Co je to mobilní komunikace, bez které si moderní člověk neumí představit život? Toto je typ připojení, ve kterém je poslední kanál bezdrátový. Síť je rozmístěna v pozemních oblastech nazývaných buňky, z nichž každá je obsluhována alespoň jedním vysílačem/přijímačem s pevným umístěním, ale nejčastěji třemi celulárními nebo základními vysílači/přijímači. Poskytují buňce pokrytí sítě, které lze použít k přenosu hlasu, dat a dalších typů obsahu.
Jak to funguje?
Co je celulární v akci? Buňka obvykle používá jinou sadu frekvencí než sousední, aby se zabránilo rušení a zajistila se zaručená kvalita služby v každé buňce (princip buňky). Při kombinaci tyto buňky poskytují rádiové pokrytí v rozšířené geografické oblasti. To umožňuje značné množství přenosných transceiverů (například mobilníchtelefony, tablety a notebooky vybavené mobilními širokopásmovými modemy, pagery atd.) komunikují mezi sebou as pevnými transceivery a telefony kdekoli v síti prostřednictvím základnových stanic, i když některé transceivery procházejí během přenosu více buňkami.
Mobilní komunikace má řadu užitečných funkcí:
- Větší kapacita než u jednoho velkého vysílače, protože stejnou frekvenci lze použít na více kanálů, pokud jsou v různých buňkách.
- Mobilní zařízení spotřebují méně energie, než když jsou připojena k jedinému vysílači nebo satelitu, protože mobilní věže jsou blíže.
- Větší pokrytí než jeden pozemní vysílač, protože další mobilní věže lze přidávat na dobu neurčitou a nejsou omezeny ve viditelnosti.
Jak je to dnes pokročilé?
Hlavní poskytovatelé telekomunikačních služeb nasadili mobilní sítě pro přenos hlasu a obsahu na většině obydleného území Země. To umožňuje mobilním telefonům a počítačovým zařízením připojit se ke standardní telefonní síti a veřejnému internetu.
Regiony mobilních operátorů se mohou lišit – od území země až po malý objekt. Soukromé mobilní sítě lze použít pro výzkum nebo pro velké organizace a parky, jako je odesílání hovorů místním veřejným bezpečnostním agenturám nebo taxislužbě.
Který mobilní operátor je dnes lídrem? Dnes má každá země své vlastní poskytovatele. V Rusku zaujímají MTS a Megafon první místo z hlediska prevalence.
Koncept
Co je to mobilní komunikace a jak funguje? V celulárním radiokomunikačním systému je oblast země, která má být poskytována touto službou, rozdělena na buňky podle vzoru, který závisí na terénu a charakteristikách příjmu. Může mít přibližně šestiúhelníkový, čtvercový, kulatý nebo nějaký jiný pravidelný tvar, ačkoli šestiúhelníkové plástve jsou standardní. Každé z těchto buněk je přiřazena sada frekvencí (f1 - f6), které mají příslušné rádiové základnové stanice. Skupinu frekvencí lze znovu použít v jiných buňkách za předpokladu, že podobné frekvence nebudou znovu použity v sousedních buňkách, protože to může způsobit rušení mezi kanály.
Zvýšená propustnost v celulární síti ve srovnání se sítí s jedním vysílačem byla způsobena mobilním přepínacím systémem vyvinutým Amosem Joelem z Bell Labs, který umožňoval více účastníkům ve stejné oblasti používat stejnou frekvenci při přepojování hovorů. Pokud existuje jeden jednoduchý vysílač, lze na libovolné frekvenci použít pouze jedno volání. Bohužel nevyhnutelně existuje určitá úroveň rušení z jiných buněk, které používají stejnou frekvenci. To znamená, že ve standardním systému FDMA musí být mezi buňkami, které opakovaně používají stejnou frekvenci, alespoň jedna mezera.
Jak tato technologie vznikla?
První komerční mobilní síť 1G byla spuštěna v Japonsku společností Nippon Telegraph and Telephone (NTT) v roce 1979, původně v metropolitní oblasti Tokia. Během pěti let byla rozšířena tak, aby pokryla celou populaci Japonska a stala se první celostátní sítí 1G.
Cellulární kódování
Abyste pochopili, co je to mobilní komunikace, musíte porozumět jejím standardům. Pro rozlišení signálů z několika různých vysílačů byly vyvinuty následující varianty vícenásobného přístupu:
- divize časové divize (TDMA);
- frekvenční dělení (FDMA);
- Code Division Division (CDMA);
- Ortogonální frekvenční dělení (OFDMA).
V TDMA se časové sloty pro vysílání a příjem používané různými uživateli v každé buňce liší.
V FDMA se vysílací a přijímací frekvence používané různými uživateli v každé buňce liší.
Princip CDMA je složitější, ale dosahuje stejného výsledku: distribuované transceivery mohou vybrat jednu buňku a poslouchat ji.
TDMA se v některých systémech používá v kombinaci s FDMA nebo CDMA k poskytování více kanálů v oblasti pokrytí jednou buňkou.
Moderní trend
Co je to mobilní LTE v tabletu? V poslední době se systémy založené na vícenásobném přístupu s ortogonálním frekvenčním dělením, jako napřLTE, opětovné použití frekvence 1.
Protože takové systémy nešíří signál přes frekvenční pásmo, je správa mezibuněčných rádiových zdrojů důležitá pro koordinaci přidělování zdrojů mezi různé buňky a pro omezení mezibuněčné interference. Ve standardu jsou již definovány různé metody koordinace rušení mezi buňkami (ICIC).
Koordinované plánování, multi-site MIMO nebo multi-site beamforming jsou další příklady správy mezibuněčných rádiových zdrojů, které mohou být v budoucnu standardizovány.
Vysílat zprávy a signály
Co je to mobilní telefon? Definice je uvedena výše. Téměř každý takový systém má nějaký druh vysílacího mechanismu. To lze použít přímo k distribuci informací do více mobilních telefonů. K tomuto účelu se také používají celulární zesilovače.
Například v systémech mobilní telefonie je nejdůležitějším využitím vysílaných informací nastavení kanálů pro individuální komunikaci mezi mobilním transceiverem a základnovou stanicí. Tomu se říká celulární signál. Běžně se používají tři různé signalizační postupy: sériový, paralelní a selektivní.
Podrobnosti procesu pagingu se v jednotlivých sítích poněkud liší, ale obvykle existuje omezený počet buněk, ve kterých se telefon nachází (tato skupina se v systému GSM nebo UMTS nazývá oblast pokrytí nebo směrování oblast, pokud se jedná o relaci).datový balíček; v LTE jsou buňky seskupeny do oblasti sledování).
Signalizace probíhá odesláním zprávy broadcast do všech těchto buněk. K přenosu informací lze použít signální zprávy. K tomu dochází u pagerů, v systémech CDMA pro odesílání SMS zpráv a v systému UMTS, kde to umožňuje nízké zpoždění sestupu v paketových spojeních.
Pohyb mezi buňkami a přenos dat
Co je moderní typ mobilní komunikace? V celulárním komunikačním systému, když se distribuované mobilní transceivery pohybují z buňky do buňky během nepřetržité komunikace, přepínání z jedné frekvence buňky na druhou se provádí elektronicky bez přerušení a bez operátora základnové stanice nebo ručního přepínání. Tomu se říká mobilní data. Typicky je nový kanál automaticky vybrán pro mobilní zařízení na nové základnové stanici, která jej bude obsluhovat. Zařízení se poté automaticky přepne z aktuálního kanálu na nový a připojení pokračuje.
Přesné podrobnosti o přesunu celulární komunikace z jedné základnové stanice do druhé se značně liší systém od systému.
architektura sítě GSM
Nejběžnějším příkladem celulární sítě je mobilní (celulární) telefonní síť. Jedná se o přenosný telefon, který přijímá nebo uskutečňuje hovory prostřednictvím mobilní stanice (základny) nebo vysílací věže. Rádiové vlny se používají k přenosu signálů do nebo z mobilního telefonu.
ModerníBuněčné sítě využívají buňky, protože rádiové frekvence jsou omezeným společným zdrojem. Mobilní stanice a telefony mění frekvenci pod kontrolou počítače a používají vysílače s nízkým výkonem, takže běžně omezený počet rádiových frekvencí může být používán mnoha účastníky současně s menším rušením.
Jak připojení funguje
Mobilní síť využívá mobilní operátor k dosažení pokrytí i kapacity pro své předplatitele. Velké geografické oblasti jsou rozděleny do menších buněk, aby se zabránilo ztrátě signálu v přímé viditelnosti a aby bylo možné v dané oblasti podporovat velký počet aktivních telefonů. Všechny oblasti pokrytí jsou napojeny na telefonní ústředny (nebo ústředny), které jsou zase připojeny k veřejné telefonní síti.
Co je mobilní telefon jako modem? Ve skutečnosti se jedná o podobné spojení, které přenáší pakety informací přes internet.
Ve městech může mít každá buňka dosah přibližně 0,80 km, zatímco ve venkovských oblastech může mít dosah až 8 km. Je možné, že v otevřených oblastech může uživatel přijímat signály z mobilní stanice na vzdálenost až 40 km.
Protože téměř všechny mobilní telefony používají mobilní komunikaci GSM, CDMA a AMPS, termín „mobilní telefon“se používá zaměnitelně s výrazem „mobilní“. Ale stojí za to zvážit některé rozdíly mezi těmito zařízeními.
Co je to mobilní komunikacena iPhone? Jedná se o možnost připojení k síti pomocí dvou standardů současně – GSM a CDMA. Satelitní telefony jsou však mobilní zařízení, která nekomunikují přímo s pozemní mobilní věží, ale mohou tak činit nepřímo přes satelit.
Jaké komunikační formáty lze použít?
Existuje řada různých digitálních mobilních technologií, včetně:
- Globální systém pro mobilní komunikace (GSM).
- General Packet Radio Service (GPRS).
- CDMAOne.
- Data optimalizovaná CDMA2000 (EV-DO).
- Vylepšené datové rychlosti pro GSM (EDGE).
- Universal Mobile Telecommunications System (UMTS).
- Digital Enhanced Wireless Communications (DECT).
- Digitální zesilovače (IS-136 / TDMA).
- Integrated Digital Enhanced Network (iDEN).
Přechod ze stávajícího analogového na digitální standard byl v Evropě a USA velmi odlišný. V důsledku toho se v USA objevilo mnoho digitálních standardů a Evropa a mnoho zemí se přiblížilo GSM. To vysvětluje zvláštnost práce telefonů iPhone v síti.
Struktura mobilní sítě
Jednoduchá reprezentace celulární sítě z hlediska rádiové komunikace se skládá z prvků jako:
- Síť rádiových základnových stanic, které tvoří subsystém základnových stanic.
- Hlavní síť s přepojováním okruhů, která existuje pro zpracování hlasových a textových hovorů.
- Síť s přepínáním paketů navržená pro zpracování mobilních dat.
- Veřejná komutovaná telefonní síť pro připojení účastníků k širší telefonní síti.
Tato síť je páteří systému GSM. Provádí mnoho funkcí, které zajišťují, že zákazníci obdrží požadovanou službu, včetně správy mobility, registrace, nastavení hovoru a předání.
Každý telefon se připojuje k síti pomocí RBS (rádiové základnové stanice) v sektoru příslušné buňky, která se zase připojuje k mobilnímu ústředně (MSC). MSC se připojuje k veřejné komutované telefonní síti (PSTN). Spojení z telefonu do RBS je definováno jako uplink a zpáteční cesta je definována jako downlink.
Jak se přenášejí data?
Rozhlasové kanály využívají přenosové médium efektivně pomocí následujících schémat vícenásobného přístupu a multiplexování:
- frekvenční dělení (FDMA);
- divize časové divize (TDMA);
- Code Division Division (CDMA);
- Space Divisional (SDMA).
Malé buňky, které mají menší pokrytí než základnové stanice, jsou klasifikovány takto:
- Mikrobuňka – méně než 2 kilometry.
- Picocell – méně než 200 metrů.
- Femtocell – asi 10 metrů.
Co je mobilní komunikace pro děti? Tímto pojmem se obvykle rozumí speciální „dětské“tarify se speciálními balíčky služeb.
Mobilní přenos v sítíchmobilní komunikace
Když se uživatel telefonu během hovoru přesune z jedné oblasti buňky do druhé, mobilní stanice bude hledat nový kanál k připojení, aby hovor nepřerušila. Jakmile je nalezen, dá síť mobilnímu zařízení pokyn, aby přepnulo na nový kanál a zároveň na něj přepnulo hovor.
U formátu CDMA sdílí více telefonů konkrétní rádiový kanál. Signály jsou odděleny pomocí kódu pseudo šumu (PN kód) specifického pro každé zařízení. Když se uživatel přesune z jedné buňky do druhé, telefon naváže rádiové spojení s více místy (nebo sektory stejného umístění) současně. Toto je známé jako „soft handover“, protože na rozdíl od tradičních celulárních technologií neexistuje jediný definovaný bod, kde se telefon přepne na novou buňku. Proto se při aplikaci tohoto standardu používají mobilní a internetové zesilovače.
V mezifrekvenčních předáváních IS-95 a starších analogových systémech, jako je NMT, obvykle není možné přímo kontrolovat cílový kanál během komunikace. V tomto případě je třeba použít jiné metody, jako jsou kontrolní majáky v IS-95. To znamená, že při hledání nového kanálu téměř vždy dojde ke krátkému přerušení komunikace s rizikem neočekávaného návratu ke starému.
Pokud není trvalé připojení nebo může být přerušeno, mobilní zařízení se může spontánně přesunout z jedné buňky do druhé a poté informovat základnovou stanici s nejsilnějším signálem.
Výběrmobilní frekvence v mobilních sítích
Vliv frekvence na pokrytí buněk znamená, že různé frekvence se lépe hodí pro různé účely. Nízké frekvence jako 450 MHz NMT velmi dobře poslouží pro venkovské pokrytí. GSM 900 (900 MHz) je vhodné řešení pro malé městské pokrytí.
GSM 1800 (1,8 GHz) se začíná omezovat na konstrukční stěny. UMTS na 2,1 GHz je pokrytím velmi podobné GSM 1800. V závislosti na vlastnostech regionu nastavují mobilní operátoři různé oblasti pokrytí a frekvence.
Vyšší frekvence jsou nevýhodou, pokud jde o pokrytí, ale rozhodující výhodou, pokud jde o šířku pásma. Malé buňky pokrývají například jedno patro budovy a stejnou frekvenci lze použít pro buňky, které jsou prakticky sousedící.
Pokrytí a oblasti služeb
Obslužná oblast buňky se také může změnit v důsledku rušení vysílacími systémy uvnitř i kolem ní. To platí zejména pro systémy založené na CDMA. Přijímač potřebuje určitý odstup signálu od šumu a vysílač by neměl vysílat příliš vysokým výkonem, aby nerušil ostatní vysílače.
Jak se rušení (šum) zvyšuje v důsledku zvýšení přijímaného výkonu z vysílače, signál se poškodí a nakonec se stane nepoužitelným. V systémech založených na CDMA je dopad rušení z jiných mobilních vysílačů ve stejné buňce na oblast pokrytí velmi patrný.
Příklady povlakůcelulární pokrytí lze zjistit prozkoumáním některých map pokrytí poskytovaných skutečnými poskytovateli na jejich webových stránkách nebo pohledem na nezávislé crowdsourcované mapy, jako je OpenSignal. Ukazují, který mobilní operátor působí na konkrétním území. V některých případech mohou označovat polohu vysílače, v jiných ji lze vypočítat určením bodu největšího pokrytí.
Cellulární opakovač se používá k rozšíření oblasti pokrytí buňky na velkou plochu. Zahrnují širokopásmové opakovače pro obytné a kancelářské použití až po chytré nebo digitální opakovače pro průmyslové použití.
Každý mobilní operátor má svůj vlastní rozsah čísel, který se obvykle liší kódem. Lze jej použít k určení regionu a mobilního operátora volajícího.
