Связь в метро существовала с самого момента возникновения этой транспортной системы. Правда, до недавних пор она была проводной и секретной, и до сих пор в метро есть посты связи, которые охраняются вооруженными часовыми

Несколько лет назад сотовые операторы спустились под землю и начали строить там общедоступные сети. Для их абонентов стало привычным звонить из метро, отправлять текстовые сообщения или осуществлять доступ к Internet через GPRS. Две трети станций московского и питерского метрополитена уже охвачены хотя бы одним из действующих операторов. При этом подземная мобильная связь имеет некоторые отличия от наземной с точки зрения архитектуры сетей и структуры потребления сервисов.

Как строят сети в метро?

Метрополитен как объект связи представляет собой очень проблемное сооружение. Монтаж оборудования только на одной станции метро может занимать 6-12 месяцев — в зависимости от сложности проекта. Чаще всего причина «неспешности» операторов — отсутствие четкой законодательной основы запуска новых базовых станций. Все сотовые операторы, спустившиеся в московское метро, установили значительно больше базовых станций, чем ввели в коммерческую эксплуатацию. Остальные можно будет запустить лишь после получения всех разрешительных документов.

Первый этап реализации проекта, подразумевающего покрытие станции связью, состоит в определении коммерческих перспектив, то есть оценке потенциального количества пользователей. Для этого операторы устраивают тестовые замеры активности абонентов. В самом простом случае на станции устанавливается оборудование, которое имитирует работу базовой станции, то есть опрашивает сотовые телефоны пассажиров метро на предмет их принадлежности к своей сети. По усредненной сумме положительных «ответов» принимается решение относительно постановки данной станции в очередь на «телефонизацию». После развертывания сети операторы, получая у руководства метрополитена данные по пассажиропотоку и имея на руках собственную статистику вызовов (съем информации происходит дистанционно с каждого репитера), могут оперативно наращивать емкость и корректировать конфигурацию сети, чтобы избежать перегрузок.

Второй этап — выбор необходимого оборудования и его монтаж. Обычно на каждую станцию выделяется бригада из 7-10 человек. Специалисты могут проводить монтажные и тестовые работы в метро только в ночное время, а в тоннелях — только с 2 ч ночи, когда обесточивается контактный рельс. В среднем монтажники могут тянуть кабели, ходить по тоннелям и монтировать антенны в вестибюлях и на эскалаторах не более 3 ч в сутки.

Как отмечают эксперты ОАО «Вымпелком», существуют два вида проектов подземной сотовой связи — тиражируемые и индивидуальные. К примеру, все без исключения станции внутри московского Садового кольца и в центре Санкт-Петербурга относятся к памятникам архитектуры, и их внешний облик нельзя менять ни под каким предлогом, что порождает дополнительные трудности при монтаже репитеров и выносных антенн. Сложна и планировка таких станций: это несколько платформ, вестибюлей, пересадочных тоннелей и эскалаторов, множество входов и выходов. Одним из самых сложных объектов «телефонизации» является Тверской пересадочный узел в Москве, насчитывающий шесть разноуровневых выходов на поверхность, 12 платформ и связующие тоннели. Эту транспортную развязку ни один из операторов не смог телефонизировать быстрее, чем за год. Здесь приходиться использовать весьма оригинальные решения, что, безусловно, замедляет процесс внедрения.

Типичная задача при развертывании мобильных сетей в метро заключается в «обходе» специальных металлических дверей, которые в случае опасности (например, войны или наводнения) защищают подземный город, превращая его в гигантское бомбоубежище. Проложить коммуникации сквозь них невозможно — металл слишком толстый, да и по правилам это запрещено. Операторам пришлось организовать передачу данных по радиоканалу, так как иначе о доступности связи на эскалаторах можно было бы забыть. За пределами кольцевой линии столичного метрополитена, где планировка станций более-менее стандартна, внедряются более простые и дешевые решения.

Обычно базовые станции и прочее сетевое оборудование устанавливаются в подсобных помещениях. Обеспечение связью подземных залов и тоннелей производится опосредованно, с помощью разветвленной системы ретрансляторов, которые «собирают» сигналы от пользователей и отправляют их на контроллеры БС. На межстанционных перегонах применяются аналоги излучающего кабеля с усилителями сигнала. Сложное дорогое оборудование в метрополитене защищено гораздо сильнее, чем используемое на поверхности. Вместо отключения электропитания и вандализма (наиболее частые проблемы с оборудованием наземной сети) здесь приходится бороться с перегревом из-за малого пространства в подсобных помещениях. Современных систем кондиционирования в российском метро до сих пор нет, из-за чего и случаются перегревы.

Третий этап проекта — ввод сети в режим тестовой эксплуатации и устранение всех неполадок. Поиск неполадок возложен на «сталкеров» — так с долей юмора называют специалистов с измерительными приборами, которые контролируют уровень сигналов на разных участках метрополитена. На поверхности земли этим занимаются специальные передвижные лаборатории, размещаемые на джипах, а в метро приходится использовать более компактные приборы. Несколько раз в неделю «сталкеры» проходят или проезжают на дрезинах по маршрутам, кропотливо определяя состояние всех БС на какой-либо ветке метрополитена. При наличии жалоб пользователей более внимательно контролируется качество связи на отдельных станциях, после чего ремонтные бригады устраняют неисправности.

«Сталкеры» не только проверяют покрытие сот базовой станции, сверяя его с частотным планом, но и тестируют переключения соединений между разными БС, а также качество голосовой связи. Все это организуется с помощью специального ПО и пары самых обычных сотовых телефонов, ведь человеческое ухо — самый надежный измерительный инструмент. А постоянный контроль над техническим состоянием оборудования при эксплуатации сети сотовой связи в метро осуществляется с помощью распределенной системы мониторинга, действующей поверх обычной локальной сети передачи данных.

Особенности подземного трафика

Самое интересное — различия в подходах к освоению подземных пространств операторов сотовой связи.

МТС устанавливает базовую станцию на каждой станции метро. С точки зрения повышения емкости сети это — надежный, но весьма дорогой подход. Телефонизация тоннелей применяется, но не очень широко (для этого служит излучающий кабель с усилителями). Во время движения в тоннелях многократно усиливающийся сигнал, доходя до абонента, остается хорошим по показателю мощности, но практически неприемлемым по соотношению сигнал/шум.

Теперь в тоннелях московского метро можно встретить направленные антенны сотовых операторов

«Билайн» действует иначе. Он заботится о предоставлении связи не только на станциях, но и в тоннелях, но каждая базовая станция обслуживает не одну, а несколько станций метро. На платформах устанавливаются репитеры, которые получают сигналы от пользователей и по скоростным каналам передают их на БС, а связь в тоннелях поддерживают модернизированные антенно-фидерные устройства и направленные антенны. Такое решение позволяет получить не просто хорошее покрытые сотовой сети, но и возможность динамического управления емкостью, которая может оперативно перераспределяться в пользу наиболее загруженных в данный момент направлений. Устойчивая связь в тоннелях обеспечивается и для повышения надежности сети. Мало кто знает, что по прибытии поезда на станцию телефон абонента, потерявший связь в тоннеле, начинает регистрироваться в доступной сети. А поскольку таких абонентов в каждом поезде может быть несколько сотен, они создают достаточно серьезную, но, по сути, бессмысленную нагрузку на сигнальные каналы оператора сотовой связи, что ограничивает предоставление услуг связи другим абонентам.

«МегаФон» еще не определился с тактикой охвата пользователей под землей, поэтому трудно сказать, подвергнутся ли тоннели метро тотальной телефонизации с его стороны. Известно, что в сети «МегаФона» используются волоконно-оптические ретрансляторы, которые обеспечивают связь на станциях, эскалаторах, в переходах и на прилегающих к платформам участках тоннелей. Применяются и решения для динамического перераспределения нагрузки.

Весьма любопытным предметом анализа представляется структура подземного мобильного трафика. Если на поверхности люди больше говорят, чем общаются посредством SMS, то в метро — все наоборот. Звукоизоляция в вагонах отечественной подземки попросту отсутствует, и международные нормы по шуму, конечно же, не соблюдаются. В такой фоновой обстановке собеседника на том конце линии не слышно, о чем прекрасно знает каждый, кто хоть раз пытался поговорить на платформе по время прихода или отправления поезда.

В данном контексте показателен опыт «ВымпелКома». У него сегодня — самое большое в стране количество активных GPRS-пользователей, значительная часть которых сосредоточена в столице. Всплески активного потребления услуг GPRS приходятся на транспортные «часы пик», когда люди едут на работу или возвращаются домой. Кстати, еще в начале осени московский «МегаФон» ввел в коммерческую эксплуатацию сервис EDGE на таких станциях метро, как «Чкаловская», «Курская» и «Белорусская». В конце октября 2005 года «ВымпелКом» решил последовать его примеру, запустив этот высокоскоростной протокол передачи данных сразу на 20 станциях московской подземки.

Результаты замеров показали возможность достижения максимальных скоростей до 200 Кбит/с, а средняя скорость передачи трафика составила 180 Кбит/с. Таким образом, скоростные показатели передачи данных в метро превышают аналогичные «наверху» практически вдвое. Это обусловлено низким уровнем зашумленности сигнала в метро и отсутствием разного рода антенного и экранирующего оборудования. Видимо, за быстрым доступом к Internet пользователям имеет смысл спускаться в метро.

Схемы телефонизации

Сотовые сети в метро развиваются неоднородно — у каждого оператора свои приоритеты. К примеру, МТС двигается по радиальным направлениям: сначала были «покрыты» все станции внутри Садового кольца, потом началось строительство сетей на наиболее мощных по пассажиропотоку линиях — Сокольнической и Замоскворецкой. На очереди — Калужско-Рижская, Серпуховско-Тимирязевская и Краснопресненская линии. К концу 2005 года МТС планирует оказывать услуги на 100 станциях столичного метро. Связь от МТС также действует в метрополитенах Санкт-Петербурга, Екатеринбурга, Новосибирска, Киева и Минска.

«Билайн» немного отстает от конкурента: кроме станций «внутри кольца» пока телефонизированы лишь несколько станций на тех же Сокольнической и Замоскворецкой ветках. Этот оператор проводит в жизнь тактику «захвата» наиболее прибыльных с точки зрения трафика станций. К примеру, станция «Динамо», довольно «тихая» в обычные дни, может генерировать огромный объем трафика по выходным, когда на ближайшем стадионе проходит очередной футбольный матч.

«МегаФон», спустившийся в московское метро позже других операторов, пока строит сети на кольцевой ветке, но весьма стремительно. Он учитывает опыт коллег из других сотовых компаний и сотрудников своего Северо-Западного филиала, которые первыми начали предоставлять услуги сотовой связи в метро Санкт-Петербурга.

Единственным упущением, которое операторы не торопятся исправлять, является отсутствие в метро информации о тех станциях, где уже имеется сотовая связь. А сделать это несложно: достаточно поставить фирменные значки на схемах метрополитена, которые есть в каждом вагоне. Ничего не известно и о намерениях операторов улучшить условия работы пользователей голосовых сервисов. Сама собой напрашивается идея установить в залах наиболее оживленных станций, где люди по давней привычки назначают встречи, специальные герметичные кабинки для улучшения слышимости голоса. Звонить из таких кабин было бы значительно комфортнее — глядишь, и голосовой трафик в подземке реально вырос бы.

Максим Букин (mb@viem.ru) — независимый автор.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями