46% der Batterieladung werden für die Übertragung von 0,2% der Bytes ausgegeben
Wenn ein Pandora-Benutzer ein Lied spielt, wird die gesamte Datei zu Recht in einem Stück übertragen. Übertragen Sie so viele Daten wie möglich auf einmal und lassen Sie das Radio so lange wie möglich ausgeschaltet.
Nach dieser Übertragung sendet die Anwendung jedoch jede Minute Pings zur regelmäßigen Analyse des Publikums. Und was ist das Endergebnis? Diese Pings nehmen 0,2% der insgesamt übertragenen Daten ein und verbrauchen 46% der gesamten von der Anwendung verbrauchten Energie!
Ilya Grigorik, Hochleistungs-Browsernetzwerk
Jedes Mal in dem Buch offenbart Ilya seinen Standpunkt ziemlich ausführlich und untermauert ihn mit umfangreichen Beispielen. Um den Lesern die Akkulaufzeit des Telefons zu erläutern, widmet er den Details des Betriebs des GSM-, UMTS- und LTE-Modems ein ganzes Kapitel. Es ist interessant zu erkennen, wie ein Problem, das auf einer der Ebenen auftritt, seine Wurzeln mehrere Ebenen darunter hat.
Durch die Untersuchung des gesamten Stapels von Technologien liefert das Buch nicht nur eine Reihe von Fakten, sondern fördert eine ganze Philosophie.
Gute Entwickler wissen, wie die Dinge funktionieren.
Großartige Entwickler wissen, warum dies funktioniert.
Steve Souders, Einführung in das Hochleistungs-Browsernetzwerk
Alte Idee auf neue Weise
Als ich 2013 das Buch las, dachte ich, es wäre cool, meine eigenen Untersuchungen zu diesem Thema durchzuführen und zu visualisieren, wie das Funkmodem von Turm zu Turm springt, wenn sich das Telefon bewegt.
Mit einem 2013er-Telefon mit iOS war dies nicht möglich. Es gab keinen Zugriff auf die erforderlichen Daten. Aber heute habe ich ein Pixel und es hat dieses Problem nicht. LocationManager gibt jede Sekunde den GPS-Standort (Breite und Länge) an. TelephonyManager gibt cellID = (mmc, mcc, lac, cid) für den Zellturm an.
Mithilfe der cellID-Datenbank können Sie den Breiten- und Längengrad jedes Turms ermitteln. Alles, was bleibt, ist, jede Sekunde die Route (in Rot) und die Verbindung mit den Türmen zu zeichnen, für die jeweils eine andere Farbe ausgewählt wurde. Fahrt von Sunnyvale nach Mountain View (anklickbar)
Das Diagramm zeigt eine 7-minütige Fahrt von 3,7 km mit einem LTE-fähigen Telefon (UE, von User Equipment). Unterwegs trafen wir fünf Türme und neun Kommunikationszellen (eNB, von Evolved NodeB).
Analyse
Durch die Kombination von Google StreetView und Wikipedia können Sie viel herausfinden. (anklickbar) Mehrere cellIDs können sich an denselben eNB-Koordinaten befinden. Es ist nur so, dass die Antenne auf dem eNB nicht 360 ° abdeckt. Der Richtungswinkel und der Betriebsbereich jeder Antenne unterteilen den Raum in Sektoren. Die Position und Richtung der Antennen wird strategisch ausgewählt. Auf der Karte oben sind die Türme entlang des Highway 85 aufgestellt, und die Antennen zeigen parallel dazu. Einige Antennen haben eine enge und große Reichweite - möglicherweise können Sie so die Dichte von Telefonen bei Staus erhöhen.
Die Dichte des eNB ist viel höher als ich dachte. Im Internet schreiben sie, dass die Reichweite des Zellturms 45 Meilen beträgt. Es mag in der Wildnis sein, aber in der Stadt hängen die Bevölkerungsdichte und die eNB-Dichte zusammen. In Sunnyvale gibt es alle 1,5 Kilometer Türme.
Mehrere Betreiber teilen sich nicht immer Türme. Die CellID-Datenbank ist so genau, dass ich diese Türme in Google StreetView finden konnte. Ich dachte, ich würde dort große Monolithen mit Antennen finden, mehrere für jeden Bediener, aber in den meisten Fällen hängt eine Antenne am Turm.
ENB-Antennen werden nicht nur an Türmen montiert . Manchmal befinden sie sich in Kirchen an Hochspannungsleitungen.und sogar auf Geschäftsgebäuden.
Sobald Sie nach diesen Türmen suchen, verwandeln sie sich von unsichtbar zu Objekten, die nicht ignoriert werden können.
LTE-Funk kann zwischen verschiedenen Zellen springen. Anscheinend passiert dies ziemlich oft mehrmals pro Minute, um der Tatsache gerecht zu werden, dass die Gebäude die Türme blockieren.
Die Wahl des Turms scheint deterministisch zu sein. Auf den beiden obigen Karten sehen die Kartenverbindungen im selben Abschnitt des Pfads ähnlich aus. Die Auswahl wird von einer Zustandsmaschine getroffen, deren Konfiguration von jeder Zelle mittels SIB-Nachrichten festgelegt wird. Der Zustandsübergang hängt von vielen Faktoren ab, inkl. von der Signalstärkeschwelle der vorherigen Zelle oder der Signalstärkeschwelle der nächsten Zelle.
Nachdem ich eine ziemlich lange Strecke von 16 km zurückgelegt hatte, bemerkte ich, dass sich der LAC-Code (Location Area Code) der CellID nicht geändert hatte. Gemäß der LTE-Spezifikation müssen Zelltürme keine UE-Übertragung durchführen, wenn sich der LAC nicht ändert. Das Telefon wechselt zum nächsten Tower, bleibt im RCC_IDLE-Modus und überträgt keine Daten. Dies spart nicht nur Batterie, sondern bedeutet auch, dass der Mobilfunkbetreiber den genauen Standort des Telefons nicht kennt, wenn sich der LAC nicht geändert hat (obwohl seit dem Aufkommen von GSM eine Debatte über die Genauigkeit der Standortbestimmung durch Zellen geführt wurde ). .
Anscheinend hat jeder Turm drei Antennen mit einem 120 ° -Abdeckungssektor. Dies ist offensichtlich, wenn Sie einen von ihnen umkreisen.
Wir klettern tiefer in das Kaninchenloch
Es war interessant, Karten zu zeichnen. Ich wollte mehr über diesen Bereich wissen. Ich fand, dass es nicht nur tief, sondern auch breit war. Selbst um eine minimale Tabelle basierend auf den Ergebnissen der Umfrage zu erstellen, musste ich viel Zeit damit verbringen, Akronyme zu zerlegen.
| Generation | Technologie | Marketing | Notizen (bearbeiten) |
|---|---|---|---|
| 0G | Telefone in Autos | Wie Philip Drummond [Charakter der Sitcom Diff'rent Strokes / ca. pro.] | |
| 1G | DynaTAC | Wie Gordon Gekko [Wall Street Filmfigur / ca. pro.] | |
| 2G | GSM | GSM | Nokia 3310 (auch bekannt als "Brick"). SMS-Unterstützung |
| GPRS | Sprache oder Daten | ||
| KANTE | iPhone 1 | ||
| cdmaOne | CDMA | ||
| 3G | UMTS | HSPA | Iphone 3 g s. Sowohl Sprache als auch Daten gleichzeitig |
| HSPA + | |||
| CDMA2000 | C2K | ||
| 4G | LTE | LTE | iPhone 5 / Pixel 1 |
| LTE Advanced | LTE + | ||
| LTE Advanced Pro | LTE Pro | ||
| 5G | 5G | 5G | iPhone 12 / Pixel 4a 5g |
| 5G mmWave | 5G mmWave | iPhone 12 Pro Max / Pixel 5G | |
Esoterische Welt
Seit 2G (GSM) im Jahr 1998 hat 3GPP Standards und Dokumentationen für alle technischen Stapel erstellt. Alle diese Spezifikationen erstrecken sich über Hunderte von Dokumenten, und es scheint ein Leben lang zu dauern, sie zu verstehen.
Ich habe keinen Open-Source-LTE-Stack gefunden, von dem ich lernen kann. Und selbst wenn dies der Fall wäre, wird die Funkübertragung im Mobilfunkbereich sorgfältig geregelt, damit diese Frequenzen keine fehlerhaften Modems verunreinigen.
Zu diesem Thema wurden nur wenige Bücher veröffentlicht, die alle extrem teuer sind. Die folgenden drei haben mich persönlich zu meinen Recherchen inspiriert:
- Eine Einführung in LTE von Christopher Cox.
- LTE Advanced von Sassan Ahmadi.
- Long Term Evolution In Bullets, 2. Auflage von Chris Johnnson.
Schließlich gibt es Anwendungen, mit denen Sie unter die Haube des Modems schauen, dessen Status und Meldung lesen können. Aber ich habe beschlossen, sie nicht zu verwenden - sie sind teuer und erfordern auch root.