Как определить базовую станцию оператора. Как узнать расположение вышек сотовой связи
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 3G-сигнала. Будем рассматривать поиск БС по шагам.
Шаг 1. Анализ карт покрытия.
Воспользуемся известным сервисом 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 здесь.
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. Рассмотрим конкретный пример с форума, пример основан на
Расстояние до вышки примерно 4800 метров:
Как видно из нашего исследования, ошибка в определении координат БС, полученном с помощью сервиса xinit.ru/bs, весьма существенна – составляет почти 2 км. Такие ошибки характерны для всех сервисов, основанных на базах данных измерений пользователей, но других доступных сервисов нет.
Заключение
Представленная методика, основанная на применении широко доступных картографических инструментов,не всегда, но достаточно часто позволяет найти точные координаты БС. Существенную помощь в определении принадлежности БС тому или иному оператору оказывают сервисы, дающую информацию параметрах БС и ее примерных координатах.
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.
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.
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.
