Разлика между версии на „Клетъчна мрежа“

редакция без резюме
{{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]] мрежавръзка, направенасъставена междуот няколкомножество радиосъседни клеткиедна (илина простодруга клетки)„клетки“, всяка от които обслужвана от настроенотделен [[предавател]], познат като [[клетъчна станция]] или [[базова станция]]. ТезиВсяка клеткиклетка сепокрива изпозватопределена заплощ покриванеи навсички различниклетки площизаедно с цел осигуряването наосигуряват по-широко радио покритие от покритието на една клетка. Клетъчните мрежи са асиметрични и имат комплект от настроени главни [[приемо-предавателни устройства]], всяко обслужващо клетканяколко клетки и комплект от (в повечето случайслучаи 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
* понижен разход на енергия
* 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.
 
==Основни Характеристикихарактеристики==
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;
* [[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.
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.
 
 
==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 ткситатаксита, 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 реизползванеповторно използване на честотата или образец 1/4]]
 
Повишеният [[капацитет]] вна 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 преизползванеповторно 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. ОбикновенитеСтандартните 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 [[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.
 
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.
 
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.
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.
 
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 Телефониятелефония==
{{основна|Мобилна телефония}}
[[Картинка:Gsm-bts-walbrzych.jpg|thumb|Клетъчна Станция]]
 
Най-честият пример за клетъчна мрежа е мрежата на [[мобилните телефони|мобилен телефон|мобилните телефони]]. Мобилният телефон представлява преносим телефон, който получаваприема и извършваинициира обаждания, чрезкато установява [[клетъчна станциярадио]]връзка с клетъчната станция или приемо-предавателнапредавателната кула. [[Радио Вълни]]те са използвани за трансфер на сигналиклетката, дов икоято отсе мобилния телефоннамира. ГолемиГолемите географски площирегиони (отразяващи обхвата на покритие на провайдърамобилния оператор) са разделени на по-малки клетки, за да се избегне загубата на [[line-of-sight сигнал]]а и големиятда 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. МногоНа пътиоткрити по-ясно,пространства откритибез значителни препятствия за площисигнала, потребителят може да получава сигнал от клетка отстояща на 25 мили далеч. Всяка клетка припокриваниясе другиприпокрива клетъчнисъс сайтовесъседните на нея клетки. Всички тези клетки сайтове са свързани към клетъчните телефонни централи "ключове", които от своя страна се свързват с обществената телефонна мрежа или другс преминаванетодруги на клетъчнитемобилни компанияоператори.
 
ПоГоворейки по телефона, потребителят може да се движи от една клетка вкъм друга. Тогава базовите областстанции, превключващитев чийто обсег се намира телефонът, превключват автоматично командиобслужването слушалкатана ивръзката към онази клетка, сайткоято сима по-силен сигнал (отчетении отсъответно мобиленсе телефонползва нов радио канал (честота), зано дабез отидететова нада новисе радиоотрази канална (честота)връзката. Когато слушалкатателефонът реагирасе чрезрегистрира новикъм клеткинова сайтклетка, обменпроцесът ключовена за присъединяванекриптиране на новивръзката се клеткиповтаря сайтотначало.
 
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.