Що таке стільниковий зв’язок? Це система, яка використовує велику кількість бездротових передавачів з низьким енергоспоживанням для створення осередків – основний географічної зони обслуговування системи бездротового зв’язку. Змінні рівні потужності дозволяють визначати розміри осередків відповідно до щільністю абонента і потребами в конкретному регіоні.
Коли мобільні користувачі переміщаються з комірки в комірку, їх розмови «передаються» між цими зонами для забезпечення безперебійного обслуговування. Канали (частоти), використовувані в одній такій одиниці, що можуть бути повторно використані в інший на деякій відстані.
Стільниковий зв’язок – це…
Стільниковий зв’язок відноситься до вдосконаленої службі мобільного телефонного зв’язку (AMPS), яка ділить географічний регіон на ділянки, які називаються вічками. Мета цього поділу – максимально використовувати обмежену кількість частот передачі.
Стільниковий зв’язок – це форма технології зв’язку, яка дозволяє використовувати мобільні телефони.
Мобільний телефон – це двостороннє радіо, яке забезпечує одночасну передачу і прийом.
Стільниковий мобільний зв’язок заснована на географічному поділі зони покриття зв’язку. Кожній клітинці виділяється певна кількість частот (або каналів), які дозволяють великій кількості абонентів одночасно вести розмови.
Загальним елементом всіх поколінь технологій мобільного зв’язку є використання певних радіочастот (RF), а також повторне використання частот. Це дозволяє надавати послуги великій кількості абонентів, одночасно зменшуючи кількість каналів (ширини смуги). Це також дозволяє створювати широкі мережі, повністю інтегруючи передові можливості мобільного телефону.
Збільшення попиту та споживання, а також розвиток різних видів послуг прискорили швидке технологічне розвиток сучасних мереж, а також безперервне вдосконалення самих мобільних пристроїв.
Принцип роботи мобільної комунікації
Кожен мобільний телефон використовує окремий тимчасовий радіоканал для зв’язку з стільниковим сайтом. Даний сайт підтримує комунікацію з багатьма телефонами одночасно, використовуючи один канал на один телефон. Канали використовують пару частот стільникового зв’язку:
Радиоэнергия розсіюється на відстані, тому мобільні телефони повинні залишатися поруч з базовою станцією, щоб підтримувати зв’язок. Базова структура мобільних мереж включає в себе телефонні системи і служби радіозв’язку.
Принцип роботи стільникового зв’язку (для чайників)
Процес починається з активації чіпа при введенні ПІН-коду вставляється SIM-карти. Потім здійснюється передача сигналу стільникового зв’язку з керуючим каналах. Відповідь обраного номера передається по вільному каналу управління на антену базової станції, звідки йде передача в центр комутації рухомого зв’язку.
Центр комутації шукає базову станцію з максимальним рівнем сигналу стільникового телефону абонента стільникового зв’язку і перемикає розмову на неї.
Рання архітектура системи телефонного зв’язку
Традиційна мобільна служба була структурована аналогічно телевізійного радіомовлення: один дуже потужний передавач, розташований в найвищій точці області, транслюватиме в радіусі до п’ятдесяти кілометрів.
Концепція стільникового зв’язку структурувала мережу телефонного зв’язку по-іншому. Замість використання одного потужного передавача багато малопотужні передавачі були розміщені по всій зоні покриття стільникового зв’язку.
Наприклад, шляхом поділу області на сто різних ділянок (осередків) з передавачами з низьким енергоспоживанням, що використовують по дванадцять розмов (каналів), ємність системи теоретично може бути збільшена з дванадцяти розмов або голосових каналів, що використовують один потужний передавач, до дванадцяти сотень розмов (каналів), що використовують сотню передавачів з низьким енергоспоживанням.
Міський район сконфігурований як традиційна мережа мобільного телефонного зв’язку з одним потужним передавачем.
Система мобільної комунікації з використанням концепції стільникового зв’язку
Проблеми з перешкодами, викликані мобільними пристроями, що використовують один і той же канал в суміжних областях, довели, що всі канали не можуть повторно використовуватися у кожній соте. Незважаючи на те що це вплинуло на ефективність початкової концепції, повторне використання частот стало життєздатним рішенням проблем систем мобільної телефонії.
Інженери виявили, що вплив перешкод було пов’язано не з відстанню між зонами, а з відношенням відстані до потужності (радіусу) передавачів зон. Скорочуючи радіус зони на п’ятдесят відсотків, постачальники послуг можуть збільшити кількість потенційних клієнтів в зоні в чотири рази.
Системи, засновані на сфері з радіусом в один кілометр, будуть мати в сто разів більше каналів, ніж системи з областями в радіусі десяти кілометрів. Спекуляція призвела до висновку, що, зменшивши радіус зони до декількох сотень метрів, можна було обслуговувати мільйони дзвінків.
Концепція стільникового зв’язку використовує змінні рівні низької потужності, що дозволяє підбирати осередку у відповідності з щільністю абонента і потребами даної області. По мірі зростання популяції можна додавати комірки для пристосування до цього зростання.
Частоти стільникового зв’язку, використовувані в одному кластері осередків, можуть бути повторно використані в інших комірках. Розмови можуть передаватися з комірки в комірку, щоб підтримувати постійний телефонний зв’язок, коли користувач переміщається між ними.
Стільникове радіоустаткування (базова станція) може зв’язуватися з мобільними телефонами, поки вони знаходяться в межах досяжності. Радиоэнергия розсіюється на відстані, тому мобільні телефони повинні знаходитися в межах робочого діапазону базової станції. Як і рання система мобільного радіозв’язку, базова станція зв’язується з мобільними телефонами через канал.
Канал складається з двох частот: одна для передачі на базову станцію і одна для прийому інформації від базової станції.
Архітектура системи стільникового
Підвищення попиту і низька якість існуючих послуг спонукали постачальників мобільних послуг дослідити способи поліпшення якості обслуговування і підтримки більшого числа користувачів в своїх системах. Оскільки кількість частотного спектру, доступного для використання рухомого стільниковим зв’язком, було обмеженим, для покриття зв’язку було необхідно ефективне використання необхідних частот.
У сучасній стільникового телефонії сільські і міські райони діляться на райони у відповідності з конкретними правилами надання послуг. Параметри розгортання, такі як кількість поділу і розміри осередків, визначаються інженерами, які мають досвід роботи в архітектурі стільникових систем.
Забезпечення для кожного регіону планується у відповідності з інженерним планом, який включає в себе комірки, кластери, повторне використання частот і передачу обслуговування.
Осередок є основною географічною одиницею стільникової системи. Це базові станції, що передають сигнал через невеликі географічні області, які представлені у вигляді шестикутників. Розмір кожного варіюється в залежності від ландшафту. З-за обмежень, накладених природною місцевістю і штучними структурами, істинна форма осередків не є ідеальним шестикутником.
Кластер – це група комірок. Жоден канал не використовується повторно в кластері.
Оскільки для мобільних систем було доступно лише невелика кількість частот радіоканалів, інженерам довелося шукати спосіб повторного використання радіоканалів для одночасної передачі більше одного розмови. Рішення, прийняте в галузі, називалося плануванням або повторним використанням частоти. Повторне використання частот було реалізовано шляхом реструктуризації архітектури системи мобільного телефонного зв’язку в концепцію стільникового зв’язку.
Стандарти стільникового зв’язку полягають в наступному: концепція повторного використання частот заснована на призначення кожній клітинці групи радіоканалів, що використовуються в межах невеликої географічної області. Осередкам присвоюється група каналів, яка повністю відрізняється від сусідніх аналогічних одиниць. Зона покриття називається відбитком. Цей відбиток обмежений кордоном, так що одну і ту ж групу каналів можна використовувати в різних осередках, які знаходяться досить далеко один від одного, щоб їх частоти не заважали.
Клітинки з однаковим номером мають однаковий набір частот. Якщо кількість доступних частот дорівнює 7, коефіцієнт повторного використання частоти дорівнює 1/7. Тобто кожна клітинка використовує 1/7 доступних стільникових каналів.
Перешкоди у розвитку стільникового зв’язку
На жаль, економічні міркування зробили недоцільною концепцію створення повних систем з багатьма невеликими ділянками. Щоб подолати цю трудність, системні оператори розробили ідею розщеплення клітин. Коли зона обслуговування стає заповненою користувачами, цей підхід використовується для поділу однієї зони на більш дрібні. Таким чином, міські центри можуть бути розбиті на стільки областей, скільки необхідно для забезпечення прийнятного рівня обслуговування в регіонах з інтенсивним рухом, в той час як більш великі і менш дорогі осередки можуть використовуватися для покриття віддалених сільських районів.
Остання перешкода в розвитку мережі пов’язано з проблемою, яка виникла, коли абонент стільникового зв’язку під час виклику переміщувався з однієї комірки в іншу. Оскільки сусідні зони не використовують одні і ті ж радіоканали, виклик повинен бути або відкинутий, або переведений з одного радіоканалу на інший, коли користувач перетинає лінію між сусідніми комірками.
Оскільки скидання виклику неприпустимо, був створений процес передачі обслуговування. Передача обслуговування відбувається, коли мережа мобільного телефонного зв’язку автоматично переводить виклик в інший радіоканал, коли мобільний пристрій перетинає сусідні клітинки.
Під час розмови дві сторони знаходяться на одному голосовому каналі. Коли мобільний пристрій виходить з зони покриття даного мобільного вузла, прийом стає слабким. На цьому етапі використовується стільниковий сайт запитує передачу обслуговування. Система перемикає виклик на більш високочастотний канал на новому сайті, не перериваючи виклик і не попереджаючи користувача. Виклик продовжується до тих пір, поки користувач розмовляє, і абонент не помічає передачі обслуговування.
Компоненти системи стільникового
Стільникова система пропонує мобільних і портативних телефонних станцій ту ж послугу, що і фіксовані станції по звичайних провідних шлейфах. Вона здатна обслуговувати десятки тисяч абонентів у великому мегаполісі. Система стільникового зв’язку складається з наступних чотирьох основних компонентів, які працюють спільно для надання абонентам послуг мобільного зв’язку:
PSTN складається з локальних мереж, мереж зони обміну та мережі далекого зв’язку, які з’єднують телефони та інші пристрої зв’язку по всьому світу.
МПСЗ є центральним офісом мобільного зв’язку. У ньому розміщуються центр комутації зв’язку (MSC), польові контрольні і ретрансляційні станції для перемикання дзвінків з мобільних станцій на центральні офіси проводового зв’язку (PSTN).
Термін «стільниковий сайт» використовується для позначення фізичного місця розташування радіообладнання, яке забезпечує покриття в комірці. Список апаратного забезпечення, розташованого на станції стільникового, включає джерела живлення, інтерфейсне обладнання, радіочастотні передавачі і приймачі та антенні системи.
Мобільний абонентський блок складається з блоку управління і приймача, який передає і приймає радіопередачі в і з мобільного вузла. Доступні три типи MSU:
- Мобільний телефон (типова потужність передачі 4,0 Вт).
- Портативний (типова потужність передачі 0,6 Вт).
- Транспортабельний (типова потужність передачі становить 1,6 Вт).
Шкодочинність вишок стільникового зв’язку
Стільниковий зв’язок – це великий прорив у науці і техніці свого часу, який не обійшовся без наслідків. Індустрія мобільного зв’язку продовжує стверджувати, що вишки зв’язку не представляють небезпеки для здоров’я, але в наші дні все менше людей вірять в це.
Шкідливі вежі стільникового зв’язку? На жаль, правильну відповідь – так. Мікрохвилі можуть впливати на електромагнітні поля вашого тіла, викликаючи безліч потенційних проблем зі здоров’ям:
Існують переконливі докази того, що електромагнітне випромінювання вишок завдає шкоди здоров’ю.
Приклад: дослідження впливу клітинної вежі на стадо молочної худоби було проведено урядом штату Баварія в Німеччині, результати опубліковані в 1998 році. Зведення вежі викликало несприятливі наслідки для здоров’я, що призвело до відчутного падіння надою. Переїзд великої рогатої худоби відновив надій молока. Переміщення їх назад на початковий пасовище відтворило проблему.
Стільниковий зв’язок в Росії
Зі 100 можливих кодів стільникового зв’язку Росії задіяні 79 і вільний 21. Вільні коди знаходяться в резерві і не належать поки ні одного оператора.
У РФ зареєстровано понад 80 компаній стільникового зв’язку, що надають свої послуги на території країни. Мобільні оператори мають телефонні коди в форматі 9хх. Телефони операторів стільникового зв’язку десятизначні і починаються з +79хх або з 89xx.
До найбільшим операторам відносяться: МТС (“Мобільні Телесистеми”), “Білайн” (“Вимпел-Комунікації”), “МегаФон”, “Теле2” (Т2-Мобайл). Операторам “великої трійки” (МТС, “Білайн” і “МегаФон”) належать цілі серії номерів.
