CC BY
22
УДК 910.3
СОТОВАЯ СВЯЗЬ КАК ОБЪЕКТ РЕГИОНАЛЬНОГО ГЕОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА (ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ОКРУГ)
© 2014 г. А.В. Погорелое, К.Р. Головань
Погорелое Анатолий Валерьевич - доктор географических наук, профессор, заведующий кафедрой геоинформатики, Кубанский государственный университет, ул. Ставропольская, 149, г. Краснодар, 355040, e-mail: sosstradanie@gmail.com.
Головань Кирилл Романович - аспирант, Кубанский государственный университет, ул. Ставропольская, 149, г. Краснодар, 355040, e-mail: krgolovan@gmail.com.
Pogorelov Anatoly Valeriyevich - Doctor of Geographical Science, Professor, Head of the Department of Geoinformatics, Kuban State University, Stavropolskaya St., 149, Krasnodar, 355040, Russia, e-mail: sosstradanie@gmail. com.
Golovan Kirill Romanovich - Post-Graduate Student, Kuban State University, Stavropolskaya St., 149, Krasnodar, 355040, Russia, e-mail: krgolovan@gmail.com.
Исследована региональная структура сотовой связи (МТС) на территории ЮФО путем построения набора карт, отражающих ее состояние. Особое внимание уделено Краснодарскому краю, занимающему лидирующие позиции по ряду показателей развития сотовой сети. Установлены степень обеспеченности региона сигналом сотовой сети, а также территориальные особенности распределения нагрузки на сеть.
Ключевые слова: сотовая связь, голосовой трафик, мобильный Интернет, пространственная структура, покрытие сотовой сети, Краснодарский край.
In this paper investigated the regional structure of the cellular network (MTS) in the SFD by constructing a set of maps which reflects the current state of the network. A special attention we paid to the Krasnodar Territory which holds a leading position in a number of development parameters of network. Determined degree of region coverage by network signal and territorial characteristics of the work load on the network.
Keywords: cellular communications, voice traffic, mobile internet, spatial structure, cellular network coverage, Krasnodar Territory.
Уровень развития сотовой связи - наиболее распространенного и динамично развивающегося вида современных телекоммуникаций - можно рассматривать как своеобразный индикатор социально-экономического состояния тех или иных регионов России. Модификация сотовой связи, объемы предоставляемых федеральными операторами соответствующих услуг ориентированы, прежде всего, на уровни доходов населения. По темпам экономического развития, объемам денежного обращения, инвестиционной привлекательности сотовая связь сегодня значительно опережает многие секторы российской экономики. Вместе с тем территориальные показатели этого вида телекоммуникаций, имеющие выраженный социально-экономико-географический контекст, весьма дифференцированы, что и побудило нас к проведению анализа.
Наиболее значимым атрибутом сотовой сети является наличие сигнала, поскольку без него
невозможно совершать вызовы и получать доступ в Интернет. Именно поэтому изучение пространственной структуры сигнала сотовой связи в регионах представляется актуальной задачей.
Несмотря на определенный интерес, проявляемый исследователями к географии сотовой связи, целенаправленное изучение ее территориальной организации в России ограничивается небольшим числом публикаций [1-4], а для Краснодарского края, как и для большинства регионов России, вообще отсутствует. Настоящая работа - первый опыт такого рода географического исследования, опирающегося на картографический метод.
Исходные данные
В качестве исходных данных использовались материалы, собранные непосредственно с абонентских терминалов (смартфоны с операционной системой Android или iOS) в рамках проекта
OpenCellID [5], а также данные ОАО МТС. Расчеты зоны покрытия сигналом сотовой сети [6, 7] выполнены с использованием модели Volcano [8]. Представленные в статье данные о покрытии сотовой сети актуальны на 1 мая 2014 г.
Анализ
В ЮФО услуги по предоставлению сотовой связи оказывают три федеральных оператора -«большая тройка» (МТС, «Мегафон», «Билайн»), а также региональный оператор СМАРТС. Процентное соотношение базовых станций (БС) -комплексов радиопередающей аппаратуры (ретрансляторов, приёмопередатчиков), осуществляющих связь с конечным абонентским устройством [9], т.е. непосредственного источника сотового сигнала, следующее: «Мегафон» - 39 %, МТС - 36, «Билайн» - 24, СМАРТС - 1 %. Для определения этих соотношений использованы
материалы проекта OpenCeШD, содержащие лишь те БС, которые удалось зафиксировать участникам проекта. Но поскольку число измерений в статистическом смысле достаточно велико (3744), можно говорить о корректных оценках соотношений БС на территории ЮФО применительно к упомянутым четырем операторам.
Сигнал сотовой сети - основополагающий фактор функционирования мобильных телефонов. Покрытие территории ЮФО сигналом сотовой сети МТС представлено на рис. 1. Данное покрытие рассчитано для диапазонов от -95 дБм и выше, что является нижним порогом для нормального функционирования абонентского оборудования.
На построенной карте покрытия сигналом сотовой сети МТС (рис. 1) отчетливо видно доминирование по этому показателю Краснодарского края и Ростовской области над остальными регионами федерального округа.
Рис. 1. Покрытие территории ЮФО сигналом сотовой сети МТС. Сигнал сотовой связи: 1 - 3G; 2 - 2G
Обращает на себя внимание практически повсеместное покрытие территории Краснодарского края сигналом сети третьего поколения 3G. Среди регионов ЮФО Краснодарский край имеет наибольшую степень покрытия сетями обоих поколений своей территории: 88,7 и 73,3 % для 2G и 3G соответственно, в то время как Волгоградская область - 33,7 и 14 %.
По степени покрытия сигналом Краснодарский край, по-видимому, приближается к некому «насыщению» - пределу экстенсивного развития сети, поскольку неохваченными остаются только труднодоступные, преимущественно горные территории. Такие территории края, включающие Кавказский биосферный заповедник, будучи незаселенными, просто не имеют устойчивых по-
требителей услуг сотовой связи. В ситуации, когда не требуется охватывать сотовой связью новые пространства, на первый план выходит необходимость повышать емкость сети в наиболее нагруженных ее точках [10], т.е. переходить к интенсивной стадии развития сети.
На следующем шаге анализа построена карта покрытия Краснодарского края сетью 2G (рис. 2).
На карте покрытие классифицируется нами по шкале, отражающей три уровня сигнала сети (дБм): от -40 до -75 (уверенный), от -76 до -85 (достаточный), от -86 до -95 (удовлетворительный). В зоне удовлетворительного сигнала возможно возникновение проблем со связью при высокой загруженности БС или плохой погоде.
Рис. 2. Покрытие территории Краснодарского края и Республики Адыгея сигналом сети МТС (20). Сигнал сотовой сети, дБм: 1- от -40 до -75; 2 - от -76 до -85; 3 - от -86 до -95; 4 - водоёмы
Более половины территории края (56,6 %) обеспечено уверенным уровнем сигнала сети 20 МТС; территория без покрытия составляет 12,6 % (табл. 1).
Таблица 1
Покрытие территории Краснодарского края сигналом сети МТС
Уровень сигнала, дБм Площадь
тыс. км2 %
2G 3G 2G 3G
Уверенный (от -40 до -75) 42,6 6,9 56,4 9,1
Достаточный (от -76 до -85) 16,9 15,8 22,4 20,9
Удовлетворительный (от -86 до -95) 6,4 24,2 8,5 32,1
Сигнал отсутствует 9,6 28,6 12,7 37,9
На населенной территории Краснодарского края в основном фиксируется уверенный или же достаточный уровень приема сети (79 % площади). Сигналом обеспечены федеральные трассы и дороги регионального значения (рис. 2). Сигнал беспрепятственно распространяется над водной поверхностью, поэтому на карте отчетливо прослеживается зона приема в прибрежной полосе Черного и Азовского морей шириной около 30 км.
На рис. 3 представлена карта покрытия Краснодарского края сигналом сети третьего поколения. В целом населенная часть края, как и в случае с 20, имеет высокую степень покрытия 30-сигналом.
Рис. 3. Покрытие территории Краснодарского края и Республики Адыгея сигналом сети МТС (30). Сигнал сотовой сети, дБм: 1 - от -40 до -75, 2 - от -76 до -85; 3 - от -86 до -100; 4 - водоемы
Поскольку сеть 30 в основном используется для доступа в Интернет, уровень сигнала приобретает особое значение - от него зависит скорость подключения. Высокую скорость подключения к сети Интернет можно ожидать только в диапазоне сигнала от -40 до -75 дБм (обозначен темным оттенком на карте). Согласно нашим расчетам, данным уровнем сигнала обеспечено только 9,1 % территории Краснодарского края (табл. 1). Достаточный уровень сигнала (в диапазоне от -76 до -85 дБм), фиксируемый на пятой части площади края, позволяет получить высокоскоростной доступ в Интернет на открытой местности (вне зданий). В зоне действия удовлетворительного сигнала сети возможны отсутствие стабильного подключения и снижение скорости в часы пиковой нагрузки.
Зоны приема с уверенным и достаточным уровнями сигнала фиксируются в основном в пределах населенных пунктов и их окрестностях, что обусловливается локализацией базовых станций внутри населенных пунктов. В связи с этим возникает потребность проанализировать характер загруженности базовых станций в пределах края.
Для анализа загруженности БС было произведено суммирование недельного трафика (с 19.05.2014 по 25.05.2014) с последующей классификацией методом естественных границ (Дженкса), для БС 20 использовался суммарный голосовой трафик без учета трафика передачи данных, а для БС 30 - суммарный объем передачи данных без учета голосового трафика (табл. 2). Такое отображение загруженности объясняется тем, что основная задача сети 20 -осуществление голосовых вызовов, а сети 30 -передача данных.
Загруженность базовых станций сети 20 измеряется в Эрлангах. Эрланг - безразмерная единица интенсивности нагрузки или единица нагрузки, используемая для выражения её величины, требуемой для поддержания занятости одного устройства в течение определённого периода времени. 1 эрланг (1 Эрл) соответствует непрерывному использованию одного голосового канала в течение часа. Например, если абонент проговорил с другим абонентом в течение одного часа, то на телекоммуникационном оборудовании была создана нагрузка в один эрланг [9]. Оценка телекоммуникационного трафика в эр-лангах позволяет вычислить количество необходимых каналов в конкретной зоне (области, базовой станции).
За период с 19.05.2014 по 25.05.2014, т.е. за неделю, общий объем голосового трафика на территории Краснодарского края составил 5 055327 Эрл, а суммарный объем передачи данных - 714 Тб (табл. 2). Согласно расчетам, в сети 20 большая часть БС работает со слабой или очень слабой степенью загруженности (30,1 и 28 % соответственно), что, скорее всего, связано с малым числом абонентов, обслуживаемых данными станциями. В режиме очень сильной загруженности сети 20 работает всего 5,2 % БС, как правило, обслуживающих крупные города края (Краснодар, Славянск-на-Кубани, Усть-Лабинск, Анапа, Новороссийск, Геленджик, Сочи, Кропоткин, Армавир). Для сети 30 этот показатель равен 7,6 % от общего числа БС (табл. 2).
Территориальному распределению показателей развития сотовой сети как в ЮФО, так и в отдельных регионах свойствен выраженный дифференцированный характер. Например, в
Краснодарском крае с
Таблица 2
Загруженность базовых станций на территории Краснодарского края
Степень загруженности Голосовой трафик, Эрл Передача данных, Гб Количество станций
2G 3G
% единиц % единиц
Очень слабая 30-2500 0,001-220 28,0 268 22,1 371
Слабая 2500-5000 220-380 30,1 288 28,3 475
Средняя 5000-8500 380-580 22,3 214 22,8 382
Сильная 8500-13000 580-830 14,4 138 19,2 322
Очень сильная 13000-31000 830-1412 5,2 50 7,6 128
Всего 5055327 714074 100 958 100 1678
наиболее развитой сетевой инфраструктурой сеть третьего поколения (30) вступила в интенсивную стадию своего развития, в других регионах (Калмыкия, Волгоградская область, Астраханская область) ее экстенсивное формирование продолжается.
Судя по данным Краснодарского края, внутрирегиональные показатели сотовой сети имеют свои специфические особенности. Высоконагру-женные БС и сети 3G по сравнению со станциями сети 2G распределены по территории края более равномерно, иначе говоря, с позиции их эксплуатации более рационально. Одновременно отметим явление децентрализации загруженности станций и уменьшения при формировании загруженности фактора крупных городов, несмотря на то что экстремальные значения нагрузки все же приурочены именно к урбанизированным территориям.
Литература
1. Иванов Е.В. Формирование локального рынка сотовой связи (на примере Новгородской области) : дис. ... канд. геогр. наук. В. Новгород, 2005. 179 с.
2. Леснова Ю.В. География развития сотовой связи России : дис. ... канд. геогр. наук. М., 2004. 209 с.
3. Леснова Ю.В. Современные принципы территориальной организации сотовой связи в России // Регион-2004. Стратегия оптимального развития. Харьков, 2004. С. 159 - 164.
4. Головань К.Р., Погорелов А.В. География сотовой связи в Южном федеральном округе (на примере МТС) // Изв. Кубанского гос. ун-та. Естеств. науки. 2014. № 3. С. 35 - 41.
5. Сайт проекта OpenCelllD. URL: http://open cellid.org (дата обращения: 20.04.2014).
6. Егоров Л.Л., Кологривов В.А. Алгоритм расчета зон покрытия базовых станций сотовой связи // Докл. ТУСУРа. 2007. № 2(16). С. 155 - 162.
7. Ледовской А.И., Слабуха Е.О., Крикун А.И. Зачем нужны расчеты зон радиопокрытия // Мобильные системы. 2004. № 2. С. 21 - 24.
8. Сайт компании Siradel. URL: http://www.siradel. com/1/volcano-software-suite.aspx (дата обращения: 20.04.2014).
9. Ратынский М.В. Основы сотовой связи / под ред. Д.Б. Зимина. М., 1998. 248 с.
10. Golovan K.R., Pogorelov A.V. About the territorial structure of the traffic in the mobile network of second generation // Materialy X Mi^dzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji «Europejska nauka XXI
Поступила в редакцию_
powiek^ - 2014». Przemysl: Nauka i studia, 2014. Vol. 27, Geografia i geologia. Budownictwo i archi-tektura. P. 36 - 40.
References
1. Ivanov E.V. Formirovanie lokal'nogo rynka sotovoi sviazi (na primere Novgorodskoi oblasti) [Formation of the local cellular market (for example, the Novgorod region)] : dis. ... kand. geogr. nauk. V. Novgorod, 2005.179 s.
2. Lesnova Iu.V. Geografiia razvitiia sotovoi sviazi Rossii [Geography of the Russian cellular] : dis. ... kand. geogr. nauk. M., 2004. 209 s.
3. Lesnova Iu.V. Sovremennye printsipy territorial'noi organizatsii sotovoi sviazi v Rossii [Modern principles of territorial organization of cellular communication in Russia] // Region-2004. Strategiia optimal'nogo razvitiia. Khar'kov, 2004. S. 159 - 164.
4. Golovan' K.R., Pogorelov A.V. Geografiia sotovoi sviazi v Iuzhnom federal'nom okruge (na primere MTS) [Geography of cellular communication in the Southern Federal District (for example, MTS)] // Izv. Kubanskogo gos. un-ta. Estestv. nauki. 2014. № 3. S. 35 - 41.
5. Sait proekta OpenCelllD. URL: http://open-cellid.org (data obrashcheniia: 20.04.2014).
6. Egorov L.L., Kologrivov V.A. Algoritm rascheta zon pokrytiia bazovykh stantsii sotovoi sviazi [Algorithm for calculating the coverage of cellular base stations] // Doklady TUSURa. 2007. № 2(16). S. 155 - 162.
7. Ledovskoi A.I., Slabukha E.O., Krikun A.I. Zachem nuzhny raschety zon radiopokrytiia [Why calculations coverage zones] // Mobil'nye sistemy. 2004. № 2. S. 21 - 24.
8. Sait kompanii Siradel. URL: http://www.siradel. com/1/volcano-software-suite.aspx (data obrashcheniia: 20.04.2014).
9. Ratynskii M.V. Osnovy sotovoi sviazi [Fundamentals of cellular] / pod red. D.B. Zimina. M., 1998. 248 s.
10. Golovan K.R., Pogorelov A.V. About the territorial structure of the traffic in the mobile network of second generation // Materialy X Mi^dzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji «Europejska nauka XXI powiek^ - 2014». Przemysl: Nauka i studia, 2014. Vol. 27: Geografia i geologia. Budownictwo i architektura. P. 36 - 40.
9 сентября 2014 г.
