Какво е клетъчната комуникация, без която съвременният човек не може да си представи живота? Това е типът връзка, при който последният канал е безжичен. Мрежата е разпределена върху земни зони, наречени клетки, всяка от които се обслужва от поне един приемопредавател с фиксирано местоположение, но най-често от три клетъчни или базови приемо-предавателни станции. Те осигуряват на клетката мрежово покритие, което може да се използва за пренасяне на глас, данни и други видове съдържание.
Как работи?
Какво е клетъчната в действие? Една клетка обикновено използва различен набор от честоти от съседните, за да избегне смущения и да осигури гарантирано качество на услугата във всяка клетка (принцип на клетката). Когато се комбинират, тези клетки осигуряват радиопокритие в разширен географски регион. Това позволява значителен брой преносими трансивъри (например мобилнителефони, таблети и лаптопи, оборудвани с мобилни широколентови модеми, пейджъри и др.) комуникират помежду си и с фиксирани приемопредаватели и телефони навсякъде в мрежата чрез базови станции, дори ако някои приемопредаватели преминават през множество клетки по време на предаване.
Клетъчната комуникация има редица полезни функции:
- По-висок капацитет от един голям предавател, тъй като една и съща честота може да се приложи към множество канали, ако са в различни клетки.
- Мобилните устройства консумират по-малко енергия, отколкото когато са свързани към един предавател или сателит, защото клетъчните кули са по-близо.
- По-голямо покритие от единичен наземен предавател, тъй като допълнителни клетъчни кули могат да се добавят за неопределено време и не са ограничени във видимостта.
Колко напреднало е това днес?
Основните доставчици на телекомуникационни услуги са разгърнали клетъчни мрежи за предаване на глас и съдържание над по-голямата част от населената територия на Земята. Това позволява на мобилни телефони и компютърни устройства да се свързват към стандартната телефонна мрежа и публичния интернет.
Регионите на мобилните оператори могат да бъдат различни - от територията на страната до малък обект. Частните клетъчни мрежи могат да се използват за изследвания или за големи организации и паркове, като изпращане на обаждания до местни агенции за обществена сигурност или таксиметрова компания.
Кой мобилен оператор е лидер днес? Днес всяка страна има свои собствени доставчици. В Русия МТС и Мегафон заемат първо място по разпространение.
Концепция
Какво е клетъчна комуникация и как работи? В клетъчна радиокомуникационна система земната площ, която трябва да бъде предоставена с тази услуга, е разделена на клетки по модел, който зависи от терена и характеристиките на приемане. Може да бъде приблизително шестоъгълна, квадратна, кръгла или някаква друга правилна форма, въпреки че шестоъгълните пчелни пита са стандартни. На всяка от тези клетки се присвоява набор от честоти (f1 - f6), които имат съответните радиостанции. Група от честоти може да се приложи повторно в други клетки, при условие че подобни честоти не се използват повторно в съседни клетки, тъй като това може да причини смущения в съвместния канал.
Увеличената пропускателна способност на клетъчна мрежа в сравнение с мрежа от един предавател се дължи на мобилната комутационна система, разработена от Амос Джоел от Bell Labs, която позволява на множество абонати в една и съща зона да използват една и съща честота при превключване на разговори. Ако има един прост предавател, само едно повикване може да се използва на произволна честота. За съжаление, неизбежно има известно ниво на смущения от други клетки, които използват същата честота. Това означава, че в стандартна FDMA система трябва да има поне една празнина между клетките, които използват повторно същата честота.
Как се появи тази технология?
Първата търговска 1G клетъчна мрежа беше пусната в Япония от Nippon Telegraph and Telephone (NTT) през 1979 г., първоначално в столичния район на Токио. В рамките на пет години тя беше разширена, за да покрие цялото население на Япония, превръщайки се в първата национална 1G мрежа.
Клетъчно кодиране
За да разберете какво представлява клетъчната комуникация, трябва да разберете нейните стандарти. За да се разграничат сигналите от няколко различни предавателя, са разработени следните разновидности на множествен достъп:
- времево деление (TDMA);
- честотно разделение (FDMA);
- Code Division Division (CDMA);
- Ортогонално честотно разделение (OFDMA).
В TDMA времевите интервали за предаване и получаване, използвани от различни потребители във всяка клетка, са различни.
В FDMA честотите на предаване и приемане, използвани от различни потребители във всяка клетка, са различни.
Принципът на CDMA е по-сложен, но постига същия резултат: разпределените трансивъри могат да избират една клетка и да я слушат.
TDMA се използва в комбинация с FDMA или CDMA в някои системи за осигуряване на множество канали в една зона на покритие на клетката.
Модерна тенденция
Какво е LTE клетъчно в таблет? Напоследък системите, базирани на множествен достъп с ортогонално честотно разделение, като напрLTE, повторна употреба на честота 1.
Тъй като такива системи не разпространяват сигнала в честотната лента, управлението на междуклетъчните радиоресурси е важно за координиране на разпределението на ресурсите между различните клетки и за ограничаване на междуклетъчните смущения. Съществуват различни методи за координация на междуклетъчните смущения (ICIC), които вече са дефинирани в стандарта.
Координирано планиране, MIMO на няколко места или многосайтово формиране на лъч са други примери за управление на междуклетъчни радиоресурси, които може да бъдат стандартизирани в бъдеще.
Излъчване на съобщения и сигнали
Какво е мобилен телефон? Определението е дадено по-горе. Почти всяка такава система има някакъв вид механизъм за излъчване. Това може да се използва директно за разпространение на информация до множество мобилни телефони. За тази цел се използват и клетъчни усилватели.
Обикновено, например, в системите за мобилна телефония, най-важното използване на излъчваната информация е да се настроят канали за комуникация един към един между мобилен приемо-предавател и базова станция. Това се нарича клетъчен сигнал. Обикновено се използват три различни процедури за сигнализиране: серийни, паралелни и селективни.
Детайлите на процеса на пейджинг варират до известна степен от мрежа до мрежа, но обикновено има ограничен брой клетки, в които се намира телефонът (тази група се нарича зона на покритие в GSM или UMTS система или маршрутизация област, ако е включена сесия).пакет с данни; в LTE клетките са групирани в зона за проследяване).
Сигнализирането става чрез изпращане на излъчвано съобщение до всички тези клетки. Сигналните съобщения могат да се използват за предаване на информация. Това се случва в пейджъри, в CDMA системи за изпращане на SMS съобщения и в UMTS система, където позволява ниско забавяне на връзката надолу при пакетни връзки.
Движение между клетки и предаване на данни
Какво е модерен тип клетъчна комуникация? В клетъчна комуникационна система, когато разпределените мобилни трансивъри се движат от клетка към клетка по време на непрекъсната комуникация, превключването от една честота на клетка към друга се извършва по електронен път без прекъсване и без оператор на базовата станция или ръчно превключване. Това се нарича мобилни данни. Обикновено нов канал се избира автоматично за мобилното устройство в новата базова станция, която ще го обслужва. След това устройството автоматично превключва от текущия канал към новия и връзката продължава.
Точните подробности за преместването на клетъчни комуникации от една базова станция към друга варират значително от система до система.
Архитектура на GSM мрежа
Най-често срещаният пример за клетъчна мрежа е мобилната (клетъчна) телефонна мрежа. Това е преносим телефон, който приема или извършва обаждания през клетъчен сайт (база) или предавателна кула. Радиовълните се използват за предаване на сигнали към или от мобилен телефон.
МодеренКлетъчните мрежи използват клетки, тъй като радиочестотите са ограничен общ ресурс. Клетъчните станции и телефоните променят честотата под компютърен контрол и използват предаватели с ниска мощност, така че нормално ограничен брой радиочестоти да могат да се използват от много абонати едновременно с по-малко смущения.
Как работи връзката
Клетъчната мрежа се използва от мобилния оператор за постигане на покритие и капацитет за своите абонати. Големите географски зони са разделени на по-малки клетки, за да се избегне загубата на сигнал от линията на видимост и да се поддържа голям брой активни телефони в тази област. Всички зони на покритие са свързани към телефонни централи (или комутатори), които от своя страна са свързани към обществената телефонна мрежа.
Какво е клетъчна като модем? Всъщност това е подобна връзка, която предава пакети информация през Интернет.
В градовете всеки клетъчен сайт може да има обхват до приблизително 0,80 km, докато в селските райони този обхват може да бъде до 8 km. Възможно е в открити зони потребителят да получава сигнали от клетъчен сайт на разстояние до 40 км.
Тъй като почти всички мобилни телефони използват GSM, CDMA и AMPS клетъчни комуникации, терминът "клетъчен телефон" се използва взаимозаменяемо с "мобилен". Но си струва да се обмислят някои разлики между тези устройства.
Какво е клетъчна комуникацияна iPhone? Това е възможността за свързване към мрежата с помощта на два стандарта едновременно - GSM и CDMA. Сателитните телефони обаче са мобилни устройства, които не комуникират директно с наземна клетъчна кула, но могат да го правят индиректно чрез сателит.
Какви комуникационни формати могат да се използват?
Има редица различни цифрови клетъчни технологии, включително:
- Глобална система за мобилни комуникации (GSM).
- Обща пакетна радиоуслуга (GPRS).
- CDMAOne.
- CDMA2000 оптимизирани данни (EV-DO).
- Подобрени скорости на данни за GSM (EDGE).
- Универсална мобилна телекомуникационна система (UMTS).
- Подобрени цифрови безжични комуникации (DECT).
- Цифрови усилватели (IS-136 / TDMA).
- Интегрирана цифрова подобрена мрежа (iDEN).
Преходът от съществуващия аналогов към цифров стандарт беше много различен в Европа и САЩ. В резултат на това в САЩ се появиха много цифрови стандарти, а Европа и много страни се приближиха до GSM. Това обяснява особеността на работата на iPhone в мрежата.
Структура на клетъчната мрежа
Просто представяне на клетъчна мрежа по отношение на радиокомуникация се състои от елементи като:
- Мрежа от базови радиостанции, които образуват подсистема за базови станции.
- Основната мрежа с превключване на вериги, която съществува за обработка на гласови и текстови повиквания.
- Мрежа с превключване на пакети, проектирана да обработва мобилни данни.
- Обществена комутируема телефонна мрежа за свързване на абонати към по-широка телефонна мрежа.
Тази мрежа е гръбнакът на GSM системата. Той изпълнява много функции, за да гарантира, че клиентите получават желаната услуга, включително управление на мобилността, регистрация, настройка на разговора и предаване.
Всеки телефон се свързва към мрежата с помощта на RBS (базова радиостанция) в сектора на съответната клетка, която от своя страна се свързва с Mobile Switching Center (MSC). MSC се свързва към обществената комутирана телефонна мрежа (PSTN). Връзката от телефона към RBS се дефинира като връзка нагоре, а пътят за връщане се дефинира като връзка надолу.
Как се предават данните?
Радиоканалите използват ефективно предавателната среда чрез използването на следните схеми за множествен достъп и мултиплексиране:
- честотно разделение (FDMA);
- времево деление (TDMA);
- Code Division Division (CDMA);
- Space Divisional (SDMA).
Малки клетки, които имат по-малка зона на покритие от базовите станции, се класифицират, както следва:
- Микроклетка - по-малко от 2 километра.
- Picocell - по-малко от 200 метра.
- Femtocell - около 10 метра.
Какво е клетъчната комуникация за деца? Този термин обикновено се разбира като специални "детски" тарифи със специални пакети услуги.
Клетъчно предаване в мрежимобилни комуникации
Когато потребителят на телефона се движи от една клетка в друга по време на разговор, мобилната станция ще търси нов канал за свързване, за да не прекъсва разговора. След като бъде намерен, мрежата инструктира мобилното устройство да превключи към новия канал и едновременно с това да превключи разговора към него.
С CDMA формат множество телефони споделят конкретен радиоканал. Сигналите се разделят с помощта на псевдо шумов код (PN код), специфичен за всяко устройство. Когато потребителят се движи от една клетка в друга, телефонът установява радиовръзка с множество местоположения (или сектори на едно и също местоположение) едновременно. Това е известно като „меко предаване“, тъй като за разлика от традиционните клетъчни технологии, няма една дефинирана точка, където телефонът да превключва към нова клетка. Следователно, когато се прилага този стандарт, се използват клетъчни и интернет усилватели.
В IS-95 междучестотни предавания и по-стари аналогови системи като NMT, обикновено не е възможно директно да се провери целевият канал по време на комуникация. В този случай трябва да се използват други методи, като контролни маяци в IS-95. Това означава, че при търсене на нов канал почти винаги има кратка прекъсване на комуникацията, с риск от неочаквано връщане към стария.
Ако няма постоянна връзка или може да бъде прекъсната, мобилното устройство може спонтанно да се премести от една клетка в друга и след това да уведоми базовата станция с най-силния сигнал..
Изборклетъчни честоти в мобилни мрежи
Ефектът на честотата върху покритието на клетката означава, че различните честоти са по-подходящи за различни цели. Ниските честоти като 450 MHz NMT служат много добре за селско покритие. GSM 900 (900 MHz) е подходящо решение за малки градски покрития.
GSM 1800 (1,8 GHz) започва да се ограничава до структурни стени. UMTS при 2,1 GHz е много подобен по покритие на GSM 1800. В зависимост от характеристиките на региона, мобилните оператори задават различни зони на покритие и честоти.
По-високите честоти са недостатък, когато става въпрос за покритие, но решаващо предимство, когато става въпрос за честотна лента. Малки клетки, покриващи например един етаж на сграда, стават възможни и същата честота може да се използва за клетки, които са практически съседни.
Зони на покритие и обслужване
Обслужваната зона на клетката може също да се промени поради смущения от предавателни системи както вътре, така и около нея. Това е особено вярно в системите, базирани на CDMA. Приемникът се нуждае от определено съотношение сигнал/шум и предавателят не трябва да предава с твърде висока мощност, за да не пречи на други предаватели.
С увеличаването на смущенията (шума) поради увеличаването на приеманата мощност от предавателя, сигналът се поврежда и в крайна сметка става неизползваем. В системи, базирани на CDMA, въздействието на смущения от други мобилни предаватели в същата клетка върху зоната на покритие е много забележимо.
Примери за покритиеклетъчното покритие може да се види, като се разгледат някои от картите на покритие, предоставени от реални доставчици на техните уебсайтове, или като се разгледат независими карти с краудсорсинг, като OpenSignal. Те показват кой мобилен оператор оперира на определена територия. В някои случаи те могат да маркират местоположението на предавателя, в други може да се изчисли чрез определяне на точката на най-голямо покритие.
Клетъчният ретранслатор се използва за разширяване на зоната на покритие на клетка върху голяма площ. Те варират от широколентови повторители за жилищна и офисна употреба до интелигентни или цифрови ретранслатори за промишлена употреба.
Всеки мобилен доставчик има свой собствен диапазон от номера, обикновено различаващи се по код. Може да се използва, за да се определи кой регион и мобилен оператор има обаждащият се.
