Mikä on matkapuhelin? Se on järjestelmä, joka käyttää suurta määrää pienitehoisia langattomia lähettimiä luodakseen soluja, jotka ovat langattoman viestintäjärjestelmän pääasiallinen maantieteellinen peittoalue. Muuttuvat tehotasot mahdollistavat solukokojen määrittämisen tilaajatiheyden ja alueellisten tarpeiden mukaan.
Kun mobiilikäyttäjät siirtyvät solusta toiseen, heidän keskustelunsa "siirretään" näiden alueiden välillä keskeytymättömän palvelun varmistamiseksi. Yhdessä tällaisessa yksikössä käytettyjä kanavia (taajuuksia) voidaan käyttää uudelleen toisessa tietyllä etäisyydellä.
Cellular on…
Cellular viittaa AMPS (Enhanced Mobile Phone Service) -palveluun, joka jakaa maantieteellisen alueen soluiksi kutsutuiksi alueiksi. Tämän jaon tarkoituksena on hyödyntää rajoitettu määrä lähetystaajuuksia.
Cellular on viestintätekniikan muoto, jonka avulla matkapuhelimia voidaan käyttää.
Matkapuhelinon kaksisuuntainen radio, joka tarjoaa samanaikaisen lähetyksen ja vastaanoton.
Matkapuhelinviestintä perustuu viestintäalueen maantieteelliseen jakoon. Jokaiselle solulle on varattu tietty määrä taajuuksia (tai kanavia), joiden avulla suuri määrä tilaajia voi samanaikaisesti käydä keskusteluja.
Kaikkien sukupolvien matkaviestintätekniikoiden yhteinen elementti on tiettyjen radiotaajuuksien (RF) käyttö sekä taajuuksien uudelleenkäyttö. Tämän avulla voit tarjota palveluita suurelle määrälle tilaajia ja samalla vähentää kanavien määrää (kaistanleveyttä). Sen avulla voit myös luoda laajoja verkkoja integroimalla täysin kehittyneet matkapuhelinominaisuudet.
Kysynnän ja kulutuksen kasvu sekä erilaisten palveluiden kehitys on nopeuttanut nykyaikaisten verkkojen nopeaa teknologista kehitystä sekä itse matkapuhelinlaitteiden jatkuvaa parantamista.
Kuinka matkaviestintä toimii
Jokainen matkapuhelin käyttää erillistä väliaikaista radiokanavaa viestiäkseen soluaseman kanssa. Tämä sivusto tukee viestintää useiden puhelimien kanssa samanaikaisesti käyttämällä yhtä kanavaa per puhelin. Kanavat käyttävät paria matkapuhelintaajuuksia:
- Suora linja lähetykseen soluasem alta.
- Käänteinen linja, jotta soluasema voi vastaanottaa puheluita käyttäjiltä.
Radioenergia haihtuu matkan varrella, joten matkapuhelimien on pysyttävä lähellä tukiasemaa pitääkseen yhteyttä. Mobiililaitteen perusrakenneverkkoihin kuuluvat puhelinjärjestelmät ja radiopalvelut.
Matkapuhelinviestinnän periaate (nukkeille)
Prosessi alkaa sirun aktivoinnilla syöttämällä asetetun SIM-kortin PIN-koodi. Sitten solukkosignaali lähetetään ohjauskanavien kautta. Soitetun numeron vastaus välitetään vapaata ohjauskanavaa pitkin tukiaseman antennille, josta se lähetetään matkapuhelinkeskukseen.
Keskus etsii tukiasemaa, jonka matkapuhelimen signaalinvoimakkuus on matkapuhelintilaajan maksimivoimakkuus, ja vaihtaa keskustelun siihen.
Puhelinjärjestelmän varhainen arkkitehtuuri
Perinteinen mobiilipalvelu rakentui samalla tavalla kuin televisiolähetykset: yksi erittäin tehokas lähetin, joka sijaitsee alueen korkeimmassa kohdassa, lähettäisi jopa viidenkymmenen kilometrin säteellä.
Matkapuhelinkonsepti rakensi puhelinverkon eri tavalla. Yhden tehokkaan lähettimen sijaan useita pienitehoisia lähettimiä on sijoitettu koko matkapuhelinverkon peittoalueelle.
Esimerkiksi jakamalla alue sataan eri alueeseen (soluun) pienitehoisilla lähettimillä kahdentoista keskustelun (kanavan) avulla järjestelmän kapasiteettia voitaisiin teoriassa kasvattaa kahdestatoista keskustelusta tai puhekanavasta yhdellä tehokkaalla lähettimellä kahteentoista sata keskustelua (kanavaa) sadalla pienitehoisella lähettimellä.
Kaupunkialue on määritetty perinteiseksimatkapuhelinverkko yhdellä tehokkaalla lähettimellä.
Mobiiliviestintäjärjestelmä solukkokonseptilla
Samaa kanavaa viereisillä alueilla käyttävien mobiililaitteiden aiheuttamat häiriöongelmat ovat osoittaneet, että kaikkia kanavia ei voida käyttää uudelleen jokaisessa solussa. Vaikka se vaikutti alkuperäisen konseptin tehokkuuteen, taajuuksien uudelleenkäytöstä on tullut varteenotettava ratkaisu matkapuhelinjärjestelmien ongelmiin.
Insinöörit havaitsivat, että häiriön vaikutus ei liittynyt vyöhykkeiden väliseen etäisyyteen, vaan vyöhykelähettimien etäisyyden ja tehon (säteen) suhteeseen. Pienentämällä vyöhykkeen sädettä 50 prosentilla palveluntarjoajat voivat nelinkertaistaa potentiaalisten asiakkaiden määrän vyöhykkeellä.
Yhden kilometrin säteellä oleviin alueisiin perustuvissa järjestelmissä on sata kertaa enemmän kanavia kuin kymmenen kilometrin säteellä oleviin alueisiin perustuvissa järjestelmissä. Spekulaatiot johtivat siihen johtopäätökseen, että pienentämällä vyöhykkeen säde muutamaan sataan metriin oli mahdollista palvella miljoonia puheluita.
Matkapuhelinkonsepti käyttää vaihtelevia pienitehoisia tasoja, mikä mahdollistaa solujen sovittamisen tilaajatiheyden ja alueen tarpeiden mukaan. Kun populaatio kasvaa, soluja voidaan lisätä sopeutuakseen tähän kasvuun.
Yhdessä soluryhmässä käytettyjä solujen taajuuksia voidaan käyttää uudelleen muissa soluissa. Keskustelut voidaan siirtää solusta soluun vakion ylläpitämiseksipuhelinyhteys, kun käyttäjä liikkuu niiden välillä.
Matkapuhelinlaitteet (tukiasema) voivat olla yhteydessä matkapuhelimiin niin kauan kuin ne ovat kantaman sisällä. Radioenergiaa haihtuu matkan varrella, joten matkapuhelimien on oltava tukiaseman toiminta-alueella. Kuten varhainen matkapuhelinjärjestelmä, tukiasema kommunikoi matkapuhelimien kanssa kanavan kautta.
Kanava koostuu kahdesta taajuudesta: yksi lähettää tukiasemalle ja toinen vastaanottaa tietoja tukiasem alta.
Cell System Architecture
Kasvava kysyntä ja olemassa olevien palveluiden huono laatu ovat saaneet matkapuhelinpalveluntarjoajat etsimään tapoja parantaa palvelun laatua ja tukea useampia käyttäjiä järjestelmissään. Koska matkaviestintäkäyttöön käytettävissä olevan taajuusspektrin määrä oli rajallinen, tarvittavien taajuuksien tehokas käyttö oli tarpeen viestinnän kattamiseksi.
Nykypäivän matkapuhelimissa maaseutu- ja kaupunkialueet on jaettu alueisiin erityisten palvelusääntöjen mukaisesti. Käyttöönottoparametrit, kuten jakojen lukumäärä ja solukoot, määrittävät solukkoarkkitehtuuriin kokeneet insinöörit.
Jokaisen alueen provisiointi suunnitellaan suunnittelusuunnitelman mukaan, joka sisältää solut, klusterit, taajuuden uudelleenkäytön ja handoverin.
Solu on solukkojärjestelmän maantieteellinen perusyksikkö. Nämä ovat tukiasematsignaalin lähettäminen pienten maantieteellisten alueiden läpi, jotka on esitetty kuusikulmioina. Jokaisen koko vaihtelee maiseman mukaan. Luonnollisen maaston ja keinotekoisten rakenteiden asettamien rajoitusten vuoksi solujen todellinen muoto ei ole täydellinen kuusikulmio.
Klusteri on joukko soluja. Yhtään kanavaa ei käytetä uudelleen klusterissa.
Koska mobiilijärjestelmille oli saatavilla vain pieni määrä radiotaajuuksia, insinöörien oli löydettävä tapa käyttää radiokanavia uudelleen useamman kuin yhden keskustelun välittämiseen kerrallaan. Alan tekemää päätöstä kutsuttiin aikataulutukseksi tai taajuuden uudelleenkäytöksi. Taajuuksien uudelleenkäyttö toteutettiin muuttamalla matkapuhelinjärjestelmän arkkitehtuuri solukkoviestinnän käsitteeksi.
Cellular-standardit ovat seuraavat: taajuuden uudelleenkäytön käsite perustuu siihen, että jokaiselle solulle osoitetaan ryhmä radiokanavia, joita käytetään pienellä maantieteellisellä alueella. Soluille on määritetty kanavaryhmä, joka on täysin erilainen kuin viereiset samanlaiset yksiköt. Niiden peittoaluetta kutsutaan jäljeksi. Tämä jalanjälki on rajattu rajalla, jotta samaa kanavaryhmää voidaan käyttää eri soluissa, jotka ovat riittävän kaukana toisistaan, jotta niiden taajuudet eivät häiritse.
Soluilla, joilla on sama numero, on samat taajuudet. Jos käytettävissä olevien taajuuksien määrä on 7, taajuuden uudelleenkäyttökerroinvastaa 1/7. Eli jokainen solu käyttää 1/7 käytettävissä olevista matkapuhelinkanavista.
Esteet matkapuhelinviestinnän kehityksessä
Valitettavasti taloudellisten näkökohtien vuoksi ajatus kokonaisten järjestelmien rakentamisesta monilla pienillä alueilla oli epäkäytännöllistä. Tämän vaikeuden voittamiseksi järjestelmäoperaattorit kehittivät idean solujen jakamisesta. Kun palvelualue täyttyy käyttäjistä, tätä lähestymistapaa käytetään jakamaan yksi alue pienempiin. Siten kaupunkikeskukset voidaan jakaa niin moneen alueeseen kuin tarvitaan, jotta voidaan tarjota hyväksyttävä palvelutaso vilkkaasti liikennöidyillä alueilla, kun taas suurempia ja halvempia soluja voidaan käyttää syrjäisten maaseutualueiden kattamiseen.
Viimeinen este matkapuhelinverkon kehityksessä liittyy ongelmaan, joka syntyi, kun matkapuhelintilaaja siirtyi solusta toiseen puhelun aikana. Koska vierekkäiset alueet eivät käytä samoja radiokanavia, puhelu on joko katkaistava tai siirrettävä radiokanav alta toiselle, kun käyttäjä ylittää vierekkäisten solujen välisen linjan.
Koska puhelun katkeaminen ei ole sallittua, kanavanvaihtoprosessi on luotu. Handover tapahtuu, kun matkapuhelinverkko siirtää automaattisesti puhelun toiselle radiokanavalle, kun mobiililaite kulkee vierekkäisten solujen läpi.
Keskustelun aikana molemmat osapuolet ovat samalla äänikanavalla. Kun mobiililaite poistuu tämän peittoalueeltasolualueella, vastaanotto heikkenee. Tässä vaiheessa käytössä oleva soluasema pyytää kanavanvaihtoa. Järjestelmä vaihtaa puhelun korkeamman taajuuden kanavalle uudessa toimipaikassa ilman, että puhelua katkeaa tai käyttäjää hälytetään. Puhelu jatkuu niin kauan kuin käyttäjä puhuu eikä soittaja huomaa kanavanvaihtoa.
Cellular System Components
Matkapuhelinjärjestelmä tarjoaa mobiili- ja kannettaville puhelinvaihteille saman palvelun kuin kiinteät keskukset perinteisten langallisten silmukoiden kautta. Se pystyy palvelemaan kymmeniä tuhansia tilaajia suuressa metropolissa. Matkapuhelinjärjestelmä koostuu seuraavista neljästä pääkomponentista, jotka toimivat yhdessä tarjotakseen matkapuhelinpalveluita tilaajille:
- Julkinen puhelinverkko (PSTN).
- Matkapuhelinkeskus (MTSO).
- Antennijärjestelmällä varustettu matkapuhelinasema.
- Mobile Subscriber Station (MSU).
PSTN koostuu lähiverkoista, vaihtoalueverkoista ja kaukoverkoista, jotka yhdistävät puhelimia ja muita viestintälaitteita ympäri maailmaa.
MTSO on matkaviestinnän keskustoimisto. Siinä on tietoliikennekeskus (MSC), kenttäohjaus- ja välitysasemat puhelujen siirtämiseksi soluasemista langallisiin keskustoimistoihin (PSTN).
Termiä "solupaikka" käytetään viittaamaan solupeiton tarjoavan radiolaitteen fyysiseen sijaintiin. Solualueella oleva laitteistoluettelo sisältää virtalähteet,liitäntälaitteet, RF-lähettimet ja vastaanottimet sekä antennijärjestelmät.
Matkaviestintilaajayksikkö koostuu ohjausyksiköstä ja lähetin-vastaanottimesta, joka lähettää ja vastaanottaa radiolähetyksiä soluasemalle ja sieltä pois. Saatavilla on kolmenlaisia MSU-yksiköitä:
- Matkapuhelin (tyypillinen lähetysteho 4,0 W).
- Kannettava (0,6 W tyypillinen lähetysteho).
- Siirrettävä (tyypillinen lähetysteho on 1,6 W).
Solutornit haitallisia
Mobiiliviestintä on aikansa suuri läpimurto tieteessä ja tekniikassa, joka ei ollut ilman seurauksia. Matkapuhelinteollisuus väittää edelleen, että matkapuhelintornit eivät ole terveydelle vaarallisia, mutta yhä harvemmat ihmiset uskovat siihen nykyään.
Ovatko solutornit haitallisia? Valitettavasti oikea vastaus on kyllä. Mikroaallot voivat häiritä kehosi sähkömagneettisia kenttiä ja aiheuttaa monia mahdollisia terveysongelmia:
- Päänsärky.
- Muistin menetys.
- Sydänstressi.
- Alhainen siittiöiden määrä.
- Synnynnäisiä epämuodostumia.
- Syöpä.
On vahvaa näyttöä siitä, että tornien sähkömagneettinen säteily on haitallista terveydelle.
Esimerkki: Baijerin osav altion hallitus teki Saksassa tutkimuksen häkkitornin vaikutuksesta lypsykarjalaumaan. Tulokset julkaistiin vuonna 1998. Tornin pystyttäminen aiheutti haitallisia terveysvaikutuksia, mikä johti havaittaviin kaatumiseenmaidon tuotto. Karjan muutto palautti maidontuotannon. Niiden siirtäminen takaisin alkuperäiselle laitumelle loi ongelman uudelleen.
Matkapuhelinviestintä Venäjällä
100 mahdollisesta venäläisestä matkapuhelinkoodista 79 on käytössä ja 21 ilmaisia. Ilmaiset koodit ovat varassa eivätkä vielä kuulu kenellekään operaattorille.
Venäjän federaatioon on rekisteröity yli 80 matkapuhelinyritystä, jotka tarjoavat palvelujaan maassa. Matkapuhelinoperaattoreiden suuntanumerot ovat 9xx-muodossa. Matkapuhelinnumerot ovat kymmennumeroisia ja alkavat numeroilla +79xx tai 89xx.
Suurimpia operaattoreita ovat: MTS (Mobile TeleSystems), Beeline (Vympel-Communications), MegaFon, Tele2 (T2-Mobile). Kolme suurta operaattoria (MTS, Beeline ja MegaFon) omistavat kokonaisen sarjan numeroita.
