متنوع

المفاهيم الأساسية لنظام الاتصالات الخلوية

المفاهيم الأساسية لنظام الاتصالات الخلوية

تُستخدم الأنظمة الخلوية على نطاق واسع اليوم وتحتاج التكنولوجيا الخلوية إلى توفير استخدام فعال للغاية للطيف الترددي المتاح. مع استخدام مليارات الهواتف المحمولة في جميع أنحاء العالم اليوم ، من الضروري إعادة استخدام الترددات المتاحة عدة مرات دون تدخل متبادل بين هاتف محمول وآخر.

هذا هو مفهوم إعادة استخدام التردد الذي هو في صميم التكنولوجيا الخلوية. ومع ذلك ، فإن تقنية البنية التحتية اللازمة لدعمها ليست بسيطة ، وقد تطلبت استثمارًا كبيرًا لتوصيل الشبكات الخلوية الأولى بالإنترنت.

استخدمت المخططات المبكرة لخطط الهواتف اللاسلكية جهاز إرسال مركزي واحد لتغطية منطقة واسعة. عانت أنظمة الهاتف اللاسلكي هذه من العدد المحدود للقنوات المتاحة.

غالبًا ما كانت قوائم انتظار الاتصال أكبر بعدة مرات من عدد الأشخاص المتصلين بالفعل. في ظل هذه القيود ، لم ينطلق هذا الشكل من تكنولوجيا الاتصالات الراديوية بشكل كبير. كانت المعدات كبيرة ولم تكن أنظمة الاتصالات اللاسلكية هذه ملائمة للاستخدام أو النقل.

الحاجة إلى نظام فعال للطيف

لتوضيح الحاجة إلى الاستخدام الفعال للطيف لنظام الاتصالات الراديوية ، خذ المثال حيث يتم تخصيص قناة لكل مستخدم. بينما يتم الآن استخدام أنظمة أكثر فاعلية ، فإن المثال سيأخذ حالة النظام التماثلي. تحتاج كل قناة إلى عرض نطاق يبلغ حوالي kHz 25 للسماح بجودة صوت كافية ليتم نقلها بالإضافة إلى التمكين من وجود نطاق حماية بين الإشارات المجاورة لضمان عدم وجود مستويات تداخل لا داعي لها. باستخدام هذا المفهوم ، من الممكن فقط استيعاب 40 مستخدمًا في نطاق تردد 1 ميجا هرتز. حتى 100 ميجاهرتز مخصصة للنظام ، فإن هذا سيمكن 4000 مستخدم فقط من الوصول إلى النظام. تضم الأنظمة الخلوية اليوم ملايين المشتركين ، وبالتالي هناك حاجة إلى طريقة أكثر فاعلية لاستخدام الطيف المتاح.


نظام الخلية لإعادة استخدام التردد

الطريقة المستخدمة هي تمكين إعادة استخدام الترددات. لن يكون لأي جهاز إرسال لاسلكي سوى منطقة تغطية معينة. بعد ذلك ، سينخفض ​​مستوى الإشارة إلى مستوى محدود لا يمكن استخدامه تحته ولن يتسبب في تداخل كبير مع المستخدمين المرتبطين بجهاز إرسال لاسلكي مختلف. هذا يعني أنه من الممكن إعادة استخدام قناة مرة واحدة خارج نطاق جهاز الإرسال اللاسلكي. وينطبق الشيء نفسه أيضًا في الاتجاه العكسي لجهاز الاستقبال ، حيث سيكون قادرًا فقط على استقبال الإشارات عبر نطاق معين. وبهذه الطريقة يمكن ترتيب تقسيم منطقة إلى عدة مناطق أصغر ، كل منها مغطاة بمحطة إرسال / مستقبل مختلفة.

تُعرف هذه المناطق بشكل ملائم بالخلايا ، وتنتج اسم تقنية "خلوية" مستخدمة اليوم. غالبًا ما يتم عرض هذه الخلايا بشكل تخطيطي كأشكال سداسية تتلاءم معًا بشكل ملائم. في الواقع. هذه ليست القضية. لديهم حدود غير منتظمة بسبب التضاريس التي يسافرون عليها. تتسبب التلال والمباني والأشياء الأخرى في تخفيف الإشارة وتقليلها بشكل مختلف في كل اتجاه.

كما أنه من الصعب جدًا تحديد الحافة الدقيقة للخلية. تنخفض قوة الإشارة تدريجيًا وينخفض ​​أداء الخلية نحو حافة الأداء. نظرًا لأن الهواتف المحمولة نفسها سيكون لها مستويات مختلفة من الحساسية ، فإن هذا يضيف مزيدًا من اللون الرمادي لحافة الخلية. لذلك ليس من الممكن أبدًا وجود فاصل حاد بين الخلايا. في بعض المناطق قد تتداخل ، بينما في مناطق أخرى سيكون هناك "ثقب" في التغطية.

مجموعات الخلايا

عند ابتكار تقنية البنية التحتية لنظام خلوي ، يتم تقليل التداخل بين القنوات المجاورة عن طريق تخصيص نطاقات تردد أو قنوات مختلفة للخلايا المجاورة بحيث يمكن أن تتداخل تغطيتها قليلاً دون التسبب في تداخل. بهذه الطريقة يمكن تجميع الخلايا معًا في ما يسمى الكتلة.

غالبًا ما تحتوي هذه المجموعات على سبع خلايا ، لكن التكوينات الأخرى ممكنة أيضًا. السبعة هو رقم مناسب ، ولكن هناك عددًا من المتطلبات المتضاربة التي يجب موازنتها عند اختيار عدد الخلايا في الكتلة لنظام خلوي:

  • الحد من مستويات التداخل
  • عدد القنوات التي يمكن تخصيصها لكل موقع خلية

من الضروري الحد من التداخل بين الخلايا التي لها نفس التردد. إن طوبولوجيا تكوين الخلية لها تأثير كبير على هذا. كلما زاد عدد الخلايا في الكتلة ، زادت المسافة بين الخلايا التي تشترك في نفس الترددات.

في العالم المثالي ، قد يكون من الجيد اختيار عدد كبير من الخلايا في كل مجموعة. للأسف ، لا يوجد سوى عدد محدود من القنوات المتاحة. هذا يعني أنه كلما زاد عدد الخلايا في الكتلة ، قل العدد المتاح لكل خلية ، وهذا يقلل من السعة.

هذا يعني أن هناك توازنًا يجب تحقيقه بين عدد الخلايا في الكتلة ، ومستويات التداخل ، والسعة المطلوبة.

حجم الخلية

على الرغم من أن عدد الخلايا في الكتلة في النظام الخلوي يمكن أن يساعد في التحكم في عدد المستخدمين الذين يمكن استيعابهم ، فمن خلال جعل جميع الخلايا أصغر ، فمن الممكن زيادة السعة الإجمالية للنظام الخلوي. ومع ذلك ، يلزم وجود عدد أكبر من مستقبلات المرسل أو المحطات القاعدية إذا تم تصغير الخلايا وهذا يزيد التكلفة على المشغل. وفقًا لذلك ، في المناطق التي يوجد بها عدد أكبر من المستخدمين ، يتم تثبيت محطات قاعدية صغيرة منخفضة الطاقة.

يتم إعطاء الأنواع المختلفة من الخلايا أسماء مختلفة وفقًا لحجمها ووظيفتها:

  • خلايا الماكرو: خلايا الماكرو هي خلايا كبيرة تُستخدم عادةً للمناطق النائية أو قليلة السكان. قد يكون قطرها 10 كيلومترات أو ربما أكثر في القطر.
  • الخلايا الدقيقة: الخلايا الدقيقة هي تلك التي توجد عادة في المناطق المكتظة بالسكان والتي قد يبلغ قطرها حوالي كيلومتر واحد.
  • خلايا بيكو: تُستخدم الخلايا البيكوسية بشكل عام لتغطية مناطق صغيرة جدًا مثل مناطق معينة من المباني ، أو ربما الأنفاق حيث تكون التغطية من خلية أكبر في النظام الخلوي غير ممكنة. من الواضح بالنسبة للخلايا الصغيرة ، أن مستويات الطاقة المستخدمة من قبل المحطات القاعدية أقل بكثير والهوائيات ليست في وضع يسمح لها بتغطية مناطق واسعة. بهذه الطريقة يتم تقليل التغطية وتقليل التداخل مع الخلايا المجاورة.
  • الخلايا الانتقائية: في بعض الأحيان ، يمكن استخدام الخلايا المسماة بالخلايا الانتقائية حيث لا تكون التغطية الكاملة بزاوية 360 درجة مطلوبة. يمكن استخدامها لملء فجوة في التغطية في النظام الخلوي ، أو لمعالجة مشكلة مثل مدخل النفق وما إلى ذلك.
  • خلايا مظلة: يتم استخدام نوع آخر من الخلايا يُعرف باسم خلية المظلة أحيانًا في حالات مثل تلك التي يعبر فيها طريق شديد الاستخدام منطقة توجد بها خلايا صغيرة. في ظل الظروف العادية ، قد يؤدي هذا إلى عدد كبير من عمليات التسليم حيث أن الأشخاص الذين يقودون على طول الطريق سيعبرون بسرعة الخلايا الصغيرة. تستوعب الخلية الشاملة تغطية الخلايا الدقيقة (لكن تستخدم قنوات مختلفة لتلك المخصصة للخلايا الدقيقة). ومع ذلك ، فإنه سيمكن هؤلاء الأشخاص الذين يتحركون على طول الطريق من التعامل معهم بواسطة خلية مظلة وتجربة عمليات تسليم أقل مما لو اضطروا إلى الانتقال من خلية صغيرة إلى أخرى.

تقنية البنية التحتية

على الرغم من أن الرسوم التوضيحية المستخدمة هنا لوصف تقنية البنية التحتية الأساسية المستخدمة للأنظمة الخلوية تشير إلى أنظمة الجيل الأول الأصلية ، إلا أنها تعمل على توفير نظرة عامة على المفاهيم الخلوية الأساسية التي تشكل حجر الزاوية للتكنولوجيا الخلوية اليوم. يتم استخدام تقنيات جديدة ، لكن المفاهيم الأساسية المستخدمة لا تزال قيد الاستخدام.

موضوعات الاتصال اللاسلكي والسلكي:
أساسيات الاتصالات المتنقلة 2G GSM3G UMTS4G LTE5GWiFiIEEE 802.15.4DECT الهواتف اللاسلكية NFC- الاتصال قريب المدى أساسيات الشبكات ما هي CloudEthernet البيانات التسلسلية USBSigFoxLoRaVoIPSDNNFVSD-WAN
العودة إلى الاتصال اللاسلكي والسلكي


شاهد الفيديو: تخزين النت من الواي فاي على الموبايل بطريقة سهلة جدا (قد 2021).