Què és la comunicació cel·lular, sense la qual una persona moderna no pot imaginar la vida? Aquest és el tipus de connexió en què l'últim canal és sense fil. La xarxa es distribueix per zones terrestres anomenades cèl·lules, cadascuna de les quals està servida per almenys un transceptor d'ubicació fixa, però més habitualment per tres estacions transceptores cel·lulars o base. Proporcionen a la cèl·lula cobertura de xarxa que es pot utilitzar per transmetre veu, dades i altres tipus de contingut.
Com funciona?
Què és el mòbil en acció? Normalment, una cèl·lula utilitza un conjunt de freqüències diferent de les veïnes per evitar interferències i garantir una qualitat de servei garantida a cada cèl·lula (principi cel·lular). Quan es combinen, aquestes cèl·lules proporcionen cobertura de ràdio en una regió geogràfica estesa. Això permet un nombre important de transceptors portàtils (per exemple, mòbilstelèfons, tauletes i ordinadors portàtils equipats amb mòdems mòbils de banda ampla, buscapersones, etc.) es comuniquen entre ells i amb transceptors i telèfons fixos a qualsevol lloc de la xarxa mitjançant estacions base, fins i tot si alguns transceptors passen per diverses cel·les durant la transmissió.
La comunicació mòbil té diverses funcions útils:
- Capacitat més alta que un transmissor gran, ja que la mateixa freqüència es pot aplicar a diversos canals si es troben en cel·les diferents.
- Els dispositius mòbils consumeixen menys energia que quan estan connectats a un únic transmissor o satèl·lit perquè les torres mòbils estan més a prop.
- Cobertura més gran que un únic transmissor terrestre, ja que es poden afegir torres de telefonia mòbil addicionals indefinidament i no tenen limitacions de visibilitat.
Quan avançat està avui?
Els principals proveïdors de serveis de telecomunicacions han desplegat xarxes mòbils per a la transmissió de veu i contingut a la major part del territori habitat de la Terra. Això permet que els telèfons mòbils i els dispositius informàtics es connectin a la xarxa telefònica estàndard i a Internet pública.
Les regions dels operadors mòbils poden ser diferents, des del territori del país fins a un petit objecte. Les xarxes cel·lulars privades es poden utilitzar per a investigacions o per a grans organitzacions i parcs, com ara l'enviament de trucades a agències de seguretat pública locals o a una companyia de taxis.
Quin operador de telefonia mòbil és el líder avui? Avui dia, cada país té els seus propis proveïdors. A Rússia, MTS i Megafon ocupen el primer lloc en termes de prevalença.
Concepte
Què és la comunicació mòbil i com funciona? En un sistema de radiocomunicació cel·lular, la superfície terrestre que es prestarà amb aquest servei es divideix en cel·les segons un patró que depèn del terreny i de les característiques de recepció. Pot ser aproximadament hexagonal, quadrada, rodona o alguna altra forma regular, tot i que els breus hexagonals són estàndard. A cadascuna d'aquestes cel·les se li assigna un conjunt de freqüències (f1 - f6) que tenen les estacions base de ràdio respectives. Es pot tornar a aplicar un grup de freqüències a altres cel·les, sempre que no es reutilitzin freqüències similars a les cel·les veïnes, ja que això pot provocar interferències en el mateix canal.
L'augment del rendiment d'una xarxa cel·lular en comparació amb una única xarxa de transmissors es va deure al sistema de commutació mòbil desenvolupat per Amos Joel de Bell Labs, que va permetre que diversos subscriptors de la mateixa àrea fessin servir la mateixa freqüència quan canviaven les trucades. Si hi ha un transmissor simple, només es pot utilitzar una trucada en una freqüència determinada. Malauradament, hi ha inevitablement un cert nivell d'interferència d' altres cèl·lules que utilitzen la mateixa freqüència. Això vol dir que en un sistema FDMA estàndard, hi ha d'haver almenys un espai entre les cel·les que reutilitzin la mateixa freqüència.
Com va sorgir aquesta tecnologia?
La primera xarxa mòbil comercial 1G va ser llançada al Japó per Nippon Telegraph and Telephone (NTT) el 1979, inicialment a l'àrea metropolitana de Tòquio. En cinc anys, es va ampliar per cobrir tota la població del Japó, convertint-se en la primera xarxa nacional 1G.
Codificació cel·lular
Per entendre què és la comunicació mòbil, cal entendre els seus estàndards. Per distingir els senyals de diversos transmissors diferents, s'han desenvolupat les següents varietats d'accés múltiple:
- divisió de divisió de temps (TDMA);
- divisió de freqüència (FDMA);
- Divisió de divisió de codi (CDMA);
- Divisió de freqüència ortogonal (OFDMA).
A TDMA, les franges horàries de transmissió i recepció que fan servir diferents usuaris a cada cel·la són diferents.
A FDMA, les freqüències de transmissió i recepció que fan servir diferents usuaris a cada cel·la són diferents.
El principi CDMA és més complex, però aconsegueix el mateix resultat: els transceptors distribuïts poden seleccionar una cel·la i escoltar-la.
TDMA s'utilitza en combinació amb FDMA o CDMA en alguns sistemes per proporcionar diversos canals en una sola àrea de cobertura cel·lular.
Tendència moderna
Què és el mòbil LTE en una tauleta? Recentment, sistemes basats en l'accés múltiple per divisió de freqüència ortogonal, com araLTE, reutilització de freqüència 1.
Com que aquests sistemes no distribueixen el senyal per la banda de freqüència, la gestió de recursos de ràdio entre cèl·lules és important per coordinar l'assignació de recursos entre cèl·lules diferents i per limitar la interferència entre cèl·lules. Hi ha diversos mètodes de coordinació d'interferències entre cèl·lules (ICIC) ja definits a l'estàndard.
La programació coordinada, el MIMO de diversos llocs o la formació de feixos en diversos llocs són altres exemples de gestió de recursos de ràdio entre cèl·lules que es poden estandarditzar en el futur.
Missatges i senyals d'emissió
Què és un telèfon mòbil? La definició es dóna més amunt. Gairebé tots aquests sistemes tenen algun tipus de mecanisme de difusió. Això es pot utilitzar directament per distribuir informació a diversos telèfons mòbils. Amb aquesta finalitat, també s'utilitzen amplificadors cel·lulars.
Típicament, per exemple, en els sistemes de telefonia mòbil, l'ús més important de la informació d'emissió és configurar canals per a la comunicació un a un entre un transceptor mòbil i una estació base. Això s'anomena senyal cel·lular. S'utilitzen habitualment tres procediments de senyalització diferents: en sèrie, paral·lel i selectiu.
Els detalls del procés de paginació varien una mica d'una xarxa a una altra, però normalment hi ha un nombre limitat de cel·les on resideix un telèfon (aquest grup s'anomena àrea de cobertura en un sistema GSM o UMTS, o un encaminament). zona si hi ha una sessió).paquet de dades; a LTE, les cel·les s'agrupen en una àrea de seguiment).
La senyalització es produeix enviant un missatge de difusió a totes aquestes cel·les. Els missatges de senyalització es poden utilitzar per transmetre informació. Això passa als buscapersones, en sistemes CDMA per enviar missatges SMS i en un sistema UMTS on permet un retard baix d'enllaç a les connexions de paquets.
Moviment entre cel·les i transmissió de dades
Què és un tipus modern de comunicació mòbil? En un sistema de comunicació cel·lular, quan els transceptors mòbils distribuïts es mouen de cèl·lula a cèl·lula durant la comunicació contínua, el canvi d'una freqüència de cèl·lula a una altra es fa electrònicament sense interrupció i sense l'operador de l'estació base ni canvi manual. Això s'anomena dades mòbils. Normalment, es selecciona automàticament un nou canal per al dispositiu mòbil a la nova estació base que el servirà. Aleshores, el dispositiu canvia automàticament del canal actual al nou i la connexió continua.
Els detalls exactes de traslladar les comunicacions mòbils d'una estació base a una altra varien considerablement d'un sistema a un altre.
Arquitectura de xarxa GSM
L'exemple més comú de xarxa mòbil és una xarxa de telèfon mòbil (cel·lular). Aquest és un telèfon portàtil que rep o fa trucades a través d'un lloc mòbil (base) o torre de transmissió. Les ones de ràdio s'utilitzen per transmetre senyals cap o des d'un telèfon mòbil.
ModernLes xarxes cel·lulars utilitzen cèl·lules perquè les radiofreqüències són un recurs comú limitat. Les estacions cel·lulars i els telèfons canvien de freqüència sota el control de l'ordinador i utilitzen transmissors de baixa potència, de manera que molts subscriptors poden utilitzar simultàniament un nombre limitat de radiofreqüències amb menys interferències..
Com funciona la connexió
L'operador mòbil utilitza la xarxa mòbil per aconseguir la cobertura i la capacitat dels seus subscriptors. Les grans àrees geogràfiques es divideixen en cel·les més petites per evitar la pèrdua del senyal de la línia de visió i donar suport a un gran nombre de telèfons actius en aquesta zona. Totes les àrees de cobertura estan connectades a centrals telefòniques (o commutadors), que, al seu torn, estan connectades a la xarxa telefònica pública.
Què és el mòbil com a mòdem? De fet, es tracta d'una connexió similar que transmet paquets d'informació a través d'Internet.
A les ciutats, cada lloc cel·lular pot tenir un abast de fins a 0,80 km aproximadament, mentre que a les zones rurals aquest abast pot arribar a 8 km. És possible que a les zones obertes, l'usuari pugui rebre senyals d'un lloc cel·lular a una distància de fins a 40 km.
Com que gairebé tots els telèfons mòbils utilitzen comunicacions mòbils GSM, CDMA i AMPS, el terme "telèfon mòbil" s'utilitza de manera intercanviable amb "mòbil". Però val la pena tenir en compte algunes diferències entre aquests dispositius.
Què és la comunicació mòbilen un iPhone? Aquesta és la possibilitat de connectar-se a la xarxa mitjançant dos estàndards alhora: GSM i CDMA. Tanmateix, els telèfons per satèl·lit són dispositius mòbils que no es comuniquen directament amb una torre mòbil terrestre, però que ho poden fer indirectament per satèl·lit.
Quins formats de comunicació es poden utilitzar?
Hi ha una sèrie de tecnologies mòbils digitals diferents, com ara:
- Sistema global per a comunicacions mòbils (GSM).
- Servei general de ràdio de paquets (GPRS).
- CDMAOne.
- Dades de CDMA2000 optimitzades (EV-DO).
- Tarifes de dades millorades per a GSM (EDGE).
- Sistema Universal de Telecomunicacions Mòbils (UMTS).
- Comunicacions sense fils millorades digitals (DECT).
- AMPS digitals (IS-136 / TDMA).
- Xarxa digital millorada integrada (iDEN).
La transició de l'estàndard analògic a digital existent va ser molt diferent a Europa i als EUA. Com a resultat, molts estàndards digitals han aparegut als EUA, i Europa i molts països s'han apropat al GSM. Això explica la peculiaritat del treball dels iPhones a la xarxa.
Estructura de la xarxa cel·lular
Una representació senzilla d'una xarxa mòbil en termes de comunicació per ràdio consta d'elements com ara:
- Una xarxa d'estacions base de ràdio que formen un subsistema d'estació base.
- La xarxa principal de commutació de circuits que existeix per gestionar trucades de veu i de text.
- Xarxa de commutació de paquets dissenyada per gestionar dades mòbils.
- Xarxa telefònica commutada pública per connectar els subscriptors a una xarxa telefònica més àmplia.
Aquesta xarxa és la columna vertebral del sistema GSM. Realitza moltes funcions per garantir que els clients rebin el servei desitjat, com ara la gestió de la mobilitat, el registre, la configuració de trucades i el lliurament.
Cada telèfon es connecta a la xarxa mitjançant una RBS (estació base de ràdio) al sector de la cèl·lula corresponent, que al seu torn es connecta al Mobile Switching Center (MSC). L'MSC es connecta a la xarxa telefònica pública commutada (PSTN). L'enllaç del telèfon a l'RBS es defineix com a enllaç ascendent i el camí de retorn es defineix com a enllaç descendent.
Com es transmeten les dades?
Els canals de ràdio utilitzen el mitjà de transmissió de manera eficient mitjançant l'ús dels esquemes d'accés múltiple i multiplexació següents:
- divisió de freqüència (FDMA);
- divisió de divisió de temps (TDMA);
- Divisió de divisió de codi (CDMA);
- Divisió espacial (SDMA).
Les cèl·lules petites, que tenen una àrea de cobertura més petita que les estacions base, es classifiquen de la següent manera:
- Microcell: menys de 2 quilòmetres.
- Picocell - menys de 200 metres.
- Femtocell: uns 10 metres.
Què és la comunicació mòbil per als nens? Normalment, aquest terme s'entén com a tarifes especials "infantils" amb paquets de serveis especials.
Transmissió cel·lular a les xarxescomunicacions mòbils
Quan l'usuari del telèfon es mou d'una zona cel·lular a una altra durant una trucada, l'estació mòbil buscarà un nou canal per connectar-se per no interrompre la trucada. Un cop es trobi, la xarxa indica al dispositiu mòbil que canviï al canal nou i que hi canviï la trucada alhora.
Amb el format CDMA, diversos telèfons comparteixen un canal de ràdio específic. Els senyals es separen mitjançant un pseudocodi de soroll (codi PN) específic de cada dispositiu. Quan un usuari es mou d'una cel·la a una altra, el telèfon estableix un enllaç de ràdio amb diverses ubicacions (o sectors de la mateixa ubicació) alhora. Això es coneix com "entrega suau" perquè, a diferència de les tecnologies cel·lulars tradicionals, no hi ha un punt definit únic on el telèfon canviï a una nova cèl·lula. Per tant, quan s'aplica aquest estàndard, s'utilitzen amplificadors mòbils i d'Internet.
En els trasllats interfreqüències IS-95 i en sistemes analògics antics com ara NMT, normalment no és possible comprovar directament el canal objectiu durant la comunicació. En aquest cas, s'han d'utilitzar altres mètodes, com ara balises de control a IS-95. Això vol dir que quan es busca un nou canal, gairebé sempre hi ha una breu interrupció en la comunicació, amb el risc de tornar inesperat a l'antic.
Si no hi ha connexió permanent, o si es pot interrompre, el dispositiu mòbil pot passar espontàniament d'una cel·la a una altra i després notificar a l'estació base amb el senyal més fort.
Elecciófreqüències mòbils a les xarxes mòbils
L'efecte de la freqüència en la cobertura cel·lular fa que les diferents freqüències s'adaptin millor per a diferents finalitats. Les freqüències baixes com 450 MHz NMT serveixen molt bé per a la cobertura rural. GSM 900 (900 MHz) és una solució adequada per a la cobertura urbana petita.
GSM 1800 (1,8 GHz) comença a limitar-se a les parets estructurals. L'UMTS a 2,1 GHz és molt similar en cobertura a GSM 1800. Segons les característiques de la regió, els operadors mòbils estableixen diferents àrees de cobertura i freqüències.
Les freqüències més altes són un desavantatge pel que fa a la cobertura, però un avantatge decisiu pel que fa a l'ample de banda. Es poden fer cel·les petites que cobreixen, per exemple, una planta d'un edifici, i es pot utilitzar la mateixa freqüència per a cel·les que són pràcticament veïnes.
Àrees de cobertura i servei
L'àrea de servei d'una cèl·lula també pot canviar a causa de la interferència dels sistemes de transmissió tant dins com al seu voltant. Això és especialment cert en sistemes basats en CDMA. El receptor necessita una certa relació senyal-soroll i el transmissor no hauria de transmetre a una potència massa alta per no interferir amb altres transmissors.
A mesura que la interferència (soroll) augmenta a causa de l'augment de la potència rebuda del transmissor, el senyal es corromp i finalment es torna inutilitzable. En els sistemes basats en CDMA, l'impacte de la interferència d' altres transmissors mòbils a la mateixa cel·la a l'àrea de cobertura és molt notable.
Exemples de recobrimentLa cobertura cel·lular es pot veure examinant alguns dels mapes de cobertura proporcionats pels proveïdors reals als seus llocs web o mirant mapes independents col·laborats com OpenSignal. Mostren quin operador mòbil opera en un territori concret. En alguns casos poden marcar la ubicació del transmissor, en altres es pot calcular determinant el punt de major cobertura.
El repetidor cel·lular s'utilitza per ampliar l'àrea de cobertura d'una cel·la en una àrea gran. Van des de repetidors de banda ampla per a ús residencial i d'oficina fins a repetidors intel·ligents o digitals per a ús industrial.
Cada proveïdor de telefonia mòbil té el seu propi rang de números, que normalment es diferencien pel codi. Es pot utilitzar per determinar de quina regió i operador mòbil té la persona que truca.
