セルタワー間の切り替えの観察

私のお気に入りの本の1つは、2013年のIlyaGorelikによるHighPerformance BrowserNetworkingです。その中には、賢明なアドバイスだけでなく、人生からの素晴らしい物語もあります。

バッテリー充電の46％は、バイトの0.2％の転送に費やされます

Pandoraユーザーが曲を再生すると、ファイル全体が1つのピースに転送されます。当然のことながら、一度にできるだけ多くのデータを転送してから、できるだけ長くラジオをオフにしてください。



ただし、この転送後、アプリケーションはオーディエンスの定期的な分析のために毎分pingを送信します。そして、収益は何ですか？これらのpingは、転送されたデータ全体の0.2％を占め、アプリケーションで使用されるすべてのエネルギーの46％を消費します。



Ilya Grigorik、高性能ブラウザネットワーキング

本の中で毎回、イリヤは彼の見解を非常に広く開示し、膨大な例でそれを裏付けています。読者に電話のバッテリー寿命について伝えるために、彼はGSM、UMTS、LTEモデムの操作の詳細に全章を捧げています。あるレベルで発生する問題の根源が数レベル下にあることを理解するのは興味深いことです。



テクノロジーのスタック全体を調べることによって、この本は私たちに一連の事実を与えるだけでなく、哲学全体を促進します。

優れた開発者は、物事がどのように機能するかを知っています。

優れた開発者は、これが機能する理由を知っています。



スティーブスーダーズ、高性能ブラウザネットワーキングの紹介

新しい方法で古いアイデア

2013年に本を読んでいたとき、このトピックについて自分で調査し、電話が動いたときに無線モデムがタワーからタワーにどのようにジャンプするかを視覚化するのはクールだと思いました。



iOSを実行している2013年の電話ではこれを行うことは不可能であり、必要なデータへのアクセスを提供しませんでした。しかし、今日私はPixelを持っていて、その問題はありません。 LocationManagerは毎秒GPS位置（緯度と経度）を提供します。TelephonyManagerはセルタワーのcellID =（mmc、mcc、lac、cid）を提供します。



cellIDデータベースは、各タワーの緯度と経度を見つけるのに役立ちます。残っているのは、ルート（赤）とタワーとの接続を毎秒描画することだけです。タワーはそれぞれ異なる色が選択されています。 サニーベールからマウンテンビューまでドライブ（クリック可能）









この図は、LTE対応の電話（UE、ユーザー機器から）を使用した3.7kmの7分間のドライブを示しています。途中で、5つのタワーと9つの通信セル（eNB、Evolved NodeBから）に会いました。

分析

グーグルストリートビューとウィキペディアを組み合わせることで、あなたは多くを理解することができます。 （クリック可能）複数のcellIDを同じeNB座標に配置できます。eNBのアンテナが360°をカバーしていないだけです。各アンテナの方向の角度と動作範囲は、スペースをセクターに分割します。 アンテナの位置と方向は戦略的に選択されます。上の地図では、タワーは高速道路85に沿って設置されており、アンテナはそれに平行に向いています。一部のアンテナの動作範囲は狭くて長いです。これにより、渋滞時に電話の密度を上げることができます。

















eNBの密度は思ったよりずっと高いです。インターネット上で、彼らはセルタワーの範囲が45マイルであると書いています。荒野にあるかもしれませんが、都市では人口密度とeNB密度が関係しています。サニーベールには、1.5キロメートルごとに塔があります。



複数のオペレーターが常にタワーを共有しているわけではありません。 CellIDデータベースは非常に正確であるため、Googleストリートビューでこれらのタワーを見つけることができました。アンテナが点在する大きなモノリスがあり、オペレーターごとにいくつかあると思いましたが、ほとんどの場合、1つのアンテナがタワーにぶら下がっています。



ENBアンテナはタワーに取り付けられているだけではありません 。時々それらは高圧送電線の教会に置かれ ます。そして商業ビルでさえ。







これらの塔を探し始めるとすぐに、それらは目に見えないものから無視できないオブジェクトに変わります。



LTE無線は異なるセル間をジャンプできます。どうやら、これは建物が塔を遮っているという事実に対処するために、1分間に数回頻繁に発生します。



タワーの選択は決定論的であるようです。上記の2つのマップでは、パスの同じセクションのマップ接続は類似しているように見えます。選択はステートマシンによって行われ、その構成はSIBメッセージによって各セルによって設定されます。状態遷移は、以下を含む多くの要因に依存します。前のセルの信号強度しきい値または次のセルの信号強度しきい値から。



16 kmというかなり長い距離を移動した後、CellIDのLAC（ロケーションエリアコード）コードが変更されていないことに気付きました。LTE仕様によれば、LACが変更されない場合、セルタワーはUE送信を実行する必要はありません。電話機は次のタワーに切り替わり、RCC_IDLEモードのままで、データを送信しません。これはバッテリーを節約するだけでなく、LACが変更されていない場合、携帯電話事業者は電話の正確な場所を知らないことも意味します（GSMの登場以来、携帯電話によって場所を特定する精度については議論がありましたが ） 。



どうやら、各タワーには、120°のカバレッジセクターを持つ3つのアンテナがあります。あなたがそれらの1つを一周するならば、これは明白です。

うさぎの穴に深く登ります

地図を描くのは面白かったです。この分野についてもっと知りたいと思いました。深いだけでなく広いこともわかりました。調査結果をもとに最小限の表を描くためにも、頭字語での分解に多くの時間を費やさなければなりませんでした。

難解な世界

1998年の2G（GSM）以来、3GPPはすべてのテクニカルスタックの標準とドキュメントを作成してきました。これらの仕様はすべて数百のドキュメントにまたがっており、それらを理解するには一生かかるようです。



学ぶべきオープンソースのLTEスタックが見つかりません。そして、たとえそうであったとしても、セルラー範囲の無線送信は、​​これらの周波数が故障したモデムを散らかさないように注意深く調整されます。



このテーマについて出版された本はほとんどなく、それらはすべて非常に高価です。私は個人的に次の3つのことから自分の研究をするように促されました。

• クリストファーコックスによるLTEの紹介。
• SassanAhmadiによるLTEAdvanced。
• 弾丸の長期進化、クリスジョンソンによる第2版。

最後に、モデムの内部を調べて、そのステータスとメッセージを読み取ることができるアプリケーションがあります。しかし、私はそれらを使用しないことに決めました-それらは高価であり、ルートも必要とします。