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.

Оцените пост

⚡Базовая станция 4G и 5G "Сделано в России"? – А почему бы и нет 😊. Подробности

Оцените пост

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.

Оцените пост

🎉 Поздравляем с праздником всех любителей чатиков и переписок в телефоне! Ровно 29 лет назад было отправлено первое в мире SMS!

Оцените пост

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.

​​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/

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.

RA (Процедура случайного доступа)

В современном мире трудно представить человека без мобильной связи и мобильного интернета. Сейчас у каждого из нас есть мобильный телефон, который позволяет получить доступ в сеть. Но как же всё-таки базовая станция и ваш телефон узнают друг о друге? 🧐 Как раз об этом мы сегодня попробуем рассказать.

Итак, в тот момент, как ваш телефон включился, он постоянно пытается войти в сеть 📶Но как же это сделать, если нет никакой информации о том, когда можно отправлять пакеты данных и каком ресурсном диапазоне можно это делать? Для решения этой задачи в стандарте 3GPP определена процедура случайного доступа Random Access (RA). В стандарте 5G процедура случайного доступа не сильно отличается от 4G.
5G RA выполняется в несколько этапов:
• На первом этапе мобильный телефон получает системную информацию (System Information): формат преамбулы Physical Random Access Channel (PRACH), доступный временной и частотный ресурс, high speed flag — определяющий режим работы для движущихся с высокой скоростью мобильных устройств, а также параметры, необходимые для формирования PRACH преамбулы.
• После того, как была получена вся системная информация, мобильный телефон может сгенерировать преамбулу в соответствии с требованиями стандарта.
На следующем этапе для 4G стандарта, мобильный телефон отправил бы преамбулу, но для 5G есть еще несколько дополнительных шагов.
• Если используется технология формирования направленного луча (Beam Forming), то отсылка производится по наиболее мощному лучу. Выбор оптимального луча происходит в момент приема системной информации.
• Процедура случайного доступа завершается отправкой преамбулы и приёмом ответа в рамках выделенного временного окна.
Другое отличие RA процедуры для стандарта 5G заключается в формате используемых преамбул и соответственно данных, получаемых мобильной станцией в PRACH Config.
Отправляемая мобильным телефоном преамбула называется msg1.

Так всё-таки что собой представляет msg1 и для чего он нужен? Msg1 — это сложный сигнал, представленный в виде Zadoff–Chu (ZC) последовательностей. Свойства данного сигнала позволяют получить хорошие корреляционные характеристики даже тогда, когда сигнал замаскирован под шумами.
Когда базовая станция принимает эту преамбулу, она производит вычисление корреляционной функции, или простыми словами выполняет сравнение принимаемого сигнала с эталонным. В результате этих действий, путём сравнения с пороговыми значениями, базовая станция сначала определяет, какой индекс преамбулы был принят. Далее происходит определение смещения сигнала относительно временной сетки станции. Это позволяет в свою очередь синхронизировать время отправки сообщений от мобильного телефона к базовой станции. Затем базовая станция отправляет сообщение msg2, в котором она сообщает, какую преамбулу обнаружила и информацию об упреждении для отправки данных. И в случае успешного приема происходит отправка msg3 и msg4, в результате которой происходит доступ мобильного устройства к сети. И только тогда мы можем пользоваться интернетом и совершать звонки! 📳

Как оценить расстояние до мобильного терминала? 🧐

На самом деле мы немного опосредованно поговорим о штуке, которая называется Physical Random Access CHannel (PRACH)
В 3GPP есть традиция: как только надо определить какую-то функциональную зону, то её сразу называют канал (channel), придумывают красивую и непонятную аббревиатуру и далее стараются максимально запутать всю историю, размазав описание по множеству разных документов и обложив невероятным количеством взаимно-перекрёстных ссылок. Так постепенно появляется каста инженеров, которых невозможно уволить, потому что только эта элита знает, где именно какие именно подробности написаны и почему именно так всё устроено и где в спецификациях спрятаны ошибки, плюс к этому включая знание апокрифических документов (кстати, если вы хотите в такую элиту, то приходите к нам работать в команду Architecture and Specification).

Начнём с того, что в нашем инженерном мире даже нет единого способа произнести PRACH. Кто-то прямо калькирует это буквосочетание как «прач», где-то говорят «пии-рач», намекая на продолжительную эволюцию технологии, корнями уходящую ещё в 2G, кто-то вообще на немецкий манер говорит «прах» (для нашего уха такая себе идея), есть даже вариант «пии-рак». Одним словом, произносите так, как вам удобно.
Процесс подключения мобильного терминала к сети оператора (random access procedure – процедура произвольного доступа) сложный и затрагивает не только мобилку и базовую станцию, но в значительной степени поддержан множеством процессов в опорной сети. Вот про это мы сейчас говорить не будем, наша цель – предварительные ласки, а именно то, как мобильный терминал сообщает базовой станции, что «вот он я» и «пустите меня к себе жить». Точнее, про небольшую часть этого увлекательного процесса.
Чтобы было интереснее, мы дальше не просто будем рассказывать, но будем немножко писать код. Но так, чтобы без этих ваших нулевых указателей и UB, а просто возьмём любой интерпретатор Python 3-й версии в компании с библиотеками numpy и matplotlib:
$ sudo apt-get install python3 python3-pip matplotlib
$ pip3 install numpy

И да, обещаем постараться обойтись без матана 🤓

Ну что, начнём!

Последовательности Задова-Чу

Последовательности Задова-Чу – это такие комплексные последовательности, которые, будучи смешаны с неким сигналом, порождают новый сигнал с ярко выраженной корреляционной функцией. Кроме того, если циклически сдвинуть такую последовательность, то она практически не коррелирует с исходной. Такие чудесные свойства этих последовательностей, конечно же, привели к тому, что их в 4G используют где только можно. В 5G из соображений многообразия их, правда, выпилили кое-откуда. Но в PRACH они пока остались.
Давайте посмотрим на это вооруженным взглядом. Для желающих обоснование можно почерпнуть в TS 38.211 пункт 6.3.3. 1, нежелающих сразу приглашаем в код (благо Python из коробки поддерживает комплексные числа и всякий матан):

import numpy as np
def zc_td(idx: int, cshift: int = 0, length: int = 139) -> np.ndarray:
seq = np.arange(length)
return np.roll(np.exp((-1j * np.pi * idx * seq * (seq + 1)) / length), cshift)
zc_seq = zc_td(22) # пусть будет 22, почему бы и нет?

Это функция, которая для некоторого заданного индекса последовательности (не будем сосредотачиваться на смысле этого индекса, пусть это будет просто некоторое целое число 22), заданного циклического сдвига и заданной длины генерирует последовательность Задова-Чу во временной области. В 5G в PRACH есть традиция использовать последовательности длины 839 и 139 (если что – оба числа простые, что как бы намекает), мы для экономии сосредоточимся на более коротком варианте с длиной последовательности в 139 элементов, определив константу
L = 139
которой и будем иногда пользоваться в дальнейшем.

TGIF! 🙌 В продолжение про PRACH .....так как в трех предложениях не расскажешь и тема достаточно большая, мы решили воспользоваться советом из комментария и сделать один большой пост на эту тему: https://telegra.ph/Kak-ocenit-rasstoyanie-do-mobilnogo-terminala-12-16