المعرفة

شبكة خلوية

لمعلومات عن لتاريخ الهواتف المحمولة، ويشمل تاريخ الشبكات الخلوية، انظر تاريخ الهواتف المحمولة.

الشبكة الخلوية cellular network، أو شبكة المحمول mobile network، هي شبكة اتصال حيث يكون الرابط الأخير لاسلكي. يتم توزيع الشبكة على مساحات أرضية تسمى " خلايا " ، كل منها يخدمها موقع واحد على الأقل جهاز إرسال واستقبال ، ولكن بشكل أكثر شيوعًا ، ثلاث موقع خلية أو محطات الإرسال والاستقبال الأساسية. تزود محطات القاعدة هذه الخلية بتغطية الشبكة التي يمكن استخدامها لإرسال الصوت والبيانات وأنواع أخرى من المحتوى. تستخدم الخلية عادةً مجموعة مختلفة من الترددات من الخلايا المجاورة ، لتجنب التداخل وتوفير جودة خدمة مضمونة داخل كل خلية.[1]

Top of a cellular radio tower
Indoor cell site in Germany

عند ضم هذه الخلايا معًا ، فإنها توفر تغطية لاسلكية على منطقة جغرافية واسعة. وهذا يمكّن العديد من أجهزة الإرسال / الاستقبال المحمولة (على سبيل المثال ، الهاتف المحمول ، الأجهزة اللوحية و الكمبيوتر المحمول المجهز بـ مودم النطاق العريض المتنقل ، أجهزة الإشعارات ، إلخ. .) للتواصل مع بعضها البعض ومع أجهزة الإرسال والاستقبال الثابتة والهواتف في أي مكان في الشبكة ، عبر محطات القاعدة ، حتى إذا كانت بعض أجهزة الإرسال والاستقبال تتحرك من خلال أكثر من خلية واحدة أثناء الإرسال.

توفر الشبكات الخلوية عددًا من الميزات المرغوبة:[1]

  • سعة أكبر من جهاز إرسال كبير واحد ، حيث يمكن استخدام نفس التردد لارتباطات متعددة طالما أنها موجودة في خلايا مختلفة
  • تستخدم الأجهزة المحمولة طاقة أقل من جهاز إرسال واحد أو قمر صناعي نظرًا لأن الأبراج الخلوية أقرب
  • منطقة تغطية أكبر من جهاز إرسال أرضي واحد ، حيث يمكن إضافة أبراج خلوية إضافية إلى أجل غير مسمى ولا يقتصر عليها الأفق

نشر مقدمو الاتصالات الرئيسيون شبكات خلوية للصوت والبيانات على معظم مساحة الأرض المأهولة بالسكان. يسمح ذلك بتوصيل الهواتف المحمولة وأجهزة الحوسبة المتنقلة بـ شبكة الهاتف المحولة العمومية والعامة الإنترنت. يمكن استخدام الشبكات الخلوية الخاصة للبحث[2] أو للمؤسسات والأساطيل الكبيرة ، مثل إرسال لوكالات السلامة العامة المحلية أو شركة سيارات الأجرة.[3]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

المفهوم

 
مثال لعامل إعادة الاستخدام أو النمط 1/4

في نظام البث الخلوي ، تنقسم مساحة الأرض المراد تزويدها بخدمة راديوية إلى خلايا في نمط يعتمد على التضاريس وخصائص الاستقبال. تأخذ أنماط الخلايا هذه تقريبًا صيغ أشكال منتظمة ، مثل السداسيات أو المربعات أو الدوائر على الرغم من أن الخلايا السداسية تقليدية. يتم تعيين كل من هذه الخلايا بترددات متعددة (f1 – f6) و التي لها محطات قاعدة البث مقابلة. يمكن إعادة استخدام مجموعة الترددات في خلايا أخرى ، بشرط عدم إعادة استخدام نفس الترددات في الخلايا المجاورة ، مما قد يتسبب في تداخل القناة المشتركة.

تأتي السعة المتزايدة في شبكة خلوية ، مقارنة بشبكة ذات جهاز إرسال واحد ، من نظام تحويل الاتصالات المتنقلة الذي طوره آموس جول من محتبرات بل[4] الذي سمح للمتصلين المتعددين في منطقة معينة باستخدام نفس التردد عن طريق تحويل المكالمات إلى أقرب برج خلوي متاح يوفر هذا التردد. هذه الاستراتيجية قابلة للتطبيق لأنه يمكن إعادة استخدام تردد راديو معين في منطقة مختلفة لإرسال غير ذي صلة. في المقابل ، يمكن لمرسل واحد التعامل مع إرسال واحد فقط لتردد معين. حتمًا ، هناك مستوى من التداخل من إشارة من الخلايا الأخرى التي تستخدم نفس التردد. وبالتالي ، يجب أن تكون هناك فجوة خلية واحدة على الأقل بين الخلايا التي تعيد استخدام نفس التردد في نظام FDMA القياسي.

ضع في اعتبارك حالة شركة سيارات الأجرة ، حيث يحتوي كل راديو على مفتاح اختيار قناة يعمل يدويًا لضبط الترددات المختلفة. مع تحرك السائقين ، يتغيرون من قناة إلى أخرى. يدرك السائقون أن التردد يغطي تقريبًا بعض المساحة. عندما لا يتلقون إشارة من جهاز الإرسال ، فإنهم يحاولون قنوات أخرى حتى يجدوا القناة التي تعمل. يتكلم سائقي سيارات الأجرة مرة واحدة فقط في كل دعوة مشغل محطة القاعدة. هذا شكل من الوصول المتعدد بتقسيم الزمن (TDMA).


التاريخ

تم إطلاق أول شبكة خلوية تجارية ، 1G ، في اليابان بواسطة Nippon Telegraph and Telephone (NTT) في عام 1979 ، مبدئيًا في منطقة العاصمة طوكيو. في غضون خمس سنوات ، تم توسيع شبكة NTT لتغطي جميع سكان اليابان وأصبحت أول شبكة وطنية 1G. كانت شبكة لاسلكية تناظرية. قام نظام بل بتطوير تكنولوجيا خلوية منذ عام 1947 ، ولديه شبكات خلوية عاملة في شيكاغو ودالاس قبل عام 1979 ، ولكن الخدمة التجارية تأخرت بسبب تفكك نظام بل ، مع تحويل الأصول الخلوية إلى ال شركات بل الإقليمية.

بدأت الثورة اللاسلكية في أوائل التسعينات,[5][6][7] مما يؤدي إلى الانتقال من تناظري إلى الشبكات الرقمية.[8] تم تمكين ذلك من خلال التقدم في تكنولوجيا MOSFET. اختُرع ال MOSFET بدايةً ، من قبل محمد م. عطاالله و داون كان في مختبرات بل عام 1959,[9][10] تم تكييفها للشبكات الخلوية في أوائل التسعينات ، مع اعتماد واسع النطاق لـ MOSFET القدرة و LDMOS (مضخم الترددات اللاسلكية) و RF CMOS (دائرة الترددات اللاسلكية) الأجهزة التي تؤدي إلى تطوير وانتشار شبكات الهواتف المحمولة اللاسلكية الرقمية.[8][11][12]

تم إطلاق أول شبكة خلوية رقمية تجارية ، الجيل 2G ، في عام 1991. وقد أثار ذلك المنافسة في هذا القطاع حيث تحدى المشغلون الجدد مشغلي الشبكات التناظرية 1G الحاليين.

ترميز الشبكات الخلوية

لتمييز الإشارات من عدة أجهزة إرسال مختلفة ، الوصول المتعدد بتقسيم التردد (FDMA ، يستخدمه النظام التناظري و أنظمة D-AMPS[بحاجة لمصدر]), الوصول المتعدد بتقسيم الزمن (TDMA ، المستخدم بواسطة GSM) و الوصول المتعدد بتقسيم الشفرة (CDMA ، المستخدم لأول مرة في PCS ، وأساس 3G) الذي قد تم تطويرهم.[1]

مع FDMA ، تختلف ترددات الإرسال والاستقبال التي يستخدمها مختلف المستخدمين في كل خلية عن بعضها البعض. تم تخصيص زوج من الترددات لكل مكالمة هاتفية (واحدة للقاعدة إلى الهاتف المحمول ، والأخرى للهاتف المحمول إلى القاعدة) لتوفير عملية مزدوجة الاتجاه. تضم أنظمة AMPS الأصلية 666 زوجًا من القنوات ، 333 لكل منها CLEC ونظام "A" و ILEC "B" النظام. تم توسيع عدد القنوات إلى 416 زوجًا لكل شركة أمواج حاملة ، ولكن في نهاية المطاف يحد عدد قنوات التردد اللاسلكي من عدد المكالمات التي يمكن لموقع الخلية التعامل معها. لاحظ أن FDMA هي تقنية مألوفة لشركات الهاتف ، استخدمت تعدد الإرسال بتقسيم التردد لإضافة قنوات إلى مصانع الأسلاك السلكية من نقطة إلى نقطة قبل تعدد الإرسال بتقسيم الزمن التي أصبحت FDM قديمة.

مع TDMA ، تختلف فترات الإرسال والاستقبال التي يستخدمها مختلف المستخدمين في كل خلية عن بعضها البعض. تستخدم TDMA عادةً إشارات رقمية إلى دفعات تخزين وإعادة توجيه من البيانات الصوتية التي تتناسب مع الشرائح الزمنية للإرسال ، ويتم توسيعها عند طرف الاستقبال لإنتاج صوت يبدو إلى حد ما في جهاز الاستقبال . يجب على TDMA إدخال الكمون (التأخير الزمني) في الإشارة الصوتية. طالما أن زمن الكمون قصير بما فيه الكفاية بحيث لا يتم سماع الصوت المتأخر على أنه صدى ، فهذا لا يمثل مشكلة. لاحظ أن TDMA هي تقنية مألوفة لشركات الهاتف ، استخدمت تعدد الإرسال بتقسيم الزمن لإضافة قنوات إلى مصانع الأسلاك السلكية من نقطة إلى نقطة قبل تبديل الحزم الذي جعل FDM قديمًا.

يستند مبدأ CDMA إلى تقنية طيف الانتشار التي تم تطويرها للاستخدام العسكري خلال الحرب العالمية الثانية وتم تحسينها خلال الحرب الباردة إلى طيف الانتشار المتسلسل المباشر التي تم استخدامها لـ الأنظمة الخلوية CDMA المبكرة و Wi-Fi. يسمح DSSS بإجراء عدة محادثات هاتفية متزامنة على قناة RF واحدة عريضة النطاق ، دون الحاجة إلى توجيهها في الزمن أو التردد. على الرغم من أنها أكثر تعقيدًا من مخططات الوصول المتعدد القديمة (وغير مألوفة لشركات الهاتف القديمة لأنها لم يتم تطويرها بواسطة مختبرات بل) ، فقد تطور CDMA جيدًا ليصبح الأساس لأنظمة الراديو الخلوي من الجيل الثالث.

توفر الطرق الأخرى المتاحة لتعدد الإرسال مثل MIMO ، وهو إصدار أكثر تعقيدًا من تنوع الهوائي ، بالإضافة إلى تكوين الحزم النشط ، قدرة أكبر بكثير تعدد الإرسال المكاني مقارنة بخلايا AMPS الأصلية ، عادة ما تتناول فقط واحد إلى ثلاثة مساحات فريدة. يسمح نشر MIMO الضخم بإعادة استخدام القناة بشكل أكبر ، وبالتالي زيادة عدد المشتركين لكل موقع خلية ، أو زيادة إنتاجية البيانات لكل مستخدم ، أو مزيج من ذلك. توفر تعديل السعة التربيعية أجهزة المودم (QAM) عددًا متزايدًا من البتات لكل رمز ، مما يسمح بمزيد من المستخدمين لكل مِگا هرتز من عرض النطاق الترددي (والديسيبلات لـ SNR) ، أو زيادة إنتاجية البيانات لكل مستخدم ، أو مزيج من ذلك.

إعادة إستخدام التردد

السمة الرئيسية للشبكة الخلوية هي القدرة على إعادة استخدام الترددات لزيادة التغطية والسعة. كما هو موضح أعلاه ، يجب أن تستخدم الخلايا المجاورة ترددات مختلفة ، ومع ذلك ، لا توجد مشكلة في وجود خليتين متباعدتين بما فيه الكفاية تعملان على نفس التردد ، بشرط ألا ترسل أعمدة الإشارة ومعدات مستخدمي الشبكة الخلوية طاقة كبيرة جدًا.[1]

العناصر التي تحدد إعادة استخدام التردد هي مسافة إعادة الاستخدام وعامل إعادة الاستخدام. يتم حساب مسافة إعادة الاستخدام "D" على النحو التالي

 ,

حيث "R" هو نصف قطر الخلية و "N" هو عدد الخلايا لكل مجموعة. قد تختلف الخلايا في نصف القطر من 1 to 30 kilometres (0.62 to 18.64 mi). يمكن أن تتداخل حدود الخلايا أيضًا بين الخلايا المجاورة ويمكن تقسيم الخلايا الكبيرة إلى خلايا أصغر.[13]

عامل إعادة استخدام التردد هو معدل استخدام نفس التردد في الشبكة. إنه "1 / K" (أو "K" وفقًا لبعض الكتب) حيث "" K "هو عدد الخلايا التي لا يمكنها استخدام نفس الترددات للإرسال. القيم المشتركة لعامل إعادة استخدام التردد هي 1/3 و 1/4 و 1/7 و 1/9 و 1/12 (أو 3 و 4 و 7 و 9 و 12 حسب الترميز).[14]

في حالة الهوائيات القطاعية "N" في نفس موقع المحطة الأساسية ، لكل منها اتجاه مختلف ، يمكن أن يخدم موقع المحطة الأساسية N قطاعات مختلفة. عادةً ما يكون الرقم "N" هو 3. يشير "نمط إعادة الاستخدام" من "N / K" إلى تقسيم إضافي في التردد بين هوائيات القطاع "N" لكل موقع. بعض أنماط إعادة الاستخدام الحالية والعامة هي 3/7 (AMPS في أمريكا الشمالية) و 6/4 (موتورلا NAMPS) و 3/4 (GSM).

إذا كان إجمالي عرض النطاق الترددي هو "B" ، يمكن لكل خلية استخدام عدد من قنوات التردد المقابلة لعرض النطاق الترددي لـ "B / K" ، ويمكن لكل قطاع استخدام عرض النطاق الترددي لـ "B / NK".

الوصول المتعدد بتقسيم الشفرة - تستخدم الأنظمة القائمة نطاق تردد أوسع لتحقيق نفس معدل الإرسال مثل FDMA ، ولكن يتم تعويض ذلك من خلال القدرة على استخدام عامل إعادة استخدام التردد 1 ، على سبيل المثال باستخدام نمط إعادة الاستخدام من 1/1. بمعنى آخر ، تستخدم مواقع المحطات القاعدية المجاورة نفس الترددات ، ويفصل بين المحطات والمستخدمين المختلفين برموز بدلاً من الترددات. بينما يتم عرض " N " كـ 1 في هذا المثال ، فإن هذا لا يعني أن خلية CDMA لديها قطاع واحد فقط ، ولكن بالأحرى أن عرض النطاق الترددي للخلية بالكامل متاح أيضًا لكل قطاع على حدة. في الآونة الأخيرة أيضًا ، يتم نشر الأنظمة القائمة على الوصول المتعامد المتعدد لتقسيم التردد مثل LTE مع إعادة استخدام التردد 1. نظرًا لأن هذه الأنظمة لا تنشر الإشارة عبر نطاق التردد ،

تعد إدارة الموارد الراديوية بين الخلايا مهمة لتنسيق تخصيص الموارد بين مواقع الخلايا المختلفة والحد من التداخل بين الخلايا. هناك وسائل مختلفة لـ تنسيق التداخل بين الخلايا (ICIC) محدد بالفعل في المعيار.[15] الجدولة المنسقة ، MIMO متعدد المواقع أو تشكيل الحزم متعدد المواقع هي أمثلة أخرى لإدارة الموارد الراديوية بين الخلايا التي يمكن توحيدها في المستقبل.

الهوائات المتجهية

 
نمط إعادة استخدام تردد الهاتف الخلوي. انظر U.S. Patent 4,144,411 

تستخدم الأبراج الخلوية بشكل متكرر إشارة اتجاهية لتحسين الاستقبال في المناطق ذات حركة المرور العالية. في الولايات المتحدة ، تحدد هيئة الاتصالات الفيدرالية (FCC) إشارات برج الخلية متعدد الاتجاهات بـ 100 واط من الطاقة. إذا كان البرج يحتوي على هوائيات اتجاهية ، فإن FCC تسمح لمشغل الخلية ببث ما يصل إلى 500 واط من الطاقة المشعة الفعالة (ERP).[16]

على الرغم من أن أبراج الخلايا الأصلية خلقت إشارة متساوية الاتجاهات ، كانت في مراكز الخلايا وكانت شاملة الاتجاهات ، يمكن إعادة رسم خريطة خلوية مع أبراج الهاتف الخلوي الموجودة في زوايا السداسيات حيث تتلاقى ثلاث خلايا.[17] يحتوي كل برج على ثلاث مجموعات من الهوائيات الاتجاهية تهدف إلى ثلاثة اتجاهات مختلفة مع 120 درجة لكل خلية (بإجمالي 360 درجة) والاستقبال / الإرسال في ثلاث خلايا مختلفة بترددات مختلفة. وهذا يوفر ما لا يقل عن ثلاث قنوات وثلاثة أبراج لكل خلية ويزيد بشكل كبير من فرص استقبال إشارة قابلة للاستخدام من اتجاه واحد على الأقل.

الأرقام في الرسم التوضيحي هي أرقام القنوات ، والتي تتكرر كل 3 خلايا. يمكن تقسيم الخلايا الكبيرة إلى خلايا أصغر للمناطق ذات الحجم الكبير.[18]

تستخدم شركات الهاتف الخلوي أيضًا هذه الإشارة الاتجاهية لتحسين الاستقبال على طول الطرق السريعة وداخل المباني مثل الملاعب والساحات.[16]

بث الرسائل والنداء

عمليا كل نظام خلوي لديه نوع من آلية البث. يمكن استخدام هذا مباشرةً لتوزيع المعلومات على أجهزة جوّال متعددة. بشكل شائع ، على سبيل المثال في أنظمة المهاتفة المتنقلة ، فإن الاستخدام الأكثر أهمية لمعلومات البث هو إعداد قنوات للاتصال بين شخصين وجهاز الإرسال والاستقبال المتنقل والمحطة الأساسية. هذا يسمى النداء. إجراءات النداء الثلاثة المختلفة المعتمدة بشكل عام هي النداء المتسلسل والمتوازي والانتقائي.

تختلف تفاصيل عملية النداء إلى حد ما من شبكة إلى أخرى ، ولكن عادة ما نعرف عددًا محدودًا من الخلايا حيث يوجد الهاتف (تسمى هذه المجموعة من الخلايا منطقة الموقع في GSM أو UMTS النظام أو منطقة التوجيه في حالة وجود جلسة حزمة بيانات ؛ في LTE ، يتم تجميع الخلايا في مناطق التتبع). يتم إجراء النداء عن طريق إرسال رسالة البث إلى جميع تلك الخلايا. يمكن استخدام رسائل النداء لنقل المعلومات. يحدث هذا في الاستدعاء ، في أنظمة CDMA لإرسال رسائل SMS ، وفي نظام UMTS حيث يسمح بوقت استجابة منخفض للوصلة الهابطة في الاتصالات القائمة على الحزمة.

الحركة من خلية إلى أخرى وتسليمها

شبكة الهاتف المحمول

 
بنية شبكة WCDMA

المثال الأكثر شيوعًا للشبكة الخلوية هو شبكة الهاتف المحمول (الهاتف الخلوي). الهاتف المحمول هو هاتف جوال يستقبل أو يجري مكالمات من خلال موقع خلوي (محطة قاعدة) أو برج إرسال. تستخدم أمواج الراديو لنقل الإشارات من وإلى الهاتف الخليوي.

تستخدم شبكات الهاتف المحمول الحديثة الخلايا لأن الترددات اللاسلكية مورد محدود ومشترك. تغير المواقع الخلوية والهواتف الترددات تحت تحكم الكمبيوتر وتستخدم أجهزة إرسال منخفضة الطاقة بحيث يمكن استخدام عدد محدود من الترددات الراديوية في وقت واحد من قبل العديد من المتصلين بتداخل أقل.

يتم استخدام الشبكة الخلوية بواسطة مشغل الهاتف المحمول لتحقيق التغطية والقدرة لمشتركيها. تنقسم المناطق الجغرافية الكبيرة إلى خلايا أصغر لتجنب فقدان إشارة خط البصر ولدعم عدد كبير من الهواتف النشطة في تلك المنطقة. جميع مواقع الخلية متصلة بـمقسم هاتف أو (المحولات) ، والتي بدورها تتصل بـ شبكة الهاتف العامة.

في المدن ، قد يكون لكل موقع خلية نطاق يصل إلى 1⁄2 mile (0.80 km) تقريبًا ، بينما في المناطق الريفية ، يمكن أن يصل النطاق إلى 5 miles (8.0 km). من الممكن أنه في المناطق المفتوحة الصافية ، قد يتلقى المستخدم إشارات من موقع خلية ببعد 25 miles (40 km) .

نظرًا لأن جميع الهواتف المحمولة تقريبًا تستخدم التكنولوجيا الخلوية ، بما في ذلك GSM و CDMA و AMPS (تناظري) ، فإن مصطلح "الهاتف الخلوي" موجود في بعض المناطق ، ولا سيما الولايات المتحدة ، بالتبادل مع "الهاتف المحمول". ومع ذلك ، فإن الهواتف الساتلية هي هواتف محمولة لا تتصل مباشرة ببرج خلوي أرضي ولكنها قد تفعل ذلك بشكل غير مباشر عن طريق قمر صناعي. يوجد عدد من التقنيات الخلوية الرقمية المختلفة ، بما في ذلك: النظام العالمي للاتصالات المتنقلة (GSM) ، خدمة الراديو العامة للحزم (GPRS) ، cdmaOne ، CDMA2000 ، [ [Evolution-Data Optimized]] (EV-DO)، معدلات البيانات المحسنة لتطور GSM (EDGE)، النظام العالمي للاتصالات المتنقلة (UMTS)، الاتصالات اللاسلكية الرقمية المحسنة (DECT) و AMPS الرقمية (IS-136 / TDMA) و الشبكة الرقمية المحسنة المتكاملة (iDEN). اتبعت عملية الانتقال من النظير الحالي إلى المعيار الرقمي مسارًا مختلفًا تمامًا في أوروبا والولايات المتحدة.[19] ونتيجة لذلك ، ظهرت العديد من المعايير الرقمية في الولايات المتحدة ، في حين تقاربت أوروبا والعديد من البلدان مع معيار GSM.


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

بنية الشبكة الخلوية للهاتف المحمول

يتكون العرض البسيط لشبكة الراديو الخلوي الخلوي مما يلي:

هذه الشبكة هي أساس شبكة النظام GSM. هناك العديد من الوظائف التي تقوم بها هذه الشبكة للتأكد من حصول العملاء على الخدمة المطلوبة بما في ذلك إدارة التنقل والتسجيل وإعداد المكالمات و التسليم.

يتصل أي هاتف بالشبكة عبر RBS (محطة قاعدة الراديو) في زاوية الخلية المقابلة التي تتصل بدورها بـ مركز التحويل المتنقل (MSC). يوفر MSC اتصالاً بـ شبكة الهاتف العامة المحولة (PSTN). يُطلق على الرابط من هاتف إلى RBS اسم "الروابط الصاعدة" (الإرسال) بينما يُطلق على الطريقة الأخرى "الروابط الهابطة".

تستخدم القنوات الراديوية وسيلة الإرسال بفعالية من خلال استخدام أنظمة تعدد الإرسال والوصول التالية: الوصول المتعدد بتقسيم التردد (FDMA) ، الوصول المتعدد بتقسيم الزمن (TDMA) ، الوصول المتعدد بتقسيم الشفرة (CDMA) و الوصول المتعدد بتقسيم الفضاء (SDMA).

الخلايا الصغيرة

المقالة الرئيسية: خلية صغيرة

يتم تصنيف الخلايا الصغيرة ، التي تحتوي على مساحة تغطية أصغر من المحطات الأساسية ، على النحو التالي:

التسليم الخلوي في شبكات الهاتف المحمول

المقالة الرئيسية: Handover

عندما ينتقل مستخدم الهاتف من منطقة خلية إلى خلية أخرى أثناء إجراء المكالمة ، ستبحث المحطة المتنقلة عن قناة جديدة لإرفاقها حتى لا تُسقط المكالمة. بمجرد العثور على قناة جديدة ، ستطلب الشبكة من الوحدة المتنقلة التبديل إلى القناة الجديدة وفي نفس الوقت تحويل المكالمة إلى القناة الجديدة.

مع CDMA ، تشترك عدة هواتف CDMA في قناة راديو معينة. يتم فصل الإشارات باستخدام رمز تشويش وهمي (رمز PN) خاص بكل هاتف. عندما ينتقل المستخدم من خلية إلى أخرى ، يقوم الهاتف بإعداد روابط الراديو مع مواقع خلايا متعددة (أو قطاعات من نفس الموقع) في وقت واحد. يُعرف هذا بـ "التسليم المعتدل" لأنه على عكس التكنولوجيا الخلوية التقليدية ، لا توجد نقطة واحدة محددة يتحول فيها الهاتف إلى الخلية الجديدة.

في IS-95 عمليات التسليم بين الترددات والأنظمة التناظرية القديمة مثل NMT ، سيكون من المستحيل عادةً اختبار القناة المستهدفة مباشرة أثناء الاتصال. في هذه الحالة ، يجب استخدام تقنيات أخرى مثل المنارات التجريبية في IS-95. وهذا يعني أنه يوجد دائمًا انقطاع قصير في الاتصال أثناء البحث عن القناة الجديدة يتبعها مجازفة عودة غير متوقعة للقناة القديمة.

إذا لم يكن هناك اتصال مستمر أو يمكن قطع الاتصال ، فمن الممكن أن تنتقل الوحدة المتنقلة تلقائيًا من خلية إلى أخرى ثم تقوم بإشعار المحطة الأساسية بأقوى إشارة.

اختيار التردد الخلوي في شبكات الهواتف المحمولة

المقالة الرئيسية: الترددات الخلوية

يعني تأثير التردد على تغطية الخلية أن الترددات المختلفة تعمل بشكل أفضل للاستخدامات المختلفة. تعمل الترددات المنخفضة ، مثل 450 MHz NMT ، بشكل جيد جدًا لتغطية الريف. يعد GSM 900 (900 MHz) حلاً مناسبًا للتغطية الحضرية الخفيفة. يبدأ GSM 1800 (1.8 GHz) بالحد من الجدران الإنشائية. UMTS ، بتردد 2.1 GHz مشابه تمامًا في تغطية GSM 1800.

تعتبر الترددات الأعلى عيبًا عندما يتعلق الأمر بالتغطية ، ولكنها ميزة محددة عندما يتعلق الأمر بالسعة. Picocells ، تغطي على سبيل المثال يصبح طابق واحد من المبنى ممكنًا ، ويمكن استخدام نفس التردد للخلايا المجاورة عمليًا.

قد تختلف منطقة خدمة الخلية أيضًا بسبب التداخل من أنظمة الإرسال ، داخل تلك الخلية وحولها. هذا صحيح خاصة في الأنظمة القائمة على CDMA. يحتاج جهاز الاستقبال إلى نسبة الإشارة إلى الضجيج معينة ، ويجب ألا يرسل جهاز الإرسال بقوة إرسال عالية جدًا بحيث لا يتسبب في حدوث تداخل مع أجهزة إرسال أخرى. عندما يتحرك جهاز الاستقبال بعيدًا عن جهاز الإرسال ، تنخفض الطاقة المستقبلة ، وبالتالي تزيد خوارزمية التحكم في الطاقة من جهاز الإرسال من الطاقة التي يرسلها لاستعادة مستوى الطاقة المستقبلة. عندما يرتفع التداخل (الضجيج) فوق القدرة المستقبلة من جهاز الإرسال ، ولا يمكن زيادة قوة جهاز الإرسال بعد الآن ، تصبح الإشارة تالفة ولا يمكن استخدامها في النهاية. في الأنظمة القائمة على CDMA ، يكون تأثير التداخل من أجهزة الإرسال المحمولة الأخرى في نفس الخلية على منطقة التغطية واضحًا جدًا وله اسم خاص ، " التنفس الخلوي".

يمكن للمرء أن يرى أمثلة على تغطية الخلية من خلال دراسة بعض خرائط التغطية التي يقدمها المشغلون الحقيقيون على مواقع الويب الخاصة بهم أو من خلال النظر بشكل مستقل إلى خرائط التعهيد الجماعي مثل OpenSignal. في حالات معينة ، يمكنهم تحديد موقع جهاز الإرسال ، وفي حالات أخرى ، يمكن حسابه من خلال تحديد نقطة التغطية الأقوى.

يتم استخدام مكرر خلوي لتمديد تغطية الخلية إلى مناطق أكبر. وهي تتراوح من أجهزة إعادة الإرسال ذات النطاق العريض لاستخدام المستهلكين في المنازل والمكاتب إلى أجهزة إعادة الإرسال الذكية أو الرقمية لتلبية الاحتياجات الصناعية.

مقارنة الترددات المختلفة

التردد(MHz) نصف القطر الخلوي (كم) مساحة الخلية (كم2) العدد النسبي للخلايا
450 48.9 7521 1
950 26.9 2269 3.3
1800 14.0 618 12.2
2100 12.0 449 16.2

انظر أيضاً

قوائم ومعلومات تقنية:

بدءًا من EVDO ، يمكن أيضًا استخدام الأساليب التالية لتحسين الأداء:

المعدات:

آخر:

المصادر

  1. ^ أ ب ت ث Guowang Miao; Jens Zander; Ki Won Sung; Ben Slimane (2016). Fundamentals of Mobile Data Networks. Cambridge University Press. ISBN 978-1107143210.
  2. ^ Tom Simonite (24 January 2013). "Google's Private Cell Phone Network Could Be a Threat to Cellular Carriers | MIT Technology Review". Technologyreview.com. Retrieved 23 November 2013.
  3. ^ "Be Mobile, Stay Connected | PMN". Privatemobilenetworks.com. Retrieved 23 November 2013.
  4. ^ U.S. Patent 3,663,762 , issued 16 May 1972.
  5. ^ Golio, Mike; Golio, Janet (2018). RF and Microwave Passive and Active Technologies. CRC Press. pp. ix, I-1, 18–2. ISBN 9781420006728.
  6. ^ Rappaport, T. S. (November 1991). "The wireless revolution". IEEE Communications Magazine. 29 (11): 52–71. doi:10.1109/35.109666.
  7. ^ "The wireless revolution". The Economist. January 21, 1999. Retrieved 12 September 2019.
  8. ^ أ ب Baliga, B. Jayant (2005). Silicon RF Power MOSFETS. World Scientific. ISBN 9789812561213.
  9. ^ Sahay, Shubham; Kumar, Mamidala Jagadesh (2019). Junctionless Field-Effect Transistors: Design, Modeling, and Simulation. John Wiley & Sons. ISBN 9781119523536.
  10. ^ "Remarks by Director Iancu at the 2019 International Intellectual Property Conference". United States Patent and Trademark Office. June 10, 2019. Retrieved 20 July 2019.
  11. ^ Asif, Saad (2018). 5G Mobile Communications: Concepts and Technologies. CRC Press. pp. 128–134. ISBN 9780429881343.
  12. ^ O'Neill, A. (2008). "Asad Abidi Recognized for Work in RF-CMOS". IEEE Solid-State Circuits Society Newsletter. 13 (1): 57–58. doi:10.1109/N-SSC.2008.4785694. ISSN 1098-4232.
  13. ^ J. E. Flood. Telecommunication Networks. Institution of Electrical Engineers, London, UK, 1997. chapter 12.
  14. ^ "Phone Networks". The Reverse Phone. 8 يونيو 2011. Archived from the original on 30 أبريل 2012. Retrieved 2 أبريل 2012.
  15. ^ Pauli, Volker; Naranjo, Juan Diego; Seidel, Eiko (ديسمبر 2010). "Heterogeneous LTE Networks and Inter-Cell Interference Coordination" (PDF). Nomor Research. Archived from the original (PDF) on 3 سبتمبر 2013. Retrieved 2 أبريل 2012.
  16. ^ أ ب Drucker, Elliott, The Myth of Cellular Tower Health Hazards, http://www.wirelessweek.com/news/2007/03/myth-cellular-tower-health-hazards, retrieved on 19 November 2013 
  17. ^ "Cellular Telephone Basics". Privateline.com. 1 January 2006. p. 2. Archived from the original on 17 April 2012. Retrieved 2 April 2012.
  18. ^ U.S. Patent 4٬144٬411  – Cellular Radiotelephone System for Different Cell Sizes – Richard H. Frenkiel (Bell Labs), filed 22 September 1976, issued 13 March 1979
  19. ^ Paetsch, Michael (1993): The evolution of mobile communications in the US and Europe. Regulation, technology, and markets. Boston, London: Artech House (The Artech House mobile communications library).

قراءات إضافية

  • P. Key, D. Smith. Teletraffic Engineering in a competitive world. Elsevier Science B.V., Amsterdam Netherlands, 1999. ISBN 978-0444502681. Chapter 1 (Plenary) and 3 (mobile).
  • William C. Y. Lee, Mobile Cellular Telecommunications Systems (1989), McGraw-Hill.

وصلات خارجية

تمّ الاسترجاع من "https://www.marefa.org/w/index.php?title=شبكة_خلوية&oldid=2190822"