Ce este comunicarea celulară, fără de care o persoană modernă nu își poate imagina viața? Acesta este tipul de conexiune în care ultimul canal este wireless. Rețeaua este distribuită pe zone terestre numite celule, fiecare dintre acestea fiind deservită de cel puțin un transceiver cu locație fixă, dar cel mai frecvent de trei stații de emisie-recepție celulare sau de bază. Acestea oferă celulei acoperire de rețea care poate fi folosită pentru a transporta voce, date și alte tipuri de conținut.
Cum funcționează?
Ce este mobilul în acțiune? O celulă folosește de obicei un set diferit de frecvențe față de cele vecine pentru a evita interferențele și pentru a asigura o calitate garantată a serviciului în fiecare celulă (principiul celulei). Atunci când sunt combinate, aceste celule oferă acoperire radio pe o regiune geografică extinsă. Acest lucru permite un număr semnificativ de transceiver portabile (de exemplu, mobiletelefoane, tablete și laptop-uri echipate cu modemuri mobile în bandă largă, pagere etc.) comunică între ele și cu emițătoare și telefoane fixe oriunde în rețea prin stații de bază, chiar dacă unele transceiver trec prin mai multe celule în timpul transmisiei.
Comunicarea celulară are o serie de funcții utile:
- Capacitate mai mare decât un transmițător mare, deoarece aceeași frecvență poate fi aplicată pe mai multe canale dacă acestea se află în celule diferite.
- Dispozitivele mobile consumă mai puțină energie decât atunci când sunt conectate la un singur transmițător sau satelit, deoarece turnurile celulare sunt mai aproape.
- Acoperire mai mare decât un singur transmițător terestru, deoarece turnurile celulare suplimentare pot fi adăugate pe termen nelimitat și nu sunt limitate în vizibilitate.
Cât de avansat este asta astăzi?
Majori furnizori de servicii de telecomunicații au implementat rețele celulare pentru transmisia de voce și conținut pe cea mai mare parte a teritoriului locuit al Pământului. Acest lucru permite telefoanelor mobile și dispozitivelor de calcul să se conecteze la rețeaua standard de telefonie și la internetul public.
Regiunile operatorilor de telefonie mobilă pot fi diferite - de la teritoriul țării la un obiect mic. Rețelele celulare private pot fi folosite pentru cercetare sau pentru organizații mari și parcuri, cum ar fi trimiterea de apeluri către agențiile locale de securitate publică sau către o companie de taxi.
Care operator de telefonie mobilă este lider astăzi? Astăzi, fiecare țară are propriii furnizori. În Rusia, MTS și Megafon ocupă primul loc în ceea ce privește prevalența.
Concept
Ce este comunicarea celulară și cum funcționează? Într-un sistem de radiocomunicații celulare, suprafața terestră care urmează să fie furnizată cu acest serviciu este împărțită în celule într-un model care depinde de teren și de caracteristicile de recepție. Poate fi aproximativ hexagonal, pătrat, rotund sau orice altă formă regulată, deși fagurii hexagonali sunt standard. Fiecăreia dintre aceste celule i se atribuie un set de frecvențe (f1 - f6) pe care le au stațiile de bază radio respective. Un grup de frecvențe poate fi reaplicat în alte celule, cu condiția ca frecvențe similare să nu fie reutilizate în celulele învecinate, deoarece acest lucru poate cauza interferențe pe canal.
Debitul crescut pe o rețea celulară în comparație cu o rețea cu un singur transmițător s-a datorat sistemului de comutare mobilă dezvoltat de Amos Joel de la Bell Labs, care a permis mai multor abonați din aceeași zonă să folosească aceeași frecvență la comutarea apelurilor. Dacă există un emițător simplu, un singur apel poate fi utilizat pe orice frecvență dată. Din păcate, există inevitabil un anumit nivel de interferență din partea altor celule care folosesc aceeași frecvență. Aceasta înseamnă că într-un sistem FDMA standard, trebuie să existe cel puțin un spațiu între celulele care reutiliza aceeași frecvență.
Cum a apărut această tehnologie?
Prima rețea celulară comercială 1G a fost lansată în Japonia de către Nippon Telegraph and Telephone (NTT) în 1979, inițial în zona metropolitană Tokyo. În cinci ani, a fost extins pentru a acoperi întreaga populație a Japoniei, devenind prima rețea 1G la nivel național.
Codificare celulară
Pentru a înțelege ce este comunicarea celulară, trebuie să înțelegeți standardele acesteia. Pentru a distinge semnalele de la mai multe transmițătoare diferite, au fost dezvoltate următoarele varietăți de acces multiplu:
- diviziune în timp (TDMA);
- diviziune de frecvență (FDMA);
- Diviziune de cod (CDMA);
- Diviziune ortogonală de frecvență (OFDMA).
În TDMA, intervalele de timp de transmisie și recepție utilizate de utilizatori diferiți în fiecare celulă sunt diferite.
În FDMA, frecvențele de transmisie și recepție utilizate de diferiți utilizatori în fiecare celulă sunt diferite.
Principiul CDMA este mai complex, dar atinge același rezultat: transceiver-urile distribuite pot selecta o celulă și o pot asculta.
TDMA este utilizat în combinație cu FDMA sau CDMA în unele sisteme pentru a oferi mai multe canale într-o singură zonă de acoperire a celulei.
Tendință modernă
Ce este mobilul LTE într-o tabletă? Recent, sistemele bazate pe acces multiplu de diviziune ortogonală de frecvență, cum ar fiLTE, reutilizare frecvență 1.
Deoarece astfel de sisteme nu răspândesc semnalul pe banda de frecvență, gestionarea resurselor radio inter-celulă este importantă pentru coordonarea alocării resurselor între diferite celule și pentru limitarea interferenței dintre celule. Există diverse metode de coordonare a interferențelor între celule (ICIC) deja definite în standard.
Programarea coordonată, MIMO pe mai multe site-uri sau formarea fasciculului pe mai multe locații sunt alte exemple de management al resurselor radio inter-celule care pot fi standardizate în viitor.
Difuzați mesaje și semnale
Ce este un telefon mobil? Definiția este dată mai sus. Aproape fiecare astfel de sistem are un fel de mecanism de difuzare. Acesta poate fi folosit direct pentru a distribui informații către mai multe telefoane mobile. În acest scop, se folosesc și amplificatoare celulare.
De obicei, de exemplu, în sistemele de telefonie mobilă, cea mai importantă utilizare a informațiilor de difuzare este configurarea canalelor pentru comunicarea unu-la-unu între un transceiver mobil și o stație de bază. Acesta se numește semnal celular. Sunt utilizate în mod obișnuit trei proceduri de semnalizare diferite: în serie, paralelă și selectivă.
Detaliile procesului de paginare variază oarecum de la o rețea la alta, dar, de obicei, există un număr limitat de celule în care locuiește un telefon (acest grup este numit zonă de acoperire într-un sistem GSM sau UMTS sau rutare). zonă dacă este implicată o sesiune).pachet de date; în LTE, celulele sunt grupate într-o zonă de urmărire).
Semnalizarea are loc prin trimiterea unui mesaj difuzat către toate aceste celule. Mesajele de semnalizare pot fi folosite pentru a transmite informații. Acest lucru se întâmplă în pagere, în sistemele CDMA pentru trimiterea de mesaje SMS și într-un sistem UMTS unde permite o întârziere scăzută a conexiunilor de pachete.
Mișcare între celule și transmisie de date
Ce este un tip modern de comunicare celulară? Într-un sistem de comunicații celulare, atunci când transceiverele mobile distribuite se deplasează de la celulă la celulă în timpul comunicării continue, comutarea de la o frecvență celulară la alta se face electronic fără întrerupere și fără operatorul stației de bază sau comutare manuală. Aceasta se numește date mobile. De obicei, un nou canal este selectat automat pentru dispozitivul mobil la noua stație de bază care îl va deservi. Dispozitivul trece apoi automat de la canalul actual la cel nou și conexiunea continuă.
Detaliile exacte despre mutarea comunicațiilor celulare de la o stație de bază la alta variază considerabil de la sistem la sistem.
Arhitectura rețelei GSM
Cel mai comun exemplu de rețea celulară este o rețea de telefonie mobilă (celulară). Acesta este un telefon portabil care primește sau efectuează apeluri printr-un site celular (bază) sau un turn de transmisie. Undele radio sunt folosite pentru a transmite semnale către sau de la un telefon mobil.
ModernRețelele celulare folosesc celule deoarece frecvențele radio sunt o resursă comună limitată. Stațiile celulare și telefoanele schimbă frecvența sub controlul computerului și folosesc transmițătoare de putere redusă, astfel încât un număr limitat de frecvențe radio să poată fi utilizat de mulți abonați simultan, cu mai puține interferențe.
Cum funcționează conexiunea
Rețeaua celulară este utilizată de operatorul de telefonie mobilă pentru a obține atât acoperire, cât și capacitate pentru abonații săi. Zonele geografice mari sunt împărțite în celule mai mici pentru a evita pierderea semnalului de vizibilitate și pentru a susține un număr mare de telefoane active în acea zonă. Toate zonele de acoperire sunt conectate la centrale telefonice (sau comutatoare), care, la rândul lor, sunt conectate la rețeaua publică de telefonie.
Ce este mobilul ca modem? De fapt, aceasta este o conexiune similară care transmite pachete de informații prin Internet.
În orașe, fiecare loc de celule poate avea o rază de acțiune de până la aproximativ 0,80 km, în timp ce în zonele rurale acest interval poate fi de până la 8 km. Este posibil ca în zonele deschise, utilizatorul să poată primi semnale de la un site celular la o distanță de până la 40 km.
Deoarece aproape toate telefoanele mobile folosesc comunicații celulare GSM, CDMA și AMPS, termenul „telefon mobil” este folosit interschimbabil cu „mobil”. Dar merită să luați în considerare unele diferențe dintre aceste dispozitive.
Ce este comunicarea celularăpe un iPhone? Aceasta este capacitatea de a vă conecta la rețea folosind două standarde în același timp - GSM și CDMA. Cu toate acestea, telefoanele prin satelit sunt dispozitive mobile care nu comunică direct cu un turn de telefonie mobilă terestru, dar pot face acest lucru indirect prin satelit.
Ce formate de comunicare pot fi folosite?
Există o serie de tehnologii celulare digitale diferite, inclusiv:
- Sistem global pentru comunicații mobile (GSM).
- Serviciul radio general de pachete (GPRS).
- CDMAOne.
- Date optimizate pentru CDMA2000 (EV-DO).
- Rate de date îmbunătățite pentru GSM (EDGE).
- Sistem universal de telecomunicații mobile (UMTS).
- Comunicații wireless îmbunătățite digitale (DECT).
- AMPS digitale (IS-136 / TDMA).
- Rețea digitală îmbunătățită integrată (iDEN).
Tranziția de la standardul analog analog la standardul digital a fost foarte diferită în Europa și în SUA. Drept urmare, în SUA au apărut multe standarde digitale, iar Europa și multe țări s-au apropiat de GSM. Aceasta explică particularitatea funcționării iPhone-urilor în rețea.
Structura rețelei celulare
O reprezentare simplă a unei rețele celulare în termeni de comunicație radio constă din elemente precum:
- O rețea de stații de bază radio care formează un subsistem de stație de bază.
- Rețeaua principală cu comutare de circuite care există pentru a gestiona apelurile vocale și text.
- Rețea cu comutare de pachete concepută pentru a gestiona date mobile.
- Rețea de telefonie publică comutată pentru conectarea abonaților la o rețea de telefonie mai largă.
Această rețea este coloana vertebrală a sistemului GSM. Îndeplinește multe funcții pentru a se asigura că clienții primesc serviciul dorit, inclusiv gestionarea mobilității, înregistrarea, configurarea apelurilor și transferul.
Fiecare telefon se conectează la rețea folosind un RBS (stație de bază radio) în sectorul celulei corespunzătoare, care la rândul său se conectează la Centrul de comutare mobilă (MSC). MSC se conectează la rețeaua telefonică publică comutată (PSTN). Legătura de la telefon la RBS este definită ca legătură în sus, iar calea de întoarcere este definită ca legătură în jos.
Cum se transmit datele?
Canalele radio folosesc mediul de transmisie eficient prin utilizarea următoarelor scheme de acces multiplu și multiplexare:
- diviziune de frecvență (FDMA);
- diviziune în timp (TDMA);
- Diviziune de cod (CDMA);
- Space Divisional (SDMA).
Celulele mici, care au o zonă de acoperire mai mică decât stațiile de bază, sunt clasificate după cum urmează:
- Microcelulă - mai puțin de 2 kilometri.
- Picocell - mai puțin de 200 de metri.
- Femtocell - aproximativ 10 metri.
Ce este comunicarea celulară pentru copii? Acest termen este de obicei înțeles ca tarife speciale „pentru copii” cu pachete speciale de servicii.
Transmisie celulară în rețelecomunicații mobile
Când utilizatorul telefonului se mută dintr-o zonă celulară în alta în timpul unui apel, stația mobilă va căuta un nou canal la care să se conecteze pentru a nu întrerupe apelul. Odată ce este găsit, rețeaua solicită dispozitivului mobil să comute la noul canal și să comute apelul la acesta în același timp.
Cu formatul CDMA, mai multe telefoane partajează un anumit canal radio. Semnalele sunt separate folosind un pseudo cod de zgomot (cod PN) specific fiecărui dispozitiv. Când un utilizator se mută de la o celulă la alta, telefonul stabilește o legătură radio cu mai multe locații (sau sectoare ale aceleiași locații) în același timp. Acest lucru este cunoscut sub denumirea de „predare soft” deoarece, spre deosebire de tehnologiile celulare tradiționale, nu există un singur punct definit în care telefonul trece la o nouă celulă. Prin urmare, atunci când se aplică acest standard, se folosesc amplificatoare celulare și de internet.
În transferurile inter-frecvență IS-95 și sistemele analogice mai vechi, cum ar fi NMT, de obicei nu este posibil să se verifice direct canalul țintă în timpul comunicării. În acest caz, trebuie utilizate alte metode, cum ar fi balizele de control în IS-95. Aceasta înseamnă că atunci când căutați un nou canal, există aproape întotdeauna o scurtă pauză în comunicare, cu riscul unei reveniri neașteptate la cel vechi.
Dacă nu există o conexiune permanentă sau poate fi întreruptă, dispozitivul mobil se poate muta spontan de la o celulă la alta și apoi anunță stația de bază cu cel mai puternic semnal.
Alegerefrecvențe celulare în rețelele mobile
Efectul frecvenței asupra acoperirii celulei înseamnă că frecvențele diferite sunt mai potrivite pentru scopuri diferite. Frecvențele joase, cum ar fi 450 MHz NMT, servesc foarte bine pentru acoperirea rurală. GSM 900 (900 MHz) este o soluție potrivită pentru acoperirea urbană mică.
GSM 1800 (1,8 GHz) începe să se limiteze la pereții structurali. UMTS la 2,1 GHz este foarte asemănător ca acoperire cu GSM 1800. În funcție de caracteristicile regiunii, operatorii de telefonie mobilă stabilesc diferite zone de acoperire și frecvențe.
Frecvențele mai în alte sunt un dezavantaj când vine vorba de acoperire, dar un avantaj decisiv când vine vorba de lățime de bandă. Celulele mici care acoperă, de exemplu, un etaj al unei clădiri devin posibile, iar aceeași frecvență poate fi folosită pentru celulele care sunt practic vecine.
Zone de acoperire și servicii
Zona de serviciu a unei celule se poate modifica, de asemenea, din cauza interferențelor de la sistemele de transmisie atât din interiorul, cât și din jurul acesteia. Acest lucru este valabil mai ales în sistemele bazate pe CDMA. Receptorul are nevoie de un anumit raport semnal-zgomot, iar transmițătorul nu trebuie să transmită la o putere prea mare pentru a nu interfera cu alte transmițătoare.
Pe măsură ce interferența (zgomotul) crește din cauza creșterii puterii recepționate de la transmițător, semnalul devine corupt și în cele din urmă devine inutilizabil. În sistemele bazate pe CDMA, impactul interferențelor de la alte transmițătoare mobile din aceeași celulă asupra zonei de acoperire este foarte vizibil.
Exemple de acoperireAcoperirea celulară poate fi văzută examinând unele dintre hărțile de acoperire furnizate de furnizorii reali pe site-urile lor web sau analizând hărți independente, cum ar fi OpenSignal. Acestea arată care operator de telefonie mobilă operează pe un anumit teritoriu. În unele cazuri, acestea pot marca locația transmițătorului, în altele poate fi calculată prin determinarea punctului de cea mai mare acoperire.
Repetatorul celular este folosit pentru a extinde aria de acoperire a unei celule pe o suprafață mare. Acestea variază de la repetoare de bandă largă pentru uz rezidențial și de birou la repetoare inteligente sau digitale pentru uz industrial.
Fiecare furnizor de telefonie mobilă are propria sa gamă de numere, care de obicei diferă în funcție de cod. Poate fi folosit pentru a determina ce regiune și operatorul de telefonie mobilă are apelantul.
