מהו טלפון סלולרי? זוהי מערכת המשתמשת במספר רב של משדרים אלחוטיים בהספק נמוך כדי ליצור תאים, אזור הכיסוי הגיאוגרפי העיקרי של מערכת תקשורת אלחוטית. רמות הספק משתנות מאפשרות לקבוע גדלי תאים בהתאם לצפיפות המנוי ולצרכים האזוריים.
כאשר משתמשים ניידים עוברים מתא לתא, השיחות שלהם "מועברות" בין אזורים אלה כדי להבטיח שירות ללא הפרעה. ניתן לעשות שימוש חוזר בערוצים (תדרים) ביחידה אחת כזו באחרת במרחק מסוים.
סלולר הוא…
Cellular מתייחס לשירות הטלפון הנייד המשופר (AMPS), המחלק אזור גיאוגרפי לאזורים הנקראים תאים. מטרת הפיצול הזה היא להפיק את המרב מהמספר המצומצם של תדרי השידור.
סלולר היא סוג של טכנולוגיית תקשורת המאפשרת שימוש בטלפונים ניידים.
טלפון ניידהוא רדיו דו-כיווני המספק שידור וקבלה בו-זמנית.
תקשורת סלולרית מבוססת על החלוקה הגיאוגרפית של אזור כיסוי התקשורת. לכל תא מוקצה מספר מסוים של תדרים (או ערוצים), המאפשרים למספר רב של מנויים לנהל שיחות בו-זמנית.
המרכיב המשותף של כל הדורות של טכנולוגיות תקשורת סלולרית הוא השימוש בתדרי רדיו מסוימים (RF) וכן שימוש חוזר בתדרים. זה מאפשר לספק שירותים למספר רב של מנויים תוך צמצום מספר הערוצים (רוחב הפס). זה גם מאפשר לך ליצור רשתות רחבות על ידי שילוב מלא של יכולות טלפון נייד מתקדמות.
הגידול בביקוש ובצריכה, כמו גם הפיתוח של סוגים שונים של שירותים, האיצו את ההתפתחות הטכנולוגית המהירה של הרשתות המודרניות, כמו גם את השיפור המתמיד של המכשירים הסלולריים עצמם.
איך עובדת תקשורת סלולרית
כל טלפון נייד משתמש בערוץ רדיו זמני נפרד כדי לתקשר עם האתר הסלולרי. אתר זה תומך בתקשורת עם טלפונים רבים בו זמנית באמצעות ערוץ אחד לכל טלפון. ערוצים משתמשים בזוג תדרים סלולריים:
- קו ישיר לשידור מאתר סלולרי.
- הפוך קו כדי שהאתר הסלולרי יוכל לקבל שיחות ממשתמשים.
אנרגיית הרדיו מתפזרת למרחקים, כך שטלפונים ניידים חייבים להישאר קרובים לתחנת הבסיס כדי לשמור על קשר. מבנה בסיסי של מוביילרשתות כוללות מערכות טלפון ושירותי רדיו.
עקרון התקשורת הסלולרית (עבור בובות)
התהליך מתחיל בהפעלת השבב על ידי הזנת קוד ה-PIN של כרטיס ה-SIM שהוכנס. לאחר מכן האות הסלולרי מועבר על פני ערוצי הבקרה. תשובת המספר הנקרא מועברת בערוץ בקרה חופשי לאנטנה של תחנת הבסיס, משם היא מועברת למרכז המיתוג הנייד.
מרכז המיתוג מחפש תחנת בסיס עם עוצמת האות המקסימלית של הטלפון הסלולרי של מנוי סלולרי ומעביר אליה את השיחה.
ארכיטקטורה מוקדמת של מערכת הטלפון
השירות הסלולרי המסורתי היה בנוי בדומה לשידורי טלוויזיה: משדר אחד חזק מאוד, הממוקם בנקודה הגבוהה ביותר באזור, ישדר עד לרדיוס של חמישים קילומטרים.
המושג הסלולרי בנה את רשת הטלפון בצורה שונה. במקום להשתמש במשדר חזק אחד, הרבה משדרים בעלי הספק נמוך הוצבו בכל אזור הכיסוי הסלולרי.
לדוגמה, על ידי חלוקת אזור למאה אזורים שונים (תאים) עם משדרי הספק נמוך באמצעות שתים עשרה שיחות (ערוצים), ניתן להגדיל באופן תיאורטי את קיבולת המערכת מ-12 שיחות או ערוצי קול באמצעות משדר חזק אחד ל-12 מאה שיחות (ערוצים) באמצעות מאה משדרי הספק נמוך.
אזור עיר מוגדר כמסורתירשת טלפונים ניידים עם משדר אחד חזק.
מערכת תקשורת סלולרית באמצעות קונספט סלולרי
בעיות הפרעות הנגרמות על ידי מכשירים ניידים המשתמשים באותו ערוץ באזורים סמוכים הוכיחו שלא ניתן לעשות שימוש חוזר בכל הערוצים בכל תא. למרות שזה השפיע על האפקטיביות של הרעיון המקורי, שימוש חוזר בתדרים הפך לפתרון בר-קיימא לבעיות של מערכות טלפוניה סלולרית.
מהנדסים גילו שהשפעת ההפרעות לא קשורה למרחק בין אזורים, אלא ליחס בין המרחק להספק (רדיוס) של משדרי האזור. על ידי הקטנת רדיוס האזור בחמישים אחוז, ספקי שירות יכולים להכפיל פי ארבעה את מספר הלקוחות הפוטנציאליים באזור.
למערכות המבוססות על אזורים ברדיוס של קילומטר אחד יהיו פי מאה יותר ערוצים ממערכות המבוססות על אזורים ברדיוס של עשרה קילומטרים. ספקולציות הובילו למסקנה שעל ידי הקטנת רדיוס האזור לכמה מאות מטרים, ניתן היה לשרת מיליוני שיחות.
המושג הסלולרי משתמש ברמות מתח נמוכות משתנות, המאפשר להתאים את התאים לצפיפות המנויים ולצורכי האזור. ככל שהאוכלוסייה גדלה, ניתן להוסיף תאים כדי להתאים לגידול זה.
ניתן לעשות שימוש חוזר בתדרים סלולריים המשמשים באשכול תאים אחד בתאים אחרים. ניתן להעביר שיחות מתא לתא כדי לשמור על קבועחיבור טלפון כאשר המשתמש עובר ביניהם.
ציוד רדיו סלולרי (תחנת בסיס) יכול לתקשר עם טלפונים ניידים כל עוד הם בטווח. אנרגיית הרדיו מתפזרת למרחקים, ולכן טלפונים ניידים חייבים להיות בטווח הפעולה של תחנת הבסיס. כמו מערכת הרדיו הנייד המוקדמת, תחנת הבסיס מתקשרת עם טלפונים ניידים דרך ערוץ.
הערוץ מורכב משני תדרים: אחד לשידור לתחנת הבסיס ואחד לקבלת מידע מתחנת הבסיס.
ארכיטקטורת מערכת התא
הגברת הביקוש והאיכות הירודה של השירותים הקיימים הניעו ספקי שירותים ניידים לבחון דרכים לשיפור איכות השירות ולתמוך ביותר משתמשים במערכות שלהם. מכיוון שכמות ספקטרום התדרים הזמינה לשימוש סלולרי נייד הייתה מוגבלת, היה צורך בשימוש יעיל בתדרים הנדרשים כדי לכסות את התקשורת.
בטלפוניה הסלולרית של היום, אזורים כפריים ועירוניים מחולקים לאזורים לפי כללי שירות ספציפיים. פרמטרי פריסה כגון מספר חלוקות וגדלי תאים נקבעים על ידי מהנדסים מנוסים בארכיטקטורה סלולרית.
הקצאה לכל אזור מתוכננת לפי התוכנית ההנדסית, הכוללת תאים, אשכולות, שימוש חוזר בתדר ומסירה.
התא הוא היחידה הגיאוגרפית הבסיסית של המערכת הסלולרית. אלו תחנות הבסיסהעברת אות דרך אזורים גיאוגרפיים קטנים, המיוצגים כמשושים. הגודל של כל אחד משתנה בהתאם לנוף. בשל מגבלות המוטלות על ידי שטח טבעי ומבנים מלאכותיים, הצורה האמיתית של התאים אינה משושה מושלם.
אשכול הוא קבוצה של תאים. לא נעשה שימוש חוזר בערוץ באשכול.
מכיוון שרק מספר קטן של תדרי רדיו היו זמינים עבור מערכות ניידות, המהנדסים נאלצו למצוא דרך לעשות שימוש חוזר בערוצי רדיו כדי לשאת יותר משיחה אחת בו-זמנית. ההחלטה שקיבלה התעשייה נקראה תזמון או שימוש חוזר בתדירות. שימוש חוזר בתדרים התממש על ידי מבנה מחדש של הארכיטקטורה של מערכת הטלפון הנייד לרעיון של תקשורת סלולרית.
הסטנדרטים הסלולריים הם כדלקמן: הרעיון של שימוש חוזר בתדרים מבוסס על הקצאת לכל תא קבוצה של ערוצי רדיו המשמשים בתוך אזור גיאוגרפי קטן. לתאים מוקצית קבוצת ערוצים שונה לחלוטין מיחידות דומות שכנות. אזור הכיסוי שלהם נקרא הטבעה. טביעת הרגל הזו מוגבלת על ידי גבול כך שניתן להשתמש באותה קבוצת ערוצים בתאים שונים המרוחקים מספיק זה מזה כדי שהתדרים שלהם לא יפריעו.
לתאים עם אותו מספר יש את אותה סט של תדרים. אם מספר התדרים הזמינים הוא 7, גורם השימוש החוזר בתדרשווה 1/7. כלומר, כל תא משתמש ב-1/7 מהערוצים הסלולריים הזמינים.
מכשולים בפיתוח תקשורת סלולרית
למרבה הצער, שיקולים כלכליים הפכו את הרעיון של בניית מערכות שלמות עם הרבה שטחים קטנים ללא מעשי. כדי להתגבר על הקושי הזה, מפעילי מערכות פיתחו את הרעיון של פיצול תאים. כאשר אזור שירות הופך מלא במשתמשים, גישה זו משמשת לחלוקת אזור אחד לקטנים יותר. לפיכך, ניתן לחלק מרכזים עירוניים לאזורים רבים ככל שיידרש על מנת לספק רמת שירות מקובלת באזורים עתירי תנועה, בעוד שניתן להשתמש בתאים גדולים יותר ופחות יקרים לכיסוי אזורים כפריים מרוחקים.
המשוכה האחרונה בפיתוח הרשת הסלולרית קשורה לבעיה שנוצרה כאשר מנוי סלולרי עבר מתא אחד לאחר במהלך שיחה. מכיוון שאזורים סמוכים אינם משתמשים באותם ערוצי רדיו, יש לבטל את השיחה או להעביר מערוץ רדיו אחד לאחר כאשר המשתמש חוצה את הקו בין תאים סמוכים.
מכיוון שביטול שיחה אסור, נוצר תהליך מסירה. מסירה מתרחשת כאשר רשת טלפונים ניידים מעבירה אוטומטית שיחה לערוץ רדיו אחר כאשר המכשיר הנייד חוצה תאים סמוכים.
במהלך שיחה, שני הצדדים נמצאים באותו ערוץ קולי. כאשר המכשיר הנייד עוזב את אזור הכיסוי של זהאתר סלולרי, הקליטה הופכת חלשה. בשלב זה, אתר הסלולר שנמצא בשימוש מבקש מסירה. המערכת מעבירה את השיחה לערוץ בתדירות גבוהה יותר באתר החדש מבלי להפסיק את השיחה או להתריע בפני המשתמש. השיחה נמשכת כל עוד המשתמש מדבר והמתקשר לא שם לב למסירה.
רכיבי מערכת סלולרית
המערכת הסלולרית מציעה מרכזיות טלפון ניידות וניידות את אותו שירות כמו מרכזיות קבועות דרך לולאות קוויות קונבנציונליות. הוא מסוגל לשרת עשרות אלפי מנויים במטרופולין גדול. מערכת התקשורת הסלולרית מורכבת מארבעת המרכיבים העיקריים הבאים הפועלים יחד כדי לספק שירותי טלפון סלולרי למנויים:
- רשת טלפונים ציבורית (PSTN).
- מרכזית טלפון סלולרית (MTSO).
- אתר סלולרי עם מערכת אנטנה.
- Mobile Subscriber Station (MSU).
PSTN מורכב מרשתות מקומיות, רשתות מרכזיות ורשתות למרחקים ארוכים המחברים טלפונים והתקני תקשורת אחרים ברחבי העולם.
MTSO הוא המשרד המרכזי לתקשורת סלולרית. הוא מכיל מרכז מיתוג תקשורת (MSC), בקרת שטח ותחנות ממסר להעברת שיחות מאתרים סלולריים למשרדים מרכזיים קוויים (PSTN).
המונח "אתר סלולרי" משמש להתייחסות למיקום הפיזי של ציוד הרדיו המספק כיסוי סלולרי. רשימת החומרה הממוקמת באתר הסלולרי כוללת ספקי כוח,ציוד ממשק, משדרי ומקלטי RF ומערכות אנטנות.
יחידת המנויים הניידים מורכבת מיחידת בקרה ומקלט משדר המשדר ומקבל שידורי רדיו אל ומאתר הסלולר. שלושה סוגים של MSUs זמינים:
- טלפון נייד (הספק שידור אופייני 4.0W).
- נייד (0.6W הספק שידור טיפוסי).
- ניתן להובלה (הספק שידור אופייני הוא 1.6W).
מגדלי תאים מזיקים
תקשורת סלולרית היא פריצת דרך גדולה במדע ובטכנולוגיה של זמנה, שלא הייתה נטולת השלכות. תעשיית הטלפונים הסלולריים ממשיכה לטעון שמגדלי סלולר אינם מהווים סכנה בריאותית, אך פחות אנשים מאמינים בכך בימינו.
האם מגדלי סלולר מזיקים? למרבה הצער, התשובה הנכונה היא כן. מיקרוגלים יכולים להפריע לשדות האלקטרומגנטיים של הגוף שלך, ולגרום לבעיות בריאות פוטנציאליות רבות:
- כאבי ראש.
- אובדן זיכרון.
- לחץ קרדיווסקולרי.
- ספירת זרע נמוכה.
- פגמים מלידה.
- סרטן.
ישנן עדויות חזקות לכך שקרינה אלקטרומגנטית ממגדלים מזיקה לבריאות.
דוגמה: מחקר על השפעת מגדל כלוב על עדר בקר לחלב בוצע על ידי ממשלת מדינת בוואריה בגרמניה, התוצאות פורסמו ב-1998. הקמת המגדל גרמה להשפעות בריאותיות שליליות, וכתוצאה מכך נפילה מורגשתתנובת חלב. מהלך הבקר החזיר את תנובת החלב. העברתם חזרה למרעה המקורי שיצרה את הבעיה.
תקשורת סלולרית ברוסיה
מתוך 100 קודים סלולריים רוסים אפשריים, 79 נמצאים בשימוש ו-21 בחינם. קודים בחינם נמצאים במילואים ועדיין אינם שייכים לאף מפעיל.
יותר מ-80 חברות תקשורת סלולרית רשומות בפדרציה הרוסית, המספקות את שירותיהן במדינה. למפעילים סלולריים יש קודי חיוג בפורמט 9xx. מספרי טלפון סלולריים הם עשר ספרות ומתחילים ב-+79xx או 89xx.
המפעילים הגדולים ביותר כוללים: MTS (Mobile TeleSystems), Beeline (Vympel-Communications), MegaFon, Tele2 (T2-Mobile). שלושת המפעילים הגדולים (MTS, Beeline ו-MegaFon) מחזיקים בסדרה שלמה של מספרים.
