Клетъчна мрежа: Разлика между версии

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Интерактивен преглед на историята
← По-стара редакцияПо-нова редакция →
Изтрито е съдържание Добавено е съдържание
ВизуаленУикитекст
Редакция без резюме
Редакция без резюме
Ред 1: Ред 1:
{{редактирам}}
{{превод}}
{{обработка|редактиране}}
== 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.


⚫
'''Клетъчната мрежа''' представлява мрежа за [[радио]]връзка, съставена от множество съседни една на друга „клетки“, всяка от които обслужвана от отделен [[предавател]], познат като [[клетъчна станция]] или [[базова станция]]. Всяка клетка покрива определена площ и всички клетки заедно осигуряват по-широко радио покритие. Клетъчните мрежи са асиметрични и имат комплект от настроени главни [[приемо-предавателни устройства]], всяко обслужващо няколко клетки и (в повечето случаи но не винаги) набор от мобилни приемо-предаватели с различно местоположение, които обслужват потребителите.
⚫
Клетъчните мрежи предлагат редица предимства пред другите им алтернативи:

⚫
Клетъчните мрежи предлагат редица предимства пред другите им алтернативи:


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


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


==Основни Характеристики==
==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:
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;
* [[честотно деление на многократния достъп]] (FDMA) и;
* [[кодово деление на многократния достъп]] (CDMA).
* [[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.
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-предавател]]и 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.
Принципът на CDMA е по-сложен, но дава същият резултат; отделните [[приемо-предавател]]и 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.


Ред 23: Ред 22:


==Съобщения за излъчване и страниране==
==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'''.
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.
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.
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 таксита, 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.


==Повторно използване на честотата==
==Преизползване на Честотата==
[[Image:frequency_reuse.svg|thumb|400px|Пример за фактора на реизползване на честотата или образец 1/4]]
[[Image:frequency_reuse.svg|thumb|400px|Пример за фактора на повторно използване 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.
Повишеният капацитет на една клетъчна мрежа, в сравнение с мрежа с единичен приемо-предавател, произтича от факта, че същата радиочестота може да бъде използвана отново в някоя 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).
Факторът за повторно използване 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. Стандартните 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.
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.
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.
[[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.
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==
==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 [[handoff|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.
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 [[handoff|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 <!--Как точно работи NMT handover-а??--> s<!-- uch as pilot beacons in IS-95. This means that there is almost always a brief break in the communication whilst searching for the new channel followed by the risk of an unexpected return to the old channel.
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 <!--Как точно работи NMT handover-а??--> s<!-- uch as pilot beacons in IS-95. This means that there is almost always a brief break in the communication whilst searching for the new channel followed by the risk of an unexpected return to the old channel.


If there is no ongoing communication or the communication can be interrupted, it is possible for the mobile station to spontaneously move from one cell to another and then notify the network if needed.
If there is no ongoing communication or the communication can be interrupted, it is possible for the mobile station to spontaneously move from one cell to another and then notify the network if needed.


In the case of the primitive taxi system that we are studying, handovers won't really be implemented. The taxi driver just moves from one frequency to another as needed. If a specific communication gets interrupted due to a loss of a signal then the taxi driver asks the controller to repeat the message. If one single taxi driver misses a particular broadcast message (e.g. a request for drivers in a particular area), the others will respond instead. If nobody responds, the operator keeps repeating the request.
In the case of the primitive taxi system that we are studying, handovers won't really be implemented. The taxi driver just moves from one frequency to another as needed. If a specific communication gets interrupted due to a loss of a signal then the taxi driver asks the controller to repeat the message. If one single taxi driver misses a particular broadcast message (e.g. a request for drivers in a particular area), the others will respond instead. If nobody responds, the operator keeps repeating the request.


The effect of frequency on cell coverage means that different frequencies serve better for different uses. Low frequencies, such as 450 MHz NMT, serve very well for countryside coverage. GSM 900 (900 MHz) is a suitable solution for light urban coverage. GSM 1800 (1.8 GHz) starts to be limited by structural walls. This is a disadvantage when it comes to coverage, but it is a decided advantage when it comes to capacity. Pico cells, covering e.g. one floor of a building, become possible, and the same frequency can be used for cells which are practically neighbours. [[UMTS]], at 2.1 GHz is quite similar in coverage to GSM 1800. At 5 GHz, [[802.11a]] Wireless LANs already have very limited ability to penetrate walls and may be limited to a single room in some buildings. At the same time, 5 GHz can easily penetrate windows and goes through thin walls so corporate WLAN systems often give coverage to areas well beyond that which is intended.
The effect of frequency on cell coverage means that different frequencies serve better for different uses. Low frequencies, such as 450 MHz NMT, serve very well for countryside coverage. GSM 900 (900 MHz) is a suitable solution for light urban coverage. GSM 1800 (1.8 GHz) starts to be limited by structural walls. This is a disadvantage when it comes to coverage, but it is a decided advantage when it comes to capacity. Pico cells, covering e.g. one floor of a building, become possible, and the same frequency can be used for cells which are practically neighbours. [[UMTS]], at 2.1 GHz is quite similar in coverage to GSM 1800. At 5 GHz, [[802.11a]] Wireless LANs already have very limited ability to penetrate walls and may be limited to a single room in some buildings. At the same time, 5 GHz can easily penetrate windows and goes through thin walls so corporate WLAN systems often give coverage to areas well beyond that which is intended.


Moving beyond these ranges, network capacity generally increases (more [[bandwidth]] is available) but the coverage becomes limited to [[line of sight (telecommunications)|line of sight]]. [[Infra-red]] links have been considered for cellular network usage, but [[as of 2004]] they remain restricted to limited point-to-point applications.
Moving beyond these ranges, network capacity generally increases (more [[bandwidth]] is available) but the coverage becomes limited to [[line of sight (telecommunications)|line of sight]]. [[Infra-red]] links have been considered for cellular network usage, but [[as of 2004]] they remain restricted to limited point-to-point applications.
Ред 58: Ред 57:
Cell service area may also vary due to interference from transmitting systems, both within and around that cell. This is true especially in CDMA based systems. The receiver requires a certain [[signal-to-noise ratio]]. As the receiver moves away from the transmitter, the power transmitted is reduced. As the interference (noise) rises above the received power from the transmitter, and the power of the transmitter cannot be increased any more, the signal becomes corrupted and eventually unusable. In CDMA-based systems, the effect of interference from other mobile transmitters in the same cell on coverage area is very marked and has a special name, ''cell breathing''.
Cell service area may also vary due to interference from transmitting systems, both within and around that cell. This is true especially in CDMA based systems. The receiver requires a certain [[signal-to-noise ratio]]. As the receiver moves away from the transmitter, the power transmitted is reduced. As the interference (noise) rises above the received power from the transmitter, and the power of the transmitter cannot be increased any more, the signal becomes corrupted and eventually unusable. In CDMA-based systems, the effect of interference from other mobile transmitters in the same cell on coverage area is very marked and has a special name, ''cell breathing''.


Old fashioned taxi radio systems, such as the one we have been studying, generally use low frequencies and high sited transmitters, probably based where the local radio station has its mast. This gives a very wide area coverage in a roughly circular area surrounding each mast. Since only one user can talk at any given time, coverage area doesn't change with number of users. The reduced signal to noise ratio at the edge of the cell is heard by the user as crackling and hissing on the radio.
Old fashioned taxi radio systems, such as the one we have been studying, generally use low frequencies and high sited transmitters, probably based where the local radio station has its mast. This gives a very wide area coverage in a roughly circular area surrounding each mast. Since only one user can talk at any given time, coverage area doesn't change with number of users. The reduced signal to noise ratio at the edge of the cell is heard by the user as crackling and hissing on the radio.


To see real examples of cell coverage look at some of the coverage maps provided by real operators on their web sites; in certain cases they may mark the site of the transmitter, in others it can be located by working out the point of strongest coverage.
To see real examples of cell coverage look at some of the coverage maps provided by real operators on their web sites; in certain cases they may mark the site of the transmitter, in others it can be located by working out the point of strongest coverage.
-->
-->


==Мобилна Телефония==
==Мобилна телефония==
{{основна|Мобилна телефония}}
{{основна|Мобилна телефония}}
[[Картинка:Gsm-bts-walbrzych.jpg|thumb|Клетъчна Станция]]
[[Картинка:Gsm-bts-walbrzych.jpg|thumb|Клетъчна Станция]]


Най-честият пример за клетъчна мрежа е мрежата на [[мобилните телефони|мобилен телефон]]. Мобилният телефон представлява преносим телефон, който получава и извършва обаждания чрез [[клетъчна станция]] или приемо-предавателна кула. [[Радио Вълни]]те 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 сигнал]]а и големият брой активни клетъчни телефони в областта. В градовете, всяка клетъчна станция има обхват
Най-честият пример за клетъчна мрежа е мрежата на [[мобилен телефон|мобилните телефони]]. Мобилният телефон представлява преносим телефон, който приема и инициира обаждания, като установява [[радио]]връзка с клетъчната станция или приемо-предавателната кула на клетката, в която се намира. Големите географски региони (отразяващи обхвата на покритие на мобилния оператор) са разделени на по-малки клетки, за да се избегне загубата на [[line-of-sight сигнал]]а и да се обслужи възможно най-голям брой активни клетъчни телефони в областта. В градовете например, 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.
до около ½ миля, докато в селските райони обхватът е около 5 мили. На открити пространства без значителни препятствия за сигнала, потребителят може да получава сигнал от клетка отстояща на 25 мили. Всяка клетка се припокрива със съседните на нея клетки. Всички тези клетки са свързани към клетъчните телефонни централи "ключове", които от своя страна се свързват с обществената телефонна мрежа или с други мобилни оператори.


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.
Говорейки по телефона, потребителят може да се движи от една клетка към друга. Тогава базовите станции, в чийто обсег се намира телефонът, превключват автоматично обслужването на връзката към онази клетка, която има по-силен сигнал и съответно се ползва нов радио канал (честота), но без това да се отрази на връзката. Когато телефонът се регистрира към нова клетка, процесът на криптиране на връзката се повтаря отначало.


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.
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.

Версия от 12:21, 17 декември 2010

Клетъчната мрежа представлява мрежа за радиовръзка, съставена от множество съседни една на друга „клетки“, всяка от които обслужвана от отделен предавател, познат като клетъчна станция или базова станция. Всяка клетка покрива определена площ и всички клетки заедно осигуряват по-широко радио покритие. Клетъчните мрежи са асиметрични и имат комплект от настроени главни приемо-предавателни устройства, всяко обслужващо няколко клетки и (в повечето случаи но не винаги) набор от 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:

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 таксита, 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.

Повторно използване на честотата

Пример за фактора на повторно използване на честотата или образец 1/4

Повишеният капацитет на една клетъчна мрежа, в сравнение с мрежа с единичен приемо-предавател, произтича от факта, че същата радиочестота може да бъде използвана отново в някоя 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 повторно използване 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. Стандартните 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

 Основна статия: Мобилна телефония
Клетъчна Станция

Най-честият пример за клетъчна мрежа е мрежата на мобилните телефони. Мобилният телефон представлява преносим телефон, който приема и инициира обаждания, като установява радиовръзка с клетъчната станция или приемо-предавателната кула на клетката, в която се намира. Големите географски региони (отразяващи обхвата на покритие на мобилния оператор) са разделени на по-малки клетки, за да се избегне загубата на line-of-sight сигнала и да се обслужи възможно най-голям брой активни клетъчни телефони в областта. В градовете например, всяка клетъчна станция има обхват до около ½ миля, докато в селските райони обхватът е около 5 мили. На открити пространства без значителни препятствия за сигнала, потребителят може да получава сигнал от клетка отстояща на 25 мили. Всяка клетка се припокрива със съседните на нея клетки. Всички тези клетки са свързани към клетъчните телефонни централи "ключове", които от своя страна се свързват с обществената телефонна мрежа или с други мобилни оператори.

Говорейки по телефона, потребителят може да се движи от една клетка към друга. Тогава базовите станции, в чийто обсег се намира телефонът, превключват автоматично обслужването на връзката към онази клетка, която има по-силен сигнал и съответно се ползва нов радио канал (честота), но без това да се отрази на връзката. Когато телефонът се регистрира към нова клетка, процесът на криптиране на връзката се повтаря отначало.

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

Външни Препратки

Шаблон:Link FA

Взето от „https://bg.wikipedia.org/w/index.php?title=Клетъчна_мрежа&oldid=3681408“.