Mitä on matkapuhelinviestintä, jota ilman nykyihminen ei voi kuvitella elämäänsä? Tämä on yhteystyyppi, jossa viimeinen kanava on langaton. Verkko on jaettu maa-alueille, joita kutsutaan soluiksi, joista kutakin palvelee vähintään yksi kiinteä sijainti lähetinvastaanotin, mutta yleisimmin kolme solukko- tai tukiasemaa. Ne tarjoavat solulle verkkopeiton, jota voidaan käyttää äänen, datan ja muun tyyppisen sisällön siirtämiseen.
Kuinka se toimii?
Mitä solukko on toiminnassa? Solu käyttää yleensä eri taajuuksia kuin viereiset taajuudet välttääkseen häiriöt ja varmistaakseen taatun palvelun laadun jokaisessa solussa (soluperiaate). Yhdistettynä nämä solut tarjoavat radiopeiton laajemmalla maantieteellisellä alueella. Tämä mahdollistaa huomattavan määrän kannettavia lähetin-vastaanottimia (esimpuhelimet, tabletit ja kannettavat tietokoneet, joissa on mobiililaajakaistamodeemit, hakulaitteet jne.) kommunikoivat keskenään sekä kiinteiden lähetin-vastaanottimien ja puhelimien kanssa missä tahansa verkossa tukiasemien kautta, vaikka jotkin lähetin-vastaanottimet kulkevat useiden solujen läpi lähetyksen aikana.
Matkapuhelinviestinnässä on useita hyödyllisiä ominaisuuksia:
- Suurempi kapasitanssi kuin yksi suuri lähetin, koska samaa taajuutta voidaan käyttää useissa kanavissa, jos ne ovat eri soluissa.
- Mobiililaitteet kuluttavat vähemmän virtaa kuin yhdistettyinä yhteen lähettimeen tai satelliittiin, koska solutornit ovat lähempänä.
- Laajempi kattavuus kuin yksittäinen maanpäällinen lähetin, koska uusia solutorneja voidaan lisätä loputtomiin, eikä niiden näkyvyyttä ole rajoitettu.
Kuinka edistynyt tämä on tänään?
Suuret tietoliikennepalvelujen tarjoajat ovat ottaneet käyttöön matkapuhelinverkkoja äänen ja sisällön siirtoon suurimmalla osalla maapallon asutusta alueesta. Näin matkapuhelimet ja tietokonelaitteet voivat muodostaa yhteyden tavalliseen puhelinverkkoon ja julkiseen Internetiin.
Matkapuhelinoperaattorien alueet voivat olla erilaisia - maan alueesta pieneen kohteeseen. Yksityisiä soluverkkoja voidaan käyttää tutkimukseen tai suuriin organisaatioihin ja puistoihin, kuten puhelujen lähettämiseen paikallisille turvallisuusviranomaisille tai taksiyritykselle.
Mikä matkapuhelinoperaattori on tänään johtava? Nykyään jokaisella maalla on omat palveluntarjoajansa. Venäjällä MTS ja Megafon ovat yleisyydessä ensimmäisellä sijalla.
Konsepti
Mitä on matkapuhelinviestintä ja miten se toimii? Solukkoradiojärjestelmässä tällä palvelulla tarjottava maa-alue on jaettu soluihin maastosta ja vastaanotto-ominaisuuksista riippuen. Se voi olla suunnilleen kuusikulmainen, neliö, pyöreä tai jokin muu säännöllinen muoto, vaikka kuusikulmaiset kennot ovat vakiomuotoisia. Jokaiselle näistä soluista on osoitettu joukko taajuuksia (f1 - f6), jotka vastaavat radiotukiasemat ovat. Taajuusryhmä voidaan käyttää uudelleen muissa soluissa edellyttäen, että samanlaisia taajuuksia ei käytetä uudelleen viereisissä soluissa, koska tämä voi aiheuttaa saman kanavan häiriöitä.
Matkapuhelinverkon lisääntynyt suorituskyky verrattuna yhteen lähetinverkkoon johtui Bell Labsin Amos Joelin kehittämästä matkapuhelinkytkentäjärjestelmästä, jonka ansiosta useat samalla alueella olevat tilaajat saattoivat käyttää samaa taajuutta puheluita vaihtaessaan. Jos on yksi yksinkertainen lähetin, vain yhtä puhelua voidaan käyttää millä tahansa taajuudella. Valitettavasti muut samaa taajuutta käyttävät solut aiheuttavat väistämättä jonkin verran häiriöitä. Tämä tarkoittaa, että tavallisessa FDMA-järjestelmässä samaa taajuutta uudelleen käyttävien solujen välillä on oltava vähintään yksi rako.
Miten tämä tekniikka syntyi?
Ensimmäisen kaupallisen 1G-matkapuhelinverkon lanseerasi Japanissa Nippon Telegraph and Telephone (NTT) vuonna 1979, alun perin Tokion metropolialueella. Viiden vuoden kuluessa se laajennettiin kattamaan koko Japanin väestö, ja siitä tuli ensimmäinen v altakunnallinen 1G-verkko.
Cellular koodaus
Ymmärtääksesi mitä matkapuhelinviestintä on, sinun on ymmärrettävä sen standardit. Useiden eri lähettimien signaalien erottamiseksi on kehitetty seuraavat monikäyttövaihtoehdot:
- aikajako (TDMA);
- taajuusjako (FDMA);
- Code Division Division (CDMA);
- Ortogonaalinen taajuusjako (OFDMA).
TDMA:ssa eri käyttäjien kussakin solussa käyttämät lähetys- ja vastaanottoaikavälit ovat erilaisia.
FDMA:ssa eri käyttäjien kussakin solussa käyttämät lähetys- ja vastaanottotaajuudet ovat erilaisia.
CDMA-periaate on monimutkaisempi, mutta sillä saavutetaan sama tulos: hajautetut lähetin-vastaanottimet voivat valita yhden solun ja kuunnella sitä.
TDMA:ta käytetään yhdessä FDMA:n tai CDMA:n kanssa joissakin järjestelmissä useiden kanavien tarjoamiseksi yhden solun peittoalueella.
Moderni trendi
Mitä LTE-matkapuhelin on tabletissa? Viime aikoina ortogonaaliseen taajuusjakokäyttöön perustuvat järjestelmät, kutenLTE, taajuuden uudelleenkäyttö 1.
Koska tällaiset järjestelmät eivät levitä signaalia taajuuskaistalle, solujen välinen radioresurssien hallinta on tärkeää resurssien allokoinnin koordinoimiseksi eri solujen välillä ja solujen välisten häiriöiden rajoittamiseksi. ICIC (Inter-Cell Interference Coordination) -menetelmiä on jo määritelty standardissa.
Koordinoitu ajoitus, usean paikan MIMO tai usean paikan keilanmuodostus ovat muita esimerkkejä solujen välisestä radioresurssien hallinnasta, jotka voidaan standardoida tulevaisuudessa.
Lähetä viestejä ja signaaleja
Mikä on matkapuhelin? Määritelmä on annettu yllä. Melkein jokaisessa tällaisessa järjestelmässä on jonkinlainen lähetysmekanismi. Tätä voidaan käyttää suoraan tiedon jakamiseen useisiin matkapuhelimiin. Tähän tarkoitukseen käytetään myös solukkovahvistimia.
Yleensä esimerkiksi matkapuhelinjärjestelmissä yleislähetystiedon tärkein käyttötapa on kanavien perustaminen matkaviestimen lähetin-vastaanottimen ja tukiaseman välistä kahdenvälistä viestintää varten. Tätä kutsutaan solukkosignaaliksi. Yleisesti käytetään kolmea erilaista signalointimenettelyä: sarja-, rinnakkais- ja selektiivinen.
Hakuprosessin yksityiskohdat vaihtelevat jonkin verran verkoittain, mutta yleensä on rajoitettu määrä soluja, joissa puhelin sijaitsee (tätä ryhmää kutsutaan peittoalueeksi GSM- tai UMTS-järjestelmässä tai reititys alueella, jos siihen liittyy istunto).datapaketti; LTE:ssä solut ryhmitellään seuranta-alueelle).
Signalointi tapahtuu lähettämällä yleislähetysviesti kaikkiin näihin soluihin. Signalointiviestejä voidaan käyttää tiedon välittämiseen. Tämä tapahtuu hakulaitteissa, tekstiviestien lähettämiseen tarkoitetuissa CDMA-järjestelmissä ja UMTS-järjestelmissä, joissa se sallii pakettiyhteyksien pienen laskevan siirtotien viiveen.
Liikkuminen solujen välillä ja tiedonsiirto
Mikä on nykyaikainen matkapuhelinviestintä? Kun solukkoviestintäjärjestelmässä hajautetut mobiililähetin-vastaanottimet siirtyvät solusta soluun jatkuvan viestinnän aikana, vaihto solutaajuudesta toiseen tapahtuu sähköisesti keskeytyksettä ja ilman tukiaseman operaattoria tai manuaalista vaihtoa. Tätä kutsutaan mobiilidataksi. Tyypillisesti uusi kanava valitaan automaattisesti mobiililaitteelle uudella tukiasemalla, joka sitä palvelee. Laite vaihtaa sitten automaattisesti nykyiseltä kanav alta uudelle ja yhteys jatkuu.
Tarkat tiedot solukkoviestinnän siirtämisestä tukiasem alta toiselle vaihtelevat huomattavasti järjestelmästä toiseen.
GSM-verkkoarkkitehtuuri
Yleisin esimerkki matkapuhelinverkosta on matkapuhelinverkko (matkapuhelinverkko). Tämä on kannettava puhelin, joka vastaanottaa tai soittaa puheluita soluaseman (tukikohdan) tai lähetystornin kautta. Radioa altoja käytetään signaalien lähettämiseen matkapuhelimeen tai matkapuhelimesta.
ModerniMatkapuhelinverkot käyttävät soluja, koska radiotaajuudet ovat rajallinen yhteinen resurssi. Matkapuhelinasemat ja puhelimet vaihtavat taajuutta tietokoneen ohjauksessa ja käyttävät pienitehoisia lähettimiä, jotta useat tilaajat voivat käyttää normaalisti rajoitettua määrää radiotaajuuksia samanaikaisesti pienemmillä häiriöillä.
Miten yhteys toimii
Matkapuhelinoperaattori käyttää matkapuhelinverkkoa saavuttaakseen sekä kattavuuden että kapasiteetin tilaajilleen. Suuret maantieteelliset alueet on jaettu pienempiin soluihin, jotta vältetään näkölinjan signaalin menetys ja tuetaan suurta määrää aktiivisia puhelimia kyseisellä alueella. Kaikki peittoalueet on kytketty puhelinkeskuksiin (tai kytkimiin), jotka puolestaan ovat yhteydessä yleiseen puhelinverkkoon.
Mikä on matkapuhelin modeemina? Itse asiassa tämä on samanlainen yhteys, joka välittää tietopaketteja Internetin kautta.
Kaupungeissa kunkin solualueen kantama voi olla jopa noin 0,80 km, kun taas maaseudulla tämä kantama voi olla jopa 8 km. On mahdollista, että avoimilla alueilla käyttäjä voi vastaanottaa signaaleja soluasem alta jopa 40 km:n etäisyydeltä.
Koska melkein kaikki matkapuhelimet käyttävät GSM-, CDMA- ja AMPS-matkapuhelinviestintää, termiä "matkapuhelin" käytetään vaihtokelpoisesti sanan "matkapuhelin" kanssa. Mutta kannattaa harkita joitain eroja näiden laitteiden välillä.
Mitä on matkapuhelinviestintäiPhonessa? Tämä on kyky muodostaa yhteys verkkoon käyttämällä kahta standardia samanaikaisesti - GSM ja CDMA. Satelliittipuhelimet ovat kuitenkin mobiililaitteita, jotka eivät ole yhteydessä suoraan maanpäälliseen solutorniin, mutta voivat tehdä sen epäsuorasti satelliitin kautta.
Mitä viestintämuotoja voidaan käyttää?
On olemassa useita erilaisia digitaalisia matkapuhelintekniikoita, mukaan lukien:
- Global System for Mobile Communications (GSM).
- General Packet Radio Service (GPRS).
- CDMAOne.
- CDMA2000-tiedot optimoitu (EV-DO).
- Parannetut tiedonsiirtonopeudet GSM:lle (EDGE).
- Universal Mobile Telecommunications System (UMTS).
- Digital Enhanced Wireless Communications (DECT).
- Digitaalinen AMPS (IS-136 / TDMA).
- Integrated Digital Enhanced Network (iDEN).
Siirtymä nykyisestä analogisesta digitaaliseen standardiin oli hyvin erilainen Euroopassa ja Yhdysvalloissa. Tämän seurauksena monia digitaalisia standardeja on ilmestynyt Yhdysvalloissa, ja Eurooppa ja monet maat ovat siirtyneet lähemmäksi GSM:ää. Tämä selittää iPhonen toiminnan erityispiirteet verkossa.
Matkapuhelinverkon rakenne
Yksinkertainen esitys solukkoverkosta radioviestinnän kann alta koostuu seuraavista elementeistä:
- Radiotukiasemien verkko, jotka muodostavat tukiasemaalijärjestelmän.
- Pääpiirikytkentäinen verkko, joka on olemassa ääni- ja tekstipuhelujen käsittelemiseen.
- Pakettikytkentäinen verkko, joka on suunniteltu käsittelemään mobiilidataa.
- Yleinen puhelinverkko tilaajien liittämiseksi laajempaan puhelinverkkoon.
Tämä verkko on GSM-järjestelmän selkäranka. Se suorittaa monia toimintoja varmistaakseen, että asiakkaat saavat haluamansa palvelun, mukaan lukien liikkuvuuden hallinta, rekisteröinti, puhelunmuodostus ja handover.
Jokainen puhelin muodostaa yhteyden verkkoon käyttämällä RBS:ää (radiotukiasemaa) vastaavan solun sektorissa, joka puolestaan muodostaa yhteyden matkapuhelinkeskukseen (MSC). MSC muodostaa yhteyden yleiseen puhelinverkkoon (PSTN). Linkki puhelimesta RBS:ään määritellään uplinkiksi ja paluupolku alaslinkiksi.
Miten tiedot välitetään?
Radiokanavat käyttävät lähetysvälinettä tehokkaasti seuraavien monikäyttö- ja multipleksointimenetelmien avulla:
- taajuusjako (FDMA);
- aikajako (TDMA);
- Code Division Division (CDMA);
- Space Divisional (SDMA).
Pienet solut, joiden peittoalue on pienempi kuin tukiasemilla, luokitellaan seuraavasti:
- Microcell - alle 2 kilometriä.
- Picocell - alle 200 metriä.
- Femtocell - noin 10 metriä.
Mitä on matkapuhelinviestintä lapsille? Tämä termi ymmärretään yleensä erityisiksi "lasten" tariffeiksi erityisten palvelupakettien kanssa.
Matkapuhelinsiirto verkoissamatkaviestintä
Kun puhelimen käyttäjä siirtyy solualueelta toiselle puhelun aikana, matkaviestin etsii uutta kanavaa yhteyden muodostamiseksi, jotta puhelu ei keskeydy. Kun se löytyy, verkko kehottaa mobiililaitetta vaihtamaan uudelle kanavalle ja vaihtamaan puhelun siihen samanaikaisesti.
CDMA-muodossa useat puhelimet jakavat tietyn radiokanavan. Signaalit erotetaan kullekin laitteelle ominaisella pseudokohinakoodilla (PN-koodilla). Kun käyttäjä siirtyy solusta toiseen, puhelin muodostaa radiolinkin useisiin paikkoihin (tai saman sijainnin sektoreihin) samanaikaisesti. Tätä kutsutaan "pehmeäksi kanavanvaihdoksi", koska toisin kuin perinteiset solukkoteknologiat, ei ole olemassa yhtä määriteltyä pistettä, jossa puhelin vaihtaa uuteen soluun. Siksi tätä standardia sovellettaessa käytetään matkapuhelin- ja Internet-vahvistimia.
IS-95:n taajuuksien välisissä kanavanvaihdoissa ja vanhemmissa analogisissa järjestelmissä, kuten NMT, kohdekanavaa ei yleensä ole mahdollista tarkistaa suoraan viestinnän aikana. Tässä tapauksessa on käytettävä muita menetelmiä, kuten IS-95:n ohjausmajakoita. Tämä tarkoittaa, että uutta kanavaa etsittäessä viestinnässä on lähes aina lyhyt tauko, jolloin vanhaan kanavaan palataan odottamatta.
Jos pysyvää yhteyttä ei ole tai se saattaa katketa, mobiililaite voi siirtyä spontaanisti solusta toiseen ja ilmoittaa sitten tukiasemalle, jolla on voimakkain signaali.
Valintamatkapuhelintaajuudet matkapuhelinverkoissa
Taajuuden vaikutus solun peittoon tarkoittaa, että eri taajuudet sopivat paremmin eri tarkoituksiin. Matalat taajuudet, kuten 450 MHz NMT, sopivat erittäin hyvin maaseutupeittoon. GSM 900 (900 MHz) on sopiva ratkaisu pieneen kaupunkipeittoon.
GSM 1800 (1,8 GHz) alkaa rajoittua rakenteellisiin seiniin. UMTS taajuudella 2,1 GHz on peittoltaan hyvin samanlainen kuin GSM 1800. Matkapuhelinoperaattorit määrittävät alueen ominaisuuksista riippuen erilaisia peittoalueita ja taajuuksia.
Korkeammat taajuudet ovat haitta, kun on kyse peitosta, mutta ratkaiseva etu kaistanleveyden suhteen. Pienet solut, jotka kattavat esimerkiksi rakennuksen yhden kerroksen, tulevat mahdollisiksi, ja samaa taajuutta voidaan käyttää käytännössä naapureina oleville soluille.
Kattavuus- ja palvelualueet
Solun palvelualue voi myös muuttua sekä sen sisällä että sen ympärillä olevien lähetysjärjestelmien aiheuttamien häiriöiden vuoksi. Tämä pätee erityisesti CDMA-pohjaisiin järjestelmiin. Vastaanotin tarvitsee tietyn signaali-kohinasuhteen, eikä lähetin saa lähettää liian suurella teholla, jotta se ei häiritse muita lähettimiä.
Kun häiriöt (kohina) lisääntyvät lähettimestä vastaanotetun tehon lisääntymisen vuoksi, signaali vaurioituu ja siitä tulee lopulta käyttökelvoton. CDMA-pohjaisissa järjestelmissä muiden samassa solussa olevien matkaviestimien lähettämien häiriöiden vaikutus peittoalueeseen on hyvin havaittavissa.
Paloitusesimerkkejämatkapuhelinverkon kattavuus voidaan nähdä tarkastelemalla joitain todellisten palveluntarjoajien verkkosivustoillaan tarjoamia kattavuuskarttoja tai katsomalla riippumattomia joukkolähdekarttoja, kuten OpenSignal. Ne osoittavat, mikä matkapuhelinoperaattori toimii tietyllä alueella. Joissakin tapauksissa ne voivat merkitä lähettimen sijainnin, toisissa se voidaan laskea määrittämällä suurimman peittoalueen.
Cellular toistinta käytetään laajentamaan solun peittoaluetta suurelle alueelle. Ne vaihtelevat asuin- ja toimistokäyttöön tarkoitetuista laajakaistatoistimista älykkäisiin tai digitaalisiin toistimiin teollisuuskäyttöön.
Jokaisella matkapuhelinoperaattorilla on oma numeroalue, joka vaihtelee yleensä koodin mukaan. Sen avulla voidaan määrittää, mikä alue ja matkapuhelinoperaattori soittajalla on.
