Часть вторая
Давайте перейдём к интересующей нас части ЭМ-спектра — к радиоволнам сверхвысокой частоты. Эти волны широко используются в радиолокации, бытовой технике и связи.
Конкретные параметры излучения выбираются на стадии проектирования исходя из задач, стоящих перед конкретным прибором. Так, например, авиационный метеорадар, радар управления полётами и навигационный радар для миллиардерской яхты никогда не будут иметь одну и ту же частоту, потому что капельки дождя, рябь на поверхности воды и летательные аппараты имеют разные размеры и хорошо взаимодействуют только с сопоставимыми длинами волн. Пространственные и энергетические характеристики также будут отличаться: погодный радар вполне может иметь слепую зону непосредственно над антенной, что совершенно недопустимо для полётного, а навигационная РЛС мегаяхты не должна наводить помехи и причинять какой-либо вред садящемуся в десятке метров вертолету с VIP-пассажиром.
Опасность работы с мощными военными радарами заставила ученых провести массу исследований, в ходе которых было установлено, как разные радиоволны проникают в наши тела и взаимодействуют с тканями.
Вот довольно наглядная картинка ☝, где хорошо видно, что глубина проникновения на частоте микроволновки 2.45 ГГц неплохо согласуется с наблюдениями на вчерашних котлетах.
И поскольку для того, чтобы испортить что-либо, в том числе живые ткани, надо совершить работу (в физическом смысле этого слова), было принято нормировать именно энергетические параметры излучения. В принципе, даже на бытовом уровне понятно, что чем больше энергии где-либо, тем опаснее этот предмет или явление. И не важно, слепящее ли это солнце или направленная мощная антенна.
Поэтому для успешной защиты от ЭМ излучения мы должны использовать следующие способы:
1. Держаться вне пространства, в котором происходит излучение. Для этого мощные навигационные РЛС, например, устанавливают максимально высоко, чтобы в их незримый луч не попадали люди.
2. Держаться на безопасном расстоянии от мощных источников излучений. Например, зарождаться и эволюционировать на планетах с плотной атмосферой, достаточно удалённых от звезд класса G2V.
3. Держаться в зоне действия источника ограниченное время.
4. Если это обеспечить сложно, то использовать экранирование, как, например, в микроволновке. Можно предложить простой эксперимент, который позволит проверить его качество: **выключите печь из электросети**, положите внутрь мобильный телефон и закройте дверцу. На телефон, находящийся в микроволновке с исправной защитой, дозвониться не удастся несмотря на то, что экранирование рассчитано на совсем другую частотную полосу. А вот с LPD-рацией этот фокус уже может не пройти — слишком разные диапазоны.
Для современных решений мобильной связи используется формирование узких лучей, которое позволяет локализовать область, задействованную для передачи энергии (смотри пункт 1), и тратить при этом меньше энергии; временное разделение (пункт 2); и шумоподобные сигналы (сигналы с избыточным кодированием).
В случае 5G даже существуют режимы, в которых мощность сигнала может быть меньше мощности шума на этой частоте, при условии достаточного удаления от антенны!
В следующей части мы покажем, как прикинуть параметры безопасного обращения с источниками электромагнитного излучения из энергетических соображений, без интегралов и смс.
Давайте перейдём к интересующей нас части ЭМ-спектра — к радиоволнам сверхвысокой частоты. Эти волны широко используются в радиолокации, бытовой технике и связи.
Конкретные параметры излучения выбираются на стадии проектирования исходя из задач, стоящих перед конкретным прибором. Так, например, авиационный метеорадар, радар управления полётами и навигационный радар для миллиардерской яхты никогда не будут иметь одну и ту же частоту, потому что капельки дождя, рябь на поверхности воды и летательные аппараты имеют разные размеры и хорошо взаимодействуют только с сопоставимыми длинами волн. Пространственные и энергетические характеристики также будут отличаться: погодный радар вполне может иметь слепую зону непосредственно над антенной, что совершенно недопустимо для полётного, а навигационная РЛС мегаяхты не должна наводить помехи и причинять какой-либо вред садящемуся в десятке метров вертолету с VIP-пассажиром.
Опасность работы с мощными военными радарами заставила ученых провести массу исследований, в ходе которых было установлено, как разные радиоволны проникают в наши тела и взаимодействуют с тканями.
Вот довольно наглядная картинка ☝, где хорошо видно, что глубина проникновения на частоте микроволновки 2.45 ГГц неплохо согласуется с наблюдениями на вчерашних котлетах.
И поскольку для того, чтобы испортить что-либо, в том числе живые ткани, надо совершить работу (в физическом смысле этого слова), было принято нормировать именно энергетические параметры излучения. В принципе, даже на бытовом уровне понятно, что чем больше энергии где-либо, тем опаснее этот предмет или явление. И не важно, слепящее ли это солнце или направленная мощная антенна.
Поэтому для успешной защиты от ЭМ излучения мы должны использовать следующие способы:
1. Держаться вне пространства, в котором происходит излучение. Для этого мощные навигационные РЛС, например, устанавливают максимально высоко, чтобы в их незримый луч не попадали люди.
2. Держаться на безопасном расстоянии от мощных источников излучений. Например, зарождаться и эволюционировать на планетах с плотной атмосферой, достаточно удалённых от звезд класса G2V.
3. Держаться в зоне действия источника ограниченное время.
4. Если это обеспечить сложно, то использовать экранирование, как, например, в микроволновке. Можно предложить простой эксперимент, который позволит проверить его качество: **выключите печь из электросети**, положите внутрь мобильный телефон и закройте дверцу. На телефон, находящийся в микроволновке с исправной защитой, дозвониться не удастся несмотря на то, что экранирование рассчитано на совсем другую частотную полосу. А вот с LPD-рацией этот фокус уже может не пройти — слишком разные диапазоны.
Для современных решений мобильной связи используется формирование узких лучей, которое позволяет локализовать область, задействованную для передачи энергии (смотри пункт 1), и тратить при этом меньше энергии; временное разделение (пункт 2); и шумоподобные сигналы (сигналы с избыточным кодированием).
В случае 5G даже существуют режимы, в которых мощность сигнала может быть меньше мощности шума на этой частоте, при условии достаточного удаления от антенны!
В следующей части мы покажем, как прикинуть параметры безопасного обращения с источниками электромагнитного излучения из энергетических соображений, без интегралов и смс.
Часть третья
В первой части мы вспомнили, что такое Солнечная постоянная ☀. Эта величина своя для каждого значения дистанции от Солнца. Для выжженного Меркурия это 9040 Вт/м², а для замёрзшего Нептуна 1.5 Вт/м². Эти значения полностью согласуются с важным для нашей темы законом убывания мощности обратно пропорционально квадрату расстояния от источника.
Для гарантированного приема сигнала современное электронное устройство должно получить некоторое количество энергии, и к счастью, оно весьма невелико. Давайте рассмотрим в качестве базового примера брелок с простейшей модуляцией, который открывает автомобиль на расстоянии 100 метров. Для активации приемного тракта на современной элементной базе вполне достаточно 1/100 мкВт. Если мы правильно составим и решим пропорцию на уровне 5-го класса школы, то получим, что для передачи такого сигнала наш брелок должен иметь мощность около 1/100 Вт, то есть 10 мВт. И если мы внезапно захотим открывать нашу машину на вдвое большем расстоянии, увеличить мощность придется в 2² = 4 раза, до 40 мВт. Для 300 метров – 90 мВт и так далее. Так работает закон обратно-квадратичной пропорциональности.
Для конкретного примера мы возьмём антенну Nokia Airscale 64TRX massive MIMO antenna 3.5 ГГц, которая имеет серьёзную выходную радиомощность в 200 Вт (чуть меньше трети микроволновки, на минутку 😮). Поскольку эта антенна направленная, не излучает во все стороны как карманный брелок, будем считать, что излучение ведется только в нижнюю полусферу и в одном 120-градусном секторе (1/6 сферы, это значение нам пригодится в дальнейшем для расчёта плотности потока).
Без учёта атмосферных условий получается, что дальность успешного приёма около 14 километров, что грубовато, но согласуется со стандартом для этой частоты (в реальности будет меньше). А радиоизлучение, эквивалентное проценту космической Солнечной константы из первой части, получается на расстоянии около 40 сантиметров. Не надо приближаться к фронтальной плоскости антенны на такое расстояние, но хорошо бы знать точное расстояние, на котором антенна становится безопасной по санитарным нормам.
Нормы эти различаются. В Европе и США нормируется мощность, поглощаемая тканями — Specific Absorption Rate (SAR, Вт/кг), а в России плотность потока энергии электромагнитного поля (ППЭ ЭМП, Вт/м², мкВт/см²). Методики также различаются диапазонами измерений и способами расчёта: у нас измерение ведется в диапазоне от 10 кГц до 300 ГГц, за рубежом от 100 кГц до 10 ГГц с учетом плотности и проводимости живой ткани.
В России нормой (СанПиН 2.1.8/2.2.4.1383-03, СанПиН 2.2.4.1191-03) является 10 микроВатт на сантиметр площади, в импульсе до 100 микроватт на сантиметр квадратный. В США SAR 1.6 Ватт на килограмм, в Евросоюзе 2 Ватта на килограмм.
Для простоты переведём микроВатты на сантиметр² в Ватты на метр². Получим 0.1 Ватт/м² и 1 Ватт/м² в кратковременном импульсе. Теперь вспомним формулу для площади сферы (для сектора нашей антенны итоговая формула будет (4*π *R²)/6 и решим простое уравнение (6 класс) для нахождения формулы санитарной дистанции R = √ (3 * Мощность / 2 π * Норма). Без учёта атмосферы и препятствий — около 30 метров для постоянного и 10 метров для краткого облучения.
Таким образом, если вышка стоит в 50 метрах от дома, бояться нечего, скорее всего уровень излучения от телефона в вашем кармане выше, чем от неё. А если вы живёте на последнем этаже, знаете, что на крыше над вами стоит аппаратура мобильной связи, и не можете припомнить собрания жильцов, на котором принято решение об установке, обязательно вызовите экспертов с сертифицированным измерителем ППЭ ЭМП.
Ну и напомним, что лучший способ не дать 3G/4G/5G/6G навредить вам — прежде всего перестать сидеть в соцсетях и мессенджерах за рулём 😀. Будьте здоровы!
В первой части мы вспомнили, что такое Солнечная постоянная ☀. Эта величина своя для каждого значения дистанции от Солнца. Для выжженного Меркурия это 9040 Вт/м², а для замёрзшего Нептуна 1.5 Вт/м². Эти значения полностью согласуются с важным для нашей темы законом убывания мощности обратно пропорционально квадрату расстояния от источника.
Для гарантированного приема сигнала современное электронное устройство должно получить некоторое количество энергии, и к счастью, оно весьма невелико. Давайте рассмотрим в качестве базового примера брелок с простейшей модуляцией, который открывает автомобиль на расстоянии 100 метров. Для активации приемного тракта на современной элементной базе вполне достаточно 1/100 мкВт. Если мы правильно составим и решим пропорцию на уровне 5-го класса школы, то получим, что для передачи такого сигнала наш брелок должен иметь мощность около 1/100 Вт, то есть 10 мВт. И если мы внезапно захотим открывать нашу машину на вдвое большем расстоянии, увеличить мощность придется в 2² = 4 раза, до 40 мВт. Для 300 метров – 90 мВт и так далее. Так работает закон обратно-квадратичной пропорциональности.
Для конкретного примера мы возьмём антенну Nokia Airscale 64TRX massive MIMO antenna 3.5 ГГц, которая имеет серьёзную выходную радиомощность в 200 Вт (чуть меньше трети микроволновки, на минутку 😮). Поскольку эта антенна направленная, не излучает во все стороны как карманный брелок, будем считать, что излучение ведется только в нижнюю полусферу и в одном 120-градусном секторе (1/6 сферы, это значение нам пригодится в дальнейшем для расчёта плотности потока).
Без учёта атмосферных условий получается, что дальность успешного приёма около 14 километров, что грубовато, но согласуется со стандартом для этой частоты (в реальности будет меньше). А радиоизлучение, эквивалентное проценту космической Солнечной константы из первой части, получается на расстоянии около 40 сантиметров. Не надо приближаться к фронтальной плоскости антенны на такое расстояние, но хорошо бы знать точное расстояние, на котором антенна становится безопасной по санитарным нормам.
Нормы эти различаются. В Европе и США нормируется мощность, поглощаемая тканями — Specific Absorption Rate (SAR, Вт/кг), а в России плотность потока энергии электромагнитного поля (ППЭ ЭМП, Вт/м², мкВт/см²). Методики также различаются диапазонами измерений и способами расчёта: у нас измерение ведется в диапазоне от 10 кГц до 300 ГГц, за рубежом от 100 кГц до 10 ГГц с учетом плотности и проводимости живой ткани.
В России нормой (СанПиН 2.1.8/2.2.4.1383-03, СанПиН 2.2.4.1191-03) является 10 микроВатт на сантиметр площади, в импульсе до 100 микроватт на сантиметр квадратный. В США SAR 1.6 Ватт на килограмм, в Евросоюзе 2 Ватта на килограмм.
Для простоты переведём микроВатты на сантиметр² в Ватты на метр². Получим 0.1 Ватт/м² и 1 Ватт/м² в кратковременном импульсе. Теперь вспомним формулу для площади сферы (для сектора нашей антенны итоговая формула будет (4*π *R²)/6 и решим простое уравнение (6 класс) для нахождения формулы санитарной дистанции R = √ (3 * Мощность / 2 π * Норма). Без учёта атмосферы и препятствий — около 30 метров для постоянного и 10 метров для краткого облучения.
Таким образом, если вышка стоит в 50 метрах от дома, бояться нечего, скорее всего уровень излучения от телефона в вашем кармане выше, чем от неё. А если вы живёте на последнем этаже, знаете, что на крыше над вами стоит аппаратура мобильной связи, и не можете припомнить собрания жильцов, на котором принято решение об установке, обязательно вызовите экспертов с сертифицированным измерителем ППЭ ЭМП.
Ну и напомним, что лучший способ не дать 3G/4G/5G/6G навредить вам — прежде всего перестать сидеть в соцсетях и мессенджерах за рулём 😀. Будьте здоровы!
Часть четвёртая
Электромагнитный FAQ
Постараемся ответить на наиболее частые вопросы об электромагнитной безопасности.
Вопрос: Опаснее ли электромагнитная радиация чем электромагнитное излучение?
Ответ: “Радиация” и “излучение” — это слова-синонимы. В быту под радиацией обычно предпринимают ионизирующее излучение: альфа, бета, гамма и рентгеновские лучи, отсюда и возникает путаница. Никакого отношения к радиосвязи эта “радиация в бытовом понимании” не имеет.
Вопрос: Я попробовал повторить ваш опыт с микроволновкой и смог дозвониться на свой телефон. Выбрасывать ли печку?
Ответ: Не спешите. Во-первых выставьте на время эксперимента режим "Только 3G", чтобы телефон не пытался связаться с сотой на других частотах. Во-вторых, проверьте что ваш оператор 3G связи работает в вашем регионе в близкой к частоте микроволновки (2.4ГГц) полосе 2.1 ГГц, а не на 900 МГц. Перепроверили опыт еще раз - все работает (на телефон не дозвониться).
Вопрос: Опасно ли мужчинам носить телефон в кармане брюк? Опасно ли носить его в кармане пиджака?
Ответ: Мощное электромагнитное излучение действительно угнетает выработку сперматозоидов. Чаще всего это случается среди мужчин, работающих с мощными военными радарами, либо проводящих много времени (порядка 6-8 часов) в помещениях с большим количеством промышленного серверного оборудования, которые по идее должны быть необитаемыми. К счастью, этот процесс обратим — полное восстановление занимает около пары месяцев, временно затрагивает фертильность, но не потенцию. Здорового мужчину мобильный телефон стерилизовать не может, но может ухудшить ситуацию при олигоспермии (проконсультируйтесь с врачом). Рекомендация не носить любые электронные устройства в области сердца действительно существует для людей с электрокардиостимуляторами.
Вопрос: Опаснее ли частоты 5G, чем частоты привычной связи?
Ответ: Частота это всего лишь один из параметров излучения. У электриков есть пословица: “убивает ток, а не напряжение”. Так же и тут, убивает мощность, а не частота. Wi-Fi и микроволновка работают на схожих частотах, но имеют на многие порядки различающуюся мощность. Поэтому печь серьёзно экранируется.
Вопрос: Я хочу провести свидание на крыше, но боюсь находиться рядом с антенной сотовой связи, что делать?
Ответ: Серьёзные организаторы такого досуга обычно заказывают исследования и получают заключения специализированных служб о безопасности нахождения на конкретном участке кровли. Требуйте их перед заключением договора и имейте в виду, что для кратковременного пребывания нормы в 10 раз выше.
Вопрос: Есть ли способы понять, что меня облучают?
Ответ: В общем виде нет, поскольку человек способен воспринимать только видимую часть электромагнитного спектра. При очень сильных поражениях вы сможете понять это по стремительно появившейся электромагнитной катаракте или внезапным ожогам, но такие источники излучения вряд ли встретятся вам в быту. Есть косвенные способы понять, что что-то не так по поведению бытовых приборов: так новогодняя гирлянда представляет из себя неплохой контур, в котором мощное поле способно навести достаточную ЭДС для свечения ламп без подключения к сети. Также матрицы камер могут сбоить в мощном электромагнитном поле. Характерный пример такой помехи можно увидеть на видео "бодания" советских и американских моряков времён холодной войны (1988 Black Sea bumping incident). Каждый раз, когда мощная РЛС военного корабля была повёрнута в место, где стоял оператор с VHS-камерой, вы можете увидеть рябь и полосы на изображении. В случае, если у вас есть сомнения, лучше вызвать специализированную службу для измерения параметров поля.
Вопрос: Опаснее ли 5G по сравнению с 4G/3G/2G?
Ответ: Не опаснее предыдущих поколений.
Электромагнитный FAQ
Постараемся ответить на наиболее частые вопросы об электромагнитной безопасности.
Вопрос: Опаснее ли электромагнитная радиация чем электромагнитное излучение?
Ответ: “Радиация” и “излучение” — это слова-синонимы. В быту под радиацией обычно предпринимают ионизирующее излучение: альфа, бета, гамма и рентгеновские лучи, отсюда и возникает путаница. Никакого отношения к радиосвязи эта “радиация в бытовом понимании” не имеет.
Вопрос: Я попробовал повторить ваш опыт с микроволновкой и смог дозвониться на свой телефон. Выбрасывать ли печку?
Ответ: Не спешите. Во-первых выставьте на время эксперимента режим "Только 3G", чтобы телефон не пытался связаться с сотой на других частотах. Во-вторых, проверьте что ваш оператор 3G связи работает в вашем регионе в близкой к частоте микроволновки (2.4ГГц) полосе 2.1 ГГц, а не на 900 МГц. Перепроверили опыт еще раз - все работает (на телефон не дозвониться).
Вопрос: Опасно ли мужчинам носить телефон в кармане брюк? Опасно ли носить его в кармане пиджака?
Ответ: Мощное электромагнитное излучение действительно угнетает выработку сперматозоидов. Чаще всего это случается среди мужчин, работающих с мощными военными радарами, либо проводящих много времени (порядка 6-8 часов) в помещениях с большим количеством промышленного серверного оборудования, которые по идее должны быть необитаемыми. К счастью, этот процесс обратим — полное восстановление занимает около пары месяцев, временно затрагивает фертильность, но не потенцию. Здорового мужчину мобильный телефон стерилизовать не может, но может ухудшить ситуацию при олигоспермии (проконсультируйтесь с врачом). Рекомендация не носить любые электронные устройства в области сердца действительно существует для людей с электрокардиостимуляторами.
Вопрос: Опаснее ли частоты 5G, чем частоты привычной связи?
Ответ: Частота это всего лишь один из параметров излучения. У электриков есть пословица: “убивает ток, а не напряжение”. Так же и тут, убивает мощность, а не частота. Wi-Fi и микроволновка работают на схожих частотах, но имеют на многие порядки различающуюся мощность. Поэтому печь серьёзно экранируется.
Вопрос: Я хочу провести свидание на крыше, но боюсь находиться рядом с антенной сотовой связи, что делать?
Ответ: Серьёзные организаторы такого досуга обычно заказывают исследования и получают заключения специализированных служб о безопасности нахождения на конкретном участке кровли. Требуйте их перед заключением договора и имейте в виду, что для кратковременного пребывания нормы в 10 раз выше.
Вопрос: Есть ли способы понять, что меня облучают?
Ответ: В общем виде нет, поскольку человек способен воспринимать только видимую часть электромагнитного спектра. При очень сильных поражениях вы сможете понять это по стремительно появившейся электромагнитной катаракте или внезапным ожогам, но такие источники излучения вряд ли встретятся вам в быту. Есть косвенные способы понять, что что-то не так по поведению бытовых приборов: так новогодняя гирлянда представляет из себя неплохой контур, в котором мощное поле способно навести достаточную ЭДС для свечения ламп без подключения к сети. Также матрицы камер могут сбоить в мощном электромагнитном поле. Характерный пример такой помехи можно увидеть на видео "бодания" советских и американских моряков времён холодной войны (1988 Black Sea bumping incident). Каждый раз, когда мощная РЛС военного корабля была повёрнута в место, где стоял оператор с VHS-камерой, вы можете увидеть рябь и полосы на изображении. В случае, если у вас есть сомнения, лучше вызвать специализированную службу для измерения параметров поля.
Вопрос: Опаснее ли 5G по сравнению с 4G/3G/2G?
Ответ: Не опаснее предыдущих поколений.
YouTube
1988 Black Sea bumping incident
Black Sea bumping incident of 1988.
The Black Sea bumping incident of 12 February 1988 occurred when American cruiser USS Yorktown tried to exercise the right of innocent passage through Soviet territorial waters in the Black Sea during the Cold War. The…
The Black Sea bumping incident of 12 February 1988 occurred when American cruiser USS Yorktown tried to exercise the right of innocent passage through Soviet territorial waters in the Black Sea during the Cold War. The…
⚡Базовая станция 4G и 5G "Сделано в России"? – А почему бы и нет 😊. Подробности
Коммерсантъ
Yadro притягивает партнера
Nokia примет участие в производстве базовых станций в России
Про CUPS ✊
Есть в мобильной телефонии такая концепция — CUPS (Control and User Plane Separation). Она применяется со времён перехода с 3G на 4G и позволяет наращивать пропускную способность опорных сетей за счёт подстраивания под характер трафика.
После прохождения через сеть радиодоступа пользовательский трафик попадает в опорную сеть, которая отвечает за аутентификацию, коммутацию, мобильность, биллинг, сервисы и прочее.
В 3G сетях трафик проходит через SGSN (Serving GPRS Support Node) и GGSN (Gateway GPRS Support Node). Оба этих компонента обрабатывают и управляющий трафик, и пользовательские данные. Тот или иной тип трафика может значительно доминировать в зависимости от устройств и сценариев использования сервисов, и в 3G нет рычагов контроля над характером трафика: сети уязвимы перед signalling storm или повышенной user plane нагрузкой.
Чтобы удовлетворить разные сценарии, в 4G была введена новая архитектурная модель, и обработка control/user plane осуществляется разными узлами: MME (Mobility Management Entity) отвечает за контрольную часть, а SGW (Serving Gateway) и PGW (Packet data network Gateway) — за непрерывную подачу ютуба в ваш телефон. Такое устройство сети предоставляет возможности приоритизации, масштабирования и балансировки нагрузки.
Но в SGW и PGW всё ещё есть функции обработки управляющих процедур: установление и закрытие сессий, фильтрация и перехват пакетов (да-да, именно тут вас подслушивают), поддержка тарификации, маршрутизация и хранение контекстов. Концепция CUPS идет ещё дальше, выделяя обработку user plane внутри S/PGW в отдельные функции, что обеспечивает ещё более гибкое управление трафиком и независимое масштабирование на лету.
Получаем практическую пользу в нескольких направлениях:
• уменьшение задержки, например, путём выбора user plane узлов, которые физически ближе к пользователю или лучше подходят для предполагаемого типа трафика; с учётом текущей нагрузки и ёмкости
• увеличение пропускной способности путём добавления user plane узлов без изменения количества control plane узлов
• программное управление сетью (Software Defined Networking), например, с использованием machine learning
• независимая эволюция функций control plane и user plane
Последнее особенно полезно для плавного перехода от 4G к 5G: например, к 4G сети можно прикрутить UPF (элемент 5G сети) в качестве user plane узла, такой гибрид увеличивает пропускную способность. Мы проводили эксперименты на сервере HPЕ EL1000, на среднем размере пакетов:
○ 4G uplane: 2.5Gbps
○ 4G CUPS uplane: 9.3Gbps
Это близко к максимуму возможностей сервера: на HPЕ EL1000 сетевой интерфейс 10Gb. Получили почти 4-кратный прирост пропускной способности при сравнительно низких трудозатратах: в 4G требуется только поддержка интерфейса от PGW-C к UPF, и замена всего одного компонента сети возможна "на горячую", без прерывания сервиса.
Полное описание архитектуры можно найти на 3gpp.org/cups.
Есть в мобильной телефонии такая концепция — CUPS (Control and User Plane Separation). Она применяется со времён перехода с 3G на 4G и позволяет наращивать пропускную способность опорных сетей за счёт подстраивания под характер трафика.
После прохождения через сеть радиодоступа пользовательский трафик попадает в опорную сеть, которая отвечает за аутентификацию, коммутацию, мобильность, биллинг, сервисы и прочее.
В 3G сетях трафик проходит через SGSN (Serving GPRS Support Node) и GGSN (Gateway GPRS Support Node). Оба этих компонента обрабатывают и управляющий трафик, и пользовательские данные. Тот или иной тип трафика может значительно доминировать в зависимости от устройств и сценариев использования сервисов, и в 3G нет рычагов контроля над характером трафика: сети уязвимы перед signalling storm или повышенной user plane нагрузкой.
Чтобы удовлетворить разные сценарии, в 4G была введена новая архитектурная модель, и обработка control/user plane осуществляется разными узлами: MME (Mobility Management Entity) отвечает за контрольную часть, а SGW (Serving Gateway) и PGW (Packet data network Gateway) — за непрерывную подачу ютуба в ваш телефон. Такое устройство сети предоставляет возможности приоритизации, масштабирования и балансировки нагрузки.
Но в SGW и PGW всё ещё есть функции обработки управляющих процедур: установление и закрытие сессий, фильтрация и перехват пакетов (да-да, именно тут вас подслушивают), поддержка тарификации, маршрутизация и хранение контекстов. Концепция CUPS идет ещё дальше, выделяя обработку user plane внутри S/PGW в отдельные функции, что обеспечивает ещё более гибкое управление трафиком и независимое масштабирование на лету.
Получаем практическую пользу в нескольких направлениях:
• уменьшение задержки, например, путём выбора user plane узлов, которые физически ближе к пользователю или лучше подходят для предполагаемого типа трафика; с учётом текущей нагрузки и ёмкости
• увеличение пропускной способности путём добавления user plane узлов без изменения количества control plane узлов
• программное управление сетью (Software Defined Networking), например, с использованием machine learning
• независимая эволюция функций control plane и user plane
Последнее особенно полезно для плавного перехода от 4G к 5G: например, к 4G сети можно прикрутить UPF (элемент 5G сети) в качестве user plane узла, такой гибрид увеличивает пропускную способность. Мы проводили эксперименты на сервере HPЕ EL1000, на среднем размере пакетов:
○ 4G uplane: 2.5Gbps
○ 4G CUPS uplane: 9.3Gbps
Это близко к максимуму возможностей сервера: на HPЕ EL1000 сетевой интерфейс 10Gb. Получили почти 4-кратный прирост пропускной способности при сравнительно низких трудозатратах: в 4G требуется только поддержка интерфейса от PGW-C к UPF, и замена всего одного компонента сети возможна "на горячую", без прерывания сервиса.
Полное описание архитектуры можно найти на 3gpp.org/cups.
❤1
🎉 Поздравляем с праздником всех любителей чатиков и переписок в телефоне! Ровно 29 лет назад было отправлено первое в мире SMS!
Vodafone.com
25 years since the world’s first text message
In 1992, Neil Papworth, a 22-year-old software programmer from the UK, sent the first ever text message from a computer to his colleague Richard Jarvis. Neil had been working as a developer and test engineer to create a Short Message Service (SMS) for his…
А вот подъехал протокол недавнего заседания ГКРЧ.
🤔Что там интересного про 5G в России:
- 24,45–27,50 ГГц будут освобождать под 5G (ну, для пользователей это пока не очень интересно)
- 6425–6825 МГц отдают ФГУП НИИР под исследовательские работы в 5G (при этом формально этот диапазон вылетает за FR1)
- 4800–4990 МГц и 25,25–29,50 ГГц - где-то в селе на Алтае и где-то в деревне в Подмосковье для экспериментов
- 4400-4555 МГц и 4630-4990 МГц отдают "Новым цифровым решениям" для исследовательских работ в 5G
При этом отказали в 4555-4630 МГц и 4990-5000 МГц тем же "Новым цифровым решениям", и "Вымпелкому" тоже не повезло с 3400–3800 МГц.
В общем, 5G у нас будет, но, похоже, не сразу и поначалу не очень много.
🤔Что там интересного про 5G в России:
- 24,45–27,50 ГГц будут освобождать под 5G (ну, для пользователей это пока не очень интересно)
- 6425–6825 МГц отдают ФГУП НИИР под исследовательские работы в 5G (при этом формально этот диапазон вылетает за FR1)
- 4800–4990 МГц и 25,25–29,50 ГГц - где-то в селе на Алтае и где-то в деревне в Подмосковье для экспериментов
- 4400-4555 МГц и 4630-4990 МГц отдают "Новым цифровым решениям" для исследовательских работ в 5G
При этом отказали в 4555-4630 МГц и 4990-5000 МГц тем же "Новым цифровым решениям", и "Вымпелкому" тоже не повезло с 3400–3800 МГц.
В общем, 5G у нас будет, но, похоже, не сразу и поначалу не очень много.
Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации
Заседание ГКРЧ от 29 ноября 2021 г. (протокол № 21-60)
Nokia DAC (Digital Automation Cloud) состоит из двух больших частей: DC (дата центр) и Edge (расположенное у заказчика оборудование). В Санкт-Петербургском Центре разрабатываются микросервисы для Edge: ядро опорной сети 4G/5G, HAIP, MCPTT (Mission Critical Push-To-Talk). Мы используем движок Gitlab CI/CD для непрерывной интеграции наших микросервисов в Edge. Интеграция происходит ежедневно в случае успеха ночного пайплайна, который содержит полную регрессию: ~4000 UT, ~600 SCT, ~2500 E2E и ~20 интеграционных тестов. Мы защищаем мастер-ветки с помощью merge-requests и code review gates. Наша инфраструктура распределенная: часть задач выполняется на серверах в локальной лаборатории, другая часть в облаках. Приходите на собеседование, расскажем подробнее :)
Продолжая разговор о разработке программного обеспечения, нельзя обойти вниманием такую тему как тестирование программного обеспечения. Вряд ли кто-нибудь будет утверждать, что поставка не протестированного ПО заказчику — это хорошая идея. Для решения этой задачи для программиста доступен большой выбор как методологий, так и готовых к немедленному использованию сред тестирования. В Nokia, и не только в центре разработки ПО в Санкт-Петербурге, широко используется Robot Framework, в основном для системного тестирования и для интеграционных тестов.
Проект Robot Framework стартовал в 2005 году тогда еще в Nokia Siemens Network, и уже в 2008 его исходники были открыты всем желающим за пределами Nokia.
Линейная последовательность ключевых слов в Robot Framework определяет сценарий исполнения теста. Простой табличный синтаксис и текстовый формат облегчает понимание собственного содержания и хорошо подходит для систем контроля версий. Есть возможность написания тестовых случаев описываемых данными (data driven). По результатам выполнения среда генерирует HTML отчеты.
Стандартные библиотеки содержат множество готовых ключевых слов для управления исполнением теста, обработки строк, сервиса операционной системы, организации telnet/ssh сессий и т.п. Среда является расширяемой и пользователь может создавать новые ключевые слова применяя готовые keywords, либо с помощью библиотек на Python, ведь сама среда написана на языке Python.
По опыту использования Robot Framework предоставляет универсальную среду, подходящую и для тестирования оборудования базовых станций, и для тестирования более высокоуровневого ПО, например, мобильной опорной сети в 4G и 5G.
С детальным примером применения Robot Framework для тестирования embedded устройств можно ознакомиться в статье https://habr.com/ru/post/566740/
Проект Robot Framework стартовал в 2005 году тогда еще в Nokia Siemens Network, и уже в 2008 его исходники были открыты всем желающим за пределами Nokia.
Линейная последовательность ключевых слов в Robot Framework определяет сценарий исполнения теста. Простой табличный синтаксис и текстовый формат облегчает понимание собственного содержания и хорошо подходит для систем контроля версий. Есть возможность написания тестовых случаев описываемых данными (data driven). По результатам выполнения среда генерирует HTML отчеты.
Стандартные библиотеки содержат множество готовых ключевых слов для управления исполнением теста, обработки строк, сервиса операционной системы, организации telnet/ssh сессий и т.п. Среда является расширяемой и пользователь может создавать новые ключевые слова применяя готовые keywords, либо с помощью библиотек на Python, ведь сама среда написана на языке Python.
По опыту использования Robot Framework предоставляет универсальную среду, подходящую и для тестирования оборудования базовых станций, и для тестирования более высокоуровневого ПО, например, мобильной опорной сети в 4G и 5G.
С детальным примером применения Robot Framework для тестирования embedded устройств можно ознакомиться в статье https://habr.com/ru/post/566740/
Хабр
Тестирование устройств с помощью Robot Framework
Robot Framework Robot Framework (далее - Robot) - инструмент для автоматизированного тестирования, написан на Python. Robot используется для автоматического тестирования в разных областях разработки:...
Как мы уже упоминали, этой осенью прошла очередная C++ Russia, и программа в этом году вышла отличная 🔝
Разнообразные доклады: технический хардкор, насущные проблемы (и решения!) прямиком с прода, С++ в embedded, новые фичи и библиотеки, тулы и процессы — контент на любой вкус. Организаторы очень здорово воссоздали атмосферу offline конференций за счёт большого количества открытых дискуссий, квизов и конкурсов. Но и у онлайна есть плюс: можно участвовать в своем темпе и посмотреть вообще всё в записи.
Кстати о записи, на youtube уже выкладывают активности из студии и доклады последнего дня.
Рекомендуем к просмотру ☝:
Greg Law, Mark Williamson — Getting the most out of GDB — must have для тех, кто пользуется GDB.
Phil Nash — Zen and the art of code lifecycle maintenance об аспектах качества ПО: тесты, типы, статический и динамический анализ.
Андрей Давыдов — Фоновыe задачи: Управления ресурсами и отмена, рассматриваются 3 механизма: callback, future и С++20 корутины.
Техническое интервью С++ разработчика: алгоритмическая секция и архитектурная секция — собеседование в прямом эфире, формат просто огонь 🔥 и есть чему поучиться.
Ну и доклад Лены из Нокии про using enum тоже выложили.
Разнообразные доклады: технический хардкор, насущные проблемы (и решения!) прямиком с прода, С++ в embedded, новые фичи и библиотеки, тулы и процессы — контент на любой вкус. Организаторы очень здорово воссоздали атмосферу offline конференций за счёт большого количества открытых дискуссий, квизов и конкурсов. Но и у онлайна есть плюс: можно участвовать в своем темпе и посмотреть вообще всё в записи.
Кстати о записи, на youtube уже выкладывают активности из студии и доклады последнего дня.
Рекомендуем к просмотру ☝:
Greg Law, Mark Williamson — Getting the most out of GDB — must have для тех, кто пользуется GDB.
Phil Nash — Zen and the art of code lifecycle maintenance об аспектах качества ПО: тесты, типы, статический и динамический анализ.
Андрей Давыдов — Фоновыe задачи: Управления ресурсами и отмена, рассматриваются 3 механизма: callback, future и С++20 корутины.
Техническое интервью С++ разработчика: алгоритмическая секция и архитектурная секция — собеседование в прямом эфире, формат просто огонь 🔥 и есть чему поучиться.
Ну и доклад Лены из Нокии про using enum тоже выложили.
YouTube
Greg Law, Mark Williamson — Getting the most out of GDB
Ближайшая конференция: С++ Russia 2023, 11–12 мая (Online), 23–24 мая (Offline)
Подробности и билеты: https://bit.ly/3Fd9qlf
— —
If you write C++ on Linux then chances are that you use GDB at least sometimes.
Many don't realise how much GDB can you do for…
Подробности и билеты: https://bit.ly/3Fd9qlf
— —
If you write C++ on Linux then chances are that you use GDB at least sometimes.
Many don't realise how much GDB can you do for…