Was ist Mobilfunk, ohne die sich ein moderner Mensch sein Leben nicht mehr vorstellen kann? Dies ist die Verbindungsart, bei der der letzte Kanal drahtlos ist. Das Netzwerk ist über Landgebiete verteilt, die als Zellen bezeichnet werden, von denen jede von mindestens einem ortsfesten Transceiver versorgt wird, am häufigsten jedoch von drei zellularen oder Basis-Transceiverstationen. Sie versorgen die Zelle mit Netzabdeckung, die verwendet werden kann, um Sprache, Daten und andere Arten von Inh alten zu übertragen.
Wie funktioniert es?
Was ist Mobilfunk in Aktion? Eine Zelle verwendet normalerweise einen anderen Frequenzsatz als benachbarte, um Interferenzen zu vermeiden und eine garantierte Dienstqualität in jeder Zelle sicherzustellen (Zellenprinzip). Wenn sie kombiniert werden, stellen diese Zellen eine Funkabdeckung über eine ausgedehnte geografische Region bereit. Dies ermöglicht einer beträchtlichen Anzahl von tragbaren Transceivern (z. B. mobileTelefone, Tablets und Laptops, die mit mobilen Breitbandmodems, Pagern usw. ausgestattet sind) kommunizieren miteinander und mit festen Transceivern und Telefonen überall im Netzwerk über Basisstationen, selbst wenn einige Transceiver während der Übertragung mehrere Zellen durchlaufen.
Mobilfunk hat eine Reihe nützlicher Funktionen:
- Höhere Kapazität als ein großer Sender, da dieselbe Frequenz an mehrere Kanäle angelegt werden kann, wenn sie sich in verschiedenen Zellen befinden.
- Mobile Geräte verbrauchen weniger Strom als wenn sie mit einem einzelnen Sender oder Satelliten verbunden sind, da Mobilfunkmasten näher sind.
- Größere Abdeckung als ein einzelner terrestrischer Sender, da zusätzliche Mobilfunkmasten unbegrenzt hinzugefügt werden können und nicht in der Sichtbarkeit eingeschränkt sind.
Wie weit ist das heute?
Große Telekommunikationsanbieter haben Mobilfunknetze für die Sprach- und Inh altsübertragung über den größten Teil des bewohnten Territoriums der Erde eingerichtet. Dadurch können Mobiltelefone und Computergeräte eine Verbindung zum Standardtelefonnetz und zum öffentlichen Internet herstellen.
Regionen von Mobilfunkbetreibern können unterschiedlich sein - vom Territorium des Landes bis zu einem kleinen Objekt. Private Mobilfunknetze können für Forschungszwecke oder für große Organisationen und Parks verwendet werden, z. B. um Anrufe an lokale öffentliche Sicherheitsbehörden oder ein Taxiunternehmen zu senden.
Welcher Mobilfunkanbieter ist heute führend? Heute hat jedes Land seine eigenen Anbieter. In Russland belegen MTS und Megafon den ersten Platz in Bezug auf die Verbreitung.
Konzept
Was ist Mobilfunk und wie funktioniert es? In einem zellularen Funkkommunikationssystem wird das Landgebiet, das mit diesem Dienst versorgt werden soll, in Zellen in einem Muster unterteilt, das vom Gelände und den Empfangseigenschaften abhängt. Sie kann ungefähr sechseckig, quadratisch, rund oder von irgendeiner anderen regelmäßigen Form sein, obwohl sechseckige Waben der Standard sind. Jeder dieser Zellen wird ein Satz von Frequenzen (f1–f6) zugewiesen, die die jeweiligen Funkbasisstationen haben. Eine Gruppe von Frequenzen kann in anderen Zellen erneut angelegt werden, vorausgesetzt, dass ähnliche Frequenzen nicht in benachbarten Zellen wiederverwendet werden, da dies zu Gleichkanalstörungen führen kann.
Der erhöhte Durchsatz in einem Mobilfunknetz im Vergleich zu einem Netz mit nur einem Sender war auf das von Amos Joel von Bell Labs entwickelte Mobilvermittlungssystem zurückzuführen, das es mehreren Teilnehmern im selben Bereich ermöglichte, beim Umsch alten von Anrufen dieselbe Frequenz zu verwenden. Wenn es einen einfachen Sender gibt, kann auf jeder gegebenen Frequenz nur ein Anruf verwendet werden. Leider gibt es unvermeidlich ein gewisses Maß an Interferenz von anderen Zellen, die dieselbe Frequenz verwenden. Dies bedeutet, dass es in einem Standard-FDMA-System mindestens eine Lücke zwischen Zellen geben muss, die dieselbe Frequenz wiederverwenden.
Wie ist diese Technologie entstanden?
Das erste kommerzielle 1G-Mobilfunknetz wurde 1979 in Japan von Nippon Telegraph and Telephone (NTT) eingeführt, zunächst im Großraum Tokio. Innerhalb von fünf Jahren wurde es erweitert, um die gesamte Bevölkerung Japans abzudecken, und wurde zum ersten landesweiten 1G-Netz.
Mobilfunkcodierung
Um zu verstehen, was zellulare Kommunikation ist, müssen Sie ihre Standards verstehen. Um Signale von mehreren verschiedenen Sendern zu unterscheiden, wurden folgende Varianten des Mehrfachzugriffs entwickelt:
- Time Division Division (TDMA);
- Frequenzteilung (FDMA);
- Code Division Division (CDMA);
- Orthogonale Frequenzteilung (OFDMA).
Bei TDMA sind die Sende- und Empfangszeitschlitze, die von verschiedenen Benutzern in jeder Zelle verwendet werden, unterschiedlich.
Bei FDMA sind die Sende- und Empfangsfrequenzen, die von verschiedenen Benutzern in jeder Zelle verwendet werden, unterschiedlich.
Das CDMA-Prinzip ist komplexer, erzielt aber das gleiche Ergebnis: verteilte Transceiver können eine Zelle auswählen und abhören.
TDMA wird in einigen Systemen in Kombination mit FDMA oder CDMA verwendet, um mehrere Kanäle in einem einzigen Zellabdeckungsbereich bereitzustellen.
Moderner Trend
Was ist LTE-Mobilfunk in einem Tablet? Kürzlich wurden Systeme, die auf orthogonalem Frequenzmultiplex-Vielfachzugriff basieren, wie zLTE, Frequenzwiederverwendung 1.
Da solche Systeme das Signal nicht über das Frequenzband verteilen, ist die Funkressourcenverw altung zwischen Zellen wichtig, um die Ressourcenzuweisung zwischen verschiedenen Zellen zu koordinieren und Interferenzen zwischen Zellen zu begrenzen. Es gibt verschiedene Methoden der Inter-Cell Interference Coordination (ICIC), die bereits im Standard definiert sind.
Coordinated Scheduling, Multi-Site MIMO oder Multi-Site Beamforming sind weitere Beispiele für das Funkressourcenmanagement zwischen Zellen, das in Zukunft standardisiert werden könnte.
Broadcast-Nachrichten und -Signale
Was ist ein Handy? Die Definition ist oben angegeben. Nahezu jedes derartige System hat eine Art Sendemechanismus. Dies kann direkt genutzt werden, um Informationen an mehrere Mobiltelefone zu verteilen. Zu diesem Zweck werden auch Mobilfunkverstärker verwendet.
Typischerweise, beispielsweise in Mobiltelefonsystemen, besteht die wichtigste Verwendung von Rundfunkinformationen darin, Kanäle für eine Eins-zu-eins-Kommunikation zwischen einem mobilen Transceiver und einer Basisstation einzurichten. Dies wird als zelluläres Signal bezeichnet. Üblich sind drei verschiedene Signalisierungsverfahren: seriell, parallel und selektiv.
Die Details des Paging-Prozesses variieren etwas von Netz zu Netz, aber normalerweise gibt es eine begrenzte Anzahl von Zellen, in denen sich ein Telefon befindet (diese Gruppe wird in einem GSM- oder UMTS-System als Abdeckungsbereich oder Routing bezeichnet Bereich, wenn es sich um eine Sitzung handelt). Datenpaket; bei LTE werden Zellen in einem Ortungsbereich gruppiert).
Die Signalisierung erfolgt durch Senden einer Broadcast-Nachricht an alle diese Zellen. Signalisierungsnachrichten können verwendet werden, um Informationen zu übermitteln. Dies tritt in Pagern, in CDMA-Systemen zum Senden von SMS-Nachrichten und in einem UMTS-System auf, wo es eine geringe Downlink-Verzögerung bei Paketverbindungen ermöglicht.
Bewegung zwischen Zellen und Datenübertragung
Was ist eine moderne Art der Mobilfunkkommunikation? Wenn sich in einem zellularen Kommunikationssystem verteilte mobile Transceiver während einer kontinuierlichen Kommunikation von Zelle zu Zelle bewegen, erfolgt das Umsch alten von einer Zellenfrequenz zu einer anderen elektronisch ohne Unterbrechung und ohne den Bediener der Basisstation oder manuelles Umsch alten. Dies wird als mobile Daten bezeichnet. Typischerweise wird automatisch ein neuer Kanal für das mobile Gerät an der neuen Basisstation ausgewählt, die es bedienen wird. Das Gerät sch altet dann automatisch vom aktuellen Kanal auf den neuen um und die Verbindung bleibt bestehen.
Die genauen Details der Übertragung von Mobilfunkkommunikation von einer Basisstation zur anderen variieren erheblich von System zu System.
GSM-Netzwerkarchitektur
Das häufigste Beispiel für ein Mobilfunknetz ist ein mobiles (zellulares) Telefonnetz. Dies ist ein tragbares Telefon, das Anrufe über eine Basisstation (Basis) oder einen Sendemast empfängt oder tätigt. Funkwellen werden verwendet, um Signale zu oder von einem Mobiltelefon zu übertragen.
ModernMobilfunknetze verwenden Zellen, da Funkfrequenzen eine begrenzte gemeinsame Ressource sind. Mobilfunkstationen und Telefone ändern die Frequenz computergesteuert und verwenden Sender mit geringer Leistung, sodass eine normalerweise begrenzte Anzahl von Funkfrequenzen von vielen Teilnehmern gleichzeitig mit weniger Störungen verwendet werden kann.
So funktioniert die Verbindung
Das Mobilfunknetz wird vom Mobilfunkbetreiber verwendet, um sowohl Abdeckung als auch Kapazität für seine Abonnenten zu erreichen. Große geografische Gebiete werden in kleinere Zellen unterteilt, um Signalverluste bei Sichtverbindung zu vermeiden und eine große Anzahl aktiver Telefone in diesem Gebiet zu unterstützen. Alle Versorgungsgebiete sind an Telefonzentralen (oder Switches) angeschlossen, die wiederum an das öffentliche Telefonnetz angeschlossen sind.
Was ist Mobilfunk als Modem? Tatsächlich ist dies eine ähnliche Verbindung, die Informationspakete über das Internet überträgt.
In Städten kann jeder Mobilfunkstandort eine Reichweite von bis zu ca. 0,80 km haben, in ländlichen Gebieten kann diese Reichweite bis zu 8 km betragen. Es ist möglich, dass der Benutzer in offenen Gebieten Signale von einer Funkzelle in einer Entfernung von bis zu 40 km empfangen kann.
Da fast alle Mobiltelefone GSM-, CDMA- und AMPS-Mobilfunk verwenden, wird der Begriff "Mobiltelefon" synonym mit "mobil" verwendet. Aber es lohnt sich, einige Unterschiede zwischen diesen Geräten zu berücksichtigen.
Was ist Mobilfunkauf einem iPhone? Dies ist die Fähigkeit, sich mit zwei Standards gleichzeitig mit dem Netzwerk zu verbinden - GSM und CDMA. Satellitentelefone sind jedoch mobile Geräte, die nicht direkt mit einem terrestrischen Mobilfunkmast kommunizieren, sondern dies indirekt über Satellit tun können.
Welche Kommunikationsformate können verwendet werden?
Es gibt eine Reihe verschiedener digitaler Mobilfunktechnologien, darunter:
- Global System for Mobile Communications (GSM).
- GPRS (General Packet Radio Service).
- CDMAOne.
- CDMA2000-Daten optimiert (EV-DO).
- Erhöhte Datenraten für GSM (EDGE).
- Universal Mobile Telecommunications System (UMTS).
- DECT (Digital Enhanced Wireless Communications).
- Digital AMPS (IS-136 / TDMA).
- Integrated Digital Enhanced Network (iDEN).
Der Übergang vom bestehenden analogen zum digitalen Standard war in Europa und den USA sehr unterschiedlich. Infolgedessen sind in den USA viele digitale Standards entstanden, und Europa und viele Länder haben sich GSM angenähert. Dies erklärt die Besonderheit der Arbeit von iPhones im Netzwerk.
Struktur des Mobilfunknetzes
Eine einfache Darstellung eines Mobilfunknetzes in Bezug auf die Funkkommunikation besteht aus Elementen wie:
- Ein Netzwerk von Funkbasisstationen, die ein Basisstations-Subsystem bilden.
- Das wichtigste leitungsvermittelte Netzwerk, das für Sprach- und Textanrufe existiert.
- Paketvermitteltes Netzwerk zur Verarbeitung mobiler Daten.
- Öffentliches Telefonnetz zum Anschluss von Teilnehmern an ein breiteres Telefonnetz.
Dieses Netz ist das Rückgrat des GSM-Systems. Es führt viele Funktionen aus, um sicherzustellen, dass Kunden den gewünschten Service erh alten, einschließlich Mobilitätsmanagement, Registrierung, Verbindungsaufbau und Übergabe.
Jedes Telefon verbindet sich über eine RBS (Radio Base Station) im Sektor der entsprechenden Zelle mit dem Netzwerk, die wiederum mit dem Mobile Switching Center (MSC) verbunden ist. Die MSC ist mit dem öffentlichen Telefonnetz (PSTN) verbunden. Die Verbindung vom Telefon zum RBS wird als Uplink und der Rückweg als Downlink definiert.
Wie werden Daten übertragen?
Funkkanäle nutzen das Übertragungsmedium effizient durch die Verwendung der folgenden Mehrfachzugriffs- und Multiplexverfahren:
- Frequenzteilung (FDMA);
- Time Division Division (TDMA);
- Code Division Division (CDMA);
- Space Divisional (SDMA).
Kleinzellen, die einen kleineren Abdeckungsbereich als Basisstationen haben, werden wie folgt klassifiziert:
- Microcell - weniger als 2 Kilometer.
- Picocell - weniger als 200 Meter.
- Femtozelle - etwa 10 Meter.
Was ist Mobilfunk für Kinder? Unter diesem Begriff versteht man meist spezielle „Kinder“-Tarife mit besonderen Leistungspaketen.
Mobilfunkübertragung in NetzwerkenMobilfunk
Wenn sich der Telefonbenutzer während eines Anrufs von einem Zellenbereich in einen anderen bewegt, sucht die Mobilstation nach einem neuen Kanal zum Verbinden, um den Anruf nicht zu unterbrechen. Sobald es gefunden wurde, weist das Netzwerk das mobile Gerät an, auf den neuen Kanal umzusch alten und gleichzeitig den Anruf darauf umzusch alten.
Im CDMA-Format teilen sich mehrere Telefone einen bestimmten Funkkanal. Die Signale werden mit einem für jedes Gerät spezifischen Pseudo-Noise-Code (PN-Code) getrennt. Wenn sich ein Benutzer von einer Zelle in eine andere bewegt, stellt das Telefon gleichzeitig eine Funkverbindung mit mehreren Standorten (oder Sektoren desselben Standorts) her. Dies wird als "Soft Handover" bezeichnet, da es im Gegensatz zu herkömmlichen Mobilfunktechnologien keinen einzelnen definierten Punkt gibt, an dem das Telefon auf eine neue Zelle umsch altet. Daher werden bei der Anwendung dieses Standards Mobilfunk- und Internetverstärker verwendet.
Bei IS-95-Interfrequenzübergaben und älteren analogen Systemen wie NMT ist es normalerweise nicht möglich, den Zielkanal während der Kommunikation direkt zu überprüfen. In diesem Fall müssen andere Methoden verwendet werden, wie z. B. Kontrollbaken in IS-95. Das bedeutet, dass es bei der Suche nach einem neuen Kanal fast immer zu einer kurzen Kommunikationsunterbrechung kommt, mit der Gefahr einer unerwarteten Rückkehr zum alten.
Falls keine permanente Verbindung besteht oder diese unterbrochen sein könnte, kann das Mobilgerät spontan von einer Zelle zur anderen wechseln und dann die Basisstation mit dem stärksten Signal benachrichtigen.
AuswahlMobilfunkfrequenzen in Mobilfunknetzen
Die Auswirkung der Frequenz auf die Mobilfunkabdeckung bedeutet, dass unterschiedliche Frequenzen für unterschiedliche Zwecke besser geeignet sind. Niedrige Frequenzen wie 450 MHz NMT eignen sich sehr gut für die ländliche Abdeckung. GSM 900 (900 MHz) ist eine geeignete Lösung für kleine städtische Abdeckungen.
GSM 1800 (1,8 GHz) beginnt sich auf tragende Wände zu beschränken. UMTS bei 2,1 GHz ist in der Abdeckung sehr ähnlich zu GSM 1800. Abhängig von den Eigenschaften der Region legen Mobilfunkbetreiber unterschiedliche Abdeckungsgebiete und Frequenzen fest.
Höhere Frequenzen sind ein Nachteil bei der Reichweite, aber ein entscheidender Vorteil bei der Bandbreite. Kleine Zellen, die beispielsweise eine Etage eines Gebäudes bedecken, werden möglich, und die gleiche Frequenz kann für praktisch benachbarte Zellen verwendet werden.
Abdeckung und Versorgungsgebiete
Der Versorgungsbereich einer Zelle kann sich auch aufgrund von Störungen durch Übertragungssysteme innerhalb und um sie herum ändern. Dies gilt insbesondere in CDMA-basierten Systemen. Der Empfänger benötigt einen gewissen Signal-Rausch-Abstand und der Sender sollte nicht mit zu hoher Leistung senden, um andere Sender nicht zu stören.
Wenn die Interferenz (Rauschen) aufgrund der Erhöhung der Empfangsleistung vom Sender zunimmt, wird das Signal beschädigt und schließlich unbrauchbar. In CDMA-basierten Systemen ist der Einfluss von Interferenzen von anderen Mobilfunksendern in derselben Zelle auf den Abdeckungsbereich sehr deutlich.
BeschichtungsbeispieleDie Mobilfunkabdeckung kann durch Untersuchen einiger der Abdeckungskarten, die von echten Anbietern auf ihren Websites bereitgestellt werden, oder durch Betrachten unabhängiger Crowdsourcing-Karten wie OpenSignal eingesehen werden. Sie zeigen, welcher Mobilfunkanbieter in einem bestimmten Gebiet tätig ist. In einigen Fällen können sie den Standort des Senders markieren, in anderen können sie durch Bestimmung des Punkts mit der größten Abdeckung berechnet werden.
Cellular Repeater wird verwendet, um den Abdeckungsbereich einer Zelle über einen großen Bereich zu erweitern. Sie reichen von Breitband-Repeatern für Wohn- und Bürozwecke bis hin zu intelligenten oder digitalen Repeatern für den industriellen Einsatz.
Jeder Mobilfunkanbieter hat seinen eigenen Nummernbereich, der sich normalerweise durch den Code unterscheidet. Es kann verwendet werden, um festzustellen, welche Region und welchen Mobilfunkanbieter der Anrufer hat.
