مدار ارتباط سلولی چگونه کار می کند؟ تلفن همراه چگونه کار می کند؟ تلفن همراه دو باند و استاندارد دوگانه

سیار سلولی

سلولی- یکی از انواع ارتباطات رادیویی سیار که بر اساس شبکه تلفن همراه . ویژگی های کلیدیدر این واقعیت نهفته است که کل منطقه تحت پوشش به سلول ها (سلول ها) تقسیم می شود که توسط مناطق تحت پوشش ایستگاه های پایه فردی (BS) تعیین می شود. سلول ها تا حدی همپوشانی دارند و با هم یک شبکه را تشکیل می دهند. در یک سطح ایده آل (مسطح و توسعه نیافته)، منطقه پوشش یک BS یک دایره است، بنابراین شبکه ای که از آنها تشکیل شده است مانند یک لانه زنبوری با سلول های شش ضلعی (لانه زنبوری) به نظر می رسد.

قابل توجه است که در نسخه انگلیسی اتصال "سلولی" یا "سلولی" (سلولی) نامیده می شود که ماهیت شش ضلعی لانه زنبوری را در نظر نمی گیرد.

شبکه متشکل از فرستنده‌های گیرنده فضایی جدا شده است که در همان جا کار می‌کنند محدوده فرکانسو تجهیزات سوئیچینگ که به شما امکان می دهد مکان فعلی مشترکین تلفن همراه را تعیین کنید و از تداوم ارتباط هنگامی که یک مشترک از منطقه تحت پوشش یک فرستنده گیرنده به منطقه تحت پوشش دیگری حرکت می کند اطمینان حاصل کنید.

داستان

اولین استفاده از رادیو تلفن همراه در ایالات متحده به سال 1921 برمی گردد: پلیس دیترویت از ارتباطات اعزامی یک طرفه در باند 2 مگاهرتز برای انتقال اطلاعات از یک فرستنده مرکزی به گیرنده های روی خودرو استفاده کرد. در سال 1933، NYPD شروع به استفاده از سیستم رادیویی تلفن همراه دو طرفه، همچنین در باند 2 مگاهرتز کرد. در سال 1934، کمیسیون ارتباطات فدرال ایالات متحده 4 کانال را برای ارتباطات رادیویی تلفنی در محدوده 30 ... 40 مگاهرتز اختصاص داد و در سال 1940 حدود 10 هزار وسیله نقلیه پلیس قبلاً از ارتباطات رادیویی تلفنی استفاده می کردند. همه این سیستم ها از مدولاسیون دامنه استفاده می کردند. مدولاسیون فرکانس در سال 1940 مورد استفاده قرار گرفت و تا سال 1946 به طور کامل جایگزین مدولاسیون دامنه شد. اولین تلفن رادیویی سیار عمومی در سال 1946 ظاهر شد (سنت لوئیس، ایالات متحده؛ آزمایشگاه های تلفن بل)، که از باند 150 مگاهرتز استفاده می کرد. در سال 1955 یک سیستم 11 کاناله در باند 150 مگاهرتز شروع به کار کرد و در سال 1956 یک سیستم 12 کاناله در باند 450 مگاهرتز شروع به کار کرد. هر دوی این سیستم ها ساده بودند و از سوئیچینگ دستی استفاده می کردند. سیستم های دوبلکس اتوماتیک به ترتیب در سال 1964 (150 مگاهرتز) و 1969 (450 مگاهرتز) شروع به کار کردند.

در اتحاد جماهیر شوروی در سال 1957، مهندس مسکو L.I. Kupriyanovich یک نمونه اولیه از تلفن رادیویی سیار دوبلکس قابل حمل LK-1 و یک ایستگاه پایه برای آن ایجاد کرد. تلفن رادیویی سیار حدود سه کیلوگرم وزن داشت و برد آن بین 20 تا 30 کیلومتر بود. در سال 1958، کوپریانوویچ مدل های بهبود یافته ای از دستگاه را با وزن 0.5 کیلوگرم و اندازه یک جعبه سیگار ایجاد کرد. در دهه 60، هریستو بوچواروف نمونه اولیه خود از یک تلفن رادیویی سیار جیبی را در بلغارستان به نمایش گذاشت. در نمایشگاه Interorgtekhnika-66، بلغارستان یک کیت برای سازماندهی ارتباطات تلفن همراه محلی از تلفن های همراه جیبی PAT-0.5 و ATRT-0.5 و ایستگاه پایه RATC-10، اتصال برای 10 مشترک را فراهم می کند.

در پایان دهه 50، توسعه سیستم تلفن رادیویی ماشین آلتای در اتحاد جماهیر شوروی آغاز شد، که در سال 1963 به بهره برداری آزمایشی رسید. سیستم آلتای در ابتدا با فرکانس 150 مگاهرتز کار می کرد. در سال 1970، سیستم آلتای در 30 شهر اتحاد جماهیر شوروی کار می کرد و محدوده 330 مگاهرتز برای آن اختصاص داده شد.

به همین ترتیب، با تفاوت‌های طبیعی و در مقیاس کوچک‌تر، وضعیت در کشورهای دیگر توسعه یافت. بنابراین، در نروژ، رادیو تلفن عمومی از سال 1931 برای ارتباطات سیار دریایی استفاده شده است. در سال 1955، 27 ایستگاه رادیویی ساحلی در کشور وجود داشت. زمین اتصال تلفن همراهپس از جنگ جهانی دوم در قالب شبکه های خصوصی با سوئیچینگ دستی شروع به توسعه کرد. بنابراین، تا سال 1970، ارتباطات رادیویی تلفن همراه، از یک سو، قبلاً بسیار گسترده شده بود، اما از سوی دیگر، با تعداد محدودی از کانال ها در باندهای فرکانسی کاملاً تعریف شده، به وضوح نمی توانست با نیازهای به سرعت در حال رشد همراه باشد. راه حلی در قالب یک سیستم ارتباط سلولی پیدا شد که امکان افزایش چشمگیر ظرفیت را با استفاده مجدد از فرکانس ها در یک سیستم با ساختار سلولی فراهم کرد.

البته، همانطور که معمولا در زندگی اتفاق می افتد، عناصر خاصی از سیستم ارتباط سلولی قبلا وجود داشته است. به طور خاص، برخی از شباهت های یک سیستم سلولی در سال 1949 در دیترویت (ایالات متحده آمریکا) توسط یک سرویس اعزام تاکسی مورد استفاده قرار گرفت - با استفاده مجدد از فرکانس ها در سلول های مختلف زمانی که کاربران به صورت دستی کانال ها را در مکان های از پیش تعیین شده تغییر دادند. با این حال، معماری سیستمی که امروزه به عنوان سیستم ارتباطات سلولی شناخته می شود، تنها در یک گزارش فنی از سیستم بل، که در دسامبر 1971 به کمیسیون ارتباطات فدرال ایالات متحده ارائه شد، تشریح شد. و از آن زمان به بعد، توسعه ارتباطات سلولی خود آغاز شد، که در سال 1985 در ده سال گذشته واقعاً پیروز شد.

در سال 1974، کمیسیون ارتباطات فدرال ایالات متحده تصمیم گرفت یک باند فرکانسی 40 مگاهرتز در باند 800 مگاهرتز برای ارتباطات سلولی اختصاص دهد. در سال 1986 10 مگاهرتز دیگر در همان محدوده اضافه شد. در سال 1978، آزمایشات اولین سیستم ارتباط سلولی آزمایشی برای 2 هزار مشترک در شیکاگو آغاز شد. بنابراین سال 1978 را می توان سال آغاز دانست کاربرد عملیارتباطات سلولی اولین سیستم تلفن همراه تجاری خودکار نیز در اکتبر 1983 توسط American Telephone and Telegraph (AT&T) در شیکاگو معرفی شد. در کانادا، ارتباطات سلولی از سال 1978، در ژاپن - از سال 1979، در کشورهای اسکاندیناوی (دانمارک، نروژ، سوئد، فنلاند) - از سال 1981، در اسپانیا و انگلیس - از سال 1982 استفاده شده است. از ژوئیه 1997 ارتباطات سلولی در بیش از 140 کشور در تمام قاره ها، به بیش از 150 میلیون مشترک خدمات ارائه می دهند.

اولین شبکه سلولی موفق تجاری، شبکه Autoradiopohelin فنلاند (ARP) بود. این نام به روسی به عنوان "تلفن رادیویی ماشین" ترجمه شده است. در شهر راه اندازی شد و به پوشش 100 درصدی قلمرو فنلاند رسید. اندازه سلول حدود 30 کیلومتر بود و بیش از 30 هزار مشترک در شهر وجود داشت. در فرکانس 150 مگاهرتز کار می کرد.

اصل عملیات ارتباطات سلولی

اجزای اصلی یک شبکه تلفن همراه تلفن های همراه و ایستگاه های پایه. ایستگاه های پایه معمولا بر روی پشت بام ساختمان ها و برج ها قرار دارند. روشن شدن تلفن همراهبه امواج رادیو گوش می دهد و سیگنال ایستگاه پایه را پیدا می کند. سپس تلفن کد شناسایی منحصر به فرد خود را به ایستگاه ارسال می کند. تلفن و ایستگاه تماس رادیویی ثابتی دارند و به صورت دوره ای بسته ها را مبادله می کنند. ارتباط بین تلفن و ایستگاه می تواند از طریق یک پروتکل آنالوگ (NMT-450) یا دیجیتال (DAMPS، GSM، انگلیسی) باشد. تحویل دادن).

شبکه های سلولی می توانند از ایستگاه های پایه با استانداردهای مختلف تشکیل شوند که امکان بهینه سازی عملکرد شبکه و بهبود پوشش آن را فراهم می کند.

شبکه های سلولی اپراتورهای مختلفمتصل به یکدیگر و همچنین به شبکه تلفن ثابت. این به مشترکین یک اپراتور اجازه می دهد تا با مشترکان اپراتور دیگر، از تلفن همراه به تلفن ثابت و از تلفن ثابت به تلفن همراه، تماس بگیرند.

اپراتورها در کشورهای مختلف می توانند قراردادهای رومینگ منعقد کنند. به لطف چنین توافقاتی، مشترکی که در خارج از کشور است، می تواند از طریق شبکه اپراتور دیگری (البته با نرخ های بالاتر) تماس بگیرد و دریافت کند.

ارتباطات تلفن همراه در روسیه

در روسیه، ارتباطات سلولی در سال 1990 معرفی شد، استفاده تجاری در 9 سپتامبر 1991 آغاز شد، زمانی که اولین شبکه تلفن همراه در روسیه توسط Delta Telecom در سن پترزبورگ راه اندازی شد (با استاندارد NMT-450) و اولین شبکه نمادین تماس تلفنی شهردار سن پترزبورگ آناتولی سبچاک. تا جولای 1997، تعداد کل مشترکین در روسیه حدود 300 هزار نفر بود. از سال 2007، پروتکل های اصلی ارتباط سلولی مورد استفاده در روسیه GSM-900 و GSM-1800 هستند. علاوه بر این، UMTS نیز کار می کند. به طور خاص، اولین قطعه از یک شبکه از این استاندارد در روسیه در 2 اکتبر 2007 در سن پترزبورگ توسط MegaFon به بهره برداری رسید. در منطقه Sverdlovsk، شبکه ارتباط سلولی استاندارد DAMPS همچنان مورد استفاده قرار می گیرد. متعلق به شرکتارتباطات سلولی "MOTIV".

در روسیه در دسامبر 2008، 187.8 میلیون کاربر تلفن همراه (بر اساس تعداد سیم کارت های فروخته شده) وجود داشت. ضریب نفوذ ارتباطات سلولی (تعداد سیم کارت به ازای هر 100 نفر) در این تاریخ 129.4 درصد بوده است. در مناطق، به استثنای مسکو، سطح نفوذ از 119.7٪ فراتر رفت.

سهم بازار بزرگترین اپراتورهای تلفن همراه تا دسامبر 2008: 34.4٪ برای MTS، 25.4٪ برای VimpelCom و 23.0٪ برای MegaFon بود.

در دسامبر 2007، تعداد کاربران تلفن همراه در روسیه به 172.87 میلیون مشترک، در مسکو - به 29.9، در سنت پترزبورگ - به 9.7 میلیون نفر افزایش یافت. سطح نفوذ در روسیه - تا 119.1٪، مسکو - 176٪، سن پترزبورگ - 153 درصد سهم بازار بزرگترین اپراتورهای تلفن همراه تا دسامبر 2007: MTS 30.9٪، VimpelCom 29.2٪، MegaFon 19.9٪، سایر اپراتورها 20٪ بود.

بر اساس داده های شرکت تحقیقاتی بریتانیایی Informa Telecoms & Media برای سال 2006، میانگین هزینه یک دقیقه ارتباط تلفن همراه برای یک مصرف کننده در روسیه 0.05 دلار بود - این کمترین هزینه در بین کشورهای G8 است.

IDC بر اساس تحقیقات بازار روسیهارتباطات سلولی به این نتیجه رسید که در سال 2005، مدت زمان کل مکالمات با تلفن همراه توسط ساکنان فدراسیون روسیه به 155 میلیارد دقیقه رسید. پیام های متنی 15 میلیارد دستگاه حمل شد.

طبق مطالعه J"son & Partners، تعداد سیم کارت های ثبت شده در روسیه تا پایان نوامبر 2008 به 183.8 میلیون رسید.

همچنین ببینید

منابع

پیوندها

سایت اطلاعاتی در مورد نسل ها و استانداردهای ارتباطات سلولی.
ارتباطات تلفن همراه در روسیه 2002-2007، آمار رسمی

سلولیدر روسیه
اپراتورهای تلفن همراه	Utel Akos Altaisvyaz Baikalwestcom Beeline ETK MegaFon Motive MTS NSS NTK SMARTS Sky Link Sonet Sotel SSB STEC GSM TomskTeleCom USS Digital Expansion‎
شبکه های فروش تلفن همراه	Divizion Symphony AltTelecom Banzai Betalink Euroset ION Svyaznoy Spectrum Communication Telephone.Ru Teleforum Tochka Ultra Digital City Eldorado
استانداردهای سلولی	D-AMPS GSM IMT-MC-450 IS-95

نحوه عملکرد ارتباطات سلولی

اصول اولیه تلفن همراه بسیار ساده است. کمیسیون ارتباطات فدرال در ابتدا مناطق پوشش جغرافیایی را برای سیستم های رادیویی سلولی بر اساس داده های اصلاح شده سرشماری سال 1980 ایجاد کرد. ایده پشت ارتباطات سلولی این است که هر منطقه به سلول های شش ضلعی تقسیم می شود که در کنار هم قرار می گیرند تا ساختاری لانه زنبوری شکل دهند، همانطور که در نشان داده شده است. شکل 6.1، الف. شکل شش ضلعی انتخاب شد زیرا کارآمدترین انتقال را فراهم می کند، تقریباً با الگوی تابش دایره ای مطابقت دارد و در عین حال شکاف هایی را که همیشه بین دایره های مجاور ظاهر می شوند حذف می کند.

یک سلول با اندازه فیزیکی، جمعیت و الگوهای ترافیک آن تعریف می شود. کمیسیون ارتباطات فدرال تعداد سلول‌های یک سیستم یا اندازه آنها را تنظیم نمی‌کند و اپراتورها را مجبور می‌کند این پارامترها را مطابق با الگوهای ترافیکی مورد انتظار تنظیم کنند. به هر منطقه جغرافیایی تعداد ثابتی کانال صوتی سلولی اختصاص داده شده است. ابعاد فیزیکیسلول ها به تراکم مشترک و ساختار تماس بستگی دارند. به عنوان مثال، سلول های بزرگ (ماکروسل ها) معمولاً شعاع 1.6 تا 24 کیلومتر با قدرت فرستنده ایستگاه پایه 1 وات تا 6 وات دارند. کوچکترین سلول ها (میکروسل ها) معمولاً دارای شعاع 460 متر یا کمتر با توان فرستنده ایستگاه پایه 0.1 وات تا 1 وات هستند. شکل 6.1b یک پیکربندی سلولی با دو اندازه سلول را نشان می دهد.

شکل 6.1. – ساختار لانه زنبوری سلول های الف) ساختار لانه زنبوری با لانه زنبوری دو اندازه ب) طبقه بندی لانه زنبوری ج)

میکروسل ها بیشتر در مناطقی با تراکم بالاجمعیت میکروسل‌ها به دلیل برد کوتاه‌شان، کمتر در معرض تداخل‌هایی هستند که کیفیت انتقال را کاهش می‌دهند، مانند انعکاس و تأخیر سیگنال.

یک سلول ماکرو را می توان بر روی گروهی از سلول های میکرو قرار داد، که سلول های میکرو به دستگاه های تلفن همراه با حرکت آهسته و سلول ماکرو دستگاه های تلفن همراه با حرکت سریع خدمت می کنند. دستگاه تلفن همراه قادر است سرعت حرکت خود را سریع یا آهسته تعیین کند. این به شما امکان می دهد تعداد انتقال از یک سلول به سلول دیگر و تصحیح داده های مکان را کاهش دهید.

الگوریتم حرکت از یک سلول به سلول دیگر را می توان در فواصل کوتاه بین دستگاه تلفن همراه و ایستگاه پایه میکروسل تغییر داد.

گاهی اوقات سیگنال های رادیویی در یک سلول برای ایجاد ارتباطات قابل اعتماد در داخل خانه بسیار ضعیف هستند. این امر مخصوصاً برای مناطقی که به خوبی محافظت می شوند و مناطقی که سطح تداخل بالایی دارند صادق است. در چنین مواردی از سلول های بسیار کوچک - پیکوسل ها استفاده می شود. پیکوسل های داخلی می توانند از فرکانس های مشابه سلول های معمولی استفاده کنند این منطقهبه خصوص در محیط های مساعد مانند تونل های زیرزمینی.

هنگام برنامه ریزی سیستم هایی با استفاده از سلول های شش ضلعی شکل، فرستنده های ایستگاه پایه را می توان در مرکز سلول، لبه سلول یا در بالای سلول قرار داد (شکل 6.2 a, b, c به ترتیب). سلول های دارای فرستنده در مرکز معمولاً از آنتن های همه جهته استفاده می کنند، در حالی که سلول های دارای فرستنده در یک لبه یا راس معمولاً از آنتن های جهت بخش استفاده می کنند.

آنتن های همه جهته سیگنال ها را به طور مساوی در همه جهات تابش و دریافت می کنند.

شکل 6.2 – قرار دادن فرستنده ها در سلول ها: در مرکز a); در لبه b)؛ در بالا ج)

در یک سیستم ارتباط سلولی، یک ایستگاه پایه ثابت قدرتمند که در بالای مرکز شهر قرار دارد را می توان با چندین ایستگاه کم مصرف یکسان که در ناحیه تحت پوشش در مکان های نزدیک به زمین نصب شده اند، جایگزین کرد.

سلول‌هایی که از همان گروه از کانال‌های رادیویی استفاده می‌کنند، در صورتی که به درستی فاصله داشته باشند، می‌توانند از تداخل جلوگیری کنند. در این حالت استفاده مجدد از فرکانس مشاهده می شود. استفاده مجدد فرکانس عبارت است از تخصیص یک گروه فرکانس (کانال) به چندین سلول، مشروط بر اینکه این سلول ها با فواصل قابل توجهی از هم جدا شوند. استفاده مجدد از فرکانس با کاهش سطح پوشش هر سلول تسهیل می شود. به ایستگاه پایه هر سلول، گروهی از فرکانس‌های عملیاتی اختصاص داده می‌شود که با فرکانس‌های سلول‌های مجاور متفاوت است و آنتن‌های ایستگاه پایه به‌گونه‌ای انتخاب می‌شوند که منطقه خدمات مورد نظر را در سلول آن پوشش دهند. از آنجایی که منطقه سرویس به مرزهای یک سلول محدود می شود، سلول های مختلف می توانند از یک گروه فرکانس کاری بدون تداخل استفاده کنند، مشروط بر اینکه دو سلول از این قبیل در فاصله کافی از یکدیگر قرار گیرند.

منطقه خدمات جغرافیایی یک سیستم سلولی حاوی چندین گروه سلول به دو دسته تقسیم می شود خوشه ها (شکل 6.3). هر خوشه از هفت سلول تشکیل شده است که به همان تعداد کانال ارتباطی تمام دوبلکس اختصاص داده شده است. سلول هایی با حروف یکسان از همان گروه فرکانس های کاری استفاده می کنند. همانطور که از شکل مشخص است، در هر سه خوشه از یک گروه فرکانس استفاده شده است که امکان سه برابر شدن عدد را فراهم می کند. کانال های موجودارتباطات سیار نامه ها آ, ب, سی, D, E, افو جینشان دهنده هفت گروه فرکانس است.

شکل 6.3 - اصل استفاده مجدد از فرکانس در ارتباطات سلولی

سیستمی را در نظر بگیرید که تعداد ثابتی از کانال های تمام دوبلکس در برخی مناطق موجود است. هر منطقه خدماتی به خوشه ها تقسیم می شود و گروهی از کانال ها را دریافت می کند که بین آنها توزیع شده است نلانه زنبوری از خوشه، گروه بندی به ترکیبات غیر تکراری. همه سلول‌ها تعداد کانال‌های یکسانی دارند، اما می‌توانند مناطق تک اندازه را ارائه دهند.

بنابراین، تعداد کل کانال های سلولی موجود در خوشه را می توان با عبارت:

F=GN (6.1)

جایی که اف- تعداد کانال های ارتباطی سلولی تمام دوبلکس موجود در خوشه؛

جی- تعداد کانال ها در یک سلول؛

ن- تعداد سلول ها در خوشه

اگر خوشه در یک منطقه خدماتی معین "کپی" شده باشد متربارها، تعداد کل کانال های دوبلکس کامل خواهد بود:

C = mGN = mF (6.2)

جایی که با- تعداد کل کانال ها در یک منطقه مشخص؛

متر- تعداد خوشه ها در یک منطقه معین.

از عبارات (6.1) و (6.2) واضح است که تعداد کل کانال ها در یک سیستم تلفن همراه مستقیماً با تعداد "تکرار" یک خوشه در یک منطقه خدماتی معین متناسب است. اگر اندازه خوشه کاهش یابد در حالی که اندازه سلول ثابت بماند، خوشه های بیشتری برای پوشش یک منطقه خدماتی معین مورد نیاز خواهد بود و تعداد کل کانال ها در سیستم افزایش می یابد.

تعداد مشترکانی که می توانند همزمان از همان گروه فرکانس ها (کانال ها) استفاده کنند، در حالی که در سلول های مجاور یک منطقه خدماتی کوچک (مثلاً در یک شهر) نیستند، به تعداد کل سلول ها در یک منطقه معین بستگی دارد. به طور معمول تعداد چنین مشترکین چهار نفر است، اما در مناطق پرجمعیت می تواند بسیار بیشتر باشد. این شماره نامیده می شود فاکتور استفاده مجدد فرکانس یا FRF – فاکتور استفاده مجدد فرکانس. از نظر ریاضی می توان آن را با رابطه بیان کرد:

(6.3)

جایی که ن- تعداد کل کانال های تمام دوبلکس در منطقه خدمات؛

با- تعداد کل کانال های دوبلکس کامل در سلول.

با افزایش پیش‌بینی‌شده در ترافیک سلولی، افزایش تقاضا برای خدمات با کاهش اندازه سلول، تقسیم آن به چندین سلول، که هر کدام ایستگاه پایه خود را دارند، برآورده می‌شود. جداسازی موثر سلول به سیستم اجازه می دهد تا زمانی که سلول ها خیلی کوچک نباشند، تماس های بیشتری را مدیریت کند. اگر قطر سلول کمتر از 460 متر شود، ایستگاه های پایه سلول های همسایه بر یکدیگر تأثیر می گذارند. رابطه بین استفاده مجدد فرکانس و اندازه خوشه تعیین می کند که چگونه مقیاس سیستم سلولی در صورت افزایش تراکم مشترک. هر چه تعداد سلول‌ها در یک خوشه کمتر باشد، احتمال تأثیرات متقابل بین کانال‌ها بیشتر است.

از آنجایی که سلول ها به شکل شش ضلعی هستند، هر سلول همیشه دارای شش سلول مجاور با فاصله مساوی است و زوایای بین خطوطی که مرکز هر سلول را به مراکز سلول های مجاور متصل می کند مضرب 60 درجه است. بنابراین، تعداد اندازه‌های خوشه‌ای ممکن و طرح‌بندی سلول‌ها محدود است. برای اتصال سلول ها به یکدیگر بدون شکاف (به صورت موزاییکی)، ابعاد هندسی شش ضلعی باید به گونه ای باشد که تعداد سلول های خوشه شرایط را برآورده کند:

(6.4)

جایی که ن- تعداد سلول ها در خوشه؛ منو j- اعداد صحیح غیر منفی

یافتن مسیری به نزدیکترین سلول ها با یک کانال مشترک (به اصطلاح سلول های ردیف اول) به صورت زیر انجام می شود:

حرکت به منسلول ها (از طریق مراکز سلول های مجاور):

حرکت به jسلول ها به جلو (از طریق مراکز سلول های همسایه).

به عنوان مثال، تعداد سلول ها در خوشه و محل سلول های ردیف اول برای مقادیر زیر: j = 2. i = 3 از عبارت 6.4 تعیین می شود (شکل 6.4). N = 3 2 + 3 2 + 2 2 = 19.

شکل 6.5 شش نزدیکترین سلول را با استفاده از کانالهای مشابه سلول نشان می دهد آ.

فرآیند واگذاری از یک سلول به سلول دیگر، یعنی. هنگامی که یک دستگاه تلفن همراه از ایستگاه پایه 1 به ایستگاه پایه 2 حرکت می کند (شکل 6.6) شامل چهار مرحله اصلی است:

1) شروع - دستگاه تلفن همراه یا شبکه نیاز به تحویل را تشخیص می دهد و مراحل لازم شبکه را آغاز می کند.

2) رزرو منبع - با استفاده از رویه های شبکه مناسب، منابع شبکه لازم برای انتقال سرویس (کانال صوتی و کانال کنترل) رزرو می شود.

3) اجرا - انتقال مستقیم کنترل از یک ایستگاه پایه به ایستگاه دیگر.

4) خاتمه - منابع اضافی شبکه آزاد می شود و در دسترس سایر دستگاه های تلفن همراه قرار می گیرد.

شکل 6.6 - تحویل

ارتباط بین تلفن‌های همراه یا تلفن‌های همراه که به آن‌ها نیز گفته می‌شود، نه با استفاده از سیم، مانند یک سیستم تلفن معمولی، بلکه از طریق امواج رادیویی انجام می‌شود. برای تماس با تلفن همراه، باید طبق معمول شماره را شماره گیری کنید. بنابراین، پیام رادیویی به ایستگاه پایه ای می رسد که توسط شرکت تلفن همراه کنترل می شود.

در ایستگاهی که همه تماس ها را در یک شعاع یا منطقه معین سرویس می دهد، دستگاه کنترل کننده تماسی را در یک کانال رادیویی باز تشخیص می دهد. علاوه بر این، سیگنالی را به مرکز تلفن خودکار شبکه تلفن همراه ارسال می کند. خواندن کدهای خاص، از طریق تلفن مخابره شد،

مرکز تلفن خودکار حرکت خودرو را در محدوده ایستگاه اول نظارت می کند. اگر در حین تماس، خودرو از یک منطقه عبور کند و به منطقه بعدی ختم شود، تماس به طور خودکار به ایستگاه پایه فعال در آن منطقه منتقل می شود. هنگام برقراری تماس با تلفن همراه، تماس گیرنده به یک مرکز تلفن همراه خودکار متصل می شود، که تلفن همراه را تعیین می کند، یک کانال رادیویی باز را از کنترل کننده مدار درخواست می کند و - از طریق ایستگاه پایه - با شماره مورد نظر ارتباط برقرار می کند. سپس تلفن همراهتماس می گیرد. وقتی راننده گوشی را برمی دارد، مدار کامل می شود.

عملیات ایستگاه پایه

هر ایستگاه پایه سیگنال هایی را دریافت می کند که در شعاع سه تا شش مایلی ساطع می شوند. برای جلوگیری از نویز، ایستگاه های پایه با مرزهای منطبق باید در کانال های فرکانس مختلف کار کنند. اما حتی در داخل یک شهر، ایستگاه های کاملاً دور از یکدیگر می توانند به راحتی در یک کانال کار کنند.

سیستم تلفن محلی، که هم به خانه ها و هم به مشاغل خدمات می دهد، مبتنی بر سیم هایی است که در زیر زمین و بالای زمین اجرا می شوند و به یک سانترال خودکار متصل می شوند.

مکان و کانال

سانترال تلفن خودکار مکان وسیله نقلیه در حال حرکت را تشخیص می دهد در حالی که کنترل کننده مدار تماس را به کانال ارتباطی هدایت می کند.

منطقه تماس

وقتی وسیله نقلیه خارج از محدوده دورترین ایستگاه پایه حرکت می کند، راننده دیگر نمی تواند از ارتباطات سلولی استفاده کند. اگر تماسی در مسیر لبه زون برقرار شود، سیگنال ضعیف‌تر و ضعیف‌تر می‌شود و در نهایت به طور کامل ناپدید می‌شود.

در مسیر ایستگاهی به ایستگاه دیگر

تمام مدت تماس تلفنییک مرکز تلفن خودکار برای ارتباطات سلولی، مکان یک ماشین در حال حرکت را بر اساس قدرت سیگنال های رادیویی منتشر شده از آن ثبت می کند. هنگامی که سیگنال خیلی ضعیف می شود، مرکز تلفن خودکار به ایستگاه پایه هشدار می دهد، که به نوبه خود تماس را برای سرویس به ایستگاه نزدیک منتقل می کند.

17 آگوست 2010

آیا می دانید پس از گرفتن شماره یک دوست در تلفن همراه خود چه اتفاقی می افتد؟ چگونه شبکه سلولی آن را در کوه های اندلس یا در ساحل جزیره دوردست ایستر پیدا می کند؟ چرا مکالمه گاهی ناگهان متوقف می شود؟ هفته گذشته از شرکت Beeline بازدید کردم و سعی کردم بفهمم ارتباطات سلولی چگونه کار می کند ...

منطقه وسیعی از قسمت پرجمعیت کشور ما را ایستگاه های پایه (BS) پوشانده است. در مزرعه مانند برج های قرمز و سفید به نظر می رسند و در شهر بر پشت بام ساختمان های غیر مسکونی پنهان شده اند. هر ایستگاه سیگنال های تلفن های همراه را در فاصله 35 کیلومتری دریافت می کند و از طریق کانال های سرویس یا صوتی با تلفن همراه ارتباط برقرار می کند.

پس از اینکه شماره یکی از دوستانتان را گرفتید، تلفن شما از طریق یک کانال خدماتی با ایستگاه پایه (BS) نزدیک به شما تماس می گیرد و از شما درخواست می کند که یک کانال صوتی اختصاص دهد. ایستگاه پایه درخواستی را به کنترل کننده (BSC) ارسال می کند، که آن را به سوئیچ (MSC) ارسال می کند. اگر دوست شما مشترک همان شبکه تلفن همراه باشد، سوئیچ ثبت موقعیت مکانی خانه (HLR) را بررسی می کند تا بفهمد در کجا قرار دارد. این لحظهمشترک فراخوانده شده (در خانه، ترکیه یا آلاسکا) واقع شده است و تماس را به سوییچ مربوطه منتقل می کند و از آنجا آن را به کنترل کننده و سپس به ایستگاه پایه ارسال می کند. ایستگاه پایه با تلفن همراه شما تماس می گیرد و شما را به دوستتان متصل می کند. اگر دوست شما در شبکه دیگری باشد یا با تلفن ثابت تماس بگیرید، سوئیچ شما با سوئیچ مربوطه در شبکه دیگر تماس خواهد گرفت.

دشوار؟ بیایید نگاه دقیق تری بیندازیم.

ایستگاه پایه یک جفت کابینت آهنی است که در اتاقی با تهویه مطبوع قفل شده اند. با توجه به اینکه بیرون مسکو +40 بود، می خواستم مدتی در این اتاق زندگی کنم. به طور معمول، ایستگاه پایه یا در اتاق زیر شیروانی یک ساختمان یا در یک کانتینر روی پشت بام قرار دارد:

آنتن ایستگاه پایه به چندین بخش تقسیم می شود که هر کدام در جهت خاص خود "درخشش" دارند. آنتن عمودی با تلفن ها ارتباط برقرار می کند، آنتن گرد ایستگاه پایه را به کنترلر متصل می کند:

هر بخش می تواند تا 72 تماس را به طور همزمان انجام دهد، بسته به تنظیم و پیکربندی. یک ایستگاه پایه می تواند از 6 بخش تشکیل شده باشد، بنابراین یک ایستگاه پایه می تواند تا 432 تماس را مدیریت کند، با این حال، یک ایستگاه معمولا فرستنده ها و بخش های کمتری نصب شده است. اپراتورهای تلفن همراه ترجیح می دهند BS بیشتری را برای بهبود کیفیت ارتباطات نصب کنند.

ایستگاه پایه می تواند در سه باند کار کند:

900 مگاهرتز - سیگنال در این فرکانس بیشتر حرکت می کند و بهتر به داخل ساختمان نفوذ می کند
1800 مگاهرتز - سیگنال در مسافت های کوتاه تری حرکت می کند، اما اجازه نصب را می دهد مقدار زیادفرستنده در 1 سکتور
2100 مگاهرتز - شبکه 3G

کابینت با تجهیزات 3G به این صورت است:

فرستنده‌های 900 مگاهرتز در ایستگاه‌های پایه در مزارع و روستاها نصب می‌شوند و در شهر که ایستگاه‌های پایه مانند سوزن‌های جوجه تیغی گیر کرده‌اند، ارتباطات عمدتاً در فرکانس 1800 مگاهرتز انجام می‌شود، اگرچه هر ایستگاه پایه ممکن است فرستنده‌های هر سه محدوده داشته باشد. همزمان.

سیگنال با فرکانس 900 مگاهرتز می تواند تا 35 کیلومتر برسد، اگرچه "برد" برخی از ایستگاه های پایه واقع در امتداد بزرگراه ها می تواند تا 70 کیلومتر برسد، به دلیل کاهش تعداد مشترکان به طور همزمان در ایستگاه به نصف. . بر این اساس، گوشی ما با آنتن کوچک داخلی خود می تواند سیگنال را در مسافت 70 کیلومتری نیز ارسال کند...

تمام ایستگاه های پایه به گونه ای طراحی شده اند که پوشش رادیویی بهینه را در سطح زمین ارائه دهند. بنابراین، با وجود برد 35 کیلومتر، سیگنال رادیویی به سادگی به ارتفاع پرواز هواپیما ارسال نمی شود. با این حال، برخی از خطوط هوایی قبلاً نصب ایستگاه های پایه کم مصرف را در هواپیماهای خود آغاز کرده اند که پوشش داخل هواپیما را فراهم می کند. چنین BS با استفاده از یک کانال ماهواره ای به یک شبکه سلولی زمینی متصل می شود. این سیستم با یک پنل کنترل تکمیل می شود که به خدمه اجازه می دهد تا سیستم را روشن و خاموش کنند، همچنین انواع خاصی از خدمات، به عنوان مثال، خاموش کردن صدا در پروازهای شبانه.

این تلفن می تواند قدرت سیگنال 32 ایستگاه پایه را به طور همزمان اندازه گیری کند. اطلاعات مربوط به 6 بهترین (از نظر قدرت سیگنال) را از طریق کانال سرویس ارسال می کند و کنترلر (BSC) تصمیم می گیرد که اگر در حال حرکت هستید، تماس فعلی (Handover) را به کدام BS منتقل کند. گاهی ممکن است تلفن اشتباه کند و شما را با سیگنال بدتری به BS منتقل کند که در این صورت ممکن است مکالمه قطع شود. همچنین ممکن است معلوم شود که در ایستگاه پایه ای که تلفن شما انتخاب کرده است، تمام خطوط صوتی مشغول هستند. در این صورت مکالمه نیز قطع خواهد شد.

آنها همچنین در مورد به اصطلاح "مشکل طبقات بالا" به من گفتند. اگر در یک پنت هاوس زندگی می کنید، گاهی اوقات، هنگام انتقال از یک اتاق به اتاق دیگر، ممکن است مکالمه قطع شود. این اتفاق می افتد زیرا در یک اتاق، تلفن می تواند یک BS را ببیند، و در اتاق دوم، اگر به طرف دیگر خانه باشد، می تواند دیگری را ببیند، و در عین حال، این 2 ایستگاه پایه در فاصله زیادی از خانه قرار دارند. یکدیگر و به عنوان "همسایه" ثبت نشده اند اپراتور تلفن همراه. در این حالت، تماس از یک BS به دیگری منتقل نمی شود:

ارتباط در مترو به همان صورت در خیابان انجام می شود: ایستگاه پایه - کنترلر - سوئیچ، تنها با این تفاوت که از ایستگاه های پایه کوچک در آنجا استفاده می شود و در تونل، پوشش نه توسط یک آنتن معمولی، بلکه انجام می شود. توسط یک کابل تابشی خاص

همانطور که در بالا نوشتم، یک BS می تواند تا 432 تماس را به طور همزمان برقرار کند. معمولاً این قدرت کافی است، اما، به عنوان مثال، در برخی از تعطیلات ممکن است BS نتواند با تعداد افرادی که مایل به تماس هستند کنار بیاید. معمولاً این اتفاق می افتد سال نووقتی همه شروع می کنند به تبریک گفتن

پیامک ها از طریق کانال های خدماتی ارسال می شوند. در 8 مارس و 23 فوریه، مردم ترجیح می دهند به یکدیگر تبریک بگویند از طریق پیامک، ارسال اشعار خنده دار، و تلفن ها اغلب نمی توانند با BS در مورد تخصیص کانال صوتی موافقت کنند.

مورد جالبی به من گفتند. در یکی از مناطق مسکو، مشترکین شروع به دریافت شکایاتی کردند که نمی توانستند به کسی برسند. متخصصان فنی شروع به کشف آن کردند. اکثر کانال‌های صوتی رایگان بودند، اما همه کانال‌های سرویس مشغول بودند. معلوم شد که در کنار این لیسانس مؤسسه ای وجود دارد که در آن امتحانات برگزار می شود و دانش آموزان دائماً پیامک رد و بدل می کنند.

طولانی تلفن اس ام اسآن را به چند مورد کوتاه تقسیم می کند و هر کدام را جداگانه ارسال می کند. کارکنان خدمات فنی توصیه می کنند که چنین تبریک هایی را از طریق MMS ارسال کنید. سریعتر و ارزان تر خواهد بود.

از ایستگاه پایه تماس به کنترلر می رود. به اندازه خود BS خسته کننده به نظر می رسد - فقط مجموعه ای از کابینت ها است:

بسته به تجهیزات، کنترلر می تواند تا 60 ایستگاه پایه را سرویس دهد. ارتباط بین BS و کنترلر (BSC) می تواند از طریق یک کانال رله رادیویی یا از طریق اپتیک انجام شود. کنترل کننده عملکرد کانال های رادیویی را کنترل می کند. حرکت مشترک و انتقال سیگنال از یک BS به دیگری را کنترل می کند.

سوئیچ بسیار جالب تر به نظر می رسد:

هر سوئیچ از 2 تا 30 کنترلر خدمت می کند. این یک سالن بزرگ را اشغال می کند، پر از کابینت های مختلف با تجهیزات:

10.

11.

12.

سوئیچ ترافیک را کنترل می کند. فیلم‌های قدیمی را به خاطر دارید که مردم ابتدا «دختر» را شماره‌گیری می‌کردند، و سپس او آنها را با تعویض سیم به مشترک دیگری متصل می‌کرد؟ سوئیچ های مدرن همین کار را انجام می دهند:

13.

برای کنترل شبکه، Beeline چندین اتومبیل دارد که آنها را با محبت "جوجه تیغی" می نامند. آنها در سطح شهر حرکت می کنند و سطح سیگنال شبکه خود و همچنین سطح شبکه همکاران را اندازه گیری می کنند. سه بزرگ":

14.

کل سقف چنین ماشینی با آنتن پوشانده شده است:

15.

در داخل تجهیزاتی وجود دارد که صدها تماس برقرار می کند و اطلاعات را می گیرد:

16.

نظارت 24 ساعته سوئیچ ها و کنترلرها از مرکز کنترل ماموریت مرکز کنترل شبکه (NCC) انجام می شود:

17.

3 حوزه اصلی برای نظارت بر شبکه تلفن همراه وجود دارد: نرخ تصادفات، آمار و بازخورداز مشترکین

درست مانند هواپیماها، تمام تجهیزات شبکه سلولی دارای حسگرهایی هستند که سیگنالی را به سیستم کنترل مرکزی ارسال می کنند و اطلاعات خروجی را به رایانه های توزیع کننده ارسال می کنند. اگر برخی از تجهیزات از کار بیفتند، چراغ روی مانیتور شروع به "چک زدن" می کند.

CCS همچنین آمار تمام سوئیچ ها و کنترلرها را ردیابی می کند. او آن را تجزیه و تحلیل می کند و آن را با دوره های قبلی (ساعت، روز، هفته و غیره) مقایسه می کند. اگر آمار هر یک از گره ها شروع به تفاوت شدید با نشانگرهای قبلی کند، چراغ روی مانیتور دوباره شروع به "چشمک زدن" می کند.

بازخورد توسط اپراتورهای خدمات مشتری دریافت می شود. اگر نتوانند مشکل را حل کنند، تماس به یک تکنسین منتقل می شود. اگر معلوم شود که او ناتوان است، یک "حادثه" در شرکت ایجاد می شود که توسط مهندسان درگیر در عملیات تجهیزات مربوطه حل می شود.

سوئیچ ها به صورت 24 ساعته توسط 2 مهندس زیر نظارت می شوند:

18.

نمودار فعالیت سوئیچ های مسکو را نشان می دهد. به وضوح قابل مشاهده است که تقریباً هیچ کس در شب تماس نمی گیرد:

19.

کنترل بر روی کنترل کننده ها (ببخشید تاوتولوژی) از طبقه دوم مرکز کنترل شبکه انجام می شود:

22.

21.

می دانم که هنوز سوالات زیادی در مورد نحوه عملکرد شبکه تلفن همراه دارید. موضوع پیچیده است و من از متخصص Beeline خواستم که به من کمک کند تا به نظرات شما پاسخ دهم. تنها درخواست من این است که در موضوع باقی بمانم. و سوالاتی مانند "تربچه Beeline. آنها 3 روبل از حساب من دزدیدند" - آدرس خدمات مشترک 0611.

فردا پستی در مورد چگونگی پریدن یک نهنگ از جلوی من وجود خواهد داشت، اما من وقت نکردم از آن عکس بگیرم. گوش به زنگ باشید!

این کمی ناراحت کننده است که اکثریت قریب به اتفاق مردم وقتی از آنها می پرسند: "ارتباط سلولی چگونه کار می کند؟" پاسخ می دهند "از طریق هوا" یا حتی "من نمی دانم".

در ادامه این تاپیک با یکی از دوستانم با موضوع ارتباطات سیار گفتگوی خنده دار داشتم. این دقیقاً چند روز قبل از جشنی که توسط همه سیگنال‌دهندگان و کارکنان مخابرات برگزار شد، اتفاق افتاد تعطیلات "روز رادیو".اینطور شد که به دلیل موقعیت پرشور زندگی، دوستم این را باور کرد ارتباطات سیار اصلاً از طریق ماهواره بدون سیم کار می کند. منحصراً به دلیل امواج رادیویی. در ابتدا نتوانستم او را متقاعد کنم. اما بعد از یک مکالمه کوتاه همه چیز سر جای خودش قرار گرفت.

پس از این "سخنرانی" دوستانه، این ایده به وجود آمد که به زبان ساده درباره نحوه کار ارتباطات سلولی بنویسیم. همه چیز همانطور که هست است.

وقتی شماره‌ای را می‌گیرید و شروع به تماس می‌کنید، یا کسی با شما تماس می‌گیرد، آن وقت است تلفن همراه از طریق کانال رادیویی ارتباط برقرار می کنداز یکی از آنتن های نزدیکترین ایستگاه پایه. می پرسی این ایستگاه های پایه کجا هستند؟

توجه کن به ساختمان های صنعتی، بلندمرتبه های شهری و برج های ویژه. بر روی آنها بلوک های مستطیلی خاکستری بزرگ با آنتن های بیرون زده با اشکال مختلف وجود دارد. اما این آنتن ها تلویزیون یا ماهواره نیستند، بلکه فرستنده گیرندهاپراتورهای سلولی آنها در جهات مختلف هدایت می شوند تا از همه جهات ارتباط را برای مشترکین فراهم کنند. بالاخره ما نمی دانیم سیگنال از کجا می آید و مشترک بدبخت با گوشی ما را به کجا خواهد برد؟ در اصطلاحات حرفه ای، آنتن ها را "بخش" نیز می نامند. به عنوان یک قاعده، آنها از یک تا دوازده تنظیم می شوند.

سیگنال از آنتن از طریق کابل مستقیماً به واحد کنترل ایستگاه منتقل می شود. آنها با هم ایستگاه پایه [آنتن ها و واحد کنترل] را تشکیل می دهند. چندین ایستگاه پایه که آنتن های آنها به یک منطقه جداگانه خدمت می کنند، به عنوان مثال، یک منطقه شهری یا یک شهر کوچک، به یک واحد ویژه متصل هستند - کنترل کننده. تا 15 ایستگاه پایه معمولاً به یک کنترلر متصل می شوند.

به نوبه خود، کنترل کننده ها، که ممکن است چندین مورد نیز وجود داشته باشد، توسط کابل به "مخزن فکر" متصل می شوند - تعویض. سوئیچ خروجی و ورودی سیگنال ها را به شهر ارائه می دهد خطوط تلفن، به سایر اپراتورهای تلفن همراه، و همچنین راه دور و ارتباطات بین المللی.

در شبکه‌های کوچک، تنها از یک سوئیچ استفاده می‌شود، در شبکه‌های بزرگتر، به بیش از یک میلیون مشترک در یک زمان سرویس دهی می‌شود، دو، سه یا چند سوئیچ را می‌توان استفاده کرد که دوباره با سیم به هم متصل می‌شوند.

چرا چنین پیچیدگی؟ خوانندگان خواهند پرسید. به نظر می رسد که، شما به سادگی می توانید آنتن ها را به سوئیچ وصل کنید و همه چیز کار خواهد کرد. و اینجا ایستگاه‌های پایه، سوئیچ‌ها، دسته‌ای از کابل‌ها هستند... اما این خیلی ساده نیست.

وقتی شخصی با پای پیاده یا با ماشین، قطار و غیره در خیابان حرکت می کند. و در همان زمان صحبت کردن با تلفن، مهم است که اطمینان حاصل شود تداوم ارتباطفرآیند تحویل رله سیگنالمن در شبکه های تلفن همراهاصطلاح نامیده می شود "تحویل دادن".تعویض به موقع تلفن مشترک از یک ایستگاه پایه به ایستگاه دیگر، از یک کنترل کننده به کنترلر دیگر و غیره ضروری است.

اگر ایستگاه های پایه مستقیماً به سوئیچ متصل بودند، پس همه اینها سوئیچینگ باید توسط سوئیچ مدیریت شود. و مرد "فقیر" قبلاً کاری برای انجام دادن دارد. طراحی شبکه چند سطحی توزیع یکنواخت بار را در سراسر آن ممکن می سازد وسایل فنی . این امر احتمال خرابی تجهیزات و در نتیجه قطع ارتباط را کاهش می دهد. بالاخره همه ما علاقه منددر ارتباط بدون وقفه، درست است؟

بنابراین، با رسیدن به سوئیچ، تماس ما بهسپس - به شبکه یک اپراتور تلفن همراه دیگر، ارتباطات راه دور شهری و بین المللی. البته این اتفاق در سرعت بالا رخ می دهد کانال های کابلیارتباطات تماس به تابلو می رسداپراتور دیگر در همان زمان، دومی "می داند" مشترک مورد نظر در حال حاضر در کدام قلمرو [در منطقه تحت پوشش، کدام کنترل کننده] قرار دارد. سوئیچ انتقال می دهد تماس تلفنیبه یک کنترلر خاص که حاوی اطلاعاتی در ناحیه تحت پوشش ایستگاه پایه گیرنده تماس است. کنترل کننده سیگنالی را به این ایستگاه پایه ارسال می کند و به نوبه خود "بازجویی" می کند ، یعنی تلفن همراه را صدا می کند. یک لوله شروع به زنگ زدن عجیبی می کند

این کل فرآیند طولانی و پیچیده در واقع طول می کشد 2-3 ثانیه!

دقیقاً همین اتفاق می افتد تماس های تلفنیبه شهرهای مختلف روسیه، اروپا و جهان. برای تماس سوئیچ های اپراتورهای مخابراتی مختلف از کانال های ارتباطی فیبر نوری پرسرعت استفاده می کنند. به لطف آنها، یک سیگنال تلفن صدها هزار کیلومتر را در عرض چند ثانیه طی می کند.

با تشکر از الکساندر پوپوف بزرگ برای دادن رادیو جهان!اگر او نبود، شاید اکنون ما از بسیاری از مزایای تمدن محروم می‌بودیم.