Vad är cellulär kommunikation, utan vilken en modern människa inte kan föreställa sig livet? Detta är den typ av anslutning där den sista kanalen är trådlös. Nätverket är fördelat över landområden som kallas celler, som var och en betjänas av minst en fast positionerad sändtagare, men oftast av tre cellulära sändtagare eller basstationer. De förser cellen med nätverkstäckning som kan användas för att bära röst, data och andra typer av innehåll.
Hur fungerar det?
Vad är cellulär i aktion? En cell använder vanligtvis en annan uppsättning frekvenser än de närliggande för att undvika störningar och säkerställa en garanterad servicekvalitet i varje cell (cellprincip). När de kombineras ger dessa celler radiotäckning över ett utökat geografiskt område. Detta tillåter ett betydande antal bärbara transceivrar (till exempel mobila enheter).telefoner, surfplattor och bärbara datorer utrustade med mobilt bredbandsmodem, personsökare etc.) kommunicerar med varandra och med fasta sändtagare och telefoner var som helst i nätverket via basstationer, även om vissa sändtagare passerar genom flera celler under sändningen.
Mobilkommunikation har ett antal användbara funktioner:
- Högre kapacitans än en stor sändare, eftersom samma frekvens kan appliceras på flera kanaler om de finns i olika celler.
- Mobila enheter förbrukar mindre ström än när de är anslutna till en enda sändare eller satellit eftersom mobilmaster är närmare.
- Större täckning än en enda markbunden sändare eftersom ytterligare mobiltorn kan läggas till på obestämd tid och inte är begränsade i synlighet.
Hur avancerat är detta idag?
Större leverantörer av telekommunikationstjänster har installerat mobilnät för röst- och innehållsöverföring över större delen av jordens bebodda territorium. Detta gör att mobiltelefoner och datorenheter kan ansluta till det vanliga telefonnätet och det offentliga Internet.
Mobiloperatörers regioner kan vara olika - från landets territorium till ett litet objekt. Privata mobilnät kan användas för forskning eller för stora organisationer och parker, som att skicka samtal till lokala allmänna säkerhetsmyndigheter eller ett taxiföretag.
Vilken mobiloperatör är ledande idag? Idag har varje land sina egna leverantörer. I Ryssland ligger MTS och Megafon på första plats när det gäller prevalens.
Koncept
Vad är mobilkommunikation och hur fungerar det? I ett cellulärt radiokommunikationssystem är landområdet som ska tillhandahållas med denna tjänst indelat i celler i ett mönster som beror på terräng och mottagningsegenskaper. Den kan vara ungefär sexkantig, fyrkantig, rund eller någon annan vanlig form, även om sexkantiga bikakor är standard. Var och en av dessa celler tilldelas en uppsättning frekvenser (f1 - f6) som de respektive radiobasstationerna har. En grupp frekvenser kan återanvändas i andra celler, förutsatt att liknande frekvenser inte återanvänds i närliggande celler, eftersom detta kan orsaka samkanalstörningar.
Den ökade genomströmningen på ett cellulärt nätverk jämfört med ett enda sändarnät berodde på det mobila växlingssystemet som utvecklats av Amos Joel från Bell Labs, vilket gjorde det möjligt för flera abonnenter i samma område att använda samma frekvens när de växlade samtal. Om det finns en enkel sändare kan endast ett samtal användas på en given frekvens. Tyvärr finns det oundvikligen en viss grad av störning från andra celler som använder samma frekvens. Det betyder att i ett standard FDMA-system måste det finnas minst ett gap mellan celler som återanvänder samma frekvens.
Hur kom den här tekniken till?
Det första kommersiella 1G-mobilnätet lanserades i Japan av Nippon Telegraph and Telephone (NTT) 1979, först i Tokyos storstadsområde. Inom fem år utökades det till att täcka hela Japans befolkning och blev det första rikstäckande 1G-nätverket.
Cellular coding
För att förstå vad mobilkommunikation är måste du förstå dess standarder. För att skilja signaler från flera olika sändare har följande varianter av multipelaccess utvecklats:
- time division division (TDMA);
- frekvensdelning (FDMA);
- Code Division Division (CDMA);
- Orthogonal Frequency Division (OFDMA).
I TDMA är tidsluckor för sändning och mottagning som används av olika användare i varje cell olika.
I FDMA är sändnings- och mottagningsfrekvenserna som används av olika användare i varje cell olika.
CDMA-principen är mer komplex men ger samma resultat: distribuerade transceivrar kan välja en cell och lyssna på den.
TDMA används i kombination med FDMA eller CDMA i vissa system för att tillhandahålla flera kanaler i ett enda celltäckningsområde.
Modern trend
Vad är LTE-mobil i en surfplatta? Nyligen har system baserade på ortogonal frekvensdelning multipel åtkomst, som t.exLTE, frekvensåteranvändning 1.
Eftersom sådana system inte sprider signalen över frekvensbandet är radioresurshantering mellan celler viktig för att koordinera resursallokering mellan olika celler och för att begränsa inter-cellstörningar. Det finns olika metoder för Inter-Cell Interference Coordination (ICIC) som redan definierats i standarden.
Koordinerad schemaläggning, multi-site MIMO eller multi-site beamforming är andra exempel på intercellsradioresurshantering som kan standardiseras i framtiden.
Sänd meddelanden och signaler
Vad är en mobiltelefon? Definitionen ges ovan. Nästan varje sådant system har någon form av sändningsmekanism. Detta kan användas direkt för att distribuera information till flera mobiltelefoner. För detta ändamål används även cellulära förstärkare.
Typiskt, till exempel i mobiltelefonisystem, är den viktigaste användningen av sändningsinformation att skapa kanaler för en-till-en-kommunikation mellan en mobil transceiver och en basstation. Detta kallas en cellulär signal. Tre olika signaleringsprocedurer används vanligtvis: seriell, parallell och selektiv.
Detaljen i personsökningsprocessen varierar något från nätverk till nätverk, men det finns vanligtvis ett begränsat antal celler som en telefon finns i (denna grupp kallas ett täckningsområde i ett GSM- eller UMTS-system, eller en routing område om en session är inblandad).datapaket; i LTE grupperas celler i ett spårningsområde).
Signering sker genom att skicka ett sändningsmeddelande till alla dessa celler. Signaleringsmeddelanden kan användas för att förmedla information. Detta inträffar i personsökare, i CDMA-system för att skicka SMS-meddelanden och i ett UMTS-system där det tillåter låg nedlänksfördröjning i paketanslutningar.
Rörelse mellan celler och dataöverföring
Vad är en modern typ av mobilkommunikation? I ett cellulärt kommunikationssystem, när distribuerade mobila sändtagare rör sig från cell till cell under kontinuerlig kommunikation, sker omkoppling från en cellfrekvens till en annan elektroniskt utan avbrott och utan basstationsoperatör eller manuell omkoppling. Detta kallas mobildata. Vanligtvis väljs en ny kanal automatiskt för den mobila enheten vid den nya basstationen som kommer att betjäna den. Enheten växlar sedan automatiskt från den nuvarande kanalen till den nya och anslutningen fortsätter.
De exakta detaljerna för att flytta mobilkommunikation från en basstation till en annan varierar avsevärt från system till system.
GSM-nätverksarkitektur
Det vanligaste exemplet på ett mobilnät är ett mobilt (mobil) telefonnät. Detta är en bärbar telefon som tar emot eller ringer samtal via en mobiltelefon (bas) eller överföringstorn. Radiovågor används för att sända signaler till eller från en mobiltelefon.
ModernMobilnät använder celler eftersom radiofrekvenser är en begränsad gemensam resurs. Mobilstationer och telefoner ändrar frekvens under datorstyrning och använder lågeffektsändare så att ett norm alt begränsat antal radiofrekvenser kan användas av många abonnenter samtidigt med mindre störningar.
Hur anslutningen fungerar
Mobilnätet används av mobiloperatören för att uppnå både täckning och kapacitet för sina abonnenter. Stora geografiska områden är uppdelade i mindre celler för att undvika förlust av siktlinjesignal och för att stödja ett stort antal aktiva telefoner i det området. Alla täckningsområden är anslutna till telefonväxlar (eller växlar), som i sin tur är anslutna till det allmänna telefonnätet.
Vad är mobilt som modem? Det här är faktiskt en liknande anslutning som sänder informationspaket via Internet.
I städer kan varje cellplats ha en räckvidd på upp till cirka 0,80 km, medan räckvidden på landsbygden kan vara upp till 8 km. Det är möjligt att användaren i öppna områden kan ta emot signaler från en cellplats på ett avstånd av upp till 40 km.
Eftersom nästan alla mobiltelefoner använder GSM, CDMA och AMPS mobilkommunikation används termen "mobiltelefon" omväxlande med "mobil". Men det är värt att överväga några skillnader mellan dessa enheter.
Vad är mobilkommunikationpå en iPhone? Detta är möjligheten att ansluta till nätverket med två standarder samtidigt - GSM och CDMA. Satellittelefoner är dock mobila enheter som inte kommunicerar direkt med ett markbundet mobiltorn, utan kan göra det indirekt via satellit.
Vilka kommunikationsformat kan användas?
Det finns ett antal olika digitala mobilteknologier, inklusive:
- Glob alt system för mobil kommunikation (GSM).
- General Packet Radio Service (GPRS).
- CDMAOne.
- CDMA2000 data optimerad (EV-DO).
- Förbättrade datahastigheter för GSM (EDGE).
- Universal Mobile Telecommunications System (UMTS).
- Digital Enhanced Wireless Communications (DECT).
- Digital AMPS (IS-136 / TDMA).
- Integrated Digital Enhanced Network (iDEN).
Övergången från den befintliga analoga till digitala standarden var mycket annorlunda i Europa och USA. Som ett resultat har många digitala standarder dykt upp i USA, och Europa och många länder har kommit närmare GSM. Detta förklarar det speciella med iPhones arbete på nätverket.
Mobilnätets struktur
En enkel representation av ett mobilnät i termer av radiokommunikation består av element som:
- Ett nätverk av radiobasstationer som bildar ett basstationsundersystem.
- Det huvudsakliga kretskopplade nätverket som finns för att hantera röst- och textsamtal.
- Paketförmedlat nätverk utformat för att hantera mobildata.
- Offentligt kopplat telefonnät för att ansluta abonnenter till ett bredare telefonnät.
Detta nätverk är ryggraden i GSM-systemet. Den utför många funktioner för att säkerställa att kunderna får önskad tjänst, inklusive mobilitetshantering, registrering, samtalsinställningar och överlämning.
Varje telefon ansluter till nätverket med en RBS (radiobasstation) i sektorn för motsvarande cell, som i sin tur ansluter till Mobile Switching Center (MSC). MSC:n ansluter till det publika telefonnätet (PSTN). Länken från telefonen till RBS definieras som upplänk och returvägen definieras som nedlänk.
Hur överförs data?
Radiokanaler använder överföringsmediet effektivt genom att använda följande multipelåtkomst- och multiplexeringsscheman:
- frekvensdelning (FDMA);
- time division division (TDMA);
- Code Division Division (CDMA);
- Space Divisional (SDMA).
Små celler, som har ett mindre täckningsområde än basstationer, klassificeras enligt följande:
- Microcell - mindre än 2 kilometer.
- Picocell - mindre än 200 meter.
- Femtocell - cirka 10 meter.
Vad är mobilkommunikation för barn? Denna term brukar förstås som speciella "barn"-tariffer med speciella servicepaket.
Mobilsändning i nätverkmobilkommunikation
När telefonanvändaren flyttar från ett cellområde till ett annat under ett samtal, kommer mobilstationen att leta efter en ny kanal att ansluta för att inte avbryta samtalet. När den har hittats instruerar nätverket den mobila enheten att byta till den nya kanalen och koppla samtalet till den samtidigt.
Med CDMA-format delar flera telefoner en specifik radiokanal. Signalerna separeras med hjälp av en pseudobruskod (PN-kod) specifik för varje enhet. När en användare flyttar från en cell till en annan upprättar telefonen en radiolänk med flera platser (eller sektorer på samma plats) samtidigt. Detta är känt som "mjuk överlämning" eftersom det, till skillnad från traditionell cellulär teknik, inte finns någon enskild definierad punkt där telefonen växlar till en ny cell. Därför används mobil- och internetförstärkare när denna standard tillämpas.
I IS-95 inter-frekvens handovers och äldre analoga system som NMT är det vanligtvis inte möjligt att direkt kontrollera målkanalen under kommunikation. I det här fallet måste andra metoder användas, såsom kontrollfyrar i IS-95. Det betyder att när man letar efter en ny kanal så blir det nästan alltid en kort paus i kommunikationen, med risk för en oväntad återgång till den gamla.
Om det inte finns någon permanent anslutning, eller om den kan avbrytas, kan den mobila enheten spontant flytta från en cell till en annan och sedan meddela basstationen med den starkaste signalen.
Valcellulära frekvenser i mobilnät
Frekvensens effekt på celltäckningen gör att olika frekvenser är bättre lämpade för olika ändamål. Låga frekvenser som 450 MHz NMT fungerar mycket bra för landsbygdstäckning. GSM 900 (900 MHz) är en lämplig lösning för små stadstäckningar.
GSM 1800 (1,8 GHz) börjar bli begränsad till strukturella väggar. UMTS vid 2,1 GHz liknar GSM 1800 i täckning mycket. Beroende på regionens egenskaper ställer mobiloperatörer in olika täckningsområden och frekvenser.
Högre frekvenser är en nackdel när det kommer till täckning, men en avgörande fördel när det kommer till bandbredd. Små celler som täcker till exempel en våning i en byggnad blir möjliga, och samma frekvens kan användas för celler som praktiskt taget är grannar.
Täckning och serviceområden
Betjäningsområdet för en cell kan också ändras på grund av störningar från sändande system både inom och runt den. Detta gäller särskilt i CDMA-baserade system. Mottagaren behöver ett visst signal-brusförhållande, och sändaren bör inte sända med för hög effekt för att inte störa andra sändare.
När störningarna (bruset) ökar på grund av ökningen av mottagen effekt från sändaren, blir signalen skadad och blir så småningom oanvändbar. I CDMA-baserade system är påverkan av störningar från andra mobilsändare i samma cell på täckningsområdet mycket märkbar.
Beläggningsexempelmobiltäckning kan ses genom att undersöka några av täckningskartorna som tillhandahålls av riktiga leverantörer på deras webbplatser, eller genom att titta på oberoende crowdsourcede kartor som OpenSignal. De visar vilken mobiloperatör som verkar i ett visst territorium. I vissa fall kan de markera sändarens plats, i andra kan det beräknas genom att bestämma punkten med störst täckning.
Cellular repeater används för att utöka täckningsområdet för en cell över ett stort område. De sträcker sig från bredbandsrepeater för bostäder och kontor till smarta eller digitala repeatrar för industriellt bruk.
Varje mobilleverantör har sitt eget nummerintervall, vanligtvis olika efter kod. Den kan användas för att avgöra vilken region och vilken mobiloperatör den som ringer har.
