Praha rev. 7.2.2002
Mobilní telefonie u nás v posledních letech zaznamenala nevídaný rozvoj, s přibývajícím počtem „mobilů“ rostl jako z vody i jejich protipól – základnové stanice. V současné době se vyskytují na všech možných i nemožných místech naší země. Jak jinak, na tuto skutečnost samozřejmě museli reagovat lidé naší nátury, kteří loví vše co se jen šustne éterem. Zde nám velmi nahrává fakt, že téměř každý telefon umožňuje používat tzv. servisní menu informující nás minimálně o síle signálu, často ale i o spoustě dalších provozních parametrů sítě toho kterého operátora a někdy také např. o teplotě a napětí baterie, délce zapnutí a podobně. Také já tomuto šílenství propadl a bez svých SIM a MT (mobilní terminál) neurazím ani ránu, nuže dovolte mi, abych se s Vámi podělil o své postřehy.
Nejprve úvodem - Hovoříme o mobilních sítích druhé generace zvané GSM, používající modulaci GMSK s kanálovým rastrem 200 kHz, v pásmech 900 a 1800MHz, buňkové architektury. Dolní části těchto pásem jsou použity pro uplink (komunikace směr MT => BTS), horní pak pro downlink (BTS => MT).
|
890 – 915 MHz 935 – 960 MHz |
kanály 1 - 124 |
|
1710 – 1785 MHz 1805 – 1880 MHz |
kanály 512-885 |
Každý operátor má u nás přiděleny “své“ kanály. BTS (Base Transceiver station) - základnové stanice jsou koncovým zařízením sítí. Navazují na BSC (Base Station Control), jež řídí přidělené BTS a jejich komunikaci s mobilním telefonem (MT). Ostatní prvky sítě pro nás nejsou rádiově zajímavé. ČR je rozdělena na LA (Local Area) – oblasti. Uvnitř jedné oblasti je vysílán stejný LAC (Local Area Code). MT se po zapnutí přihlásí do sítě a pokud netelefonuji, poslouchá několik BTS, z nichž ta nejsilnější je vedena jako aktivní. V případě Vámi vyvolaného hovoru je tato použita, ale dále při hovoru již spojení řídí síť (konkrétně BSC). Pokud netelefonujete, telefon komunikuje se sítí jen tehdy, jestliže se mobilní telefon přemístil do jiné oblasti, což znamená, že se změnil LAC. Dále také v případě, je-li sítí vyzván k opětovnému přihlášení (Location update), k němuž dochází v určitých intervalech (řádově hodiny) stanovených sítí. Pokud Vám někdo volá, jste pagingováni (hledáni) všemi buňkami v LA, kde jste byli naposledy přihlášeni. BTS mívají několik sektorů=buněk (většinou 1 až 3), které se skládají z vlastní anténní soustavy do daného směru a několika
vysílačů (TRXů). Každý TRX má přidělen svůj kanál (kmitočet). Vysílaný kanál je rozdělen na 8 časových úseků - timeslotů. Tyto jsou pak přidělovány pro jednotlivé hovory. Důležité jsou také servisní timesloty (jeden až dva na prvním TRXu) sloužící k řízení sítě a posílání SMS zpráv. Jen TRXy s těmito timesloty můžeme monitorovat. Do jednoho sektoru mohou být běžně instalovány až 4 TRXy. První TRX běží stále na plný výkon, další se zapínají v případě, že první není s to zajistit všechny požadované operace.
Získáváme možnost sledovat chování elektromagnetických vln těchto kmitočtů. Děláme si představu odkud a jak je naše okolí pokryto, dostáváme se pod pokličku našim operátorům. Ale určitě nejzajímavější je GSM DXing. Příkladem může být pražský DXing Oskara na 900 MHz, za pomoci telefonu určeného jen pro toto pásmo. Síť Oskar totiž v Praze a okolí (asi do 50 km) používá s vyjímkou metra (v metru využívají všichni operátoři pásmo 900 MHz) výhradně pásmo 1800 MHz. Takto mohu například na pražském Strahově slyšet (tedy spíše číst) třeba signály BTS z Podkrkonoší (př. Nová Paka, Jičíněves...). U ostatních operátorů pak
musíme mít to štěstí, aby byla jejich síť částečně ochromena a my se mohli vydat na lov. Nezbytnou podmínkou je existence databáze BTS. Na jejím vzniku se podílí řada lidí, a stále je co doplňovat. Oficiální databáze našich operátorů nejsou k dispozici, ty neoficiální vytvářejí skupinky nadšenců, jimž je odměnou pocit dobré práce, podaří-li se jim vyhledat a vložit do seznamu další dosud nezjištěné BTSky. U nás jsou nejznámější internetové stránky zabývající se tímto tématem: http://www.gsmweb.cz, přístup přímo z terénu nabízí i WAP: http://wap.gsmweb.cz/. K popisu té které buňky používáme identifikační číslo buňky (Cellid) dostupné v solidním servisním menu. Toto číslo necháme vyhledat v počítači a máme-li kliku, dozvíme se stanoviště a další podrobnosti o našem vysílači. Činnost vyhledávání nových ještě neznámých BTS se často také nazývá „lov BTS“. V České republice jsou místa, kde se to „lovci BTS“ jen hemží a najít neznámou BTS je obtížný až dobrodružný a soutěživý úkol, ale na druhou stranu je mnoho oblastí, kde lidé tohoto druhu dosud nežijí a bílá místa v seznamech teprve čekají na doplnění.
Přirozeně, můžeme pracovat se sítí operátora jehož SIM kartu vlastníme, některé telefony ale umožňují krátce trvající náhled do jiné sítě. Dá se říci, že co výrobce telefonu, to jiné servisní menu lišící se zobrazovanými informacemi a způsobem jejich prezentace. Některé veličiny mohou být vypisovány v šestnáctkové soustavě nebo být vztaženy k určité referenční hodnotě. Rádiově jsou pro nás zajímavé tyto parametry:
Použitý kanál CH.
Již zmiňované Cellid, bohužel pouze pro buňku vedenou právě jako aktivní.
LAC – kód oblasti.
RX level – síla signálu uváděná v dBm – záporné hodnoty (výkon na vstupu RXu logaritmicky vztažený k 1 mW ), obvykle se pohybuje mezi –60 až -90 dBm. Pro RX level= -100 dBm ztrácíme signál, dosahuje-li naopak –30 dBm stojíme před vysílací anténou.
C1 – síla signálu v dB vztažená k prahové hodnotě sítě povolující přihlášení (u nás –90 až
-105 dBm). C1 vypovídá o kolik je RX level vyšší, proti této prahové hodnotě.
C2 –
Podle tohoto údaje se řadí přijaté vysílače do fronty “čekatelů” na pozici
aktivní buňky . C2 = C1+CRO.
BSIC kódy – umožňují rozlišovat buňky pracující na
stejném kanále. Skládají se z kódů
BCC a NCC (Broadcast a Network Color Code).
Pomocí prvního se odliší buňky stejné sítě, druhým pak buňky operátorů různých
zemí v příhraničních oblastech. Pomocí LAC, BSIC a kanálu je daná buňka jednoznačně
identifikována. Může se nám to hodit pokud náš telefon
Neumí zobrazit Cellid, bohužel však bez
návaznosti na databáze. S BSIC se pro rozlišení dobře pracuje, jsou-li k dispozici, pak pro všechny zobrazované
buňky.
Všechny tyto výše zmíněné údaje jsou dostupné v
tzv. IDLE módu – v případě, kdy telefon nevysílá. Při komunikaci telefonu se
sítí se jedná o DEDICATED mód. Zobrazují se další údaje jako chybovost přenosu,
vysílací výkon MT nebo používaný timeslot. Z těchto informací je pro dohledání BTS zajímavé pouze:
TA (timing advance) zajišťuje, aby telefon vysílal ve správnou chvíli, kdy má na BTS přidělen svůj timeslot. Je-li mobilní telefon dál od BTS, musí začít vysílat dřív. O kolik, to říká TA. Z něj proto můžeme odvodit vzdálenost od základnové stanice. TA nabývá hodnot 0 až 63, jedna jednotka znamená 547 metrů. Hodnota parametru TA=0 ohlašuje skutečnost, že se nalézáme ve vzdálenosti do maximálně zhruba půl kilometru od BTS. Jeho nejvyšší hodnota udává maximální vzdálenost, kde lze ještě uskutečnit spojení – 35 km. I za touto hranicí můžeme monitorovat, ale pouze v tom případě,
stejně jako u bližších základnovek, není-li již list BTS v monitor-menu zaplněn silnějšími a bližšími vysílači.
Při vytváření databáze je snaha co nejpřesněji určit umístění vysílače (nejlépe ulice a číslo popisné). Pokud pátráme po BTS na venkově nebo menším městě, je to legrace, jdeme na jistotu, na nejsilnější signál. Hledání ještě více urychlí sledování parametru TA, na několika stech metrech se dovíme, kterým směrem se vydat, kam klesá hodnota TA. Ve velkém městě se ale slušně zapotíme. Antény bývají umístěny na vysokých budovách a jsou různě klopeny. Může to znamenat, že maximum signálu nalezneme klidně i půl kilometru od BTSky (pod námi zkoumanou mohou být vzdálenější silnější). Máme-li pak na několika sousedních domech stožáry všech našich operátorů, musíme vydolovat všechny své analytické schopnosti a nejlépe telefony s náhledem do ostatních sítí k porovnávání. Musíme se připravit na mnoho obletů předpokládaného objektu za účelem usvědčení a zapsání do databáze. Shlédneme konstelaci antén a snažíme se postavit do jejich vyzařovacího maxima, je-li pak
RX level > - 40 dBm a TA=0, jsme blízko výsledku. Často nás však
takové štestí nepotká a tak musíme sáhnout k dalším “fíglům”. Například využití různých překážek
zastiňujících další vysílače nebo obcházení předpokládaného domu v různých
vzdálenostech a sledování výměny aktivních buněk v servisním menu. Jestliže
jsme se trefili, budou se cyklicky a zřetelně střídat s návazností na směrování
antén.
Operátoři využívají ke stavbě sítě různé
dodavatele, často každý jiného, lze tudíž při troše zkušeností již vizuálně
určit, kterému z nich zkoumaná základnová stanice patří.
Používá se spousta různých typů antén podle
potřeb konkrétní realizace. Antény se mohou lišit vyzařovacími parametry,
zisky, umožňují často naklopení ve vertikální rovině a to jak mechanicky tak
elektronicky. Ovlivňují zásadním způsobem velikost a tvar vykrytého prostoru.
Na venkově mohou mít sektory poloměr i přes deset kilometrů, zatímco ve městě
to může být třeba jen 500 metrů. Toho se docílí především naklopením antén buď
dolů nebo vzhůru tak, aby do vzdálenějších míst vyzařovaly co nejméně. Těmto
krátkodosahovým aplikacím se říká mikro a piko buňky, antény jsou umístěny v
nižších patrech domů pro obsloužení frekventovaných ulic nebo uvnitř budov –
například supermarkety.
Mnohde
můžeme na BTSkách vidět dvě antény do jednoho směru vzdálené od sebe několik
metrů. Jedná se o prostorovou diversitu, přijímač na základnovce si může vybrat
lepší signál. Omezí se tím vliv úniku vznikajícího díky odrazům a zastínění
mobilní stanice projevujícím se ostrými minimy síly signálu při pohybu MT
opakujícím se po násobcích půlky vlnové délky. Vysílá se pouze do jedné antény.
Toto řešení diverzity se využívá pro antény s vertikální polarizací. Jiné
řešení spočívá v instalaci antén s křížovou polarizací. V tomto případě míří do
jednoho směru pouze jedna anténa, jejíž vnitřek ale umožňuje vyzařování ve dvou
polarizačních rovinách: + 45 a – 45 stupňů vůči zemskému povrchu. Opět jsou k
dispozici 2 signály pro příjímač, zatímco vysílač využívá pouze jednu rovinu
polarizace. Druhá varianta více vyhovuje podmínkám v městské zástavbě. Tato
opatření zajišťují tzv. diverzitní zisk, který může teoreticky dosahovat až 10
dB.
V současnosti již všichni operátoři používají
obě pásma. Pásmo 1800 MHz je používáno k dokrytí větších aglomerací, je zde k
dispozici více kanálů majících díky vyšší frekvenci nižší dosah a tím vším
podstatně menší problémy s rušením a koordinací. V pásmu 900 MHz
má Český mobil přiděleny kanály 1 až 20,
Eurotel a Radiomobil každý kolem 45 kanálů tak trochu na “na přeskáčku”v sadách:
|
Eurotel |
36 – 49,
61 – 70, 81 – 96, 109 – 114 |
|
Paegas |
22 – 35,
51 – 60, 71 – 80, 97 – 108 |
S
vyjímkou sítě Oskar, jež v Praze a okolí okupuje výhradně pásmo 1800 MHz, mají
všichni operátoři základ sítě postavený na 900 MHz. Souvisí to s vyšším dosahem
a historickým vývojem, kdy bylo ještě málo zákazníků s potřebou mála BTS. U Eurotelu a Radiomobilu nenajdeme BTS
určené čistě jen pro pásmo 1800 MHz.
Pro
1800 MHz (tzv. DCS) platí toto rozdělení:
|
Eurotel |
548-570, 581 – 597 |
|
Paegas |
571 -579, 613 – 643, 725 – 774 = bonus! |
|
Oskar |
776 –845 |
Přeji Vám dobrý lov!
Tématice mobilních telefonů je věnováno množství internetových stránek.
Nejznámější je patrně http://mobil.cz
Dále například: http://www.mobilmania.cz/
V souvislosti s těmito a dalšími webovskými stránkami běží řada diskusních fór na různá související témata.
Tento článek je určen pro časopis Radio-Revue, Československého DX klubu: http://www.dx.cz
Za užitečné připomímky a rady k obsahu děkuji P.Horovi.