Введение

Один из первых вопросов, который возникает, когда вы занимаетесь подключением к мобильному интернету, это вопрос о местонахождении базовой станции выбранного вами оператора, чтобы направить в ее сторону свою антенну. Желательно узнать точные координаты вышки и рельеф до нее, чтобы понять, имеет ли смысл использовать вышку для приема сигнала. Сервисы и различные андроид-приложения не дают точных координат БС, т.к. основаны на измерениях и их математической обработке. Погрешность при этом может достигать нескольких километров.

Зачастую координаты вышки можно установить, изучая карты покрытия операторов, рельеф местности, карты Гугл и Яндекс, а также предоставляемые ими возможности просматривать фотографии и панорамы изучаемой местности. Надо сказать, что БС на карте можно найти не всегда. Причин тому может быть много - карты устарели, БС находится на крыше здания и ее просто не видно на карте, вышка имеет небольшие размеры и т.п.

Параметры БС неизвестны. Костромская обл

Задано: координаты 57.564243, 41.08345, деревня Кузьминка в Костромской области. Задача - определить точные координаты БС, к которой можно подключиться для приема 3 G -сигнала.

Будем рассматривать поиск БС по шагам.

Шаг 1. Анализ карт покрытия.

Воспользуемся известным сервисом https://yota-faq.ru/yota-zone-map/ , где представлены зоны покрытия четырех операторов, кроме Билайна. Отмечу здесь, что покрытие Билайна, представленное на их офсайте, использовать практически невозможно - там показывается, как правило, сплошное покрытие, не учитывающее рельеф местности.

Наиболее интересно с точки зрения подключения выглядят зоны покрытия Мегафона и МТС. Вы сами можете в этом убедиться, открыв сервис, вставив координаты в поисковую строку и переключая операторов.

Зона покрытия Мегафона:

Зона покрытия МТС:

Из анализа зоны покрытия Мегафона видим, что БС 3G вероятнее всего находятся в направлениях Красное, Сухоногово, Лапино (в данном масштабе карты Лапино не видно, это юго-запад, примерно там, где отметка Р-600).

Более интересна зона покрытия МТС. Здесь также рассматриваем направление на Сухоногово и Красное. Но Красное более интересный вариант, т.к. там есть покрытие 4G . Расстояние до Красного порядка 10 км, если МТС раздает 4G на частоте 1800 МГц, то есть все шансы установить связь с одной из БС МТС, которые находятся в этом населенном пункте.

Шаг 2. Изучение рельефа местности .

Рельеф до Красного непростой, но вполне пробиваемый. Для оценки рельефа воспользуемся сервисом https://airlink.ubnt.com . Если вы впервые на этом сайте, то вначале вам нужно будет пройти бесплатную процедуру регистрации. Открыв сервис, прокручиваем ползунок вниз до конца и в правом нижнем углу вводим исходные данные, как показано на следующем рисунке.

Я обычно вначале ввожу одинаковые координаты в оба окошка, а потом начинаю двигать лиловую метку в интересующие меня точки, где предположительно могут находиться БС. При этом в правом верхнем углу экрана отображается рельеф, луч прямой видимости и примерный размер зоны Френеля.

Для наших координат имеем:

Проверка рельефа в других «подозрительных» направлениях показала, что рельеф там значительно хуже. Таким образом, мы определились с направлением и заодно выбрали оператора - МТС.

Шаг 3. Уточнение нашего выбора с помощью сервиса «Качество связи»

Сервис открывается по следующему адресу https://geo.minsvyaz.ru . В поисковой строке задаем название деревни Кузьминка, переключаем просмотр с 4-х окон в однооконный режим, масштабируем карту в удобный размер и получаем для оператора МТС:

Видим, что наш выбор правильный, т.к. согласно базе данных измерений пользователей этого сервиса в Красном действительно имеется хорошее покрытие 4G от МТС.

Увеличим масштаб этой карты и увидим, что наиболее вероятным местоположение вышки (или вышек) является улицы Советская и Окружная.

Шаг 4. Изучение местности с помощью карт Гугл и Яндекса.

Указанные карты обладают полезным инструментом для изучения местности - панорамами и фотографиями местности. У карт Гугл панорам различных местностей значительно больше, чем у Яндекса, поэтому чаще приходится пользоваться Гуглом, рассматривая панорамы. С другой стороны, у Яндекса больше фотографий, сделанных в различных местах, кроме того, обычно карты Яндекса для России более актуальны. В связи с этим приходится пользоваться обоими сервисами. Здесь использованы карты и сервисы Гугл.

Итак, мы выяснили, что нам нужно рассмотреть две улицы в Красном в поисках БС. Запускаем карты Гугл, вводим примерные координаты ул. Советской (или название улицы) и получаем:

Здесь включен режим просмотра улиц, нужная нам улица выделена синим цветом на карте. Получить панораму улицы можно кликнув мышкой в любой точке синей линии. Двигаясь таким образом вдоль улицы на север, у здания почты мы обнаруживаем первую БС:

И наконец невдалеке от пересечения Советской и Окружной улиц обнаруживается третья вышка, самая высокая из найденных:

Возвращаемся к карте и находим тень этой вышки в том месте, куда указывает фотография:

Отмечаем мышкой это место на карте и получаем точные координаты БС:

Подведем некоторые итоги нашего исследования. С помощью информации, полученной из анализа зон покрытия, пользовательских измерений силы сигнала в интересующей нас местности и изучения местности по фотографиям и панорамам, нам удалось найти три базовых станции и их точные координаты в городе, в котором мы никогда не бывали. Вопрос о том, какому оператору принадлежатнайденные БС, остается открытым, т.к. ответ на него требует дополнительного исследования. Проще всего проехать по маршруту и измерить параметры БС с помощью какого-нибудь андроид-приложения, которое выдает MNC , MCC и уровень сигнала. Некоторые из таких приложений представлены .

Параметры БС известны. Пригород Пензы

Как известно ряд андроид-приложений, а также интерфейс модема типа HiLink и программа MDMA могут давать параметры БС, с помощью которых известные сервисы и приложения могут выдавать приблизительные координаты БС, что позволяет облегчить поиск конкретных координат БС на картах. Обзоры некоторых из этих инструментов приведены в разделе « » на сайте Антэкс.

Рассмотрим конкретный пример с форума, пример основан на теме. Координаты пользователя

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.

Оператор связи МТС будет продавать личные базовые станции своим абонентам - физическим лицам. Корпоративным клиентам такие устройства МТС устанавливает еще с 2010 года. Данные миниатюрные базовые станции (БС) называются фемтосотами и служат для создания качественного приема сети внутри помещений (indoor-покрытие). Сначала компания станет продавать фемтосоты в Москве, в дальнейшем будет рассмотрена и вся Россия.

На фото - фемтосота МТС:

Данный проект реализован из-за претензий государственных регулирующих органов к качеству мобильной связи в мегаполисе (после недовольства качеством связи в Москве Д. Медведевым). При этом, как видно, МТС собирается частично решить проблему за счет своих абонентов . Ведь будет весьма кстати в ответ на претензию клиента предложить ему купить личную базовую станцию.

Продажа портативных «домашних» БС в Москве должна начаться осенью этого года. Затем, уже в декабре, оператор проанализирует выгодность проекта и примет решение о целесообразности их продажи по всей стране.

Фемтосота по своим размерам сопоставима с привычным нам роутером, и обойдется абоненту примерно в 6 000 руб. (кстати, это более чем в раза 3 дороже среднего Wi-Wi-роутера). Подключение индорной базовой станции достаточно простое, потому абонент сможет сделать его самостоятельно. Однако для этой цели вам будет необходим качественный доступ в интернет, т.к. голосовой трафик и передачу данных с мобильных телефонов мини БС передает в «общую сотовую сеть МТС» через широкополосный интернет. Иначе она работать не будет.

Фемтосота поддерживает сеть третьего поколения (3G) и в состоянии обслуживать площадь до 300-400 кв.м. Данные БС станут особенно востребованы в зданиях с толстыми стенами, подвалах, новостройках и во всех тех помещениях, где по тем или иным причинам есть проблемы с покрытием сотовой сети МТС. При этом фемтосота прямо влияет на объем голосового и интернет-трафика, генерируемого абонентами - он повышается не менее чем на 20%. К сожалению, неизвестно, насколько такая «домашняя» базовая станция может быть вредна для здоровья человека, ведь она является высокочастотным излучателем, который находится в непосредственной близости от вас.

Учитывая опыт МегаФона, который уже пробовал продавать фемтосоты частным клиентам в ряде регионов России, данные мини-базовые станции могут стать крайне нишевым товаром. Очень и очень мало людей готовы расстаться с 6 000 руб., чтобы сделать за оператора его работу и, тем самым, еще и дополнительно привязать себя к нему (неплохая маркетинговая идея в свете старта переносимости номера от одного оператора к другому). Было бы куда логичнее предлагать фемтосоты как дополнительный сервис фиксированных провайдеров интернета. В Москве этим могла бы заняться та же МГТС, которая, кстати, сейчас проводит модернизацию своей сети, переводя дома на оптоволокно. Стоило бы включить такую индорку в комплект с «даримым» роутером МГТС, и сотовая связь от МТС могла бы заработать на полную во всех московских квартирах.

От себя хочется лишь добавить, что я скорее за этот проект, чем против. Ведь платить за индорную БС вас никто не заставляет, зато всегда есть быстрый, пусть и недешевый вариант решить у себя проблему со связью, т.к. ждать такой справедливости от МТС, порой, приходится годами.

Обнаружение вышек связи - это не криминальная деятельность, а довольно распространенная задача в отдаленных регионах и деревнях, где качество покрытия оставляет желать лучшего. Как понять, почему у этого столба берет лучше, чем от той калитки? Сориентироваться тебе могут помочь следующие инструменты и сайты.

Из англоязычных сервисов, пожалуй, лучше всего opensignal.com, где можно выбрать оператора и необходимое местоположение. Карта не отображает вышки, но показывает области покрытия. Из русских могу порекомендовать netmonitor.ru - в его базе содержится немало информации о вышках операторов.

Интересны и некоторые приложения для Android. К примеру, OpenSignal отображает карту сотовых вышек и точек Wi-Fi (еще на карте помечены места с плохой связью), имеет встроенный компас и средство проверки скорости.

Еще интересна утилита Netmonitor. Она умеет мониторить сети GSM и CDMA, показывает информацию об уровне сигнала, содержит базу данных сотовых вышек, поддерживает устройства с несколькими SIM-картами, а также умеет вести лог в формате CLF или KLM.

Обрати внимание, у Netmonitor есть ограничения при работе на устройствах некоторых производителей. На смартфонах Motorola, LG, Samsung, Acer и Huawei список соседей может быть пуст, а на устройствах Samsung к тому же может не отображаться уровень сигнала.

Также порекомендую приложение GSM Signal Monitoring, которое позволяет работать с сетями GSM, UMTS и LTE. Оно на графике отображает изменение уровня сигнала и показывает соседние соты (только в сетях GSM). Есть монитор скорости передачи данных и возможность отслеживать статус соединения, стандарт подключения, идентификаторы соты и текущей зоны (LAC/RNC/TAC) и уровень мощности принимаемого сигнала (RSSI, а также RSRP для LTE).

Зная данные базовой станции, можно пробить ее через сайт xinit.ru и получить информацию о ее местонахождении. В крупных городах не помешает попробовать найти народные карты с расположением вышек, но стоит понимать, что вышки принадлежат разным операторам. Плюс базовые станции ставят не только на столбы, но и на крыши домов.

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.