Εκατομμύρια άνθρωποι σε όλο τον κόσμο χρησιμοποιούν κινητά τηλέφωνα επειδή τα κινητά τηλέφωνα έχουν κάνει πολύ πιο εύκολη την επικοινωνία με ανθρώπους σε όλο τον κόσμο.

Τα κινητά τηλέφωνα αυτές τις μέρες διαθέτουν μια σειρά από λειτουργίες και όλο και περισσότερα γίνονται διαθέσιμα καθημερινά. Ανάλογα με το μοντέλο του κινητού σας τηλεφώνου, μπορείτε να κάνετε τα εξής:

Αποθηκεύστε σημαντικές πληροφορίες
Κρατήστε σημειώσεις ή κάντε μια λίστα υποχρεώσεων
Καταγράψτε σημαντικές συναντήσεις και ενεργοποιήστε τα ξυπνητήρια για υπενθυμίσεις
χρησιμοποιήστε μια αριθμομηχανή για υπολογισμούς
αποστολή ή λήψη αλληλογραφίας
αναζητήστε πληροφορίες (ειδήσεις, δηλώσεις, ανέκδοτα και πολλά άλλα) στο Διαδίκτυο
παίξε παιχνίδια
βλέπω τηλεόραση
Στείλε μηνύματα
χρησιμοποιήστε άλλες συσκευές όπως συσκευές αναπαραγωγής MP3, PDA και συστήματα πλοήγησης GPS.

Αλλά δεν έχετε αναρωτηθεί ποτέ πώς λειτουργεί ένα κινητό τηλέφωνο; Και τι το κάνει διαφορετικό από ένα απλό σταθερό τηλέφωνο; Τι σημαίνουν όλοι αυτοί οι όροι PCS, GSM, CDMA και TDMA; Αυτό το άρθρο θα μιλήσει για νέες δυνατότητες των κινητών τηλεφώνων.

Ας ξεκινήσουμε με το γεγονός ότι ένα κινητό τηλέφωνο είναι ουσιαστικά ραδιόφωνο - πιο προηγμένος τύπος, αλλά παρόλα αυτά ραδιόφωνο. Το ίδιο το τηλέφωνο δημιουργήθηκε από τον Alexander Graham Bell το 1876, και η ασύρματη επικοινωνία λίγο αργότερα από τον Nikolai Tesla στη δεκαετία του 1880 (ο Ιταλός Guglielmo Marconi άρχισε να μιλά για την ασύρματη επικοινωνία το 1894). Ήταν προορισμένο για αυτές τις δύο μεγάλες τεχνολογίες να ενωθούν.

Στην αρχαιότητα, όταν δεν υπήρχαν κινητά τηλέφωνα, οι άνθρωποι εγκαθιστούσαν ραδιοτηλέφωνα στα αυτοκίνητά τους για να επικοινωνούν. Αυτό το ραδιοτηλεφωνικό σύστημα λειτουργούσε χρησιμοποιώντας μια κύρια κεραία εγκατεστημένη σε έναν πύργο έξω από την πόλη και υποστήριζε περίπου 25 κανάλια. Για να συνδεθεί με την κύρια κεραία, το τηλέφωνο έπρεπε να έχει έναν ισχυρό πομπό - με ακτίνα περίπου 70 km.

Αλλά πολλοί δεν μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν τέτοια ραδιοφωνικά τηλέφωνα λόγω του περιορισμένου αριθμού καναλιών.

Η ιδιοφυΐα του κινητού συστήματος έγκειται στη διαίρεση της πόλης σε πολλά στοιχεία («κελιά»). Αυτό προωθεί την επαναχρησιμοποίηση συχνοτήτων σε όλη την πόλη, έτσι ώστε εκατομμύρια άνθρωποι να μπορούν να χρησιμοποιούν κινητά τηλέφωνα ταυτόχρονα. Το «Honeycomb» δεν επιλέχθηκε τυχαία, αφού είναι η κηρήθρα (σε σχήμα εξάγωνου) που μπορεί να καλύψει καλύτερα την περιοχή.

Για να κατανοήσετε καλύτερα τη λειτουργία ενός κινητού τηλεφώνου, είναι απαραίτητο να συγκρίνετε το ραδιόφωνο CB (δηλαδή το κανονικό ραδιόφωνο) και το ασύρματο τηλέφωνο.

Φορητή συσκευή full-duplex έναντι half-duplex - τα ραδιοτηλέφωνα, όπως τα απλά ραδιόφωνα, είναι συσκευές μισής διπλής όψης. Αυτό σημαίνει ότι δύο άτομα χρησιμοποιούν την ίδια συχνότητα, επομένως μπορούν να μιλήσουν μόνο εναλλάξ. Ένα κινητό τηλέφωνο είναι μια συσκευή full-duplex, που σημαίνει ότι ένα άτομο χρησιμοποιεί δύο συχνότητες: η μία συχνότητα είναι για να ακούει το άτομο από την άλλη πλευρά, η άλλη για να μιλάει. Επομένως, μπορείτε να μιλάτε ταυτόχρονα σε κινητά τηλέφωνα.

Κανάλια - ένα ραδιοτηλέφωνο χρησιμοποιεί μόνο ένα κανάλι, ένα ραδιόφωνο έχει περίπου 40 κανάλια. Ένα απλό κινητό τηλέφωνο μπορεί να έχει 1.664 κανάλια ή περισσότερα.

Σε συσκευές ημι-αμφίδρομης λειτουργίας, και οι δύο ραδιοπομποί χρησιμοποιούν την ίδια συχνότητα, επομένως μόνο ένα άτομο μπορεί να μιλήσει. Σε συσκευές full duplex, οι 2 πομποί χρησιμοποιούν διαφορετικές συχνότητες, ώστε οι άνθρωποι να μπορούν να μιλάνε ταυτόχρονα. Τα κινητά τηλέφωνα είναι συσκευές full duplex.

Σε ένα τυπικό σύστημα κινητής τηλεφωνίας των ΗΠΑ, ένας χρήστης κινητού τηλεφώνου χρησιμοποιεί περίπου 800 συχνότητες για να μιλήσει στην πόλη. Ένα κινητό τηλέφωνο χωρίζει μια πόλη σε αρκετές εκατοντάδες. Κάθε κελί έχει συγκεκριμένο μέγεθος και καλύπτει έκταση 26 km2. Οι κηρήθρες μοιάζουν με εξάγωνα κλεισμένα σε ένα πλέγμα.

Επειδή τα κινητά τηλέφωνα και οι σταθμοί χρησιμοποιούν πομπούς χαμηλής ισχύος, οι μη γειτονικές κυψέλες ενδέχεται να χρησιμοποιούν τις ίδιες συχνότητες. Τα δύο κελιά μπορεί να χρησιμοποιούν τις ίδιες συχνότητες. Το κυψελοειδές δίκτυο αποτελείται από ισχυρούς υπολογιστές υψηλής ταχύτητας, σταθμούς βάσης (πομποδέκτες VHF πολλαπλών συχνοτήτων) που διανέμονται σε ολόκληρη την περιοχή εργασίας του κυψελοειδούς δικτύου, κινητά τηλέφωνα και άλλο εξοπλισμό υψηλής τεχνολογίας. Θα μιλήσουμε για τους σταθμούς βάσης περαιτέρω, αλλά τώρα ας δούμε τα «κελιά» που συνθέτουν ένα κυψελοειδές σύστημα.

Μία κυψέλη σε ένα αναλογικό κυψελοειδές σύστημα χρησιμοποιεί το 1/7 των διαθέσιμων καναλιών αμφίδρομης επικοινωνίας. Αυτό σημαίνει ότι κάθε κελί (από τα 7 κελιά του πλέγματος) χρησιμοποιεί το 1/7 των διαθέσιμων καναλιών, τα οποία έχουν το δικό τους σύνολο συχνοτήτων και επομένως δεν επικαλύπτονται μεταξύ τους:

Ένας χρήστης κινητού τηλεφώνου λαμβάνει συνήθως 832 ραδιοσυχνότητες για να μιλήσει στην πόλη.
Κάθε κινητό τηλέφωνο χρησιμοποιεί 2 συχνότητες ανά κλήση - το λεγόμενο. αμφίδρομο κανάλι - επομένως, για κάθε χρήστη κινητού τηλεφώνου υπάρχουν 395 κανάλια επικοινωνίας (οι υπόλοιπες 42 συχνότητες χρησιμοποιούνται από το κύριο κανάλι - θα μιλήσουμε για αυτό αργότερα).

Έτσι, κάθε κυψέλη έχει έως και 56 διαθέσιμα κανάλια επικοινωνίας. Αυτό σημαίνει ότι 56 άτομα θα μπορούν να μιλούν ταυτόχρονα σε κινητά τηλέφωνα. Η πρώτη τεχνολογία κινητής τηλεφωνίας, το 1G, θεωρείται ανάλογο του κυψελοειδούς δικτύου. Από τότε που άρχισε να χρησιμοποιείται η ψηφιακή μετάδοση πληροφοριών (2G), ο αριθμός των καναλιών έχει αυξηθεί σημαντικά.

Τα κινητά τηλέφωνα έχουν ενσωματωμένους πομπούς χαμηλής ισχύος, επομένως λειτουργούν σε 2 επίπεδα σήματος: 0,6 Watt και 3 Watt (για σύγκριση, εδώ είναι ένα απλό ραδιόφωνο που λειτουργεί στα 4 Watt). Οι σταθμοί βάσης χρησιμοποιούν επίσης πομπούς χαμηλής ισχύος, αλλά έχουν τα δικά τους πλεονεκτήματα:

Η μετάδοση του σήματος του σταθμού βάσης και του κινητού τηλεφώνου μέσα σε κάθε κυψέλη δεν σας επιτρέπει να μετακινηθείτε μακριά από την κυψέλη. Με αυτόν τον τρόπο, και τα δύο κύτταρα μπορούν να επαναχρησιμοποιήσουν τις ίδιες 56 συχνότητες. Οι ίδιες συχνότητες μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε όλη την πόλη.
Η κατανάλωση φόρτισης ενός κινητού τηλεφώνου, που συνήθως λειτουργεί με μπαταρία, δεν είναι σημαντικά υψηλή. Οι πομποί χαμηλής κατανάλωσης σημαίνουν μικρές μπαταρίες, γεγονός που κάνει τα κινητά τηλέφωνα πιο συμπαγή.

Ένα κυψελοειδές δίκτυο χρειάζεται έναν αριθμό σταθμών βάσης, ανεξάρτητα από το μέγεθος της πόλης. Μια μικρή πόλη πρέπει να έχει αρκετές εκατοντάδες πύργους. Όλοι οι χρήστες κινητών τηλεφώνων σε οποιαδήποτε πόλη διοικούνται από ένα κεντρικό γραφείο, το οποίο ονομάζεται Κέντρο Εναλλαγής κινητών τηλεφώνων. Αυτό το κέντρο ελέγχει όλες τις τηλεφωνικές κλήσεις και τους σταθμούς βάσης σε μια δεδομένη περιοχή.

Κωδικοί κινητών τηλεφώνων

Ο Electronic Sequence Number (ESN) είναι ένας μοναδικός αριθμός 32-bit που έχει προγραμματιστεί στο κινητό τηλέφωνο από τον κατασκευαστή.
Ο αριθμός αναγνώρισης κινητού τηλεφώνου (MIN) είναι ένας 10ψήφιος κωδικός που προέρχεται από έναν αριθμό κινητού τηλεφώνου.
Ο κωδικός αναγνώρισης συστήματος (SID) είναι ένας μοναδικός 5ψήφιος κωδικός που εκχωρείται σε κάθε εταιρεία FCC. Οι δύο τελευταίοι κωδικοί, MIN και SID, προγραμματίζονται στο κινητό τηλέφωνο όταν αγοράζετε την κάρτα και ενεργοποιείτε το τηλέφωνο.

Κάθε κινητό τηλέφωνο έχει τον δικό του κωδικό. Απαιτούνται κωδικοί για την αναγνώριση τηλεφώνων, κατόχων κινητών τηλεφώνων και παρόχων κινητής τηλεφωνίας. Για παράδειγμα, έχεις ένα κινητό τηλέφωνο, το ανοίγεις και προσπαθείς να κάνεις μια κλήση. Δείτε τι συμβαίνει αυτό το διάστημα:

Όταν ενεργοποιείτε για πρώτη φορά το τηλέφωνο, αναζητά έναν κωδικό αναγνώρισης στο κύριο κανάλι ελέγχου. Ένα κανάλι είναι μια ειδική συχνότητα που χρησιμοποιούν τα κινητά τηλέφωνα και ο σταθμός βάσης για τη μετάδοση σημάτων. Εάν το τηλέφωνο δεν μπορεί να βρει το κανάλι ελέγχου, τότε δεν είναι προσβάσιμο και στην οθόνη εμφανίζεται το μήνυμα "χωρίς δίκτυο".
Όταν το τηλέφωνο λαμβάνει έναν κωδικό αναγνώρισης, τον ελέγχει με τον δικό του κωδικό. Εάν υπάρχει αντιστοιχία, επιτρέπεται στο κινητό τηλέφωνο να συνδεθεί στο δίκτυο.
Μαζί με τον κωδικό, το τηλέφωνο ζητά πρόσβαση στο δίκτυο και το Mobile Switching Center καταγράφει τη θέση του τηλεφώνου στη βάση δεδομένων, έτσι ώστε το Switching Center να γνωρίζει ποιο τηλέφωνο χρησιμοποιείτε όταν θέλει να σας στείλει ένα μήνυμα υπηρεσίας.
Το κέντρο μεταγωγής λαμβάνει κλήσεις και μπορεί να υπολογίσει τον αριθμό σας. Ανά πάσα στιγμή, μπορεί να αναζητήσει τον αριθμό τηλεφώνου σας στη βάση δεδομένων του.
Το κέντρο μεταγωγής επικοινωνεί με το κινητό σας τηλέφωνο για να σας πει ποια συχνότητα να χρησιμοποιήσετε και αφού το κινητό τηλέφωνο επικοινωνήσει με την κεραία, το τηλέφωνο αποκτά πρόσβαση στο δίκτυο.

Το κινητό τηλέφωνο και ο σταθμός βάσης διατηρούν σταθερή ραδιοεπικοινωνία. Ένα κινητό τηλέφωνο αλλάζει περιοδικά από έναν σταθμό βάσης σε έναν άλλο, το οποίο εκπέμπει ένα ισχυρότερο σήμα. Εάν ένα κινητό τηλέφωνο μετακινηθεί έξω από το πεδίο ενός σταθμού βάσης, δημιουργεί μια σύνδεση με έναν άλλο, κοντινό σταθμό βάσης, ακόμη και κατά τη διάρκεια μιας συνομιλίας. Οι δύο σταθμοί βάσης «επικοινωνούν» μέσω του Switching Center, το οποίο εκπέμπει σήμα στο κινητό σας για αλλαγή συχνότητας.

Υπάρχουν περιπτώσεις που, κατά τη μετακίνηση, το σήμα μετακινείται από τη μια κυψέλη στην άλλη, που ανήκει σε άλλη εταιρεία κινητής τηλεφωνίας. Σε αυτή την περίπτωση, το σήμα δεν εξαφανίζεται, αλλά μεταφέρεται σε άλλο πάροχο κινητής τηλεφωνίας.

Τα περισσότερα σύγχρονα κινητά τηλέφωνα μπορούν να λειτουργούν σε διάφορα πρότυπα, γεγονός που σας επιτρέπει να χρησιμοποιείτε υπηρεσίες περιαγωγής σε διαφορετικά κυψελωτά δίκτυα. Το κέντρο μεταγωγής του οποίου τα κελιά χρησιμοποιείτε τώρα επικοινωνεί με το κέντρο μεταγωγής και ζητά επιβεβαίωση κωδικού. Το σύστημά σας μεταφέρει όλα τα δεδομένα σχετικά με το τηλέφωνό σας σε άλλο σύστημα και το Κέντρο μεταγωγής σας συνδέει με τις κυψέλες της νέας εταιρείας κινητής τηλεφωνίας. Και το πιο εκπληκτικό είναι ότι όλα αυτά γίνονται μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα.

Το πιο ενοχλητικό σε όλα αυτά είναι ότι μπορείτε να πληρώσετε μια όμορφη δεκάρα για κλήσεις περιαγωγής. Στα περισσότερα τηλέφωνα, όταν περνάτε για πρώτη φορά τα σύνορα, εμφανίζεται η υπηρεσία περιαγωγής. Διαφορετικά, καλύτερα να ελέγξετε τον χάρτη κάλυψης του κινητού σας, ώστε να μην χρειάζεται να πληρώνετε «φουσκωμένα» τιμολόγια αργότερα. Επομένως, ελέγξτε αμέσως το κόστος αυτής της υπηρεσίας.

Λάβετε υπόψη ότι το τηλέφωνο πρέπει να λειτουργεί σε περισσότερες από μία ζώνες, εάν θέλετε να χρησιμοποιήσετε την υπηρεσία περιαγωγής, επειδή διαφορετικές χώρες χρησιμοποιούν διαφορετικές ζώνες.

Το 1983 αναπτύχθηκε το πρώτο αναλογικό πρότυπο κινητής τηλεφωνίας, το AMPS (Advanced Mobile Telephone Service). Αυτό το αναλογικό πρότυπο κινητής επικοινωνίας λειτουργεί στην περιοχή συχνοτήτων από 825 έως 890 MHz. Προκειμένου να διατηρηθεί ο ανταγωνισμός και να διατηρηθούν οι τιμές στην αγορά, η ομοσπονδιακή κυβέρνηση των ΗΠΑ απαίτησε να υπάρχουν τουλάχιστον δύο εταιρείες που ασκούν την ίδια δραστηριότητα στην αγορά. Μια τέτοια εταιρεία στις Ηνωμένες Πολιτείες ήταν η Local Telephone Company (LEC).

Κάθε εταιρεία είχε τις δικές της 832 συχνότητες: 790 για κλήσεις και 42 για δεδομένα. Για τη δημιουργία ενός καναλιού, χρησιμοποιήθηκαν δύο συχνότητες ταυτόχρονα. Το εύρος συχνοτήτων για το αναλογικό κανάλι ήταν συνήθως 30 kHz. Το εύρος εκπομπής και λήψης του καναλιού φωνής χωρίζεται κατά 45 MHz, έτσι ώστε το ένα κανάλι να μην επικαλύπτει το άλλο.

Μια έκδοση του προτύπου AMPS που ονομάζεται NAMPS (Σύστημα προηγμένων επικοινωνιών στενής ζώνης) χρησιμοποιεί νέες ψηφιακές τεχνολογίες για να επιτρέψει στο σύστημα να τριπλασιάσει τις δυνατότητές του. Όμως, παρόλο που χρησιμοποιεί νέες ψηφιακές τεχνολογίες, αυτή η έκδοση παραμένει απλώς αναλογική. Τα αναλογικά πρότυπα AMPS και NAMPS λειτουργούν μόνο στα 800 MHz και δεν μπορούν ακόμη να προσφέρουν μεγάλη ποικιλία λειτουργιών, όπως σύνδεση στο Διαδίκτυο και αλληλογραφία.

Τα ψηφιακά κινητά τηλέφωνα ανήκουν στη δεύτερη γενιά (2G) της κινητής τεχνολογίας. Χρησιμοποιούν την ίδια τεχνολογία ραδιοφώνου με τα αναλογικά τηλέφωνα, αλλά με λίγο διαφορετικό τρόπο. Τα αναλογικά συστήματα δεν χρησιμοποιούν πλήρως το σήμα μεταξύ του τηλεφώνου και του δικτύου κινητής τηλεφωνίας - τα αναλογικά σήματα δεν μπορούν να μπλοκάρουν ή να χειριστούν τόσο εύκολα όσο τα ψηφιακά σήματα. Αυτός είναι ένας λόγος για τον οποίο πολλές εταιρείες καλωδίων στρέφονται στην ψηφιακή - ώστε να μπορούν να χρησιμοποιούν περισσότερα κανάλια σε μια δεδομένη ζώνη. Είναι εκπληκτικό πόσο αποτελεσματικό μπορεί να είναι ένα ψηφιακό σύστημα.

Πολλά ψηφιακά κινητά συστήματα χρησιμοποιούν διαμόρφωση συχνότητας (FSK) για τη μετάδοση και λήψη δεδομένων μέσω της αναλογικής πύλης AMPS. Η διαμόρφωση συχνότητας χρησιμοποιεί 2 συχνότητες, η μία για τη λογική μία, η άλλη για τη λογική μηδέν, επιλέγοντας μεταξύ των δύο, κατά τη μετάδοση ψηφιακών πληροφοριών μεταξύ του πύργου και του κινητού τηλεφώνου. Για να μετατραπούν οι αναλογικές πληροφορίες σε ψηφιακές και αντίστροφα, απαιτείται διαμόρφωση και ένα σχήμα κωδικοποίησης. Αυτό υποδηλώνει ότι τα ψηφιακά κινητά τηλέφωνα πρέπει να είναι σε θέση να επεξεργάζονται δεδομένα γρήγορα.

Όσον αφορά την πολυπλοκότητα ανά κυβική ίντσα, τα κινητά τηλέφωνα είναι από τις πιο περίπλοκες σύγχρονες συσκευές. Τα ψηφιακά κινητά τηλέφωνα μπορούν να εκτελούν εκατομμύρια υπολογισμούς ανά δευτερόλεπτο προκειμένου να κωδικοποιήσουν ή να αποκωδικοποιήσουν μια ροή φωνής.

Κάθε κανονικό τηλέφωνο αποτελείται από διάφορα μέρη:

Το τσιπ (σανίδα) που είναι ο εγκέφαλος για το τηλέφωνο
Κεραία
Οθόνη υγρών κρυστάλλων (LCD)
Πληκτρολόγιο
Μικρόφωνο
Ομιλητής
Μπαταρία

Το μικροκύκλωμα είναι το κέντρο ολόκληρου του συστήματος. Στη συνέχεια, θα δούμε ποιοι τύποι τσιπ υπάρχουν και πώς λειτουργεί το καθένα από αυτά. Το τσιπ μετατροπής αναλογικού σε ψηφιακό και από πίσω σε ψηφιακό κωδικοποιεί το εξερχόμενο σήμα ήχου από ένα αναλογικό σύστημα σε ένα ψηφιακό και το εισερχόμενο σήμα από ένα ψηφιακό σύστημα σε αναλογικό.

Ένας μικροεπεξεργαστής είναι μια κεντρική μονάδα επεξεργασίας που είναι υπεύθυνη για την εκτέλεση του μεγαλύτερου μέρους της εργασίας επεξεργασίας πληροφοριών. Ελέγχει το πληκτρολόγιο και την οθόνη και πολλές άλλες διαδικασίες.

Τα τσιπ ROM και το τσιπ κάρτας μνήμης σάς επιτρέπουν να αποθηκεύετε δεδομένα λειτουργικού συστήματος κινητού τηλεφώνου και άλλα δεδομένα χρήστη, όπως δεδομένα τηλεφωνικού καταλόγου. Η ραδιοσυχνότητα ελέγχει την ισχύ και τη φόρτιση και χειρίζεται εκατοντάδες κύματα FM. Ο ενισχυτής υψηλής συχνότητας ελέγχει τα σήματα που φτάνουν ή ανακλώνται από την κεραία. Το μέγεθος της οθόνης έχει αυξηθεί σημαντικά αφού τα κινητά τηλέφωνα έγιναν πιο λειτουργικά. Πολλά τηλέφωνα διαθέτουν σημειωματάρια, αριθμομηχανές και παιχνίδια. Και τώρα πολλά περισσότερα τηλέφωνα είναι συνδεδεμένα σε PDA ή πρόγραμμα περιήγησης στο Web.

Ορισμένα τηλέφωνα αποθηκεύουν ορισμένες πληροφορίες, όπως κωδικούς SID και MIN, σε ενσωματωμένη μνήμη flash, ενώ άλλα χρησιμοποιούν εξωτερικές κάρτες, όπως κάρτες SmartMedia.

Πολλά τηλέφωνα έχουν ηχεία και μικρόφωνα τόσο μικροσκοπικά που είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς πώς βγάζουν ήχο. Όπως μπορείτε να δείτε, τα ηχεία έχουν το ίδιο μέγεθος με ένα μικρό νόμισμα και το μικρόφωνο δεν είναι μεγαλύτερο από μια μπαταρία ρολογιού. Παρεμπιπτόντως, τέτοιες μπαταρίες ρολογιών χρησιμοποιούνται στο εσωτερικό τσιπ ενός κινητού τηλεφώνου για τη λειτουργία του ρολογιού.

Το πιο εκπληκτικό είναι ότι πριν από 30 χρόνια πολλά από αυτά τα μέρη καταλάμβαναν έναν ολόκληρο όροφο του κτιρίου, αλλά τώρα όλα αυτά χωρούν στην παλάμη ενός ανθρώπου.

Υπάρχουν τρεις πιο συνηθισμένοι τρόποι με τους οποίους τα κινητά τηλέφωνα 2G χρησιμοποιούν ραδιοσυχνότητες για τη μετάδοση πληροφοριών:

FDMA (Πολλαπλή πρόσβαση διαίρεσης συχνότητας) TDMA (Πολλαπλή πρόσβαση διαίρεσης χρόνου) CDMA (πολλαπλή πρόσβαση διαίρεσης κώδικα)

Παρόλο που τα ονόματα αυτών των μεθόδων φαίνονται τόσο συγκεχυμένα, μπορείτε εύκολα να μαντέψετε πώς λειτουργούν απλώς αναλύοντας το όνομα σε μεμονωμένες λέξεις.

Η πρώτη λέξη, συχνότητα, χρόνος, κωδικός υποδηλώνει τη μέθοδο πρόσβασης. Η δεύτερη λέξη, διαίρεση, σημαίνει ότι διαχωρίζει τις κλήσεις με βάση τη μέθοδο πρόσβασης.

Το FDMA τοποθετεί κάθε τηλεφωνική κλήση σε ξεχωριστή συχνότητα.

Η τελευταία λέξη κάθε μεθόδου, πολλαπλή, σημαίνει ότι κάθε εκατοστό μπορεί να χρησιμοποιηθεί από πολλά άτομα.

FDMA

Το FDMA (Frequency Division Multiple Access) είναι μια μέθοδος χρήσης ραδιοσυχνοτήτων όπου μόνο ένας συνδρομητής βρίσκεται στην ίδια ζώνη συχνοτήτων, διαφορετικοί συνδρομητές χρησιμοποιούν διαφορετικές συχνότητες μέσα σε μια κυψέλη. Είναι μια εφαρμογή της πολυπλεξίας διαίρεσης συχνότητας (FDM) στις ραδιοεπικοινωνίες. Για να κατανοήσουμε καλύτερα πώς λειτουργεί το FDMA, πρέπει να δούμε πώς λειτουργούν τα ραδιόφωνα. Κάθε ραδιοφωνικός σταθμός στέλνει το σήμα του στις ελεύθερες ζώνες συχνοτήτων. Η μέθοδος FDMA χρησιμοποιείται κυρίως για τη μετάδοση αναλογικών σημάτων. Και παρόλο που αυτή η μέθοδος μπορεί αναμφίβολα να μεταδώσει ψηφιακές πληροφορίες, δεν χρησιμοποιείται γιατί θεωρείται λιγότερο αποτελεσματική.

TDMA

Το TDMA (Time Division Multiple Access) είναι μια μέθοδος χρήσης ραδιοσυχνοτήτων όταν υπάρχουν πολλοί συνδρομητές στην ίδια υποδοχή συχνότητας, διαφορετικοί συνδρομητές χρησιμοποιούν διαφορετικά χρονικά διαστήματα (διαστήματα) για μετάδοση. Είναι μια εφαρμογή του Time Division Multiplexing (TDM) σε ραδιοεπικοινωνίες. Όταν χρησιμοποιείτε το TDMA, μια στενή ζώνη συχνοτήτων (πλάτος 30 kHz και μήκος 6,7 χιλιοστών του δευτερολέπτου) χωρίζεται σε τρεις χρονικές θυρίδες.

Μια στενή ζώνη συχνοτήτων συνήθως κατανοείται ως "κανάλια". Τα φωνητικά δεδομένα που μετατρέπονται σε ψηφιακές πληροφορίες συμπιέζονται, με αποτέλεσμα να καταλαμβάνουν λιγότερο χώρο. Επομένως, το TDMA λειτουργεί τρεις φορές πιο γρήγορα από ένα αναλογικό σύστημα που χρησιμοποιεί τον ίδιο αριθμό καναλιών. Τα συστήματα TDMA λειτουργούν στην περιοχή συχνοτήτων 800 MHz (IS-54) ή 1900 MHz (IS-136).

GSM

Το TDMA είναι επί του παρόντος η κυρίαρχη τεχνολογία για δίκτυα κινητής τηλεφωνίας και χρησιμοποιείται στο πρότυπο GSM (Global System for Mobile Communications) (Ρωσικό SPS-900) - ένα παγκόσμιο ψηφιακό πρότυπο για κινητές κυψελοειδείς επικοινωνίες, με κοινή χρήση καναλιών που βασίζεται στην αρχή TDMA και υψηλός βαθμός ασφάλειας χάρη στην κρυπτογράφηση δημόσιου κλειδιού. Ωστόσο, το GSM χρησιμοποιεί διαφορετικά την πρόσβαση TDMA και IS-136. Ας φανταστούμε ότι το GSM και το IS-136 είναι διαφορετικά λειτουργικά συστήματα που τρέχουν στον ίδιο επεξεργαστή, για παράδειγμα, και τα δύο λειτουργικά συστήματα Windows και Linux τρέχουν σε έναν Intel Pentium III. Τα συστήματα GSM χρησιμοποιούν μια μέθοδο κωδικοποίησης για την ασφάλεια των τηλεφωνικών κλήσεων από κινητά τηλέφωνα. Το δίκτυο GSM στην Ευρώπη και την Ασία λειτουργεί στα 900 MHz και 1800 MHz και στις ΗΠΑ στα 850 MHz και 1900 MHz και χρησιμοποιείται στις κινητές επικοινωνίες.

Αποκλεισμός του τηλεφώνου GSM

Το GSM είναι το διεθνές πρότυπο στην Ευρώπη, την Αυστραλία, το μεγαλύτερο μέρος της Ασίας και της Αφρικής. Οι χρήστες κινητών τηλεφώνων μπορούν να αγοράσουν ένα τηλέφωνο που θα λειτουργεί οπουδήποτε υποστηρίζεται το πρότυπο. Προκειμένου να συνδεθούν με έναν συγκεκριμένο πάροχο κινητής τηλεφωνίας σε διάφορες χώρες, οι χρήστες GSM απλώς αλλάζουν την κάρτα SIM. Οι κάρτες SIM αποθηκεύουν όλες τις πληροφορίες και τους αριθμούς αναγνώρισης που απαιτούνται για τη σύνδεση με έναν πάροχο κινητής τηλεφωνίας.

Δυστυχώς, οι συχνότητες GSM 850MHz/1900MHz που χρησιμοποιούνται στις ΗΠΑ δεν είναι ίδιες με το διεθνές σύστημα. Έτσι, εάν ζείτε στις ΗΠΑ αλλά χρειάζεστε πραγματικά ένα κινητό τηλέφωνο στο εξωτερικό, μπορείτε να αγοράσετε ένα τηλέφωνο GSM τριών ή τεσσάρων ζωνών και να το χρησιμοποιήσετε στη χώρα σας και στο εξωτερικό ή απλώς να αγοράσετε ένα κινητό τηλέφωνο GSM 900MHz/1800MHz για ταξίδια στο εξωτερικό .

CDMA

CDMA (Πολλαπλή πρόσβαση Διαίρεσης Κώδικα). Τα κανάλια επισκεψιμότητας με αυτήν τη μέθοδο διαίρεσης του μέσου δημιουργούνται εκχωρώντας σε κάθε χρήστη έναν ξεχωριστό αριθμητικό κωδικό, ο οποίος διανέμεται σε ολόκληρο το εύρος ζώνης. Δεν υπάρχει διαίρεση χρόνου, όλοι οι συνδρομητές χρησιμοποιούν συνεχώς όλο το πλάτος του καναλιού. Η ζώνη συχνοτήτων ενός καναλιού είναι πολύ μεγάλη, οι εκπομπές των συνδρομητών αλληλοεπικαλύπτονται, αλλά επειδή οι κωδικοί τους είναι διαφορετικοί, μπορούν να διαφοροποιηθούν. Το CDMA είναι η βάση για το IS-95 και λειτουργεί στις ζώνες συχνοτήτων 800 MHz και 1900 MHz.

Διπλή ζώνη και διπλό πρότυπο κινητό τηλέφωνο

Όταν ταξιδεύετε, αναμφίβολα θέλετε να βρείτε ένα τηλέφωνο που θα λειτουργεί σε πολλές μπάντες, σε πολλά πρότυπα ή θα συνδυάζει και τα δύο. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά σε καθεμία από αυτές τις δυνατότητες:

Ένα τηλέφωνο πολλαπλών ζωνών μπορεί να αλλάξει από τη μια συχνότητα στην άλλη. Για παράδειγμα, ένα τηλέφωνο TDMA διπλής ζώνης μπορεί να χρησιμοποιεί υπηρεσίες TDMA σε σύστημα 800 MHz ή 1900 MHz. Ένα τηλέφωνο GSM διπλής ζώνης μπορεί να χρησιμοποιήσει την υπηρεσία GSM σε τρεις ζώνες - 850 MHz, 900 MHz, 1800 MHz ή 1900 MHz.
Τηλέφωνο πολλαπλών προδιαγραφών. «Τυπικό» στα κινητά τηλέφωνα σημαίνει τον τύπο μετάδοσης σήματος. Επομένως, ένα τηλέφωνο με πρότυπα AMPS και TDMA μπορεί να αλλάξει από το ένα πρότυπο στο άλλο εάν είναι απαραίτητο. Για παράδειγμα, το πρότυπο AMPS σάς επιτρέπει να χρησιμοποιείτε αναλογικό δίκτυο σε περιοχές που δεν υποστηρίζουν ψηφιακό δίκτυο.
Ένα τηλέφωνο πολλαπλών ζωνών/πολλών προτύπων σάς επιτρέπει να αλλάξετε τη ζώνη συχνοτήτων και το πρότυπο μετάδοσης.

Τα τηλέφωνα που υποστηρίζουν αυτήν τη δυνατότητα αλλάζουν αυτόματα μπάντες ή πρότυπα. Για παράδειγμα, εάν ένα τηλέφωνο υποστηρίζει δύο ζώνες, τότε συνδέεται στο δίκτυο των 800 MHz εάν δεν μπορεί να συνδεθεί στη ζώνη των 1900 MHz. Όταν ένα τηλέφωνο έχει πολλαπλά πρότυπα, χρησιμοποιεί πρώτα το ψηφιακό πρότυπο και αν αυτό δεν είναι διαθέσιμο, μεταβαίνει στο αναλογικό.

Τα κινητά τηλέφωνα διατίθενται σε λειτουργίες δύο και τριών ζωνών. Ωστόσο, η λέξη «τρεις λωρίδες» μπορεί να είναι απατηλή. Μπορεί να σημαίνει ότι το τηλέφωνο υποστηρίζει τα πρότυπα CDMA και TDMA και το αναλογικό πρότυπο. Και ταυτόχρονα, μπορεί να σημαίνει ότι το τηλέφωνο υποστηρίζει ένα ψηφιακό πρότυπο σε δύο ζώνες και ένα αναλογικό πρότυπο. Για όσους ταξιδεύουν στο εξωτερικό, είναι καλύτερο να αγοράσετε ένα τηλέφωνο που λειτουργεί στη ζώνη GSM 900 MHz για Ευρώπη και Ασία και 1900 MHz για τις ΗΠΑ, και υποστηρίζει επίσης το αναλογικό πρότυπο. Στην ουσία πρόκειται για ένα τηλέφωνο διπλής ζώνης στο οποίο μία από αυτές τις λειτουργίες (GSM) υποστηρίζει 2 μπάντες.

Υπηρεσία κινητής και προσωπικής επικοινωνίας

Η Personal Communications Service (PCS) είναι ουσιαστικά μια υπηρεσία κινητής τηλεφωνίας που δίνει έμφαση στην προσωπική επικοινωνία και την κινητικότητα. Το κύριο χαρακτηριστικό του PCS είναι ότι ο αριθμός τηλεφώνου του χρήστη γίνεται ο προσωπικός του αριθμός επικοινωνίας (PCN), ο οποίος «δένεται» με τον ίδιο τον χρήστη και όχι με το μόντεμ του τηλεφώνου ή του ραδιοφώνου του. Ένας παγκόσμιος ταξιδιώτης που χρησιμοποιεί PCS μπορεί να λαμβάνει ελεύθερα τηλεφωνικές κλήσεις και email στο PCN του.

Οι κυψελοειδείς επικοινωνίες δημιουργήθηκαν αρχικά για χρήση σε αυτοκίνητα, ενώ οι προσωπικές επικοινωνίες σήμαιναν μεγαλύτερες δυνατότητες. Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές κυψελοειδείς επικοινωνίες, το PCS έχει πολλά πλεονεκτήματα. Πρώτον, είναι εντελώς ψηφιακό, γεγονός που παρέχει υψηλότερους ρυθμούς μεταφοράς δεδομένων και διευκολύνει τη χρήση τεχνολογιών συμπίεσης δεδομένων. Δεύτερον, το εύρος συχνοτήτων που χρησιμοποιείται για PCS (1850-2200 MHz) επιτρέπει τη μείωση του κόστους της υποδομής επικοινωνίας. (Δεδομένου ότι οι συνολικές διαστάσεις των κεραιών σταθμών βάσης PCS είναι μικρότερες από τις συνολικές διαστάσεις των κεραιών σταθμών βάσης κυψελοειδούς δικτύου, η παραγωγή και η εγκατάστασή τους είναι φθηνότερες).

Θεωρητικά, το κινητό σύστημα στις ΗΠΑ λειτουργεί σε δύο ζώνες συχνοτήτων - 824 και 894 MHz. Το PCS λειτουργεί στα 1850 και 1990 MHz. Και δεδομένου ότι αυτή η υπηρεσία βασίζεται στο πρότυπο TDMA, το PCS έχει 8 χρονοθυρίδες και η απόσταση καναλιών είναι 200 ​​KHz, σε αντίθεση με τις συνήθεις τρεις χρονικές υποδοχές και 30 KHz μεταξύ των καναλιών.

Το 3G είναι η πιο πρόσφατη τεχνολογία στις κινητές επικοινωνίες. Το 3G σημαίνει ότι το τηλέφωνο ανήκει στην τρίτη γενιά - η πρώτη γενιά είναι αναλογικά κινητά τηλέφωνα, η δεύτερη είναι ψηφιακή. Η τεχνολογία 3G χρησιμοποιείται σε κινητά τηλέφωνα πολυμέσων, τα οποία συνήθως ονομάζονται smartphone. Τέτοια τηλέφωνα έχουν πολλαπλές ζώνες και μεταφορά δεδομένων υψηλής ταχύτητας.

Το 3G χρησιμοποιεί διάφορα πρότυπα κινητής τηλεφωνίας. Τα τρία πιο κοινά είναι:

Το CDMA2000 είναι μια περαιτέρω εξέλιξη του προτύπου CDMA One 2ης γενιάς.
Το WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access - broadband CDMA) είναι η τεχνολογία ραδιοεπικοινωνίας που επιλέγεται από τους περισσότερους φορείς εκμετάλλευσης κινητής τηλεφωνίας για την παροχή ευρυζωνικής ραδιοφωνικής πρόσβασης για υποστήριξη υπηρεσιών 3G.
Το TD-SCDMA (English Time Division - Synchronous Code Division Multiple Access) είναι ένα κινεζικό πρότυπο για δίκτυα κινητής τηλεφωνίας τρίτης γενιάς.

Το δίκτυο 3G μπορεί να μεταφέρει δεδομένα με ταχύτητες έως και 3 Mbps (άρα χρειάζονται μόνο περίπου 15 δευτερόλεπτα για τη λήψη ενός τραγουδιού MP3 διάρκειας 3 λεπτών). Για σύγκριση, ας δούμε τα κινητά τηλέφωνα δεύτερης γενιάς - το ταχύτερο τηλέφωνο 2G μπορεί να φτάσει ταχύτητες μεταφοράς δεδομένων έως και 144 Kb/s (χρειάζονται περίπου 8 ώρες για να κατεβάσετε ένα τραγούδι 3 λεπτών). Η μεταφορά δεδομένων υψηλής ταχύτητας 3G είναι απλά ιδανική για λήψη πληροφοριών από το Διαδίκτυο, αποστολή και λήψη μεγάλων αρχείων πολυμέσων. Τα τηλέφωνα 3G είναι ένα είδος μίνι φορητού υπολογιστή που μπορεί να χειριστεί μεγάλες εφαρμογές, όπως ροή βίντεο από το Διαδίκτυο, αποστολή και λήψη φαξ και λήψη μηνυμάτων ηλεκτρονικού ταχυδρομείου με εφαρμογές.

Φυσικά, αυτό απαιτεί σταθμούς βάσης που μεταδίδουν ραδιοσήματα από τηλέφωνο σε τηλέφωνο.

Οι σταθμοί βάσης κινητών τηλεφώνων είναι χυτές μεταλλικές ή δικτυωμένες κατασκευές που υψώνονται εκατοντάδες πόδια στον αέρα. Αυτή η εικόνα δείχνει έναν σύγχρονο πύργο που «εξυπηρετεί» 3 διαφορετικούς παρόχους κινητής τηλεφωνίας. Αν κοιτάξετε τη βάση των σταθμών βάσης, μπορείτε να δείτε ότι κάθε πάροχος κινητής τηλεφωνίας έχει εγκαταστήσει τον δικό του εξοπλισμό, ο οποίος σήμερα καταλαμβάνει πολύ λίγο χώρο (στη βάση των παλαιότερων πύργων χτίστηκαν μικρά δωμάτια για τέτοιο εξοπλισμό).

Σταθμός βάσης. φωτογραφία από http://www.prattfamily.demon.co.uk

Ένας ραδιοπομπός και ένας δέκτης τοποθετούνται μέσα σε ένα τέτοιο μπλοκ, χάρη στο οποίο ο πύργος επικοινωνεί με κινητά τηλέφωνα. Τα ραδιόφωνα συνδέονται με την κεραία του πύργου με πολλά χοντρά καλώδια. Αν κοιτάξετε προσεκτικά, θα παρατηρήσετε ότι ο ίδιος ο πύργος, όλα τα καλώδια και ο εξοπλισμός των εταιρειών στη βάση των σταθμών βάσης είναι καλά γειωμένα. Για παράδειγμα, μια πλάκα με πράσινα καλώδια συνδεδεμένα σε αυτήν είναι ένα χάλκινο επίπεδο γείωσης.

Ένα κινητό τηλέφωνο, όπως και κάθε άλλη ηλεκτρονική συσκευή, μπορεί να αντιμετωπίσει προβλήματα:

Τις περισσότερες φορές, αυτές περιλαμβάνουν τη διάβρωση εξαρτημάτων που προκαλείται από την είσοδο υγρασίας στη συσκευή. Εάν εισέλθει υγρασία στο τηλέφωνό σας, πρέπει να βεβαιωθείτε ότι το τηλέφωνο είναι εντελώς στεγνό πριν το ενεργοποιήσετε.
Οι υπερβολικές θερμοκρασίες (για παράδειγμα, σε ένα αυτοκίνητο) μπορεί να βλάψουν την μπαταρία ή την πλακέτα ηλεκτρονικού κυκλώματος του τηλεφώνου. Εάν η θερμοκρασία είναι πολύ χαμηλή, η οθόνη μπορεί να απενεργοποιηθεί.
Τα αναλογικά κινητά τηλέφωνα αντιμετωπίζουν συχνά το πρόβλημα της «κλωνοποίησης». Ένα τηλέφωνο θεωρείται «κλωνοποιημένο» όταν κάποιος υποκλέψει τον αριθμό αναγνώρισής του και μπορεί να καλέσει άλλους αριθμούς δωρεάν.

Δείτε πώς λειτουργεί η "κλωνοποίηση": Πριν καλέσετε κάποιον, το τηλέφωνό σας μεταδίδει τους κωδικούς ESN και MIN στο δίκτυο. Αυτοί οι κωδικοί είναι μοναδικοί και χάρη σε αυτούς η εταιρεία γνωρίζει σε ποιον να στείλει το τιμολόγιο για κλήσεις. Όταν το τηλέφωνό σας μεταδίδει κωδικούς MIN/ESN, κάποιος μπορεί να ακούσει (χρησιμοποιώντας μια ειδική συσκευή) και να τους υποκλέψει. Εάν αυτοί οι κωδικοί χρησιμοποιούνται σε άλλο κινητό τηλέφωνο, τότε μπορείτε να πραγματοποιείτε κλήσεις από αυτό εντελώς δωρεάν, αφού ο κάτοχος αυτών των κωδικών θα πληρώσει τον λογαριασμό.

Όλοι χρησιμοποιούμε κινητά τηλέφωνα, αλλά σπάνια σκέφτεται κανείς πώς λειτουργούν; Σε αυτό το άρθρο θα προσπαθήσουμε να κατανοήσουμε πώς λειτουργεί πραγματικά η επικοινωνία με τον πάροχο κινητής τηλεφωνίας σας.

Όταν καλείτε τον συνομιλητή σας ή σας καλεί κάποιος, το τηλέφωνό σας συνδέεται μέσω ραδιοφωνικού καναλιού σε μια από τις κεραίες της γειτονικής σταθμός βάσης (BS, BS, Σταθμός βάσης).Κάθε κυψελωτός σταθμός βάσης (στην κοινή γλώσσα - κυψελωτές πύργοι) περιλαμβάνει από έναν έως δώδεκα πομποδέκτες κεραίες, έχοντας κατευθύνσεις προς διαφορετικές κατευθύνσεις προκειμένου να παρέχουν υψηλής ποιότητας επικοινωνίες στους συνδρομητές εντός της εμβέλειάς τους. Οι ειδικοί στην ορολογία τους αποκαλούν τέτοιες κεραίες "τομείς", που είναι γκρίζες ορθογώνιες κατασκευές που μπορείς να δεις σχεδόν καθημερινά σε ταράτσες κτιρίων ή σε ειδικούς ιστούς.

Το σήμα από μια τέτοια κεραία παρέχεται μέσω καλωδίου απευθείας στη μονάδα ελέγχου του σταθμού βάσης. Ο σταθμός βάσης είναι μια συλλογή τομέων και μια μονάδα ελέγχου. Σε αυτή την περίπτωση, ένα συγκεκριμένο τμήμα ενός οικισμού ή επικράτειας εξυπηρετείται από πολλούς σταθμούς βάσης που συνδέονται με μια ειδική μονάδα - τοπικός ελεγκτής ζώνης(συντομογραφία LAC, Ελεγκτής Τοπικής Περιοχήςή απλά «ελεγκτής»). Κατά κανόνα, ένας ελεγκτής ενώνει έως και 15 σταθμούς βάσης σε μια συγκεκριμένη περιοχή.

Από την πλευρά τους, οι ελεγκτές (μπορεί να υπάρχουν και αρκετοί από αυτούς) συνδέονται στο κύριο μπλοκ - Κέντρο μεταγωγής υπηρεσιών κινητής τηλεφωνίας (MSC), το οποίο, για να απλουστευθεί η αντίληψη, συνήθως ονομάζεται απλά "διακόπτης". Ο διακόπτης, με τη σειρά του, παρέχει είσοδο και έξοδο σε οποιεσδήποτε γραμμές επικοινωνίας - τόσο κυψελοειδείς όσο και ενσύρματες.

Εάν εμφανίσετε αυτό που είναι γραμμένο σε μορφή διαγράμματος, λαμβάνετε τα εξής:
Τα δίκτυα GSM μικρής κλίμακας (συνήθως περιφερειακά) μπορούν να χρησιμοποιούν μόνο έναν μεταγωγέα. Μεγάλοι φορείς, όπως οι "Μεγάλοι Τρεις" πάροχοι MTS, Beeline ή MegaFon, που εξυπηρετούν εκατομμύρια συνδρομητές ταυτόχρονα, χρησιμοποιούν πολλές συσκευές MSC διασυνδεδεμένες.

Ας καταλάβουμε γιατί χρειάζεται ένα τόσο περίπλοκο σύστημα και γιατί είναι αδύνατο να συνδέσουμε απευθείας τις κεραίες του σταθμού βάσης στον διακόπτη; Για να το κάνετε αυτό, πρέπει να μιλήσετε για έναν άλλο όρο που ονομάζεται στην τεχνική γλώσσα παράδοση. Χαρακτηρίζει την παράδοση υπηρεσιών σε δίκτυα κινητής τηλεφωνίας σε βάση αναμετάδοσης. Με άλλα λόγια, όταν κινείστε κατά μήκος του δρόμου με τα πόδια ή με ένα όχημα και μιλάτε στο τηλέφωνο, ώστε να μην διακόπτεται η συνομιλία σας, θα πρέπει να αλλάζετε αμέσως τη συσκευή σας από τον έναν τομέα BS στον άλλο, από την περιοχή κάλυψης του ​​ένας σταθμός βάσης ή τοπική ζώνη ελεγκτή σε έναν άλλο, κ.λπ. Κατά συνέπεια, εάν οι τομείς του σταθμού βάσης ήταν συνδεδεμένοι απευθείας με το μεταγωγέα, θα έπρεπε να πραγματοποιήσει η ίδια αυτή τη διαδικασία παράδοσης όλων των συνδρομητών του και ο μεταγωγέας έχει ήδη αρκετές εργασίες. Επομένως, για να μειωθεί η πιθανότητα αστοχιών εξοπλισμού που σχετίζονται με τις υπερφορτίσεις του, ο σχεδιασμός των κυψελοειδών δικτύων GSM υλοποιείται σύμφωνα με μια αρχή πολλαπλών επιπέδων.

Ως αποτέλεσμα, εάν εσείς και το τηλέφωνό σας μετακινηθείτε από την περιοχή εξυπηρέτησης ενός τομέα BS στην περιοχή κάλυψης ενός άλλου, τότε αυτή η κίνηση πραγματοποιείται από τη μονάδα ελέγχου αυτού του σταθμού βάσης, χωρίς να αγγίξετε περισσότερα "υψηλά κατάταξης» συσκευών - LAC και MSC. Εάν γίνει παράδοση μεταξύ διαφορετικών BS, τότε το LAC αναλαμβάνει, κ.λπ.

Ο διακόπτης δεν είναι τίποτα άλλο από τον κύριο «εγκέφαλο» των δικτύων GSM, επομένως η λειτουργία του θα πρέπει να εξεταστεί με περισσότερες λεπτομέρειες. Ένας μεταγωγέας δικτύου κινητής τηλεφωνίας αναλαμβάνει περίπου τις ίδιες εργασίες με ένα PBX στα δίκτυα των χειριστών ενσύρματων γραμμών. Είναι αυτός που καταλαβαίνει πού καλείτε ή ποιος σας καλεί, ρυθμίζει τη λειτουργία πρόσθετων υπηρεσιών και, στην πραγματικότητα, αποφασίζει εάν μπορείτε να πραγματοποιήσετε αυτήν τη στιγμή την κλήση σας ή όχι.

Τώρα ας καταλάβουμε τι συμβαίνει όταν ενεργοποιείτε το τηλέφωνο ή το smartphone σας;

Έτσι, πατήσατε το μαγικό κουμπί και το τηλέφωνό σας ενεργοποιήθηκε. Υπάρχει ένας ειδικός αριθμός στην κάρτα SIM του πάροχου κινητής τηλεφωνίας σας IMSI - Διεθνής Αριθμός Αναγνώρισης Συνδρομητή. Είναι ένας μοναδικός αριθμός για κάθε κάρτα SIM όχι μόνο για τον πάροχο MTS, Beeline, MegaFon κ.λπ., αλλά μοναδικός αριθμός για όλα τα δίκτυα κινητής τηλεφωνίας στον κόσμο! Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο οι φορείς εκμετάλλευσης διαφοροποιούν τους συνδρομητές μεταξύ τους.

Τη στιγμή που ενεργοποιείτε το τηλέφωνο, η συσκευή σας στέλνει αυτόν τον κωδικό IMSI στον σταθμό βάσης, ο οποίος τον μεταδίδει περαιτέρω στο LAC, το οποίο, με τη σειρά του, τον στέλνει στον διακόπτη. Ταυτόχρονα, δύο πρόσθετες συσκευές που συνδέονται απευθείας στον διακόπτη μπαίνουν στο παιχνίδι - HLR (Εγγραφή τοποθεσίας οικίας)Και VLR (Εγγραφή τοποθεσίας επισκεπτών). Μεταφρασμένο στα ρωσικά αυτό είναι, κατά συνέπεια, Εγγραφή οικιακού συνδρομητήΚαι Εγγραφή προσκεκλημένων συνδρομητών. Η HLR αποθηκεύει το IMSI όλων των συνδρομητών στο δίκτυό της. Το VLR περιέχει πληροφορίες σχετικά με τους συνδρομητές που χρησιμοποιούν αυτήν τη στιγμή το δίκτυο αυτού του παρόχου.

Ο αριθμός IMSI μεταδίδεται στο HLR χρησιμοποιώντας ένα σύστημα κρυπτογράφησης (άλλη συσκευή είναι υπεύθυνη για αυτή τη διαδικασία AuC - Κέντρο ελέγχου ταυτότητας). Ταυτόχρονα, η HLR ελέγχει εάν ένας συνδρομητής με έναν συγκεκριμένο αριθμό υπάρχει στη βάση δεδομένων του και εάν επιβεβαιωθεί το γεγονός της ύπαρξής του, το σύστημα εξετάζει εάν μπορεί να χρησιμοποιήσει επί του παρόντος υπηρεσίες επικοινωνίας ή, ας πούμε, έχει οικονομικό μπλοκ. Εάν όλα είναι κανονικά, τότε αυτός ο συνδρομητής αποστέλλεται στο VLR και μετά από αυτό έχει την ευκαιρία να πραγματοποιήσει κλήσεις και να χρησιμοποιήσει άλλες υπηρεσίες επικοινωνίας.

Για λόγους σαφήνειας, εμφανίζουμε αυτήν τη διαδικασία χρησιμοποιώντας ένα διάγραμμα:

Έτσι, περιγράψαμε εν συντομία την αρχή λειτουργίας των κυψελοειδών δικτύων GSM. Στην πραγματικότητα, αυτή η περιγραφή είναι αρκετά επιφανειακή, γιατί... Εάν εμβαθύνουμε στις τεχνικές λεπτομέρειες με περισσότερες λεπτομέρειες, το υλικό θα αποδεικνυόταν πολλές φορές πιο ογκώδες και πολύ λιγότερο κατανοητό για τους περισσότερους αναγνώστες.

Στο δεύτερο μέρος, θα συνεχίσουμε τη γνωριμία μας με τη λειτουργία των δικτύων GSM και θα εξετάσουμε πώς και για τι ο πάροχος χρεώνει χρήματα από τον λογαριασμό μας.

σύνδεση κινητής τηλεφωνίας- πρόκειται για ραδιοεπικοινωνία μεταξύ συνδρομητών, η τοποθεσία ενός ή περισσότερων από τους οποίους αλλάζει. Ένας τύπος κινητής επικοινωνίας είναι η κινητή επικοινωνία.

κυτταρικός- ένας από τους τύπους ραδιοεπικοινωνιών, που βασίζεται σε κυψελοειδές δίκτυο. Βασικό χαρακτηριστικό: Η συνολική περιοχή κάλυψης χωρίζεται σε κελιά που καθορίζονται από τις περιοχές κάλυψης σταθμούς βάσης. Τα κελιά αλληλεπικαλύπτονται και μαζί σχηματίζουν ένα δίκτυο. Σε μια ιδανική επιφάνεια, η περιοχή κάλυψης ενός σταθμού βάσης είναι ένας κύκλος, επομένως το δίκτυο που αποτελείται από αυτούς μοιάζει με κελιά με εξαγωνικά κύτταρα.

Αρχή λειτουργίας της κυψελοειδούς επικοινωνίας

Λοιπόν, πρώτα, ας δούμε πώς γίνεται μια κλήση σε ένα κινητό τηλέφωνο. Μόλις ο χρήστης καλέσει έναν αριθμό, το ακουστικό (HS - Hand Set) ξεκινά την αναζήτηση για τον πλησιέστερο σταθμό βάσης (BS - Base Station) - τον πομποδέκτη, τον εξοπλισμό ελέγχου και επικοινωνίας που απαρτίζει το δίκτυο. Αποτελείται από έναν ελεγκτή σταθμού βάσης (BSC - Base Station Controller) και πολλούς επαναλήπτες (BTS - Base Transceiver Station). Οι σταθμοί βάσης ελέγχονται από ένα κινητό κέντρο μεταγωγής (MSC - Mobile Service Center). Χάρη στην κυψελοειδή δομή, οι επαναλήπτες καλύπτουν την περιοχή με μια αξιόπιστη περιοχή λήψης σε ένα ή περισσότερα ραδιοφωνικά κανάλια με ένα πρόσθετο κανάλι υπηρεσίας μέσω του οποίου πραγματοποιείται ο συγχρονισμός. Πιο συγκεκριμένα, το πρωτόκολλο ανταλλαγής μεταξύ της συσκευής και του σταθμού βάσης συμφωνείται κατ' αναλογία με τη διαδικασία συγχρονισμού μόντεμ (handshacking), κατά την οποία οι συσκευές συμφωνούν για την ταχύτητα μετάδοσης, το κανάλι κ.λπ. Όταν η κινητή συσκευή εντοπίσει έναν σταθμό βάσης και πραγματοποιείται συγχρονισμός, ο ελεγκτής του σταθμού βάσης σχηματίζει μια πλήρη αμφίδρομη σύνδεση με το κέντρο μεταγωγής κινητής τηλεφωνίας μέσω του σταθερού δικτύου. Το κέντρο μεταδίδει πληροφορίες σχετικά με το κινητό τερματικό σε τέσσερα μητρώα: το Visitor Layer Register (VLR), το Home Register Layer (HRL) και το Subscriber or Authentication Register (AUC and equipment identification register) (EIR - Equipment Identification Register). Αυτές οι πληροφορίες είναι μοναδικές και βρίσκονται στο πλαστικό πλαίσιο συνδρομής. μικροηλεκτρονική τηλεκάρτα ή μονάδα (SIM - Subscriber Identity Module), το οποίο χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της καταλληλότητας και της τιμολόγησης του συνδρομητή. Σε αντίθεση με τα σταθερά τηλέφωνα, για τη χρήση των οποίων χρεώνεστε ανάλογα με το φορτίο (τον αριθμό των κατειλημμένων καναλιών) που έρχεται μέσω σταθερής συνδρομητικής γραμμής, το τέλος χρήσης κινητής επικοινωνίας δεν χρεώνεται από το τηλέφωνο που χρησιμοποιείτε, αλλά από την κάρτα SIM , το οποίο μπορεί να εισαχθεί σε οποιαδήποτε συσκευή.

Η κάρτα δεν είναι τίποτα άλλο από ένα κανονικό τσιπ flash, κατασκευασμένο με χρήση έξυπνης τεχνολογίας (SmartVoltage) και με την απαραίτητη εξωτερική διεπαφή. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε οποιαδήποτε συσκευή και το κυριότερο είναι ότι η τάση λειτουργίας ταιριάζει: οι πρώτες εκδόσεις χρησιμοποιούσαν διεπαφή 5,5 V, ενώ οι σύγχρονες κάρτες έχουν συνήθως 3,3 V. Οι πληροφορίες αποθηκεύονται στο πρότυπο ενός μοναδικού διεθνούς αναγνωριστικού συνδρομητή (IMSI - International Mobile Subscriber Identification), το οποίο εξαλείφει την πιθανότητα "διπλασιασμού" - ακόμα κι αν ο κωδικός της κάρτας επιλεγεί κατά λάθος, το σύστημα θα αποκλείσει αυτόματα την ψεύτικη SIM και δεν θα χρειαστεί να πληρώσετε στη συνέχεια για τις κλήσεις άλλων ατόμων. Κατά την ανάπτυξη του προτύπου πρωτοκόλλου κινητής επικοινωνίας, αυτό το σημείο ελήφθη αρχικά υπόψη και τώρα κάθε συνδρομητής έχει τον δικό του μοναδικό και μοναδικό αριθμό αναγνώρισης στον κόσμο, κωδικοποιημένο κατά τη μετάδοση με κλειδί 64 bit. Επιπλέον, κατ' αναλογία με scramblers που έχουν σχεδιαστεί για την κρυπτογράφηση/αποκρυπτογράφηση συνομιλιών στην αναλογική τηλεφωνία, η κωδικοποίηση 56 bit χρησιμοποιείται στις κυψελοειδείς επικοινωνίες.

Με βάση αυτά τα δεδομένα, διαμορφώνεται η ιδέα του συστήματος για τον χρήστη κινητής τηλεφωνίας (η τοποθεσία του, η κατάστασή του στο δίκτυο κ.λπ.) και πραγματοποιείται η σύνδεση. Εάν κατά τη διάρκεια μιας συνομιλίας ένας χρήστης κινητής τηλεφωνίας μετακινηθεί από την περιοχή κάλυψης ενός επαναλήπτη στην περιοχή κάλυψης ενός άλλου ή ακόμα και μεταξύ των περιοχών κάλυψης διαφορετικών ελεγκτών, η σύνδεση δεν διακόπτεται ή επιδεινώνεται, καθώς το σύστημα επιλέγει αυτόματα το σταθμό βάσης με τον οποίο η σύνδεση είναι καλύτερη. Ανάλογα με το φορτίο καναλιού, το τηλέφωνο επιλέγει μεταξύ ενός δικτύου 900 και 1800 MHz και η εναλλαγή είναι δυνατή ακόμη και κατά τη διάρκεια μιας συνομιλίας, εντελώς απαρατήρητη από το ηχείο.

Μια κλήση από ένα κανονικό τηλεφωνικό δίκτυο προς έναν χρήστη κινητής τηλεφωνίας γίνεται με την αντίστροφη σειρά: πρώτα, η τοποθεσία και η κατάσταση του συνδρομητή προσδιορίζονται με βάση τα δεδομένα που ενημερώνονται συνεχώς στα μητρώα και στη συνέχεια διατηρούνται η σύνδεση και η επικοινωνία.

Τα συστήματα κινητής ραδιοεπικοινωνίας είναι κατασκευασμένα σύμφωνα με ένα σχήμα σημείου-πολλαπλών σημείων, αφού ο συνδρομητής μπορεί να βρίσκεται σε οποιοδήποτε σημείο της κυψέλης που ελέγχεται από τον σταθμό βάσης. Στην απλούστερη περίπτωση της κυκλικής μετάδοσης, η ισχύς ενός ραδιοφωνικού σήματος στον ελεύθερο χώρο μειώνεται θεωρητικά σε αντίστροφη αναλογία προς το τετράγωνο της απόστασης. Ωστόσο, στην πράξη, το σήμα εξασθενεί πολύ πιο γρήγορα - στην καλύτερη περίπτωση, ανάλογο με τον κύβο της απόστασης, καθώς η ενέργεια του σήματος μπορεί να απορροφηθεί ή να μειωθεί από διάφορα φυσικά εμπόδια και η φύση τέτοιων διαδικασιών εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη συχνότητα μετάδοσης . Όταν η ισχύς μειώνεται κατά μια τάξη μεγέθους, η καλυμμένη περιοχή της κυψέλης μειώνεται κατά δύο τάξεις μεγέθους.

"ΦΙΣΙΟΛΟΓΙΑ"

Οι πιο σημαντικοί λόγοι για την αυξημένη εξασθένηση του σήματος είναι οι σκιώδεις περιοχές που δημιουργούνται από κτίρια ή φυσικά υψόμετρα στην περιοχή. Μελέτες των συνθηκών χρήσης κινητών ραδιοεπικοινωνιών στις πόλεις έχουν δείξει ότι ακόμη και σε πολύ κοντινές αποστάσεις, οι σκιώδεις ζώνες παρέχουν εξασθένηση έως και 20 dB. Μια άλλη σημαντική αιτία εξασθένησης είναι το φύλλωμα των δέντρων. Για παράδειγμα, σε συχνότητα 836 MHz το καλοκαίρι, όταν τα δέντρα καλύπτονται με φύλλα, η στάθμη του λαμβανόμενου σήματος είναι περίπου 10 dB χαμηλότερη από ό,τι στο ίδιο σημείο το χειμώνα, όταν δεν υπάρχουν φύλλα. Η εξασθένηση των σημάτων από σκιώδεις ζώνες ονομάζεται μερικές φορές αργή όσον αφορά τις συνθήκες λήψης τους σε κίνηση κατά τη διέλευση μιας τέτοιας ζώνης.

Ένα σημαντικό φαινόμενο που πρέπει να ληφθεί υπόψη κατά τη δημιουργία κυψελωτών κινητών συστημάτων ραδιοεπικοινωνίας είναι η ανάκλαση των ραδιοκυμάτων και, κατά συνέπεια, η πολλαπλή διάδοσή τους. Αφενός, αυτό το φαινόμενο είναι χρήσιμο, αφού επιτρέπει στα ραδιοκύματα να κάμπτονται γύρω από εμπόδια και να διαδίδονται πίσω από κτίρια, σε υπόγεια γκαράζ και σήραγγες. Αλλά από την άλλη πλευρά, η διάδοση πολλαπλών διαδρομών δημιουργεί τόσο δύσκολα προβλήματα για τις ραδιοεπικοινωνίες όπως η εκτεταμένη καθυστέρηση σήματος, η εξασθένηση του Rayleigh και η επιδείνωση του φαινομένου Doppler.

Το τέντωμα καθυστέρησης σήματος συμβαίνει λόγω του γεγονότος ότι ένα σήμα που διέρχεται κατά μήκος πολλών ανεξάρτητων διαδρομών διαφορετικού μήκους λαμβάνεται πολλές φορές. Επομένως, ένας επαναλαμβανόμενος παλμός μπορεί να υπερβεί το χρονικό διάστημα που του έχει δοθεί και να παραμορφώσει τον επόμενο χαρακτήρα. Η παραμόρφωση που προκαλείται από εκτεταμένη καθυστέρηση ονομάζεται διασυμβολική παρεμβολή. Σε μικρές αποστάσεις, η εκτεταμένη καθυστέρηση δεν είναι επικίνδυνη, αλλά εάν το κελί περιβάλλεται από βουνά, η καθυστέρηση μπορεί να επεκταθεί για πολλά μικροδευτερόλεπτα (μερικές φορές 50-100 μs).

Η εξασθένηση του Rayleigh προκαλείται από τις τυχαίες φάσεις με τις οποίες φτάνουν τα ανακλώμενα σήματα. Εάν, για παράδειγμα, τα άμεσα και ανακλώμενα σήματα λαμβάνονται σε αντιφάση (με μετατόπιση φάσης 180°), τότε το συνολικό σήμα μπορεί να εξασθενήσει σχεδόν στο μηδέν. Η εξασθένηση του Rayleigh για έναν δεδομένο πομπό και μια δεδομένη συχνότητα είναι κάτι σαν «βουτιές» πλάτους που έχουν διαφορετικά βάθη και κατανέμονται τυχαία. Σε αυτή την περίπτωση, με έναν σταθερό δέκτη, το ξεθώριασμα μπορεί να αποφευχθεί απλώς μετακινώντας την κεραία. Όταν ένα όχημα κινείται, χιλιάδες τέτοιες «βουτιές» συμβαίνουν κάθε δευτερόλεπτο, γι' αυτό και το ξεθώριασμα που προκύπτει ονομάζεται γρήγορο.

Το φαινόμενο Doppler εκδηλώνεται όταν ο δέκτης κινείται σε σχέση με τον πομπό και συνίσταται σε αλλαγή της συχνότητας της λαμβανόμενης ταλάντωσης. Ακριβώς όπως το βήμα ενός κινούμενου τρένου ή αυτοκινήτου φαίνεται ελαφρώς υψηλότερο σε έναν ακίνητο παρατηρητή καθώς το όχημα πλησιάζει και ελαφρώς χαμηλότερο καθώς απομακρύνεται, η συχνότητα μιας ραδιοφωνικής μετάδοσης μετατοπίζεται καθώς κινείται ο πομποδέκτης. Επιπλέον, με τη διάδοση σήματος πολλαπλών διαδρομών, μεμονωμένες ακτίνες μπορούν να παράγουν μια μετατόπιση συχνότητας προς τη μία ή την άλλη κατεύθυνση ταυτόχρονα. Ως αποτέλεσμα, λόγω του φαινομένου Doppler, επιτυγχάνεται τυχαία διαμόρφωση συχνότητας του εκπεμπόμενου σήματος, όπως συμβαίνει και με τυχαία διαμόρφωση πλάτους λόγω της εξασθένησης Rayleigh. Έτσι, γενικά, η διάδοση πολλαπλών διαδρομών δημιουργεί μεγάλες δυσκολίες στην οργάνωση των κυψελοειδών επικοινωνιών, ειδικά για τους συνδρομητές κινητής τηλεφωνίας, η οποία σχετίζεται με αργή και γρήγορη εξασθένιση του πλάτους του σήματος σε έναν κινούμενο δέκτη. Αυτές οι δυσκολίες ξεπεράστηκαν με τη βοήθεια της ψηφιακής τεχνολογίας, η οποία κατέστησε δυνατή τη δημιουργία νέων μεθόδων κωδικοποίησης, διαμόρφωσης και εξισορρόπησης των χαρακτηριστικών του καναλιού.

"ΑΝΑΤΟΜΙΑ"

Η μετάδοση δεδομένων πραγματοποιείται μέσω ραδιοφωνικών καναλιών. Το δίκτυο GSM λειτουργεί στις ζώνες συχνοτήτων 900 ή 1800 MHz. Πιο συγκεκριμένα, για παράδειγμα, στην περίπτωση εξέτασης της ζώνης των 900 MHz, η μονάδα κινητής συνδρομητής εκπέμπει σε μία από τις συχνότητες που βρίσκονται στην περιοχή 890-915 MHz και λαμβάνει σε μια συχνότητα που βρίσκεται στην περιοχή 935-960 MHz. Για άλλες συχνότητες η αρχή είναι η ίδια, αλλάζουν μόνο τα αριθμητικά χαρακτηριστικά.

Κατ' αναλογία με τα δορυφορικά κανάλια, η κατεύθυνση μετάδοσης από τη συσκευή συνδρομητή προς το σταθμό βάσης ονομάζεται προς τα πάνω (Αύξηση) και η κατεύθυνση από το σταθμό βάσης προς τη συσκευή συνδρομητή ονομάζεται προς τα κάτω (Πτώση). Σε ένα κανάλι διπλής όψης που αποτελείται από κατευθύνσεις μετάδοσης ανάντη και κατάντη, χρησιμοποιούνται συχνότητες που διαφέρουν ακριβώς κατά 45 MHz για καθεμία από αυτές τις κατευθύνσεις. Σε καθεμία από τις παραπάνω περιοχές συχνοτήτων δημιουργούνται 124 ραδιοφωνικά κανάλια (124 για λήψη και 124 για μετάδοση δεδομένων, σε απόσταση 45 MHz) με πλάτος 200 kHz το καθένα. Σε αυτά τα κανάλια εκχωρούνται αριθμοί (N) από το 0 έως το 123. Στη συνέχεια, οι συχνότητες των κατευθύνσεων ανάντη (F R) και κατάντη (F F) κάθε καναλιού μπορούν να υπολογιστούν χρησιμοποιώντας τους τύπους: F R (N) = 890+0,2N (MHz) , F F (Ν) = F R (Ν) + 45 (MHz).

Κάθε σταθμός βάσης μπορεί να εφοδιαστεί με από μία έως 16 συχνότητες και ο αριθμός των συχνοτήτων και η ισχύς μετάδοσης καθορίζονται ανάλογα με τις τοπικές συνθήκες και το φορτίο.

Σε καθένα από τα κανάλια συχνότητας, στο οποίο εκχωρείται ένας αριθμός (N) και που καταλαμβάνει μια ζώνη 200 kHz, οργανώνονται οκτώ κανάλια διαίρεσης χρόνου (κανάλια χρόνου με αριθμούς από το 0 έως το 7) ή οκτώ διαστήματα καναλιών.

Το σύστημα διαίρεσης συχνότητας (FDMA) σάς επιτρέπει να λαμβάνετε 8 κανάλια των 25 kHz, τα οποία, με τη σειρά τους, χωρίζονται σύμφωνα με την αρχή του συστήματος διαίρεσης χρόνου (TDMA) σε άλλα 8 κανάλια. Το GSM χρησιμοποιεί διαμόρφωση GMSK και η φέρουσα συχνότητα αλλάζει 217 φορές το δευτερόλεπτο για να αντισταθμίσει την πιθανή υποβάθμιση της ποιότητας.

Όταν ένας συνδρομητής λαμβάνει ένα κανάλι, του εκχωρείται όχι μόνο ένα κανάλι συχνότητας, αλλά και μία από τις συγκεκριμένες υποδοχές καναλιού και πρέπει να εκπέμπει σε αυστηρά καθορισμένο χρονικό διάστημα, χωρίς να το υπερβαίνει - διαφορετικά θα δημιουργηθούν παρεμβολές σε άλλα κανάλια. Σύμφωνα με τα παραπάνω, ο πομπός λειτουργεί με τη μορφή μεμονωμένων παλμών, οι οποίοι εμφανίζονται σε ένα αυστηρά καθορισμένο διάστημα καναλιού: η διάρκεια του διαστήματος καναλιού είναι 577 μs και η διάρκεια ολόκληρου του κύκλου είναι 4616 μs. Η εκχώρηση στον συνδρομητή ενός μόνο από τα οκτώ διαστήματα καναλιών επιτρέπει τη χρονική κατανομή της διαδικασίας μετάδοσης και λήψης μετατοπίζοντας τα διαστήματα καναλιών που εκχωρούνται στους πομπούς της κινητής συσκευής και του σταθμού βάσης. Ο σταθμός βάσης (BS) εκπέμπει πάντα τρεις χρονοθυρίδες πριν από την κινητή μονάδα (HS).

Οι απαιτήσεις για τα χαρακτηριστικά ενός τυπικού παλμού περιγράφονται με τη μορφή ενός κανονιστικού σχεδίου μεταβολών της ισχύος ακτινοβολίας με την πάροδο του χρόνου. Οι διαδικασίες ενεργοποίησης και απενεργοποίησης του παλμού, που συνοδεύονται από αλλαγή ισχύος κατά 70 dB, πρέπει να ταιριάζουν σε μια χρονική περίοδο μόνο 28 μs και ο χρόνος εργασίας κατά τον οποίο μεταδίδονται 147 δυαδικά bit είναι 542,8 μs. Οι τιμές ισχύος μετάδοσης που υποδεικνύονται στον παραπάνω πίνακα αναφέρονται συγκεκριμένα στην ισχύ παλμού. Η μέση ισχύς του πομπού αποδεικνύεται ότι είναι οκτώ φορές μικρότερη, αφού ο πομπός δεν ακτινοβολεί τα 7/8 του χρόνου.

Ας εξετάσουμε τη μορφή ενός κανονικού τυπικού παλμού. Δείχνει ότι δεν μεταφέρουν όλα τα bit χρήσιμες πληροφορίες: εδώ στη μέση του παλμού υπάρχει μια ακολουθία εκπαίδευσης 26 δυαδικών bit για την προστασία του σήματος από παρεμβολές πολλαπλών διαδρομών. Αυτή είναι μία από τις οκτώ ειδικές, εύκολα αναγνωρίσιμες ακολουθίες στις οποίες τα ληφθέντα bits τοποθετούνται σωστά στο χρόνο. Μια τέτοια ακολουθία είναι περιφραγμένη με δείκτες ενός bit (PB - Point Bit) και στις δύο πλευρές αυτής της ακολουθίας εκπαίδευσης υπάρχουν χρήσιμες κωδικοποιημένες πληροφορίες με τη μορφή δύο μπλοκ 57 δυαδικών bit, περιφραγμένων, με τη σειρά τους, με οριακά bit ( BB - Border Bit) - 3 bit κάθε πλευρά. Έτσι, ένας παλμός μεταφέρει 148 bit δεδομένων, τα οποία καταλαμβάνουν ένα χρονικό διάστημα 546,12 μs. Σε αυτό το χρόνο προστίθεται μια περίοδος ίση με 30,44 μs προστατευτικού χρόνου (ST - Shield Time), κατά την οποία ο πομπός είναι «αθόρυβος». Όσον αφορά τη διάρκεια, αυτή η περίοδος αντιστοιχεί στον χρόνο μετάδοσης των 8,25 bit, αλλά δεν πραγματοποιείται μετάδοση αυτή τη στιγμή.

Η ακολουθία των παλμών σχηματίζει ένα φυσικό κανάλι μετάδοσης, το οποίο χαρακτηρίζεται από έναν αριθμό συχνότητας και έναν αριθμό θυρίδας καναλιού χρόνου. Με βάση αυτή τη σειρά παλμών, οργανώνεται μια ολόκληρη σειρά λογικών καναλιών, τα οποία διαφέρουν ως προς τις λειτουργίες τους. Εκτός από τα κανάλια που μεταδίδουν χρήσιμες πληροφορίες, υπάρχει επίσης ένας αριθμός καναλιών που εκπέμπουν σήματα ελέγχου. Η υλοποίηση τέτοιων καναλιών και η λειτουργία τους απαιτεί ακριβή διαχείριση, η οποία υλοποιείται από λογισμικό.

Το κινητό τηλέφωνο είναι αναπόσπαστο μέρος μιας σύγχρονης, τεχνολογικά προηγμένης κοινωνίας. Παρά την κοινότητα και την φαινομενική απλότητα αυτής της συσκευής, πολύ λίγοι άνθρωποι γνωρίζουν πώς λειτουργεί ένα κινητό τηλέφωνο.

Συσκευή κινητού τηλεφώνου

Οι σύγχρονες τεχνολογίες και η συνεχώς προοδευτική πρόοδος μας επιτρέπουν να δημιουργούμε τηλέφωνα με τεράστιο αριθμό λειτουργιών και δυνατοτήτων. Με κάθε νέο μοντέλο, τα τηλέφωνα γίνονται πιο λεπτά, πιο όμορφα και πιο οικονομικά. Παρά την τεράστια ποικιλία μοντέλων και κατασκευαστών, όλες αυτές οι συσκευές έχουν σχεδιαστεί σύμφωνα με την ίδια αρχή.

Ουσιαστικά, ένα κινητό τηλέφωνο είναι μια συσκευή λήψης και εκπομπής που διαθέτει δέκτη, πομπό και κεραία ραδιοφώνου στο σώμα της. Ο δέκτης λαμβάνει ένα ραδιοφωνικό σήμα, το μετατρέπει σε ηλεκτρικούς παλμούς και το στέλνει στο ηχείο του τηλεφώνου σας με τη μορφή ηλεκτρικών κυμάτων. Το ηχείο μετατρέπει αυτές τις ηλεκτρικές ώσεις στον ήχο που ακούμε όταν μιλάμε με το άλλο άτομο.

Το μικρόφωνο λαμβάνει την ομιλία σας, τη μετατρέπει σε ηλεκτρικά σήματα και τη στέλνει στον ενσωματωμένο πομπό. Το καθήκον του πομπού είναι να μετατρέπει τους ηλεκτρικούς παλμούς σε ραδιοκύματα και να τους μεταδίδει στον πλησιέστερο σταθμό μέσω μιας κεραίας. Η κεραία χρησιμεύει για τη βελτίωση της λήψης και της μετάδοσης ραδιοκυμάτων από το τηλέφωνο στον πλησιέστερο σταθμό κινητής τηλεφωνίας.

Πώς λειτουργεί ένα σταθερό τηλέφωνο;

Ο σχεδιασμός ενός σταθερού τηλεφώνου δεν διαφέρει πολύ από ένα κινητό τηλέφωνο. Σε ένα σταθερό τηλέφωνο δεν χρειάζεται να μετατραπούν οι ηλεκτρικοί παλμοί σε ραδιοκύματα, αφού η επαφή με τον συνδρομητή γίνεται μέσω τηλεφωνικού καλωδίου μέσω Αυτόματου Τηλεφωνικού Κέντρου (ATS). Ο σταθμός δεν χρειάζεται να αναζητήσει συσκευή εντός της περιοχής κάλυψής του και όταν καλείτε έναν αριθμό, σας συνδέει αυτόματα με το τηλέφωνο στο οποίο είναι καταχωρημένος αυτός ο αριθμός.

Πώς λειτουργεί η κινητή επικοινωνία;

Καθένας από εμάς έχει την ευκαιρία να παρατηρήσει οπτικά έναν μεγάλο αριθμό ραδιοπύργων που βρίσκονται σε διάφορα σημεία της πόλης. Αυτοί οι πύργοι, κατά κανόνα, εγκαθίστανται στα υψηλότερα δυνατά σημεία, στις στέγες πολυώροφων κτιρίων, σε κατασκευές άλλων επικοινωνιών ή σε δικούς τους σταθερούς πύργους. Αυτοί οι ραδιοπύργοι ονομάζονται σταθμοί βάσης (BS). Ίσως παρατηρήσετε ότι στις πόλεις τέτοιοι σταθμοί εγκαθίστανται πολύ πιο συχνά από ό,τι σε υπεραστικές περιοχές. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι στα αστικά περιβάλλοντα υπάρχουν πολλές φυσικές παρεμβολές με τη μορφή κτιρίων από σκυρόδεμα και διαφόρων μεταλλικών κατασκευών, που υποβαθμίζουν σημαντικά την ποιότητα του σήματος. Ταυτόχρονα, μεγαλύτερος αριθμός συνδρομητών συγκεντρώνεται στις πόλεις, οι οποίες δημιουργούν μεγάλο φορτίο στο κυψελοειδές δίκτυο και για να διατηρηθεί η καλή ποιότητα επικοινωνίας απαιτείται αυξημένη κάλυψη.

Το τηλέφωνό σας έχει τη δική του αναγνώριση με τη μορφή του αριθμού κινητού της κάρτας SIM. Όταν είναι ενεργοποιημένο, το κινητό τηλέφωνο σαρώνει συνεχώς την περιοχή αναζητώντας ένα δίκτυο και επιλέγει αυτόματα τον Σταθμό Βάσης που παρέχει την καλύτερη ποιότητα σήματος. Ταυτόχρονα, ενημερώνει τον σταθμό για τη θέση και την κατάστασή του, έτσι, ο κεντρικός υπολογιστής του χειριστή κινητής τηλεφωνίας γνωρίζει πάντα σε ποιο σταθμό βάσης καλύπτεται το τηλέφωνο και αν είναι έτοιμο να λάβει σήμα κλήσης. Μόλις ένα άλλο άτομο καλέσει τον αριθμό σας, ο υπολογιστής εντοπίζει την τοποθεσία σας και στέλνει ένα σήμα κλήσης στο τηλέφωνό σας. Εάν το τηλέφωνο είναι απενεργοποιημένο ή δεν βρίσκεται εντός της εμβέλειας του πλησιέστερου Σταθμού Βάσης, τότε ο υπολογιστής σας ενημερώνει ότι ο συνδρομητής είναι εκτός κάλυψης και δεν μπορεί να λάβει κλήση.

Δύσκολα είναι δυνατόν σήμερα να βρεις άτομο που δεν έχει χρησιμοποιήσει ποτέ κινητό τηλέφωνο. Καταλαβαίνουν όμως όλοι πώς λειτουργούν οι κυψελοειδείς επικοινωνίες; Πώς δουλεύει και δουλεύει αυτό που όλοι έχουμε συνηθίσει; Τα σήματα από τους σταθμούς βάσης μεταδίδονται μέσω καλωδίων ή όλα λειτουργούν κάπως διαφορετικά; Ή μήπως όλες οι κυψελωτές επικοινωνίες λειτουργούν μόνο μέσω ραδιοκυμάτων; Θα προσπαθήσουμε να απαντήσουμε σε αυτές και σε άλλες ερωτήσεις στο άρθρο μας, αφήνοντας την περιγραφή του προτύπου GSM εκτός του πεδίου εφαρμογής του.

Τη στιγμή που κάποιος προσπαθεί να κάνει μια κλήση από το κινητό του ή όταν αρχίσουν να τον καλούν, το τηλέφωνο συνδέεται μέσω ραδιοκυμάτων σε έναν από τους σταθμούς βάσης (τον πιο προσιτό), σε μια από τις κεραίες του. Οι σταθμοί βάσης φαίνονται εδώ κι εκεί, κοιτάζοντας τα σπίτια των πόλεων μας, τις στέγες και τις προσόψεις βιομηχανικών κτιρίων, τα πολυώροφα κτίρια και τέλος τους ερυθρόλευκους ιστούς που έχουν δημιουργηθεί ειδικά για σταθμούς (ειδικά κατά μήκος των αυτοκινητοδρόμων).

Αυτοί οι σταθμοί μοιάζουν με ορθογώνια γκρίζα κουτιά, από τα οποία προεξέχουν διάφορες κεραίες προς διαφορετικές κατευθύνσεις (συνήθως έως και 12 κεραίες). Οι κεραίες εδώ λειτουργούν τόσο για λήψη όσο και για μετάδοση και ανήκουν στον χειριστή κινητής τηλεφωνίας. Οι κεραίες του σταθμού βάσης κατευθύνονται προς όλες τις πιθανές κατευθύνσεις (τομείς) για να παρέχουν «δικτυακή κάλυψη» σε συνδρομητές από όλες τις κατευθύνσεις σε απόσταση έως και 35 χιλιομέτρων.

Η κεραία ενός τομέα μπορεί να εξυπηρετήσει έως και 72 κλήσεις ταυτόχρονα, και αν υπάρχουν 12 κεραίες, τότε φανταστείτε: 864 κλήσεις μπορούν, καταρχήν, να εξυπηρετούνται από έναν μεγάλο σταθμό βάσης ταυτόχρονα! Αν και συνήθως περιορίζονται σε 432 κανάλια (72*6). Κάθε κεραία συνδέεται με καλώδιο στη μονάδα ελέγχου του σταθμού βάσης. Και μπλοκ πολλών σταθμών βάσης (κάθε σταθμός εξυπηρετεί το δικό του τμήμα της επικράτειας) συνδέονται με τον ελεγκτή. Σε έναν ελεγκτή συνδέονται έως και 15 σταθμοί βάσης.

Ο σταθμός βάσης είναι, καταρχήν, ικανός να λειτουργεί σε τρεις ζώνες: το σήμα των 900 MHz διεισδύει καλύτερα μέσα σε κτίρια και κατασκευές και εξαπλώνεται περαιτέρω, επομένως αυτή η ζώνη χρησιμοποιείται συχνά σε χωριά και χωράφια. ένα σήμα σε συχνότητα 1800 MHz δεν ταξιδεύει τόσο μακριά, αλλά περισσότεροι πομποί είναι εγκατεστημένοι σε έναν τομέα, επομένως τέτοιοι σταθμοί εγκαθίστανται συχνότερα στις πόλεις. επιτέλους τα 2100 MHz είναι δίκτυο 3G.

Φυσικά, μπορεί να υπάρχουν πολλοί ελεγκτές σε μια κατοικημένη περιοχή ή περιοχή, επομένως οι ελεγκτές, με τη σειρά τους, συνδέονται με καλώδια στον διακόπτη. Σκοπός του μεταγωγέα είναι η σύνδεση των δικτύων των φορέων εκμετάλλευσης κινητής τηλεφωνίας μεταξύ τους και με τις αστικές γραμμές τακτικής τηλεφωνικής επικοινωνίας, υπεραστικής επικοινωνίας και διεθνούς επικοινωνίας. Εάν το δίκτυο είναι μικρό, τότε ένας διακόπτης είναι αρκετός, εάν είναι μεγάλος, χρησιμοποιούνται δύο ή περισσότεροι διακόπτες. Οι διακόπτες συνδέονται μεταξύ τους με καλώδια.

Κατά τη διαδικασία μετακίνησης ενός ατόμου που μιλάει σε κινητό τηλέφωνο κατά μήκος του δρόμου, για παράδειγμα: περπατά, οδηγεί σε δημόσια μέσα μεταφοράς ή οδηγεί ένα προσωπικό αυτοκίνητο, το τηλέφωνό του δεν πρέπει να χάσει το δίκτυο για μια στιγμή και η συνομιλία δεν μπορεί να διακόπηκε.

Η συνέχεια της επικοινωνίας επιτυγχάνεται λόγω της ικανότητας ενός δικτύου σταθμών βάσης να αλλάζει πολύ γρήγορα έναν συνδρομητή από τη μια κεραία στην άλλη καθώς μετακινείται από την περιοχή κάλυψης μιας κεραίας στην περιοχή κάλυψης μιας άλλης (από κυψέλη σε κύτταρο). Ο ίδιος ο συνδρομητής δεν παρατηρεί πώς παύει να συνδέεται με έναν σταθμό βάσης και είναι ήδη συνδεδεμένος με έναν άλλο, πώς αλλάζει από κεραία σε κεραία, από σταθμό σε σταθμό, από ελεγκτή σε ελεγκτή...

Ταυτόχρονα, ο διακόπτης παρέχει βέλτιστη κατανομή φορτίου σε ένα σχεδιασμό δικτύου πολλαπλών επιπέδων για να μειώσει την πιθανότητα αστοχίας του εξοπλισμού. Ένα δίκτυο πολλαπλών επιπέδων είναι χτισμένο ως εξής: κινητό τηλέφωνο - σταθμός βάσης - ελεγκτής - διακόπτης.

Ας πούμε ότι κάνουμε μια κλήση και το σήμα έχει ήδη φτάσει στον πίνακα διανομής. Ο διακόπτης μεταδίδει την κλήση μας στον συνδρομητή προορισμού - στο δίκτυο της πόλης, στο διεθνές ή υπεραστικό δίκτυο επικοινωνίας ή στο δίκτυο άλλης εταιρείας κινητής τηλεφωνίας. Όλα αυτά γίνονται πολύ γρήγορα χρησιμοποιώντας κανάλια καλωδίων οπτικών ινών υψηλής ταχύτητας.

Στη συνέχεια, η κλήση μας πηγαίνει στον διακόπτη, ο οποίος βρίσκεται στο πλάι του παραλήπτη της κλήσης (αυτός που καλέσαμε). Ο διακόπτης «λήψης» έχει ήδη δεδομένα σχετικά με το πού βρίσκεται ο καλούμενος συνδρομητής, σε ποια περιοχή κάλυψης δικτύου: ποιος ελεγκτής, ποιος σταθμός βάσης. Έτσι, ξεκινά μια έρευνα δικτύου από το σταθμό βάσης, εντοπίζεται ο παραλήπτης και λαμβάνεται μια κλήση στο τηλέφωνό του.

Ολόκληρη η αλυσίδα των γεγονότων που περιγράφονται, από τη στιγμή που καλείται ο αριθμός μέχρι τη στιγμή που ακούγεται η κλήση στο άκρο λήψης, συνήθως δεν διαρκεί περισσότερο από 3 δευτερόλεπτα. Έτσι σήμερα μπορούμε να καλέσουμε οπουδήποτε στον κόσμο.

Αντρέι Πόβνι