выгода?
Ответить на этот вопрос можно с нескольких позиций, давайте попробуем подойти в лоб и привести объяснение, о котором часто говорят сами операторы, хотя оно мне не нравится своей механистичностью. Статистика утверждает, что на смартфонах пользуются значительно больше интернетом, чем на обычных телефонах, пусть даже и сенсорных. В свою очередь использование интернета на смартфонах напрямую коррелирует с диагональю экрана, чем больше диагональ, тем больше люди пользуются мобильным интернетом. Словно в карго-культе операторы выпускают смартфоны с большой диагональю и ждут, что потребление трафика вырастет. Механистичность такого подхода не выдерживает никакой критики и зачастую от операторов можно получить развернутые объяснения, которые выглядят намного более здраво. Но отчего-то они любят останавливаться на короткой версии, не углубляясь в подробности.
Выпуск любого устройства со стороны оператора, это бизнес-операция, которая отвлекает значительные средства, замораживает их на длительный срок и негативно влияет на финансовое положение компании. Операторы не любят заниматься оборудованием для абонентов именно по этой причине, рентабельность операций очень низкая, высокие риски и результат, который сложно оценить напрямую. Тем не менее, внутри операторов существует четкое обоснование, почему они должны выпускать такие устройства, связывать свои ресурсы и терять общую эффективность.
Как и в 90-е годы российские операторы решают простую задачу — как сделать устройства доступными для неограниченного числа абонентов, убрать барьер для использования собственных услуг. В 90-е это было нужно для продажи SIM-карт (номеров), сегодня для продажи услуги мобильного интернета. Голосовой трафик в сетях операторов по всему миру падает, это уже данность. Точкой роста может служить только передача данных и Россия не является исключением. Для того, чтобы пользователи активнее пользовались передачей данных, им надо дать максимально удобные и доступные устройства для этого. Логично? Безусловно. Причем операторы не пытаются дать такие устройства тем, кто уже пользуется смартфонами, знает что это такое. Они пытаются привлечь новых пользователей смартфонов, тех кто до недавнего времени пользовался кнопочными телефонами. Подобные операторские предложения для них. И тот же Мегафон Логин+ идеально попадает в свою целевую аудиторию, выглядит для нее отличным аппаратом.
При этом Логин+ плохо воспринимается аудиторией уже знакомой со смартфонами, ожидающей от них как производительности (максимальной, заметьте!), отличного разрешения экрана, емкой батареи и всего прочего. Стоимость устройства и ее адекватность не принимается вовсе в рассмотрение. Максимализм настолько силен, что возникает ощущение, что комментирующие используют исключительно сильнейшие решения, хотя по факту это не так. Это привычная канва обсуждения любого операторского продукта.
Давайте я научу вас, как правильно, распознавать то, что делают операторы выпуская свои устройства, причем вне зависимости, что это — телефоны, планшеты, ТВ-приставки, модемы. Каждый оператор старается продать свои услуги, убрать барьеры на их пути. Одним из ключевых барьеров становится цена устройства, которая для части аудитории всегда высока. Убирая этот барьер оператор резко расширяет свой потенциальный рынок. Понятно, что если человек не мог платить сто рублей в месяц за интернет, он и не сможет платить эти деньги. Но существует множество тех, кто готов на такие траты, но у них отсутствовало соответствующее устройство, так как оно стоило дороже той суммы, которую человек был готов потратить. Операторы убирают ценовой барьер, делают устройства доступнее.
Универсальность такого подхода проявляется в любых продуктах, операторы зарабатывают на услуге, они не получают деньги от оборудования. Их задача продать услугу, сделать ее популярной. А значит продажа железа идет с минимальной или вовсе нулевой маржой, иногда даже такие железки субсидируются за счет услуги.
Влияние операторских телефонов на рынок
Какое влияние оказывают операторские устройства на рынок? Заметны они или их игнорируют другие игроки? Все зависит от подхода оператора, в качестве интересного примера приведу линейку Логин от Мегафон, которая переформатировала рынок как телефонов, так и планшетов. В чем достоинства устройств Логин? В их минимальной стоимости, вы не можете найти аналогичные модели за ту же цену вне операторского предложения. Это значит, что другим производителям надо терять свою наценку и давать ту же или близкую стоимость. В результате, все ценовые сегменты на рынке начинают смещаться вниз, тянут за собой и средний ценовой сегмент. Фактически операторские продукты меняют стоимость устройств во всех соседних ценовых сегментах. Найти такие устройства в Связном или Евросети нельзя, сетям невыгодно их продавать, поэтому операторы сами реализуют свои модели. И делают это с размахом, в том же Мегафон устройства Логин продаются сотнями тысяч, что для рынка заметно.
С точки зрения бизнеса, попытка подсчитать вложения в продвижение операторских телефонов, оказывается зубодробительной задачей. Бюджет таких устройств формируется из нескольких источников. Начнем с того, что это корпоративная реклама, которая все равно присутствует и в случае устройств, это часть не идет в их стоимость. То есть оператор осознанно часть своих рекламных бюджетов тратит на устройства, но не учитывает эти деньги как инвестиции в продвижение. Своего рода трюк, который помогает поддерживать операторские устройства и привлекать людей в магазины оператора, что также немаловажно.
Другой момент, это предоплаченные на несколько месяцев услуги, то есть гарантированная продажа с устройством пакета интернета. Это также гарантированная выручка для оператора, которая идет ему в плюс. Можно предположить, что большинство людей выбросит такую SIM-карту спустя пару месяцев, но этого не происходит, всегда есть конверсия в активных абонентов. А главное, если подсчитать затраты оператора на продвижение своих услуг в других каналах, стоимость привлечения абонента, неожиданно окажется, что продажа собственных смартфонов или планшетов, вовсе не такое дорогое удовольствие.
Операторские устройства это выжженная земля для других игроков и такая ситуация сохранится еще долгое время. Хорошо это или нет? Наверное неплохо для рынка в целом, так как подстегивает конкуренцию в бюджетном сегменте, задает новую планку производительности. У операторов нет задачи играть в среднем или высоком ценовых сегментах, там и так все хорошо с точки зрения продаж их услуг. Их задача делать доступными новые технологии.
Если мысленно попытаться оценить, что будет в следующих версиях операторских продуктов, прошерстить рынок в поисках технологии, что пока недоступна в бюджетном сегменте, мы найдет ответ моментально — это LTE. Поэтому можно считать, что в 2015 году российские операторы сделают свои смартфоны и планшеты с поддержкой LTE и за минимальные деньги. А что будет дальше? Возможно, что LTE Advanced. А может быть что-то иное, например, устройства с поддержкой новых операторских услуг. Но знайте точно, что операторы постараются сделать такие устройства самыми дешевыми, чтобы максимально расширить аудиторию своих услуг. Так было всегда, так будет и в будущем. Цель у операторов ровно одна и они действительно не хотят быть игроками на рынке устройств, для них это средство для продажи собственного продукта, а не самоцель.
FAQ про работу сотовой сети для самых маленьких
— В чём отличие сотовой связи от связи с помощью раций?
Связь — это так называемый вариант точка-многоточка, когда информация от одной рации передается на выделенной частоте, и все, кто настроен на ту же частоту, слышат вызов. Пока у вас 10 абонентов — всё просто. Когда людей становится больше, начинают быстро разбирать частоты, и очень скоро новые разговоры создавать негде – свободных частот не остается. Сотовая связь использует тот же частотный канал, но не отдает его в безраздельную собственность одного абонента, а разделяет его между несколькими, каждому выделяя лишь короткий промежуток времени для передачи информации. Вы можете в этом случае использовать частоты эффективнее и уметь соединять людей друг с другом напрямую. Однако для того, чтобы быстро обработать такой поток информации и разделить информацию одному абоненту в частотном канале от информации другому, необходим новый узел, который будет производить необходимые вычисления – появляется базовая станция или ретранслятор.
— Ок, пока просто. Пропустим пару шагов эволюции инфраструктуры, что получится?
Телефон связывается с ближайшим ретранслятором (базовой станцией), она доставляет данные в контроллер базовых станций и далее через голосовую Core Network несёт на другую базовую станцию, которую использует второй абонент. Та, в свою очередь, отдаёт данные и голос ему. Таким образом, каждый абонент имеет точку входа в общую сеть, а сеть обеспечивает коммутацию и доставку информации.
— А как делается авторизация в такой сети?
По специальному ключу. В вашу SIM-карту, кроме процессора, оперативки и средств I/O, вшит ключ, позволяющий авторизоваться в сотовой сети. Этот же ключ, с использованием других алгоритмов, обеспечивает шифрование сигнала: разговоры в сотовой сети «закрываются».
— А откуда базовая станция знает, что вызываемый абонент находится на её территории покрытия?
Когда абонент звонит другому абоненту, от голосовой Core Network приходит команда на все базовые станции, с требованием проверить наличие вызываемого абонента: что-то вроде «Вася, ты тут?». Эта процедура проверки называется Paging. По идее, телефон абонента отвечает одной из них, что он здесь. Дальше устанавливается соединение через нужные узлы. Но с ростом количества базовых станций их стали объединять в географические группы – Location Area, которые управляются с узла голосового коммутатора — MSC.
— Ок, новый тип узла, коммутатор. Что он делает?
Переходим на новый уровень сложности. Есть регионы, в каждом из них — своя группа базовых станций, координируемая общим узлом-контроллером. Контроллер обеспечивает подключение к себе всех базовых станций, и сбор от них звонков абонентов. Но что с этими звонками делать, он не знает и передает всю информацию на тот самый Коммутатор. Коммутатор знает, где и когда последний раз находился каждый абонент в его зоне действия, и поэтому, когда вы звоните Васе:
- Сначала ваш телефон по радиоканалу передает звонок на БС.
- БС ретранслирует данные до контроллера
- Контроллер передает те же данные на коммутатор
- Коммутатор проверяет номер, который вы вызываете – есть ли такой в зоне его обслуживания?
- Если да, коммутатор отправляет вызов в нужную Location Area, чтобы получить ответ от базовой станции, где последний раз регистрировался Вася
- Если такой номер не принадлежит нашему коммутатору, он отправляет вызов на другой коммутатор в соответствии с имеющимися у него таблицами маршрутизации и ищет нашего Васю в других сетях
- Коммутатор другой сети также отправляет вызов своим базовым станциям по известной ему Location Area, где последний раз регистрировался Вася
- Одна из базовых станций отвечает на наш вызов, и вы, наконец, можете начать разговор.
— Ладно, а как коммутатор узнает, что Вася в его зоне (LA)?
Базовые станции имеют код зоны — LAC. Когда ваш телефон переключается на базовую станцию, LAC которой отличается от предыдущего использованного, отправляется специальный пакет с обновлением расположения — Location Area Update. Этот сигнальный пакет обрабатывается коммутатором, в нем же сохраняется информация, что ваш телефон зарегистрирован на базовой станции с новым LAC. В будущем все вызовы на ваш номер будут отправляться по базовым станциям имеющим данный LAC, пока коммутатор не получит новый пакет Location Area Update, где будет информации о новом географическом коде. Кроме того, на всякий случай такой пакет отправляется раз в несколько часов, даже если вы не сдвигаетесь с места.
— То есть когда телефон лежит около колонок, и они делают странные звуки — это не пришельцы меня слушают?
Нет, это просто Location Area Update или какой-то другой сигнальный пакет, которые телефон передает и принимает регулярно, даже если вы с ним ничего не делаете.
— Кто строит базовые станции?
Сотовые операторы. Или точнее их подрядчики, которые имеют соответствующие лицензии на строительство и опыт работы. Как показывает нехитрый подсчёт, на Россию нужно от нескольких десятков до нескольких сотен тысяч базовых станций для покрытия 95% территории. Очень приблизительно, одна БС стоит около 2 миллионов — это по затратам как открыть маленький ресторан. Это ещё если нашёлся подходящий годный столб. Если столба нет — смело пишите до 8 миллионов, особенно, если вышка где-то в степи или на горе со сложным доступом.
— Из чего состоит инфраструктура оператора и куда идут мои деньги?
Кроме базовых станций, контроллеров, коммутаторов, магистральных транспортных линий и других узлов сети (которых только чтобы перечислить, потребуется полстраницы) нужны склады запчастей, инженерные службы, сервис и так далее. Базовые станции на домах требуют арендных отчислений собственникам, людям нужна зарплата, оборудование нужно менять, проводить техническое обслуживание, оплачивать счета за электричество, потребляемое оборудованием. Плюс операторы постоянно расширяются — это новое железо, обновление старого, новый софт. А ещё есть офисы с теми, кто пишет ПО, колл-центры, аналитики, маркетинг, реклама, салоны продаж и подключений — в общем, полный набор.
— Стойте-стойте, забыли ЦОД!
Верно, для работы сотового оператора нужно обрабатывать огромное количество данных. Именно поэтому сотовые операторы обычно обладают не только хорошей магистральной сетью, но и наиболее современными дата-центрами. В дата-центрах считается всё. Одна из самых ресурсоёмких задач — подсчёт баланса в реальном времени. Кстати, операторы сотовых сетей настолько давно и успешно работают с ЦОД-ами, что их опытом и ресурсами пользуются многие другие – арендуя ресурсы дата-центров сотовых операторов для своих проектов.
— Ок, тут понятно. А как взаимосвязаны сети разных операторов?
Принцип примерно похож на вызов одним коммутатором другого. Упрощая, вы связываетесь с БС, она — с контроллером, тот — с коммутатором, а коммутатор ищет узел входа в другую сеть по номеру вызываемого абонента. Коммутатор родной сети находит нужный номер в своих таблицах и определяет, на какой внешний коммутатор необходимо отправить вызов, после чего создается маршрут до нужного узла.
— А роуминг?
Телефон обычно пробует найти домашнюю сеть. Если это не получается, он начинает искать другие сети и пытается в них регистрироваться. Коммутатор сотовой сети, где вы пытаетесь зарегистрироваться, проверяет, есть ли у данного оператора роуминговое соглашение с вашим домашним оператором. Если такое разрешение находится, коммутатор точно знает, что абонентов вроде вас можно обслуживать, и вы получите связь. Например, когда вы приезжаете в новую страну, вас почти сразу «подхватывает» другая сеть, с которой у вашего оператора есть соглашение. Эти соглашения в большинстве очень редко обновляются, поэтому цены на трафик могут быть очень высокими. Там, где у вас есть безлимитный трафик в роуминге, скорее всего, соглашение было обновлено относительно недавно невероятной кровью юридических отделов обоих операторов.
— Можно ли выйти в роуминг в своём регионе?
Технически — да, другой оператор имеет возможность вас «подхватить». Но чтобы так не случилось, ваша SIM содержит настройки не цепляться к чужим отечественным сетям, а коммутаторы чужих сетей не разрешают вашему телефону регистрироваться на базовых станциях неродного оператора. Иначе бы вы оказывались в роуминге в лифте, на границе области и так далее. Исключение — аварийный межсетевой роуминг, когда все сети работают для всех абонентов во время чрезвычайных ситуаций. Ну и всегда нужно помнить, что звонки в службу спасения можно делать всегда, даже через чужую сеть! Когда на вашем экране появляется надпись «Только экстренные вызовы» или «SOS» это означает, что ваш оператор в данном месте не имеет своих базовых станций, но через сеть другого оператора вы можете сделать бесплатный звонок на экстренный номер «112».
— Почему телефоны Verizon не работают в РФ?
Причин может быть масса. Самая распространенная – «залочка» телефона под конкретный код сети оператора. Согласно стандарту сотовой связи, каждый оператор имеет уникальный код, который не повторяется нигде в мире, и технически довольно легко обеспечить при включении телефона проверку SIM карты – тот ли код сети на ней использован. Другая возможная причина — в каждой стране используются свои частоты для организации связи, и у каждого оператора лицензия на определённые диапазоны. Соответственно, если устройство вдруг не поддерживает диапазоны, используемые в РФ, работать в отечественных сетях оно не будет.
— Что надо знать про транспорт до БС?
Транспортный канал требуется каждой базовой станции, чтобы передавать информацию от абонентов, которая собирается через радиоканалы. Чаще всего транспорт до базовой станции сегодня — либо радиорелейный канал (РРЛ), либо кабели: медные и оптические. Оптика быстрая и крутая, медь дешевле и проще в использовании, а радио позволяет не класть кабель там, где это сложно или дорого делать. Учитывая, что каналы резервируются кольцами, обычная архитектура — пара оптических колец на город и область, плюс ветки базовых станций на медном транспорте и выносы на 1-2 хопа по РРЛ.
Чебоксары и Новочебоксарск, схема конца 2012 года
— Что с магистралями?
Только оптика, причём, сегодня — со спектральным уплотнением (DWDM). Для надежности — тоже кольца. Главный враг магистрали — экскаватор, который решил покопать там, где лежит кабель-канал. И даже красная ленточка с предупреждениями за полметра до кабеля не спасает — её обычно снимают с ковша уже постфактум.
— Чем отличаются 2G, 3G и 4G?
Это разные поколения стандартов сотовой сети, о чем можно догадаться по буковке G, которая означает Generation. Сети 2G, в основном, предназначены для передачи голоса, скорости передачи данных там очень невысоки по современным меркам. В сетях 3G можно передавать высококачественный голос, и одновременно предоставлять сервис передачи данных с высокой скоростью. Сети 4G сейчас являются сетями последнего поколения и предназначены только для высокоскоростных сервисов передачи данных, коммутация голосовых каналов в этой сети не предусмотрена стандартом, так что стоит помнить: даже если оператор предоставляет услуги голоса в сетях 4G, это какой-то вариант передачи голоса в IP сетях. Как правило, на одном сайте устанавливается несколько комплектов оборудования для создания сетей разных стандартов, которые предоставляют абонентам разные сервисы. В ближайших планах — замена множества разнотипных блоков базовых станций на общие – мультистандартные. Стандарты сотовой сети отличаются массой технического функционала, но вы этого почти не видите. Наиболее значимые отличия для обычного абонента — разная скорость интернета, разные зоны покрытия, разное качество голоса (HD-Voice очень крут).
Как работает сотовая связь
Знаете ли вы, что происходит после того, как вы набрали номер друга на мобильном телефоне? Как сотовая сеть находит его в горах Андалусии или на побережье далекого острова Пасхи? Почему иногда неожиданно разговор прерывается? На прошлой неделе я побывал в компании Beeline и попытался разобраться, как устроена сотовая связь…
Большая площадь населенной части нашей страны покрыта Базовыми Станциями (БС). В поле они выглядят как красно-белые вышки, а в городе спрятаны на крышах нежилых домов. Каждая станция ловит сигнал от мобильных телефонов на удалении до 35 километров и общается с мобильным телефоном по служебным или голосовым каналам.
После того, как вы набрали номер друга, ваш телефон связывается с ближайшей к вам Базовой Станцией (БС) по служебному каналу и просит выделить голосовой канал. Базовая Станция отправляет запрос на контроллер (BSC), а тот переадресует его на коммутатор (MSC). Если ваш друг является абонентом той же сотовой сети, то коммутатор сверится с Home Location Register (HLR), выяснит, где в данный момент находится вызываемый абонент (дома, в Турции или на Аляске), и переведет звонок на соответствующий коммутатор, откуда тот его переправит на контроллер и затем на Базовую Станцию. Базовая Станция свяжется с мобильным телефоном и соединит вас с другом. Если ваш друг абонент другой сети или вы звоните на городской телефон, то ваш коммутатор обратится к соответствующему коммутатору другой сети. Сложно? Давайте разберемся подробнее. Базовая Станция представляет из себя пару железных шкафов, запертых в хорошо кондиционируемом помещении. Учитывая, что в Москве было на улице +40, мне захотелось немного пожить в этом помещении. Обычно, Базовая Станция находится либо на чердаке здания, либо в контейнере на крыше:
2. 
Антенна Базовой Станции разделена на несколько секторов, каждый из которых «светит» в свою сторону. Вертикальная антенна осуществляет связь с телефонами, круглая соединяет Базовую Станцию с контроллером:
3. 
Каждый сектор может обслуживать до 72 звонков одновременно, в зависимости от настройки и конфигурации. Базовая Станция может состоять из 6 секторов, таким образом, одна Базовая Станция может обслуживать до 432 звонков, однако, обычно на станции установлено меньшее количество передатчиков и секторов. Сотовые операторы предпочитают ставить больше БС для улучшения качества связи. Базовая Станция может работать в трех диапазонах: 900 МГц — сигнал на этой частоте распространяется дальше и лучше проникает внутрь зданий 1800 МГц — сигнал распространяется на более короткие расстояния, но позволяет установить большее количество передатчиков на 1 секторе 2100 МГц — Сеть 3G Вот так выглядит шкаф с 3G оборудованием:
4. 
На Базовые Станции в полях и деревнях устанавливают передатчики 900 МГц, а в городе, где Базовые Станции натыканы как иглы у ежика, в основном, связь осуществляется на частоте 1800 МГц, хотя на любой Базовой Станции могут присутствовать передатчики всех трех диапазонов одновременно.
5. 
6. 
Сигнал частотой 900 МГц может бить до 35 километров, хотя «дальность» некоторых Базовых Станций, стоящих вдоль трасс, может доходить до 70 километров, за счет снижения числа одновременно обслуживаемых абонентов на станции в два раза. Соответственно, наш телефон с его маленькой встроенной антенной также может передавать сигнал на расстояние до 70 километров… Все Базовые Станции проектируются таким образом, чтобы обеспечить оптимальное покрытие радиосигналом на уровне земли. Поэтому, несмотря на дальность в 35 километров, на высоту полета самолетов радиосигнал просто не посылается. Тем не менее, некоторые авиакомпании уже начали устанавливать на своих самолетах маломощные базовые станции, которые обеспечивают покрытие внутри самолета. Такая БС соединяется с наземной сотовой сетью с помощью спутникового канала. Система дополняется панелью управления, которая позволяет экипажу включать и выключать систему, а также отдельные типы услуг, например, выключать голос на ночных рейсах. Телефон может измерять уровень сигнала от 32 Базовых Станций одновременно. Информацию о 6-ти лучших (по уровню сигнала) он отправляет по служебному каналу, и уже контроллер (BSC) решает, какой БС передать текущий звонок (Handover), если вы находитесь в движении. Иногда телефон может ошибиться и перебросить вас на БС с худшим сигналом, в этом случае разговор может прерваться. Также может оказаться, что на Базовой Станции, которую выбрал ваш телефон, все голосовые линии заняты. В этом случае разговор также прервется. Еще мне рассказали о так называемой «проблеме верхних этажей». Если вы живете в пентхаусе, то иногда, при переходе из одной комнаты в другую, разговор может прерываться. Это происходит потому, что в одной комнате телефон может «видеть» одну БС, а во второй — другую, если она выходит на другую сторону дома, и, при этом эти 2 Базовые Станции находятся на большом удалении друг от друга и не прописаны как «соседние» у сотового оператора. В этом случае передача звонка с одной БС на другую происходить не будет:
Связь в метро обеспечивается так же, как и на улице: Базовая Станция – контроллер – коммутатор, с той лишь разницей, что применяются там маленькие Базовые Станции, а в тоннеле покрытие обеспечивается не обычной антенной, а специальным излучающим кабелем. Как я уже писал выше, одна БС может производить до 432 звонков одновременно. Обычно этой мощности хватает за глаза, но, например, во время некоторых праздников БС может не справиться с количеством желающих позвонить. Обычно это случается на Новый Год, когда все начинают поздравлять друг друга. SMS передаются по служебным каналам. На 8 марта и 23 февраля люди предпочитают поздравлять друг друга с помощью SMS, пересылая смешные стишки, и телефоны зачастую не могут договориться с БС о выделении голосового канала. Мне рассказали интересный случай. Из одного района Москвы стали поступать жалобы от абонентов о том, что они не могут никуда дозвониться. Технические специалисты стали разбираться. Большинство голосовых каналов было свободно, а все служебные были заняты. Оказалось, что рядом с этой БС находился институт, в котором шли экзамены и студенты беспрерывно обменивались эсэмэсками. Длинные SMS телефон делит на несколько коротких и отправляет каждое отдельно. Сотрудники технической службы советуют отправлять такие поздравления с помощью MMS. Это будет быстрее и дешевле. С Базовой Станции звонок попадает на контроллер. Выглядит он так же скучно, как и сама БС — это просто набор шкафов:
7. 
В зависимости от оборудования, контроллер может обслуживать до 60 Базовых Станций. Связь между БС и контроллером (BSC) может осуществляться по радиорелейному каналу либо по оптике. Контроллер осуществляет управление работой радиоканалов, в т.ч. контролирует передвижение абонента, передачу сигнала с одной БС на другую. Гораздо интереснее выглядит коммутатор:
8. 
9. 
Каждый коммутатор обслуживает от 2 до 30 контроллеров. Он занимает уже большой зал, заставленный различными шкафами с оборудованием:
10. 
11. 
12. 
Коммутатор осуществляет управление трафиком. Помните старые фильмы, где люди сначала дозванивались до «девушки», а затем она уже соединяла их с другим абонентом, перетыкивая проводки? Этим же занимаются и современные коммутаторы:
13. 
Для контроля за сетью у Билайна есть несколько автомобилей, которые они ласково называют «ежики». Они передвигаются по городу и измеряют уровень сигнала собственной сети, а также уровень сети коллег из «Большой Тройки»:
14. 
Вся крыша такого автомобиля утыкана антеннами:
15. 
Внутри стоит оборудование, осуществляющее сотни звонков и снимающее информацию:
16. 
Круглосуточный контроль за коммутаторами и контроллерами осуществляется из Центра Управления Полетами Центра Контроля Сети (ЦКС):
17. 
Существует 3 основных направления по контролю за сотовой сетью: аварийность, статистика и обратная связь от абонентов. Так же, как и в самолетах, на всем оборудовании сотовой сети стоят датчики, которые посылают сигнал в ЦКС и выводят информацию на компьютеры диспетчеров. Если какое-то оборудование вышло из строя, то на мониторе начнет «мигать лампочка». ЦКС также отслеживает статистику по всем коммутаторам и контроллерам. Он анализирует ее, сравнивая с предыдущими периодами (часом, сутками, неделей и т.д.). Если статистика какого-то из узлов стала резко отличаться от предыдущих показателей, то на мониторе опять начнет «мигать лампочка». Обратную связь принимают операторы абонентской службы. Если они не могут решить проблему, то звонок переводится на технического специалиста. Если же и он оказывается бессильным, то в компании создается «инцидент», который решают инженеры, занимающиеся эксплуатацией соответствующего оборудования. За коммутаторами круглосуточно следят по 2 инженера:
18. 
На графике показана активность московских коммутаторов. Хорошо видно, что ночью практически никто не звонит:
19. 
Контроль за контроллерами (простите за тавтологию) осуществляется со второго этажа Центра Контроля Сети:
22. 
21. 
Как работает мобильная связь: ликбез
Мобильным телефоном пользуется порядка 90% всех живущих в России граждан. Но мало кто из них задумывался – как же все это работает? Правда ли, что сотовая связь работает на самом деле по проводам? Наш корреспондент нашел ответы на эти и некоторые другие вопросы.
Немного грустно, что подавляющее большинство людей на вопрос: «Как работает сотовая связь?», отвечают «по воздуху» или вообще — «не знаю».
В продолжение этой темы, у меня вышел один забавный разговор с другом на тему работы мобильной связи. Случилось это аккурат за пару дней до отмечаемого всеми связистами и телекомщиками праздника «Дня радио». Так уж сложилось, что в силу своей ярой жизненной позиции, мой друг считал, что мобильная связь работает вообще без проводов через спутник. Исключительно за счет радиоволн. Сначала у меня не получалось переубедить его. Но после непродолжительной беседы все встало на свои места.
После этой дружеской «лекции» появилась идея написать простым языком о том, как работает сотовая связь. Все как есть.
Когда вы набираете номер и начинаете звонить, ну, или вам кто-нибудь звонит, то ваш мобильный телефон по радиоканалу связывается с одной из антенн ближайшей базовой станции. Где же находятся эти базовые станции, спросите вы?
Обратите внимание на промышленные здания, городские высотки и специальные вышки. На них и располагаются большие серые прямоугольные блоки с торчащими антеннами разных форм. Но антенны эти не телевизионные и не спутниковые, а приемо-передающие операторов сотовой связи. Они направлены в разные стороны, чтобы обеспечить связью абонентов со всех сторон. Ведь мы же не знаем, откуда будет поступать сигнал и куда занесет «горе-абонента» с телефонной трубкой? На профессиональном жаргоне антенны также называют «секторами». Как правило, они устанавливаются от одной до двенадцати.
От антенны сигнал по кабелю передается непосредственно в управляющий блок станции. Вместе они и образуют базовую станцию [антенны и управляющий блок]. Несколько базовых станций, чьи антенны обслуживают отдельную территорию, например, район города или небольшой населенный пункт, подсоединены к специальному блоку – контроллеру. К одному контроллеру обычно подключается до 15 базовых станций.
В свою очередь, контроллеры, которых также может быть несколько, кабелями подключены к «мозговому центру» – коммутатору. Коммутатор обеспечивает выход и вход сигналов на городские телефонные линии, на других операторов сотовой связи, а также операторов междугородней и международной связи.
В небольших сетях используется только один коммутатор, в более крупных, обслуживающих сразу более миллиона абонентов, могут использоваться два, три и более коммутаторов, объединенных между собой опять-таки проводами.
Зачем же такая сложность? Спросят читатели. Казалось бы, можно антенны просто подключить к коммутатору и все будет работать. А тут базовые станции, коммутаторы, куча кабелей… Но, не все так просто.
Когда человек передвигается по улице пешком или идет на автомобиле, поезде и т.д. и при этом еще и разговаривает по телефону, важно обеспечить непрерывность связи. Связисты процесс эстафетной передачи обслуживания в мобильных сетях называют термином «handover». Необходимо вовремя переключать телефон абонента из одной базовой станции на другую, от одного контроллера к другому и так далее.
Если бы базовые станции были напрямую подключены к коммутатору, то всеми этими переключениями пришлось бы управлять коммутатору. А ему «бедному» и так есть, чем заняться. Многоуровневая схема сети дает возможность равномерно распределить нагрузку на технические средства. Это снижает вероятность отказа оборудования и, как следствие, потери связи. Ведь все мы заинтересованы в бесперебойной связи, не так ли?
Итак, достигнув коммутатора, наш звонок переводится далее – на сеть другого оператора мобильной, городской междугородной и международной связи. Конечно же, это происходит по высокоскоростным кабельным каналам связи. Звонок поступает на коммутатор другого оператора. При этом последний «знает», на какой территории [в области действия, какого контроллера] сейчас находится нужный абонент. Коммутатор передает телефонный вызов конкретному контроллеру, в котором содержится информация, в зоне действия какой базовой станции находится адресат звонка. Контроллер посылает сигнал этой единственной базовой станции, а она в свою очередь «опрашивает», то есть вызывает мобильный телефон. Трубка начинает причудливо звонить.
Весь этот длинный и сложный процесс в реальности занимает 2-3 секунды!
Точно также происходят телефонные звонки в разные города России, Европы и мира. Для связи коммутаторов различных операторов связи используются высокоскоростные оптоволоконные каналы связи. Благодаря им сотни тысяч километров телефонный сигнал преодолевает за считанные секунды.
Спасибо великому Александру Попову за то, что он дал миру радио! Если бы не он, возможно, мы бы сейчас были лишены многих благ цивилизации.