Cellular phone
Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Mục lục |
[sửa] Giới thiệu
Mạng mobile (hay còn gọi là mạng tế bào) là một mạng sóng vô tuyến được xây dựng bởi một số lượng các tế bào vô tuyến (hay còn gọi là cells) được phục vụ bởi một máy phát cố định, được biết bởi các trạm phát sóng, hoặc các trạm. Các tế bào này được dùng để xây dựng các vùng khác nhau trong việc cung cấp vùng sóng bao phủ trên một diện rộng hơn rất nhiều lần so với một cell. Mạng các cell vốn đã không đối xứng với một tập hợp đã được xây dựng các trạm máy thu phát vô tuyến mỗi cái phục vụ một cell và một tập các phân bố (hầu hết, nhưng không tất cả, mobile) các máy thu phát mà cung cấp cho người sử dụng dịch vụ.
[sửa] Mạng di động Cellular có các vấn đề sau và các giải pháp
- Tăng dung lượng
- Giảm năng lượng
- Bao phủ tốt
[sửa] Tổng quan
Nhu cầu nguyên thủy cho một mạng trong khái niệm mạng mobile là đối vối mỗi trạm khuếch đại để phân biệt các tín hiệu từ chính các trạm thu phát của nó, từ tín hiệu tới các trạm thu phát khác. Có hai giải pháp để thực hiện vấn đề này, tín hiện liên tục truy nhập Frequency Division Mutiple Access (FDMA) và tín hiệu mã hóa đa truy nhập Code Division Multiple Access (CDMA). FDMA làm việc dựa trên các tín hiệu liên tục với mỗi cell láng giềng (lân cận). Bằng việc điều chỉnh tần số của việc chọn các cell tại các trạm khuếch đại có thể tránh được các tín hiệu từ cell láng giềng. Nguyên lý của CDMA thì phức tạp hơn, nhưng kết quả thì tương tự; trạm truyền nhận phân bố, có thể chọn một cell và “nghe” nó. Các phương pháp khác phức tạ hơn như tín hiệu phân cực đa truy nhập Polaristation Division Multiple Access (PDMA) và tín hiệu thời gian đa truy nhập Time Division Multiple Access (TDMA) không thể sử dụng để chia tín hiệu từ một cell tới cell tiếp theo từ hiệu ứng của cả hai thay đổi với vị trí và điều này làm cho tín hiệu được phân chia không thực hiện được.Time Division Multiple Access, tuy nhiên, trong sử dụng, thường kết hợp hoặc FDMA or CDMA trong một hệ thống, để tạo ra các kênh với những vùng phủ sóng hoặc một cell đơn lẻ. Trong trường hợp công ti taxi, mỗi trạm radio có một nút bấm. Nút bấm xem như một kênh lựa chọn và cho phép sóng vô tuyến chuyển qua tín hiệu khác. Với người lái xe, chạy quanh thành phố, họ có thể chuyển kênh này qua kênh khác. Người lái xe biết tín gần đúng khu vực nào tín hiệu còn được phủ sóng, khi họ không lấy được tín hiệu, từ trạm thu phát, họ sẽ cố gắng tìm các kênh cho tới khi một trong số các trạm làm việc. Lúc đó lái xe chỉ có thẻ nói một lần, trên một thời điểm, và được gọi từ người điều hành (trong trường hợp TDMA).. Truyền tin hoặc thư thoại Về thực tế mọi hệ thống mạng mobile có một loại cơ chế lan truyền. Nó có thể được dùng trực tiếp phân phối thông tin cho rất nhiều mobile, thí dụ trong hệ thống mobile quan trọng nhất là thiết lập được các kênh, với mỗi liên kết giữa các trạm thu phát sóng mobile và các trạm phát chính thì đó gọi là hệ truyền tin. Chi tiết của qua trình truyền tin khác nhau từ mạng tới mạng, nhưng không thường xuyên, ta biết một số hạn chế các cell ở nơi mà phone xuất hiện, (nhóm cell này gọi là vùng cục bộ, trong hệ thống toàn cầu GSM hay còn gọi là vùng đường truyền trong UMTS). Chế độ thư thoại thay thế cách truyền thông tin nhắn trên mỗi cell. Tin nhắn thư thoại sẽ được dùng để trao đổi thông tin. Nó xuất hiện tại các máy nhắn tin, trong hệ thống CDMA để gửi một dịch vụ tin nhắn ngắn, và trong hệ thống UTMS ở đó cho phép tải xuống trong mỗi gói truyền tin chậm Ví dụ về người lái xe TOTO là một ví dụ tốt trong trừong hợp này. Một thông lượng truyền đi, được thường xuyên sử dụng để nói về điều kiện đường truyền và hầu như nói về công việc thỏa mãn với mọi người. nói cách khác, tiêu biểu ở đây là một danh sách các xe được đợi phục vụ. Khi một người tới phục vụ, người điều hành TITI sẽ gọi số của TÔTÔ qua không gian. Những người lái xe nghe người điều hành đọc địa chỉ, và TOTÔ biết phải đi đâu.
[sửa] Tái sử dụng
[sửa] Cơ chế tái sử dụng trong mạng mobile
Việc khuếch đại công suất trong hệ thống mạng mobile, được so sánh với một mạng có một đường truyền đơn lẻ, với cùng một tần số có thể được sử dụng lại tại cá vùng khác nhau cho một sự chuyển giao hòan thiện khác. Nếu ở đó có một trạm truyền phát đơn lẻ, chỉ một sự chuyển phát được sử dụng trên mỗi lần tần số được phát ra. Không may, ở đó chắc chắn có một cấp độ chèn vào từ tín hiệu của các cell mà sử dụng cùng tần số. Điều này có nghĩa là trong hệ thống FDMA chuẩn, có ít nhất một cell mất đi giữa các cell mà được sử dụng lại, với cùng một tần số xuất hiện Việc tái sử dụng có tỉ lệ tại mỗi tần số được sử dụng trong mạng. đó là 1/n với n là số các cell không cùng tần số xuất hiện, trong mỗi lần dịch chuyển. Một giá trị thông thường cho mỗi lần tái sử dụng là 7. CDMA hệ thống mã hóa đa truy nhập - hệ thống sử dụng một dải tần số rộng hơn với cùng một tỉ lệ các sự phát chuyển như trong FDMA, nhưng nó không được khôi phục bởi mỗi khả năng tái sử dụng của các nhân tố là 1. nói cách khác. Mỗi cell sử dụng cùng tần số xuất hiện, và với các hệ thống khác nhau sẽ được chia thành các mã đúng hơn là tần số xuất hiện. Phụ thuộc vào diện tích thành phố, hệ thống taxi của TITI có thể không tái sử dụng trong chính thành phố đó, nhưng có thể trong thành phố gần đó, một tần số xuất hiện tương tự được sử dụng. Trong thành phố lớn, nói cách khác, tái sử dụng chắc chắn được dùng. Di chuyển các cell tới cell và truyền giao Sử dụng nhiều cell nghĩa là, nếu các trạm thu phát phân bố là các máy mobile, và di chuyển từ nơi này qua nơi khác, nó có thể chuyển từ cell này sang cell khác. Các máy kiểu này phụ thuộc vào mạng, và sự truyền đạt của các thay đổi. Ví dụ, Nếu ở đó có sự kết nối liên tục, không ngừng, và ta không muốn ngắt nó, tránh việc ngắt liên kết. Trong trường hợp này, phải có sự phân biệt kết hợp rõ ràng cùng hạng giữa các trạm chính và trạm mobile. Mỗi hệ thống được dùng, sử dụng một loại của đa truy nhập độc lập trong mỗi cell, và mỗi pha sớm của quá trình truyền giao (handoff) đều được phục vụ kênh tác nhiệm mới cho các trạm thu phát mobile trên trạm cơ bản nó sẽ phục vụ. Mobile sau đó sẽ chuyển chúng từ các kênh trên các trạm cơ bản, tới các kênh mới và từ điểm đó, trên các liên kết được thay thế. Chi tiết chính xác của một hệ thống mạng mobile là chuyển từ một trạm cơ bản, đến một số lượng lớn các thay đổi từ hệ thống tới hệ thống. Ví dụ, trong truyền giao của GSM, và W-CDMA việc truyền giao các tần số trong các trạm mobile sẽ được đo đạc bởi các kênh, mà nó có thể khởi động trước. Một trong các kênh truyền được xác nhận chắc chắn , Mạng sẽ được điều khiển, và các trạm mobile được chuyển tới một kênh mới và cùng một thời gian đó, có 3 kết nối trực tiếp, nghĩa là không có sự ngắt quãng nào trong liên kết. Trong chuẩn CDMA2000 và W-CDMA với cùng tần số chuyển giao, cùng kênh chuyển sẽ chỉ định kênh nào được truyền nhậ trong cùng một thời gian (tình huống này gọi là chuyển giao mềm). Trong chuẩn IS-95 truyền giao nội bộ và hệ thống tín hiệu cũ tương tự là NMT, nó sẽ không đo được mục tiêu kênh truyền phát muốn kết nối ??. trong trường hợp khác, kĩ thuật để sử dụng là tín hiệu hoa tiêu trong hệ thống IS-95. Nghĩa là ở đó, hầu hết các gói bị gián đoạn trong kết nối sẽ được tìm bởi các kên truyền khác, so với kênh truyền cũ Nếu một kết nối được thực thi, hoặc bị ngăn chặn đứt đoạn, đó là vấn đề cho các trạm mobile phát sinh để dịch chuyển từ cell này tới cell khác trong vùng mạng. Trong trường hợp hệ thống taxi TITI , việc truyền giao sẽ không thực sự thi hành, Người lái xe sẽ di chuyển từ một nơi có tần số tới một vùng khác, Nếu như một kết nối đặc biệt bị ngắt đoạn dựa trên sự mất tín hiệu yêu cầu từ người lái xe TOTO tới người điều hành, và mệnh lệnh được lặp lại. Nếu một người lái xe lỡ tin thông báo từ tổng đài. (e.g. một yêu cầu từ lái xe trong khu vực), người kháca sẽ được lưu ý để thay thế. Nếu không có người thay thế, nhà điều hành sẽ yêu cầu lại. Hiệu ứng của tần số của một vùng phủ sóng của một cell nghĩa là với các tần số phục vụ khác nhau sẽ phục vụ tốt cho mỗi ứng dụng khác nhau. Tần số thấp. ví dụ 450 MHz NMT, phục vụ rất tốt những vùng có sóng GSM 900 (900 MHz) là giải pháp thích hợp nhất cho các vùng phủ trong thành phố. GSM 1800 (1.8 GHz) bị hạn chết bởi các công trình kiến trúc. Điều này không thuận lợi, trong việc phủ sóng, nhưng nó lại quyết định tính năng của năng lượng. Pico cells, bao phủ tòan bộ một tòa nhà, sẽ trở thành vấn đề , và các tần số giống nhau, có thể được sử dụng tại một cell với các láng giềng lân. UMTS, tại tần số 2.1 GHz rất giống với vùng phủ sóng của GSM 1800. Tại tần số 5 GHz, 802.11a Mạng không dây Wireless LANs hòan tòan bị hạn chế tính năng thâm nhập qua tường và các công trình kiến trúc tới một phòng đơn lẻ trong một số tòa nhà. Với cùng một thời điểm, tần số 5 GHz sẽ dễ dàng xuyên qua cửa sổ và đi vào trong tường để kết hợp với hệ thống WLAN và phủ sóng tới các vùng cần thiết. Dịch chuyển tới một nơi xa nào đó, năng lượng của mạng sẽ được tăng thêm (nhiều băng thông được thỏa mãn) nhưng vùng phủ sóng sẽ bị hạn chế về tầm ảnh hưởng. Liên kết Hồng ngoại được quan tâm tới việc sử dụng trong mạng Mobile, nhưng vấn đề còn lại có giới hạn tới giới hạn ứng dụng Điểm – Điểm. Vùng dịch vụ cell cũng có thể thay đổi do nhiễu từ các hệ thống phát, cả trong và xung quanh cell đó. Điều này luôn luôn đúng trong CDMA dựa trên các hệ thống. Máy thu (thiết bị thu) yêu cầu một số truyền tín hiệu nhiễu nào đó. Khi máy thu di chuyển ra xa máy phát, công suất được phát bị giảm Khi nhiễu tăng lớn hơn công suất thu từ máy phát, và công suất của máy phát không thể được tăng thêm, tín hiệu trở nên sai lệch và cuối cùng là không thể sử dụng được. Trong các hệ thống dựa trên CDMA, ảnh hưởng của nhiễu từ máy thu tín hiệu của các mobile khác trong cùng 1 cell trên miền bao phủ là rất đáng lưu ý và có một cái tên đặc biệt là cell breathing Hệ thống radio của công ti taxi cũ, giống như một hệ thống đang nghiên cứu, sử dụng tần số thấp và một trạm phát sóng cao, đài phát thanh ở nơi có trạm phát sóng cục bộ sẽ có một cột anten để thu phát sóng. Một người có thể nói tại mỗi thời điểm đưa ra, vùng phủ sóng có thể không thay đổi với số lượng người sử dụng. tín hiệu giảm, vì tỉ lệ nhiễu tại mỗi đỉnh núi (vật cản trở) được nghe bởi người sử dụng như là tiếng gió xẹt xẹt trên đài Thí dụ, vùng phủ sóng của cell tìm kiếm trên bản đồ, được cung cấp bởi người điều hành trên trang chủ mạng, trong trường hợp cụ thể, họ có thể đánh dấu các trạm thu phát, hoặc tình huống khác, họ có thể xác định chính xác vùng làm việc, và ở đó có vùng phủ sóng mạnh nhất.
[sửa] Điện thoại di động
[sửa] Trạm truyền cell
Ví dụ điển hình nhất của một mạng di động là mạng điện thoại di động. Một ĐTDD là một điện thoại có thể mang đi được, cái mà nhận và thực hiện cuộc gọi qua một trạm cơ sở, hoặc tháp truyền tín hiệu. Các sóng vô tuyến được sử dụng để truyền tín hiệu tới và truyền tín hiệu đi từ ĐTDD. Các vùng địa lý rộng lớn (thể hiện vùng bao phủ của một nhà cung cấp dịch vụ) được chia thành các cell nhỏ hơn để ngăn chặn việc mất tín hiệu trên đường ngắm và số lượng lớn các điện thoại hoạt động trong một vùng. Mỗi cell site bao gồm một vùng từ .25 tới 20 dặm hoặc hơn, nhưng thông thường là khoảng từ .5 tới 5 dặm, và chồng chéo lên các cell site khác. Tất cả các cell site được nối với thiết bị chuyển đổi chuyển mạch (các “switch”), cái mà lần lượt kết nối tới mạng điện thoại chung hoặc tới chuyển mạch khác của công ty điện thoại. Khi người dùng điện thoại di chuyển từ miền cell này sang miền cell khác, bộ chuyển mạch tự động yêu cầu handset và một cell site với một tín hiệu mạnh hơn (được thông báo bở handset) để chuyển tới một kênh sóng radio mới (tần số). Khi handset phản hồi lại cell site mới, sự chuyển đổi chuyển mạch kết nối tới cell site mới. Với công nghệ CDMA, tiến trình diễn ra khác. Các handset đa CDMA chia sẻ một kênh sóng radio riêng; các tín hiệu được tách ra bằng cách sử dụng một mã giả nhiễu (PN code) riêng đối với mỗi phone. Khi người dùng di chuyển từ một cell tới cell khác, handset thiết lập các kết nối sóng radio đồng thời với nhiều cell site (hoặc các sector của cùng 1 site). Đây được gọi là “chuyển mạng mềm” vì nó không giống với công nghệ cellular truyền thống, không có một điểm nơi mà điện thoại chuyển mạch tới cell mới. Các ĐTDD đời mới sử dụng các cell vì tần số sóng radio là nguồn hạn chế và bị chia sẻ. Các cell-site và handset thay đổi tần số dưới sự điều khiển của máy tính và sử dụng các máy phát công suất thấp để số giới hạn các tần số sóng radio có được tái sử dụng bở rất nhiều người gọi với nhiễu thấp. Cụ thể, các handset CDMA phải có các điều khiển công suất ổn định tuyệt đối để tránh nhiễu với các handset khác. Một lợi ích khác là handset sẽ cần ít năng lượng pin hơn. Vì hầu hết các ĐTDD sử dụng công nghệ cellular, bao gồm GSM, CDMA, và AMPS (tương tự), thuật ngữ “cell phone” có thể được dụng thay thế cho thuật ngữ “mobile phone”. Tuy nhiên, một ngoại lệ với các ĐTDD sử dụng công nghệ cellular là điện thoại vệ tinh. Các hệ thống cũ ngày trước là nguồn gốc cellular có thể vẫn được sử dụng ở những nơi thích hợp. Một số các công nghệ mobile số khác nhau bao gồm Global System for Mobile Communications (GSM), General Packet Radio Service (GPRS), Code Division Multiple Access (CDMA), Evolution-Data Optimized (EV-DO), Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE), 3GSM, Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT), Digital AMPS (IS-136/TDMA), và Integrated Digital Enhanced Network (iDEN).
