Вредоносное ПО (malware) - это назойливые или опасные программы,...
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.
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.
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.
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.
Наверное, все знают, что базовая станция оператора — то, к чему по воздуху «цепляется» мобильник, чтобы его владелец оставался на связи. Если рядом базовая станция МТС, то на вашем смартфоне быстрый мобильный интернет, а собеседника в трубке слышно, будто бы он в одной комнате с вами. Это в целом верное представление о базовой станции, но всё же слишком простое для устройства, обладающего столь разносторонними способностями. Смотрите сами.
Интернет — наше всё
Для многих из нас интернет — средство всегда оставаться на связи, возможность быть в центре событий. От него зависит куча удобных сервисов, без которых мы не мыслим сегодня себя, — от мессенджеров и соцсетей до заказа такси и онлайн-магазинов. То, что в нашей с вами жизни интернет есть повсюду — заслуга базовых станций МТС, которые всегда готовы помогать вам быть онлайн, мгновенно связывать вас с другим районом города или приятелем из далёкой Австралии, передавать добрые вести и делиться фотографиями, показывать кино или воспроизводить музыку из сети.
Невидимка
Скажем, сидите вы у себя дома или на работе. Никакой базовой станции не видите. Но ваш телефон работает: звонки проходят, уведомления из «ВКонтакте» и WhatsApp поступают, забавные ролики c YouTube проигрываются. Всё потому, что базовой станции МТС не обязательно буквально «видеть» ваш телефон: она умеет с ним соединяться, используя радиосигнал, отражённый от стен и других препятствий, а многие не слишком толстые стены для базовой станции и вовсе полупрозрачны, то есть не мешают связи.
По-соседски
А ещё, если базовая станция рядом с вашим домом или офисом вдруг выйдет из строя, то ваш телефон, скорее всего, по-прежнему останется в сети. Это потому, что обычно за вашим мобильником «присматривает» не одна базовая станция, а две или даже три, и каждая из них готова в любой момент подхватить упавшее знамя. Конечно, изредка может оказаться, что других базовых станций поблизости нет, но МТС всегда старается сделать так, чтобы у вашей базовой станции постоянно были отзывчивые соседки.
Передай другому
Кстати, когда вы движетесь, базовые станции умело передают ваш телефон друг другу, как эстафетную палочку. Вам вовсе не нужно об этом беспокоиться: о таких вещах базовые станции МТС умеют договариваться между собой сами. Пограничных ссор из-за желания прислать вам SMS не бывает, а начатый в зоне одной базовой станции разговор по мобильному может без перерыва продолжиться в зоне другой станции, а закончиться возле третьей или четвёртой.
Где ты?
Когда вы подключаетесь к базовой станции, она сразу понимает, что вы где-то рядом. Если ваш телефон «видят» три и более базовых станций, то они сообща могут определять ваше местоположение весьма точно. На этом построены геолокационные сервисы, которые, к примеру, помогают родителям всегда узнавать, где находятся их дети , а транспортным компаниям — контролировать свои автомобили.
Превыше всего
Базовые станции МТС умеют расставлять приоритеты. Не может быть так, что кто-то рядом с вами, кому нужно загрузить из интернета большой фильм, перетянет на себя все ресурсы ближайшей базовой станции, а вам даже комментарий в Facebook не удастся отправить. Более того, базовая станция умеет отдавать часть своих ресурсов, отведённых под интернет, для звонков. Это, например, иногда полезно на вокзалах, где людей бывает очень много, при этом им постоянно нужно созваниваться, чтобы найти друг друга, сообщить о приезде, вызвать такси. Если базовая станция видит, что где-то, наоборот, нужнее интернет, она и это учтёт.
Где люди, там и связь
Мобильная связь есть там, где стоят базовые станции. Но где их ставят? Это зависит от людей, в том числе и от вас. Если где-то в городе слишком много абонентов начинают постоянно претендовать на подключение к одной-единственной базовой станции из-за того, что в этом месте открылся новый торговый центр, МТС совсем скоро рядом запустит ещё одну базовую станцию — новую. Не люди гоняются за мобильной сетью МТС, а она развивается, опираясь на их потребности, которые, как вы знаете, всё больше и больше перетекают в мобильный интернет. Это такой почти волшебный замкнутый круг: в последние годы развитие мобильной сети позволяет нам всё больше и больше получать от интернета, а наши растущие потребности в нём определяют то, как развивается мобильная сеть.
Заведи свою
Вы можете жить или работать в особенном месте, у вас может оказаться неудачно спланированная комната — в общем, там, где базовой станции МТС очень трудно соединиться с вашим телефоном. Однако если у вас в том же помещении есть проводной интернет, вы вполне можете завести себе свою собственную базовую станцию МТС, например, вот такую . Если хотите, пользуйтесь ею даже в одиночку.
Это безопасно
Итак, базовые станции появляются там, где нужно людям, а кое-кто может купить базовую станцию МТС персонально для себя. Однако некоторые по-прежнему считают, что излучение базовой станции таит угрозу. Такие люди с тревогой могут показывать пальцем на появившуюся неподалеку вышку и судачить с друзьями о внезапно появившихся головных болях. На деле «лучи» базовой станции безвредны , и любой человек больше излучения получает от своего собственного мобильника. К слову, чем дальше от вас базовая станция, тем больше «старается» быть на связи ваш смартфон, всё обильнее поливая излучением своего хозяина. Впрочем, даже при таком усердии вам совершенно не о чем беспокоиться, так как опасно не крайне слабое излучение мобильного, а разговор по нему за рулём или во время перехода дороги.
Это весело
МТС стремится как можно активнее вводить новые станции в регионах страны — мы знаем, что буквально с каждым годом качественная связь и быстрый мобильный интернет всё больше и больше значат для людей. Если где-то рядом с вами появилась базовая станция МТС — это точно хорошая примета!
Первые ископаемые останки базовых станций семейства мобильных телесистем московского региона датируются 1994 годом. Это были настоящие динозавры – огромные и с маленьким объемом головного мозга функционала. Внешне они походили на большой холодильник, работали только в одном стандарте и в одном частотном диапазоне. Первая базовая станция МТС в Москве работала в стандарте GSM и только в диапазоне частот 900 МГц.
Из чего же состояли «динозавры» сотовой связи и как они эволюционировали до сегодняшнего дня расскажет эксперт отдела архитектуры сети радиодоступа компании МТС Константин Лучков. Его ник Передаем ему слово.
Привет! Давайте сразу заглянем в этот «холодильник».
На верхней полке вмонтированы блоки питания, платы управления и транспортная карта. Чуть ниже, в «морозильном отделении», штабелями лежат приемопередатчики и дуплексеры.
А вот и типичная малогабаритная (но очень уютная) «кухня» тех времен, в которой жил наш «динозавр».
«Кухня» была плотно заставлена телекоммуникационным оборудованием. Это и система питания, система кондиционирования, стойка с транспортным оборудованием (например, радиорелейное оборудование). Каждая из этих систем, соизмеримая по размерам с БС, представляла собой отдельный шкаф. Кстати, на каждой «кухне» были стол и стул (слева на фото).
Но вернемся к нашему «динозавру». От верхней крышки базовой станции тянулись толстые фидера (в два пальца толщиной), которые выходили из контейнера к антеннам. Типичная длина фидерной трассы была порядка 70 метров, к каждой антенне подводились два фидера (использовался разнесенный прием). Антенн на типичной однодиапазонной станции было три. То есть на первых станциях прокладывали шесть фидерных трасс, а позже (при появлении нового диапазона GSM1800) еще шесть.
Одним из основных недостатков применения фидерных трасс были потери мощности сигнала, которые прямо пропорциональны длине фидерной трассы и используемому диапазону частот. Эти недостатки подтолкнули эволюцию оборудования базовых станций на новый виток развития.
Через десять лет после появления первой базовой станции сотовой связи в московском регионе, в 2004 году, произошли критические изменения в телекоммуникационной среде обитания. Появился новый интерфейс взаимодействия контроллера с радиомодулями БС - CPRI (Common Public Radio Interface).
Глава 2. Настоящее
На смену старым «холодильникам» пришел новый тип базовой станции - с распределенной архитектурой. Стали не нужны громоздкие фидерные трассы. Базовая станция распалась на системный модуль (мозг БС) размером с кейс офисного менеджера и приемопередатчик (он же RRU – remote radio unit), связанные между собой по оптической линии через радиоинтерфейс CPRI. От фидера остались только рудименты в виде коротких джамперов (1-3 метра), связывающие приемопередатчик с антенной. В дополнение к существующему GSM были внедрены стандарты UMTS и LTE. Появились базовые станции outdoor-исполнения, для размещения которых более не требовалось помещение («кухня»).
Распределенные БС оказались гораздо более приспособленными к жизни. Они стали меньше, и их стало легче размещать. Сократилось потребление электроэнергии, так как пропали потери мощности в фидере. Появился новый функционал.
До определенного времени для работы каждого стандарта требовалось свое оборудование – отдельные приемопередатчики (RRU), отдельные системные модули (SM), отдельные антенны. По прошествии еще почти десяти лет, в 2013 году, Минкомсвязь России разрешила технологическую нейтральность, что позволяло реализовывать стандарт LTE на частотах GSM900/1800. Также следует отметить, что еще раньше, в 2011 году, была разрешена техническая нейтральность GSM/UMTS900. К оборудованию базовой станции были предъявлены новые требования, которым нужно было соответствовать – размеры станций уменьшались, а мозг функционал рос.
Приемопередатчики научились поддерживать работу в трех стандартах: GSM/UMTS/LTE. Сейчас типичным случаем является одновременная работа приемопередатчика в двух стандартах, например, в GSM/LTE1800. Такой режим работы называется RF-sharing.
Затем появилась необходимость одновременной работы в разных стандартах системных модулей. Данный функционал называется single RAN (единое оборудование радиоподсистемы для нескольких стандартов) и он уже реализован на сети МТС.
Появление новых стандартов (таких как LTE), а также более сложного функционала привело к повышению требований к точности синхронизации. Потребовалась точность фазовой (она же временная) синхронизации, что незамедлительно сказалось на составе базовой станции. В ее состав добавился модуль спутниковой синхронизации GPS/Glonass.
Появился новый подвид компактных базовых станций – small cell. Он представляет собой компактную базовую станцию размером не больше коробки из-под кроссовок, объединяющей в едином корпусе системный модуль, приемопередатчик, модуль GPS/Glonass и, как правило, антенну.
Компактность small cell позволила МТС устанавливать станции практически в любом месте: в вагонах метро, кафе и офисных зданиях. Кстати, при желании, компактную базовую станцию может купить каждый абонент МТС. К ядру сети станция подключится автоматически при подсоединении к интернету.
Глава 3. Будущее
Светлое будущее сотовой связи - стандарт 5G (про него вы можете прочитать подробнее ). Базовым станциям неизбежно придется измениться еще раз, так как стандарт 5G подразумевает использование бОльших порядков MIMO, что делает невозможным подключение приемопередатчика к антенне через джампер. Слишком много джамперов понадобится: 16, 32, а, может быть, 64. Радиомодуль будет интегрирован в антенну. Такое решение называется активной антенной системой (AAS – active antenna system).
По внешнему виду AAS не отличим от обычной антенны сотовой связи, но посмотрите, сколько элементов базовой станции находится у нее внутри.
Базовая станция, реализованная на решении AAS, теперь представляет из себя системный модуль (SM), подключенный к «антенне» (к AAS). Возможен и гибридный вариант, когда активная антенная система включает несколько активных диапазонов (несколько приемопередатчиков активных диапазонов) и одновременно с этим поддерживает подключение нескольких пассивных диапазонов. При этом для пассивных диапазонов используются отдельные RRU, не входящие в состав активной антенной системы.
Но на этом эволюция оборудования базовых станций, наверняка, не остановится. Одним из возможных сценариев в будущем может стать переход к облачной (cloud) архитектуре оборудования базовой станции. Возможно, в один прекрасный момент мы сможем полностью отказаться от использования системного модуля. На базовой станции останется только один блок - активная антенная система с интегрированным функционалом системного модуля, которая будет подключаться по оптической транспортной линии в ядро сети.
В заключении хочу с гордостью отметить, что компания МТС занимает передовые позиции в тестировании 5G и уже сейчас активно использует на сети:
Оборудование БС 5G-ready;
оборудование БС cloud-ready;
оборудование AAS (сеть нескольких городов России полностью реализована на AAS).
Published 22.04.2015 by Johhny
Cellidfinder - это простой и удобный сервис по поиску местоположения базовых станций мобильной связи стандарта GSM и построению их на карте. В статье приведена подробная инструкция по поиску местоположения базовых станций GSM с помощью данного сервиса.
Какие данные необходимы для локализации БС?
Для того, чтобы найти координаты сектора базовой станции необходимо знать 4 параметра:
- MCC (Mobile Country Code) — код, определяющий страну, в которой находится оператор мобильной связи. Например, для России он равен 250, США - 310, Венгрия - 216, Китай - 460, Украина — 255, Белоруссия — 257.
- MNC (Mobile Network Code) — код, присваиваемый оператору мобильной связи. Уникален для каждого оператора в конкретной стране. Подробная таблица кодов MCC и MNC для операторов по всему миру доступна .
- LAC (Location Area Code) — код локальной зоны. В двух словах LAC - это объединение некоторого количества базовых станций, которые обслуживаются одним контроллером базовых станций (BSC). Этот параметр может быть представлен как в десятичном, так и в шестнадцатеричном виде.
- CellID (CID) — «идентификатор соты». Тот самый сектор базовой станции. Этот параметр также может быть представлен в десятичном, и шестнадцатеричном виде.
Где взять эти данные?
Данные берутся с нетмонитора. Нетмонитор - это специальное приложение для мобильных телефонов или других устрйств, которое позволяет узнать инженерные параметры мобильной сети. В сети существует огромное количество нетмониторов для различных устройств. Найти подходящий - не проблема. Кроме того многие современные GPS трекеры в условиях плохого приема спутников могут отсылать хозяину не координаты, а параметры базовой станции (МСС, MNC, LAC, Cellid) за которую они цепляются. Cellidfinder поможет быстро перевести эти параметры в приблизительное местоположение БС.
Откуда берутся координаты базовой станции?
Поиск координат базовых станций проводится в базах данных Google и Yandex, которые предоставили такую возможность. Следует отметить, что в результате поиска мы получаем не точное местоположения вышки, а приблизительное. Это то местоположение, в котором регистрировалось наибольшее количество абонентов, передавших информацию о своем местоположении на серверы Google и Yandex. Наиболее точно местоположение по LAC и CID определяется при использовании функции усреднения, при которой вычисляются координаты всех секторов (CellID) одной базовой станции, а затем вычисляется усредненное значение.
Как работать с CellIDfinder?
Для того, чтобы начать работать с сервисом поиска местоположения базовых станций CellIdfinder необходимо установить на смартфон любой нетмонитор. Вот один из неплохих вариантов . Включаем скачанное приложение и смотрим необходимые параметры.
В данном случае в окне нетмонитора мы увидели:
MCC = 257 (Белоруссия)
MNC = 02 (МТС)
LAC = 16
CID = 2224
Вводим эти параметры в форму поиска на . Т.к. LAC и CID могут выдаваться нетмонитором как в десятичном, так и в шестнадцатеричном виде, то форма поиска имеет автозаполнение для LAC и CID во втором виде. Выбираем "Данные Google", "Данные Yandex" и, если необходима высокая точность, "Усреднение". Нажимаем кнопку "Найти БС".
В результате получили координаты для данного сектора базовой станции. Более того координаты по базам Google и Yandex практически совпали, а значит можно предположить, что БС построены на карте достаточно точно.
