Published 22.04.2015 by Johhny

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.

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!

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.

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

Карта покрытия связи МТС

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

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

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

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

Зона покрытия МТС в Москве и Московской области

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

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

Зона доступности интернета

Хочешь получить все полезные команды твоего оператора?

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

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

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

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