Čo je to mobilná komunikácia, bez ktorej si moderný človek nevie predstaviť život? Toto je typ pripojenia, pri ktorom je posledný kanál bezdrôtový. Sieť je rozmiestnená v pozemných oblastiach nazývaných bunky, z ktorých každá je obsluhovaná aspoň jedným pevným polohovým vysielačom/prijímačom, ale najčastejšie tromi celulárnymi alebo základňovými vysielacími/prijímacími stanicami. Poskytujú bunke pokrytie siete, ktoré možno použiť na prenos hlasu, dát a iných typov obsahu.
Ako to funguje?
Čo je bunka v akcii? Bunka zvyčajne používa inú sadu frekvencií ako susedné, aby sa zabránilo rušeniu a zabezpečila sa zaručená kvalita služby v každej bunke (princíp bunky). V kombinácii tieto bunky poskytujú rádiové pokrytie v rozšírenej geografickej oblasti. To umožňuje značné množstvo prenosných transceiverov (napríklad mobilnýchtelefóny, tablety a notebooky vybavené mobilnými širokopásmovými modemami, pagermi atď.) komunikujú medzi sebou as pevnými vysielačmi/prijímačmi a telefónmi kdekoľvek v sieti prostredníctvom základňových staníc, aj keď niektoré vysielače/prijímače počas prenosu prechádzajú viacerými bunkami.
Mobilná komunikácia má množstvo užitočných funkcií:
- Vyššia kapacita ako jeden veľký vysielač, pretože rovnakú frekvenciu možno použiť na viacero kanálov, ak sú v rôznych bunkách.
- Mobilné zariadenia spotrebujú menej energie ako pri pripojení k jedinému vysielaču alebo satelitu, pretože mobilné veže sú bližšie.
- Väčšie pokrytie ako jeden pozemný vysielač, pretože ďalšie mobilné veže je možné pridávať na neurčito a nie sú obmedzené vo viditeľnosti.
Ako je to dnes pokročilé?
Hlavní poskytovatelia telekomunikačných služieb nasadili mobilné siete na prenos hlasu a obsahu na väčšine obývaného územia Zeme. To umožňuje mobilným telefónom a výpočtovým zariadeniam pripojiť sa k štandardnej telefónnej sieti a verejnému internetu.
Regióny mobilných operátorov môžu byť rôzne – od územia krajiny až po malý objekt. Súkromné mobilné siete možno použiť na výskum alebo pre veľké organizácie a parky, ako je napríklad posielanie hovorov miestnym verejným bezpečnostným agentúram alebo taxislužbám.
Ktorý mobilný operátor je dnes lídrom? Dnes má každá krajina svojich vlastných poskytovateľov. V Rusku zaujímajú MTS a Megafon prvé miesto z hľadiska prevalencie.
Koncept
Čo je to mobilná komunikácia a ako funguje? V celulárnom rádiokomunikačnom systéme je oblasť územia, ktorá má byť poskytovaná touto službou, rozdelená na bunky podľa vzoru, ktorý závisí od terénu a charakteristík príjmu. Môže mať približne šesťuholníkový, štvorcový, okrúhly alebo nejaký iný pravidelný tvar, hoci štandardné sú šesťuholníkové plásty. Každá z týchto buniek má priradený súbor frekvencií (f1 - f6), ktoré majú príslušné rádiové základňové stanice. Skupina frekvencií môže byť znovu použitá v iných bunkách za predpokladu, že podobné frekvencie nie sú znovu použité v susedných bunkách, pretože to môže spôsobiť rušenie medzi kanálmi.
Vyššia priepustnosť v mobilnej sieti v porovnaní so sieťou s jedným vysielačom bola spôsobená systémom mobilného prepínania vyvinutým Amosom Joelom z Bell Labs, ktorý umožnil viacerým účastníkom v rovnakej oblasti používať rovnakú frekvenciu pri prepínaní hovorov. Ak existuje jeden jednoduchý vysielač, na danej frekvencii možno použiť iba jeden hovor. Bohužiaľ, nevyhnutne existuje určitá úroveň rušenia z iných buniek, ktoré používajú rovnakú frekvenciu. To znamená, že v štandardnom systéme FDMA musí byť medzi bunkami, ktoré opakovane používajú rovnakú frekvenciu, aspoň jedna medzera.
Ako táto technológia vznikla?
Prvá komerčná mobilná sieť 1G bola spustená v Japonsku spoločnosťou Nippon Telegraph and Telephone (NTT) v roku 1979, pôvodne v metropolitnej oblasti Tokia. V priebehu piatich rokov bola rozšírená tak, aby pokryla celú populáciu Japonska a stala sa prvou celoštátnou sieťou 1G.
Kódovanie buniek
Ak chcete pochopiť, čo je mobilná komunikácia, musíte pochopiť jej štandardy. Na rozlíšenie signálov z niekoľkých rôznych vysielačov boli vyvinuté nasledujúce druhy viacnásobného prístupu:
- divízia časovej divízie (TDMA);
- frekvenčné rozdelenie (FDMA);
- Code Division Division (CDMA);
- Ortogonálne frekvenčné delenie (OFDMA).
V TDMA sú vysielacie a prijímacie časové úseky používané rôznymi používateľmi v každej bunke odlišné.
V FDMA sa vysielacie a prijímacie frekvencie používané rôznymi používateľmi v každej bunke líšia.
Princíp CDMA je zložitejší, ale dosahuje rovnaký výsledok: distribuované transceivery môžu vybrať jednu bunku a počúvať ju.
TDMA sa v niektorých systémoch používa v kombinácii s FDMA alebo CDMA na poskytovanie viacerých kanálov v oblasti pokrytia jednou bunkou.
Moderný trend
Čo je mobilné LTE v tablete? V poslednej dobe sa systémy založené na ortogonálnom frekvenčnom delení viacnásobného prístupu, ako naprLTE, opätovné použitie frekvencie 1.
Pretože takéto systémy nerozširujú signál vo frekvenčnom pásme, manažment medzibunkových rádiových zdrojov je dôležitý na koordináciu prideľovania zdrojov medzi rôzne bunky a na obmedzenie medzibunkového rušenia. V štandarde sú už definované rôzne metódy koordinácie interferencie medzi bunkami (ICIC).
Koordinované plánovanie, multi-site MIMO alebo multi-site beamforming sú ďalšími príkladmi správy medzibunkových rádiových prostriedkov, ktoré môžu byť v budúcnosti štandardizované.
Vysielať správy a signály
Čo je to mobilný telefón? Definícia je uvedená vyššie. Takmer každý takýto systém má nejaký mechanizmus vysielania. To možno použiť priamo na distribúciu informácií do viacerých mobilných telefónov. Na tento účel sa používajú aj mobilné zosilňovače.
Napríklad v systémoch mobilnej telefónie je najdôležitejším využitím vysielaných informácií nastavenie kanálov pre individuálnu komunikáciu medzi mobilným vysielačom/prijímačom a základňovou stanicou. Toto sa nazýva bunkový signál. Bežne sa používajú tri rôzne signalizačné postupy: sériový, paralelný a selektívny.
Podrobnosti procesu pagingu sa v jednotlivých sieťach trochu líšia, ale zvyčajne existuje obmedzený počet buniek, v ktorých sa telefón nachádza (táto skupina sa nazýva oblasť pokrytia v systéme GSM alebo UMTS alebo smerovanie oblasť, ak ide o reláciu).dátový balík; v LTE sú bunky zoskupené do oblasti sledovania).
Signalizácia prebieha odoslaním správy vysielania do všetkých týchto buniek. Na prenos informácií možno použiť signalizačné správy. K tomu dochádza v pageroch, v systémoch CDMA na odosielanie SMS správ a v systéme UMTS, kde umožňuje nízke oneskorenie zostupu v paketových spojeniach.
Pohyb medzi bunkami a prenos dát
Čo je moderný typ mobilnej komunikácie? V celulárnom komunikačnom systéme, keď sa distribuované mobilné vysielače/prijímače počas nepretržitej komunikácie pohybujú z bunky do bunky, prepínanie z jednej bunkovej frekvencie na druhú sa uskutočňuje elektronicky bez prerušenia a bez obsluhy základňovej stanice alebo manuálneho prepínania. Toto sa nazýva mobilné dáta. Typicky sa automaticky vyberie nový kanál pre mobilné zariadenie na novej základňovej stanici, ktorá ho bude obsluhovať. Zariadenie sa potom automaticky prepne z aktuálneho kanálu na nový a pripojenie pokračuje.
Presné podrobnosti o presune mobilnej komunikácie z jednej základňovej stanice na druhú sa značne líšia od systému k systému.
GSM sieťová architektúra
Najčastejším príkladom mobilnej siete je mobilná (mobilná) telefónna sieť. Ide o prenosný telefón, ktorý prijíma alebo uskutočňuje hovory prostredníctvom mobilnej stanice (základne) alebo vysielacej veže. Rádiové vlny sa používajú na prenos signálov do alebo z mobilného telefónu.
ModernéBunkové siete využívajú bunky, pretože rádiové frekvencie sú obmedzeným spoločným zdrojom. Mobilné stanice a telefóny menia frekvenciu pod kontrolou počítača a používajú vysielače s nízkym výkonom, takže bežne obmedzený počet rádiových frekvencií môže využívať veľa účastníkov súčasne s menším rušením.
Ako funguje pripojenie
Mobilnú sieť využíva mobilný operátor na dosiahnutie pokrytia aj kapacity pre svojich účastníkov. Veľké geografické oblasti sú rozdelené na menšie bunky, aby sa predišlo strate signálu v priamej viditeľnosti a aby sa podporilo veľké množstvo aktívnych telefónov v tejto oblasti. Všetky oblasti pokrytia sú napojené na telefónne ústredne (alebo ústredne), ktoré sú zase pripojené k verejnej telefónnej sieti.
Čo je celulárna sieť ako modem? V skutočnosti ide o podobné spojenie, ktoré prenáša pakety informácií cez internet.
V mestách môže mať každé miesto bunky dosah približne 0,80 km, zatiaľ čo vo vidieckych oblastiach môže byť tento dosah až 8 km. Je možné, že na otvorených priestranstvách môže používateľ prijímať signály z mobilného zariadenia na vzdialenosť až 40 km.
Pretože takmer všetky mobilné telefóny využívajú celulárnu komunikáciu GSM, CDMA a AMPS, výraz „mobilný telefón“sa používa zameniteľne s výrazom „mobilný“. Ale stojí za to zvážiť niektoré rozdiely medzi týmito zariadeniami.
Čo je mobilná komunikáciana iPhone? Ide o možnosť pripojiť sa k sieti pomocou dvoch štandardov súčasne – GSM a CDMA. Satelitné telefóny sú však mobilné zariadenia, ktoré nekomunikujú priamo s pozemnou mobilnou vežou, ale môžu tak robiť nepriamo cez satelit.
Aké komunikačné formáty možno použiť?
Existuje množstvo rôznych digitálnych mobilných technológií vrátane:
- Globálny systém pre mobilnú komunikáciu (GSM).
- General Packet Radio Service (GPRS).
- CDMAOne.
- Údaje CDMA2000 optimalizované (EV-DO).
- Vylepšené dátové rýchlosti pre GSM (EDGE).
- Univerzálny mobilný telekomunikačný systém (UMTS).
- Digital Enhanced Wireless Communications (DECT).
- Digitálne AMP (IS-136 / TDMA).
- Integrated Digital Enhanced Network (iDEN).
Prechod z existujúceho analógového na digitálny štandard bol v Európe a USA veľmi odlišný. V dôsledku toho sa v USA objavilo mnoho digitálnych štandardov a Európa a mnohé krajiny sa priblížili ku GSM. To vysvetľuje zvláštnosť práce telefónov iPhone v sieti.
Štruktúra mobilnej siete
Jednoduchá reprezentácia mobilnej siete z hľadiska rádiovej komunikácie pozostáva z prvkov ako:
- Sieť rádiových základňových staníc, ktoré tvoria podsystém základňových staníc.
- Hlavná sieť s prepínaním okruhov, ktorá existuje na spracovanie hlasových a textových hovorov.
- Sieť s prepínaním paketov navrhnutá na spracovanie mobilných dát.
- Verejná komutovaná telefónna sieť na pripojenie účastníkov k širšej telefónnej sieti.
Táto sieť je chrbticou systému GSM. Vykonáva mnoho funkcií, aby zabezpečil, že zákazníci dostanú požadovanú službu, vrátane správy mobility, registrácie, nastavenia hovoru a odovzdania.
Každý telefón sa pripája k sieti pomocou RBS (základňová stanica rádia) v sektore príslušnej bunky, ktorá sa zase pripája k mobilnému ústredni (MSC). MSC sa pripája k verejnej komutovanej telefónnej sieti (PSTN). Spojenie z telefónu do RBS je definované ako uplink a spiatočná cesta je definovaná ako downlink.
Ako sa prenášajú dáta?
Rozhlasové kanály využívajú prenosové médium efektívne pomocou nasledujúcich schém viacnásobného prístupu a multiplexovania:
- frekvenčné rozdelenie (FDMA);
- divízia časovej divízie (TDMA);
- Code Division Division (CDMA);
- Space Divisional (SDMA).
Malé bunky, ktoré majú menšiu oblasť pokrytia ako základňové stanice, sú klasifikované takto:
- Mikročlánok – menej ako 2 kilometre.
- Picocell – menej ako 200 metrov.
- Femtobunka – asi 10 metrov.
Čo je mobilná komunikácia pre deti? Pod týmto pojmom sa zvyčajne rozumejú špeciálne „detské“tarify so špeciálnymi balíkmi služieb.
Mobilný prenos v sieťachmobilná komunikácia
Keď sa používateľ telefónu počas hovoru presunie z jednej oblasti bunky do druhej, mobilná stanica bude hľadať nový kanál na pripojenie, aby hovor neprerušila. Keď sa nájde, sieť prikáže mobilnému zariadeniu, aby prešlo na nový kanál a zároveň naň prepnulo hovor.
Pri formáte CDMA zdieľajú viaceré telefóny konkrétny rádiový kanál. Signály sú oddelené pomocou kódu pseudo šumu (PN kód) špecifického pre každé zariadenie. Keď sa používateľ presunie z jednej bunky do druhej, telefón vytvorí rádiové spojenie s viacerými miestami (alebo sektormi toho istého miesta) súčasne. Toto je známe ako „mäkké odovzdanie“, pretože na rozdiel od tradičných mobilných technológií neexistuje jediný definovaný bod, kde sa telefón prepne na novú bunku. Preto sa pri aplikácii tohto štandardu používajú mobilné a internetové zosilňovače.
Pri medzifrekvenčných prenosoch IS-95 a starších analógových systémoch, ako je NMT, zvyčajne nie je možné priamo kontrolovať cieľový kanál počas komunikácie. V tomto prípade sa musia použiť iné metódy, ako napríklad kontrolné majáky v IS-95. To znamená, že pri hľadaní nového kanála takmer vždy nastane krátka prestávka v komunikácii s rizikom neočakávaného návratu k starému.
Ak neexistuje žiadne trvalé spojenie alebo môže byť prerušené, mobilné zariadenie sa môže spontánne presunúť z jednej bunky do druhej a potom informovať základňu s najsilnejším signálom.
Výbermobilné frekvencie v mobilných sieťach
Vplyv frekvencie na pokrytie buniek znamená, že rôzne frekvencie sú vhodnejšie na rôzne účely. Nízke frekvencie ako 450 MHz NMT veľmi dobre poslúžia na pokrytie vidieka. GSM 900 (900 MHz) je vhodné riešenie pre malé mestské pokrytie.
GSM 1800 (1,8 GHz) sa začína obmedzovať na konštrukčné steny. UMTS na 2,1 GHz je v pokrytí veľmi podobné GSM 1800. Mobilní operátori nastavujú rôzne oblasti pokrytia a frekvencie v závislosti od charakteristík regiónu.
Vyššie frekvencie sú nevýhodou, pokiaľ ide o pokrytie, ale rozhodujúcou výhodou, pokiaľ ide o šírku pásma. Malé bunky pokrývajú napríklad jedno poschodie budovy a rovnakú frekvenciu možno použiť pre bunky, ktoré sú prakticky susedné.
Pokrytie a oblasti služieb
Obsluhovaná oblasť bunky sa môže zmeniť aj v dôsledku rušenia vysielacími systémami v nej aj okolo nej. To platí najmä pre systémy založené na CDMA. Prijímač potrebuje určitý odstup signálu od šumu a vysielač by nemal vysielať príliš vysokým výkonom, aby nerušil ostatné vysielače.
Keď sa rušenie (šum) zvyšuje v dôsledku zvýšenia prijímaného výkonu z vysielača, signál sa poškodí a nakoniec sa stane nepoužiteľným. V systémoch založených na CDMA je vplyv rušenia z iných mobilných vysielačov v tej istej bunke na oblasť pokrytia veľmi viditeľný.
Príklady náterovmobilné pokrytie je možné vidieť preskúmaním niektorých máp pokrytia, ktoré poskytujú skutoční poskytovatelia na ich webových stránkach, alebo pohľadom na nezávislé crowdsourcované mapy, ako je OpenSignal. Ukazujú, ktorý mobilný operátor pôsobí na konkrétnom území. V niektorých prípadoch môžu označiť polohu vysielača, v iných sa môže vypočítať určením bodu najväčšieho pokrytia.
Cellular repeater sa používa na rozšírenie oblasti pokrytia bunky na veľkú plochu. Zahŕňajú širokopásmové zosilňovače pre domáce a kancelárske použitie až po inteligentné alebo digitálne zosilňovače na priemyselné použitie.
Každý mobilný operátor má svoj vlastný rozsah čísel, ktoré sa zvyčajne líšia kódom. Môže sa použiť na určenie regiónu a mobilného operátora, ktorý má volajúci.
