Клетъчна мрежа

Клетъчна Мрежа

Клетъчната мрежа, представлява радио мрежа, направена между няколко радио клетки (или просто клетки), всяка от които обслужвана от настроен предавател, познат като клетъчна станция или базова станция. Тези клетки се изпозват за покриване на различни площи с цел осигуряването на по-широко радио покритие от покритието на една клетка. Клетъчните мрежи са асиметрични и имат комплект от настроени главни приемо-предавателни устройства, всяко обслужващо клетка и комплект от (в повечето случай но не винаги) мобилни приемо-предаватели с различно местоположение, които обслужват потребителите.

Клетъчните мрежи предлагат редица предимства пред другите им алтернативи:

• повишен капацитет
• понижен разход на енергия
• по-широко покритие

Добър (и прост) пример за клетъчна система е системата на радиата на шофьорите на старите таксита, при които компанията за таксита има няколко приемо-предавателя в града, всеки управляван от отделен оператор.

Основни Характеристики

Основното изискване за създаването на успешна клетъчна мрежа е да има развит и стандартизиран метод за да може всяка отделна станция да различава сигнала, произведен от нейния собствен приемо-предавател, от другите сигнали, получени от други приемо-предаватели. Понастоящем има две стандартизирани решения на този проблем:

• честотно деление на многократния достъп (FDMA) и;
• кодово деление на многократния достъп (CDMA).

FDMA работи, използвайки различни честоти за всяка съседна клетка. Чрез настройване към честотата на избрана клетка отделните станции могат да избегнат сигнала от други клетки. Принципът на CDMA е по-сложен, но дава същият резултат; отделните приемо-предаватели могат да изберат една клетка и да я слушат. Други различни методи за мултиплексизация, като поларизационно деление на многократния достъп (PDMA) и времево деление на многократния достъп (TDMA) не могат да бъдат използвани за разделяне на сигналите от една клетка към следващата, тъй като ефекта на двете варира с позиция и това би направило отделянето на сигнала на практика невъзможно. Въпреки всичко времево деление на многократния достъп, се използва в комбинация FDMA или CDMA в редица систели за да даде многобройни канали в покривната площ на клетката.

В случая на гореспоменатите компании за таксита, всяко радио си има копче. Копчето действа, като канален превключвател и позволява на радиото да се настройва на различни честоти. Когато се движат наколо, шофьорите сменят от канал на канал. Шофьорите знаят, горе-долу коя честота каква площ покрива. Когато не получат сигнал от приемо-предавателя, те пробват други канали за да разберат, кой от тях работи. Таксиметровите шофьори могат да говорят само по един, когато са поканени от оператора (в известен смисъл TDMA).

Съобщения за излъчване и страниране

На практика всяка клетъчна система си има някакъв вид излъчващ механизъм. Той може да бъде използван директно за подаване на информация до множество мобили, най-често, за пример в системите за мобилна телефония най-важната задача на излъчваната информация е да нагласи каналите за комуникация (едно към едно) между мобилния приемо-предавател и базовата станция. Това се нарича страниране.

Детайлите на процеса на страниране варират до известна степен от мрежа до мрежа, но ние знаем ограничен брой клетки, там където се намира телефона (тази група от клетки се нарича Местоположение в системата на GSM-ите или UMTS системата, или Разпределителна Зона, ако има трансфер на информация). Странирането изпраща съобщения до всички тези клетки. Съобщенията на странирането могат да бъдат използвани за информационен трансфер. Това се случва при пейджърите, в CDMA системите за изпращане на SMS (Short Message System), и в UMTS системата, където то позволява за ниска латентност на downlink-овете в пакетно-базирани връзки.

Много добър пример тук е таксиджийската мрежа. Излъчващата способност често се използва за да съобщи пътните условия и за да каже кога има клиенти. От друга страна има списък с тксита, чакащи за работа. Когато определено изяви желание да вземе клиента, оператора съобщава номера му в ефир. Тогава оператора му съобщава адреса на който трябва то да отиде.

Преизползване на Честотата

Пример за фактора на реизползване на честотата или образец 1/4

Повишеният капацитет в една клетъчна мрежа, в сравнение с мрежа с единичен приемо-предавател, произтича от факта, че същата радиочестота може да бъде използвана отново в различна зона за корено различно предаване. Ако има единичен приемо-предавател на дадена честота може да бъде използване само една трансмисия. За съжаление, до някаква степен, има смущения от сигнала от другите клетки, които използват същата честота. Това означава, че в стандартна FDMA система, трябва да има поне една клетка разстояние между клетки, използващи еднаква честота.

Факторът за преизползване на честотата е степента с която същите честоти могат да бъдат използвани в мрежата. Той се изразява с 1/K, където K е броят на клетките, които не могат да използват същите честоти за трансмисия. Обикновените стойности са 1/3, 1/4, 1/7, 1/9 и 1/12 (или 3, 4, 7, 9 и 12, в зависимост от нотацията).

В случай, че има N на брой антени в сектора на една и съща станция, всяка с различна посока базовата станция може да обслужва N различни клетки. Типична стойност за N е 3.Образеца за Повторно Използване N/K обозначават N сектор антени в дадена станция. Обикновените образци за Повторно Използване са 3/3, 3/9 и 3/12.

Ако общият наличен диапазон е B, всяка клетка може да използва само номера на честотните канали, отговарящи на диапазона B/K и всяка базова станция може да използва диапазона BN/K.

CDMA-базираните системи използват по-широк честотен диапазон за да достигнат същата норма на излъчвание като FDMA, но това се компенсира от способността честп да има фактор на повторно използване на честотата 1. С други думи, всяка клетка използва същата честота, а различните системи са разделени от кодове, а не от честоти.

В зависимост от големината на града, таксиметровата система може да няма преизползване на честотата в нейния град, но със сигурност има в близките градове. От друга страна, в голям град, преизползването на честотата може да бъде от голяма полза.

Движение от клетка на клетка и handover

Използването на много клетки означава, че ако отделните приемо-предаватели са мобилни и се движат от една точка към друга, те също трябва да сменят една клетка с друга. Механизма за това е различен. в зависимост от типа на мрежате и обстоятелствата на смяната. Например: Ако в момента тече продължителна комуникация и не искаме да я прекъсваме, трябва да се положи огромна грижа за да се избегне прекъсване. В този случай трябва да има перфектна координация между базовата станция и мобилната станция. Типично такива системи използват някакъв вид многократен достъп, независим във всяка клетка, така че в ранна фаза на такъв handover да запази нов канал за мобилната станция на новата базова станция, която ще го обслужва. Тогава мобила мърда от канала на неговата базова станция до новия канал и от този момент комуникацията е възможна. Точните детайли на движението на мобилните системи от една базова станция до друга варират решително от система на система. На пример във всичи GSM handover-и и W-CDMA интер-честотните handover-и мобилната станция измерва, канала, който трябва да използва преди да продължи нататък. Щом е потвърдено, че канала става, мрежата издава команда до станцията да се премести на нов канал и в същоъо време да започне двупосочна комуникация там, за да е сигурно, че няма да има нарушаване на комуникацията. В CDMA2000 и W-CDMA едно-честотни handoveri, двата канала всъщност ще бъдат използвани по едно и също време(това се нарича мек handover или мек handoff). В IS-95 интер-честотните handoveri и по-старите аналогови системи, като NMT ще бъде невъзможно да се измери канала директно докато комуникира. В този случай трябва да бъдат използвани други техники s

Мобилна Телефония

Клетъчна Станция

Най-честият пример за клетъчна мрежа е мрежата на мобилен телефон. Мобилният телефон представлява преносим телефон, който получава и извършва обаждания чрез клетъчна станция или приемо-предавателна кула. Радио Вълните са използвани за трансфер на сигнали до и от мобилния телефон. Големи географски площи (отразяващи обхвата на покритие на провайдъра) са разделени на по-малки клетки за да избегне загубата на line-of-sight сигнала и големият брой активни клетъчни телефони в областта. В градовете, всяка клетъчна станция има обхват В градовете, всяка клетка сайт има обхват до около ½ миля, докато в селските райони, обхватът е около 5 мили. Много пъти по-ясно, открити площи, потребителят може да получава сигнал от клетка 25 мили далеч. Всяка клетка припокривания други клетъчни сайтове. Всички тези клетки сайтове са свързани към клетъчните телефонни централи "ключове", които от своя страна се свързват с обществената телефонна мрежа или друг преминаването на клетъчните компания.

По телефона, потребителят се движи от една клетка в друга област, превключващите автоматично команди слушалката и клетка сайт с по-силен сигнал (отчетени от мобилен телефон), за да отидете на нови радио канал (честота). Когато слушалката реагира чрез нови клетки сайт, обмен ключове за присъединяване на нови клетки сайт.

С CDMA, множество CDMA телефони имат специфични радио канал; сигналите са отделени с помощта на pseudonoise код (PN код), специфични за всеки телефон. Тъй като потребителят се движи от една клетка в друга, телефон създава радио връзки с множество клетки сайтове (или сектори на същото място) едновременно. Това е известно като "меки handoff", защото, за разлика от традиционните с клетъчна технология, няма кой определена точка, когато телефонът превключва към новата клетка.

Съвременните мобилни телефони използват клетки, защото радиочестотите са ограничен, споделен ресурс. Cell-сайтове и телефони промените честотата под компютър за контрол и използване ниска мощност предаватели, така, че ограничен брой на радио честоти могат да бъдат използвани от много обаждащи се с по-малко смущения. CDMA телефони, по-специално, трябва да има строг контрол, за да се избегне мощност намеса с всеки друг. Една случайно полза е, че батериите в телефони е необходимо по-малко енергия.

Тъй като почти всички мобилни телефони използват клетъчните технологии, включително GSM, CDMA и УСИЛВАТЕЛИ И СЪБУФЕРИ (аналогова), терминът "мобилен телефон" се използва взаимозаменяемо с "мобилен телефон", но изключение на мобилни телефони, които не използват клетъчните технологии са сателитни телефони.

Стари системи предшествуващи клетъчните принцип все още може да се използва на места. Най-реално държат на изчакване се използва от много аматьорски радио оператори, които поддържат телефона лепенки в техните клубове "УКВ ретранслатори.

Съществуват известен брой различни клетъчни цифрови технологии, включително: Глобална система за мобилни комуникации (GSM), General Packet Radio Service (GPRS), код Подразделяне Множествена достъп (CDMA), Evolution-данни Оптимизиран (EV-DO), Засилено Данни Цени за GSM Evolution (EDGE), 3GSM, цифрови усъвършенствани безжични далекосъобщения (DECT), Digital УСИЛВАТЕЛИ И СЪБУФЕРИ (IS-136/TDMA), и интегрирано Digital Засилено мрежа (iDEN).

Виж Също

• Advanced Mobile Phone System (AMPS)
• Base Station Subsystem - GSM radio network
• Camera Phone
• Cellular repeater
• Code Division Multiple Access (CDMA)
• Comparison of mobile phone standards
• CDMA2000
• DECT
• Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE)
• EV-DO
• GSM
• HIPERLAN
• iDEN
• IS-95
• IS-136
• Mobile telephone
• Nordic Mobile Telephone (NMT)
• Professional Mobile Radio (PMR)
• Radio resource management (RRM)
• Signal strength
• Spectral efficiency comparison table
• Systems engineering
• TETRA
• UMTS
• WCDMA
• Wireless LAN (WLAN)
• Multiple-input multiple-output communications (MIMO)

Външни Препратки

• Cellular Network