Mi az a sejtkommunikáció, amely nélkül a modern ember nem tudja elképzelni az életét? Ez az a kapcsolattípus, amelyben az utolsó csatorna vezeték nélküli. A hálózat a celláknak nevezett szárazföldi területeken van elosztva, amelyek mindegyikét legalább egy rögzített helyű adó-vevő, de leggyakrabban három cellás vagy bázis adó-vevő állomás szolgálja ki. Hálózati lefedettséget biztosítanak a cellának, amely hang-, adat- és egyéb tartalom továbbítására használható.
Hogyan működik?
Mi a cella működése? Egy cella általában a szomszédosaktól eltérő frekvenciakészletet használ az interferencia elkerülése és a szolgáltatás garantált minőségének biztosítása érdekében minden cellában (cella elve). Ezek a cellák kombinálva rádiólefedettséget biztosítanak egy kiterjesztett földrajzi régióban. Ez jelentős számú hordozható adó-vevőt tesz lehetővé (például mobilmobil szélessávú modemmel, személyhívóval stb. felszerelt telefonok, táblagépek és laptopok) bázisállomásokon keresztül kommunikálnak egymással és a rögzített adó-vevőkkel és telefonokkal a hálózat bármely pontján, még akkor is, ha egyes adó-vevők több cellán is áthaladnak az átvitel során.
A mobilkommunikáció számos hasznos funkcióval rendelkezik:
- Nagyobb kapacitás, mint egy nagy adó, mivel ugyanaz a frekvencia több csatornára is alkalmazható, ha azok különböző cellákban vannak.
- A mobileszközök kevesebb energiát fogyasztanak, mint ha egyetlen adóhoz vagy műholdhoz csatlakoznak, mert a cellatornyok közelebb vannak.
- Nagyobb lefedettség, mint egyetlen földi adó, mivel további cellatornyok korlátlan ideig hozzáadhatók, és a láthatóságuk nincs korlátozva.
Mennyire fejlett ez ma?
A jelentősebb távközlési szolgáltatók mobilhálózatokat telepítettek hang- és tartalomátvitelre a Föld lakott területének nagy részén. Ez lehetővé teszi a mobiltelefonok és számítástechnikai eszközök számára, hogy csatlakozzanak a szabványos telefonhálózathoz és a nyilvános internethez.
A mobilszolgáltatók régiói eltérőek lehetnek – az ország területétől egy kis objektumig. A privát cellahálózatok kutatásra vagy nagy szervezetek és parkok számára használhatók, például hívások küldésére a helyi közbiztonsági szerveknek vagy egy taxitársaságnak.
Melyik mobilszolgáltató ma a vezető? Ma minden országnak megvannak a saját szolgáltatói. Oroszországban az MTS és a Megafon foglalja el az első helyet a prevalencia tekintetében.
Koncepció
Mi az a mobilkommunikáció, és hogyan működik? A cellás rádiókommunikációs rendszerben az ezzel a szolgáltatással ellátandó szárazföldi területet cellákra osztják a tereptől és a vételi jellemzőktől függő mintázatban. Lehet hozzávetőlegesen hatszögletű, négyzet alakú, kerek vagy más szabályos alakú, bár a hatszögletű lépek szabványosak. Mindegyik cellához hozzá van rendelve egy frekvenciakészlet (f1-f6), amellyel a megfelelő rádióbázisállomások rendelkeznek. A frekvenciák egy csoportja újra alkalmazható más cellákban, feltéve, hogy a hasonló frekvenciákat nem használják fel újra a szomszédos cellákban, mivel ez egycsatornás interferenciát okozhat.
A mobilhálózaton az egyetlen adóhálózathoz képest megnövekedett átviteli sebesség az Amos Joel, a Bell Labs által kifejlesztett mobil kapcsolórendszernek köszönhető, amely lehetővé tette, hogy ugyanazon a területen több előfizető ugyanazt a frekvenciát használja hívásváltáskor. Ha van egy egyszerű adó, akkor egy adott frekvencián csak egy hívás használható. Sajnos elkerülhetetlenül bizonyos szintű interferencia lép fel más, ugyanazt a frekvenciát használó cellákból. Ez azt jelenti, hogy egy szabványos FDMA rendszerben legalább egy hézagnak kell lennie az ugyanazt a frekvenciát újrahasználó cellák között.
Hogyan jött létre ez a technológia?
Az első kereskedelmi 1G mobilhálózatot a Nippon Telegraph and Telephone (NTT) indította el Japánban 1979-ben, kezdetben a tokiói nagyvárosi területen. Öt éven belül Japán teljes lakosságára kiterjesztették, így az első országos 1G hálózat lett.
Mobilos kódolás
Ahhoz, hogy megértsük, mi a cellás kommunikáció, meg kell értened a szabványait. A különböző adók jeleinek megkülönböztetésére a többszörös hozzáférés következő változatait fejlesztették ki:
- időosztásos felosztás (TDMA);
- frekvenciaosztás (FDMA);
- Code Division Division (CDMA);
- Ortogonális frekvenciaosztás (OFDMA).
A TDMA-ban az egyes cellákban különböző felhasználók által használt adási és vételi időrések eltérőek.
Az FDMA-ban a különböző felhasználók által az egyes cellákban használt adási és vételi frekvenciák eltérőek.
A CDMA-elv bonyolultabb, de ugyanazt az eredményt éri el: az elosztott adó-vevők kiválaszthatnak egy cellát, és meghallgathatják azt.
A TDMA-t egyes rendszerekben FDMA-val vagy CDMA-val együtt használják, hogy több csatornát biztosítsanak egyetlen cella lefedettségi területén.
Modern trend
Mit jelent az LTE mobil egy táblagépben? Az utóbbi időben az ortogonális frekvenciaosztásos többszörös hozzáférésen alapuló rendszerek, mint plLTE, frekvencia újrafelhasználása 1.
Mivel az ilyen rendszerek nem terjesztik a jelet a frekvenciasávban, a cellák közötti rádiós erőforrás-kezelés fontos a különböző cellák közötti erőforrás-allokáció koordinálásához és a cellák közötti interferencia korlátozásához. A szabványban már különböző módszerek léteznek a sejtközi interferencia koordinációra (ICIC).
A koordinált ütemezés, a többhelyes MIMO vagy a többhelyes sugárformálás a cellák közötti rádiós erőforrás-kezelés további példái, amelyeket a jövőben szabványosíthatnak.
Üzenetek és jelek sugárzása
Mi az a mobiltelefon? A meghatározást fentebb adjuk. Szinte minden ilyen rendszernek van valamilyen műsorszórási mechanizmusa. Ez közvetlenül felhasználható információ több mobiltelefonra történő terjesztésére. Erre a célra cellás erősítőket is használnak.
Jellemzően például a mobiltelefon-rendszerekben a sugárzott információ legfontosabb felhasználási módja a mobil adó-vevő és a bázisállomás közötti egy-egy kommunikációs csatornák felállítása. Ezt hívják celluláris jelnek. Általában három különböző jelzési eljárást használnak: soros, párhuzamos és szelektív.
A lapozási folyamat részletei hálózatonként változnak, de általában korlátozott számú cellában található a telefon (ezt a csoportot lefedettségi területnek nevezik a GSM vagy UMTS rendszerben, vagy útválasztásnak terület, ha munkamenetről van szó).adatcsomag; LTE-ben a cellák egy követési területbe vannak csoportosítva).
A jelzés úgy történik, hogy egy üzenetet küldenek ezekre a cellákra. A jelző üzenetek információ továbbítására használhatók. Ez a személyhívókban, az SMS-üzenetek küldésére szolgáló CDMA-rendszerekben és az UMTS-rendszerekben fordul elő, ahol alacsony lefelé irányuló késleltetést tesz lehetővé a csomagkapcsolatokban.
Cellák közötti mozgás és adatátvitel
Mi az a modern típusú cellás kommunikáció? Egy cellás kommunikációs rendszerben, amikor az elosztott mobil adó-vevők celláról cellára mozognak folyamatos kommunikáció során, az egyik cellafrekvenciáról a másikra történő váltás megszakítás nélkül, a bázisállomás kezelője vagy kézi váltás nélkül, elektronikusan történik. Ezt hívják mobil adatnak. Általában egy új csatorna automatikusan kiválasztásra kerül a mobileszközhöz az azt kiszolgáló új bázisállomáson. A készülék ezután automatikusan átvált az aktuális csatornáról az újra, és a kapcsolat folytatódik.
A cellás kommunikáció egyik bázisállomásról a másikra való áthelyezésének pontos részletei rendszerenként jelentősen eltérnek.
GSM hálózati architektúra
A mobilhálózatok leggyakoribb példája a mobil (cellás) telefonhálózat. Ez egy hordozható telefon, amely egy mobilállomáson (bázison) vagy adótornyon keresztül fogad vagy kezdeményez hívásokat. A rádióhullámokat arra használják, hogy jeleket továbbítsanak mobiltelefonról vagy telefonról.
ModernA mobilhálózatok cellákat használnak, mivel a rádiófrekvenciák korlátozott közös erőforrást jelentenek. A mobilállomások és a telefonok számítógépes vezérléssel frekvenciát váltanak, és alacsony teljesítményű adókat használnak, így általában korlátozott számú rádiófrekvenciát sok előfizető használhat egyidejűleg, kevesebb interferencia mellett.
A kapcsolat működése
A mobilhálózatot a mobilszolgáltató arra használja, hogy előfizetői számára lefedettséget és kapacitást biztosítson. A nagy földrajzi területeket kisebb cellákra osztják, hogy elkerüljék a látótávolság jelveszteségét, és hogy ezen a területen nagyszámú aktív telefont támogassanak. Minden lefedettségi terület telefonközpontokhoz (vagy kapcsolókhoz) csatlakozik, amelyek viszont a nyilvános telefonhálózathoz csatlakoznak.
Mit jelent a mobilhálózat modemként? Valójában ez egy hasonló kapcsolat, amely információcsomagokat továbbít az interneten keresztül.
A városokban az egyes cellák hatótávolsága körülbelül 0,80 km, míg vidéken ez a hatótávolság akár 8 km is lehet. Lehetséges, hogy nyílt területeken a felhasználó akár 40 km-es távolságból is kaphat jeleket egy cellaközpontról.
Mivel szinte minden mobiltelefon GSM, CDMA és AMPS mobilkommunikációt használ, a "mobiltelefon" kifejezést felcserélhetően használják a "mobil" kifejezéssel. De érdemes megfontolni néhány különbséget ezen eszközök között.
Mi az a mobilkommunikációiPhone-on? Ez az a képesség, hogy egyidejűleg két szabvány – GSM és CDMA – használatával csatlakozzon a hálózathoz. A műholdas telefonok azonban olyan mobil eszközök, amelyek nem kommunikálnak közvetlenül a földi sejttoronnyal, de közvetetten, műholdon keresztül képesek ezt megtenni.
Milyen kommunikációs formátumok használhatók?
Számos különböző digitális mobiltechnológia létezik, többek között:
- Globális mobilkommunikációs rendszer (GSM).
- General Packet Radio Service (GPRS).
- CDMAOne.
- CDMA2000 adatoptimalizált (EV-DO).
- Továbbfejlesztett adatátviteli sebesség a GSM-hez (EDGE).
- Universal Mobile Telecommunications System (UMTS).
- Digitális továbbfejlesztett vezeték nélküli kommunikáció (DECT).
- Digitális AMPS (IS-136 / TDMA).
- Integrált Digital Enhanced Network (iDEN).
A meglévő analóg szabványról a digitálisra való áttérés nagyon eltérő volt Európában és az Egyesült Államokban. Ennek eredményeként számos digitális szabvány jelent meg az Egyesült Államokban, Európa és sok ország pedig közelebb került a GSM-hez. Ez megmagyarázza az iPhone készülékek hálózaton belüli működésének sajátosságait.
Mobilhálózati struktúra
A rádiókommunikáció szempontjából egy mobilhálózat egyszerű ábrázolása a következő elemekből áll:
- Rádiós bázisállomások hálózata, amelyek egy bázisállomás-alrendszert alkotnak.
- A hang- és szöveges hívások kezelésére szolgáló fő áramkörkapcsolt hálózat.
- Csomagkapcsolt hálózat, amelyet mobil adatok kezelésére terveztek.
- Nyilvános kapcsolt telefonhálózat az előfizetők szélesebb telefonhálózathoz történő csatlakoztatásához.
Ez a hálózat a GSM rendszer gerince. Számos funkciót lát el annak biztosítására, hogy az ügyfelek megkapják a kívánt szolgáltatást, beleértve a mobilitáskezelést, a regisztrációt, a hívások beállítását és az átadást.
Minden telefon egy RBS (rádióbázisállomás) segítségével csatlakozik a hálózathoz a megfelelő cella szektorában, amely viszont csatlakozik a mobil kapcsolóközponthoz (MSC). Az MSC csatlakozik a nyilvános kapcsolt telefonhálózathoz (PSTN). A telefon és az RBS közötti kapcsolat uplinkként van definiálva, a visszatérési útvonal pedig downlink.
Hogyan történik az adatok továbbítása?
A rádiócsatornák hatékonyan használják az átviteli közeget a következő többszörös hozzáférési és multiplexelési sémák használatával:
- frekvenciaosztás (FDMA);
- időosztásos felosztás (TDMA);
- Code Division Division (CDMA);
- Space Divisional (SDMA).
A kis cellák, amelyek lefedettségi területe kisebb, mint a bázisállomásoké, a következőképpen osztályozhatók:
- Microcell – kevesebb, mint 2 kilométer.
- Picocell – kevesebb, mint 200 méter.
- Femtocell - körülbelül 10 méter.
Mit jelent a mobilkommunikáció a gyermekek számára? Ez a kifejezés általában speciális "gyermek" tarifák alatt értendő speciális szolgáltatási csomagokkal.
Celluláris adatátvitel a hálózatokbanmobilkommunikáció
Amikor a telefon használója hívás közben egyik cellaterületről a másikra lép, a mobilállomás új csatornát keres a csatlakozáshoz, hogy ne szakítsa meg a hívást. Miután megtalálta, a hálózat utasítja a mobileszközt, hogy váltson át az új csatornára, és egyidejűleg kapcsolja át a hívást.
A CDMA formátummal több telefon osztozik egy adott rádiócsatornán. A jelek elválasztása az egyes eszközökre jellemző pszeudozajkóddal (PN-kód) történik. Amikor a felhasználó egyik celláról a másikra költözik, a telefon rádiókapcsolatot hoz létre egyidejűleg több hellyel (vagy azonos hely szektoraival). Ezt "puha átadásnak" nevezik, mivel a hagyományos mobiltechnológiákkal ellentétben nincs egyetlen meghatározott pont, ahol a telefon új cellára vált. Ezért ennek a szabványnak az alkalmazásakor cellás és internetes erősítőket használnak.
IS-95 frekvenciaközi átadásoknál és régebbi analóg rendszerekben, mint például az NMT, általában nem lehet közvetlenül ellenőrizni a célcsatornát a kommunikáció során. Ebben az esetben más módszereket kell alkalmazni, mint például az IS-95-ben szereplő ellenőrző jeladókat. Ez azt jelenti, hogy új csatorna keresésekor szinte mindig van egy rövid szünet a kommunikációban, és fennáll annak a veszélye, hogy váratlanul visszatér a régi csatorna.
Ha nincs állandó kapcsolat, vagy megszakadhat, a mobileszköz spontán módon egyik celláról a másikra léphet, majd értesíti a legerősebb jelű bázisállomást.
Választásmobilfrekvenciák a mobilhálózatokban
A frekvencia hatása a cella lefedettségére azt jelenti, hogy a különböző frekvenciák jobban megfelelnek a különböző céloknak. Az alacsony frekvenciák, mint például a 450 MHz-es NMT, nagyon jól szolgálják a vidéki lefedettséget. A GSM 900 (900 MHz) megfelelő megoldás kis városi lefedettséghez.
GSM 1800 (1,8 GHz) kezd korlátozódni a szerkezeti falakra. A 2,1 GHz-es UMTS lefedettsége nagyon hasonló a GSM 1800-hoz. A régió jellemzőitől függően a mobilszolgáltatók különböző lefedettségi területeket és frekvenciákat állítanak be.
A magasabb frekvenciák hátrányt jelentenek a lefedettség tekintetében, de döntő előnyt jelentenek a sávszélesség tekintetében. Lehetővé válik a kis cellák, amelyek például egy épület egy emeletét fedik le, és ugyanaz a frekvencia használható a gyakorlatilag szomszédos cellákhoz.
Lefedettségi és szolgáltatási területek
Egy cella szolgáltatási területe is változhat a cellán belüli és körülötte lévő átviteli rendszerek zavarása miatt. Ez különösen igaz a CDMA alapú rendszerekre. A vevőegységnek bizonyos jel-zaj arányra van szüksége, és az adó ne adjon túl nagy teljesítménnyel, hogy ne zavarja a többi adót.
Ahogy az interferencia (zaj) növekszik az adó vételi teljesítményének növekedése miatt, a jel megsérül, és végül használhatatlanná válik. A CDMA-alapú rendszerekben az ugyanabban a cellában lévő más mobil adók által okozott interferencia hatása a lefedettségi területre nagyon észrevehető.
Bevonat példákA mobil lefedettség megtekinthető, ha megvizsgálja a valódi szolgáltatók által a webhelyeiken biztosított lefedettségi térképeket, vagy megnézheti a független tömeges forrásból származó térképeket, például az OpenSign alt. Megmutatják, hogy egy adott területen melyik mobilszolgáltató működik. Egyes esetekben megjelölhetik az adó helyét, másokban a legnagyobb lefedettség pontjának meghatározásával számítható ki.
A cellás átjátszó egy cella lefedettségi területének nagy területen történő kiterjesztésére szolgál. A lakossági és irodai használatra szánt szélessávú átjátszóktól az ipari használatra szánt intelligens vagy digitális átjátszókig terjednek.
Minden mobilszolgáltatónak megvan a saját számtartománya, amely általában kódonként különbözik. Használható annak meghatározására, hogy melyik régióban és mobilszolgáltatóban van a hívó fél.
