O que é a comunicação celular, sem a qual uma pessoa moderna não pode imaginar a vida? Este é o tipo de conexão em que o último canal é sem fio. A rede é distribuída em áreas terrestres chamadas células, cada uma das quais é servida por pelo menos um transceptor de localização fixa, mas mais comumente por três estações de transceptor celular ou base. Eles fornecem cobertura de rede à célula que pode ser usada para transportar voz, dados e outros tipos de conteúdo.
Como funciona?
O que é celular em ação? Uma célula geralmente usa um conjunto de frequências diferente das vizinhas para evitar interferências e garantir uma qualidade de serviço garantida em cada célula (princípio da célula). Quando combinadas, essas células fornecem cobertura de rádio em uma região geográfica estendida. Isso permite que um número significativo de transceptores portáteis (por exemplo,telefones, tablets e laptops equipados com modems de banda larga móvel, pagers, etc.) se comunicam entre si e com transceptores e telefones fixos em qualquer lugar da rede por meio de estações base, mesmo que alguns transceptores passem por várias células durante a transmissão.
A comunicação celular tem vários recursos úteis:
- Capacitância maior que um transmissor grande, pois a mesma frequência pode ser aplicada a vários canais se estiverem em células diferentes.
- Os dispositivos móveis consomem menos energia do que quando conectados a um único transmissor ou satélite porque as torres de celular estão mais próximas.
- Cobertura maior do que um único transmissor terrestre, pois torres de celular adicionais podem ser adicionadas indefinidamente e não são limitadas em visibilidade.
Quão avançado está isso hoje?
Os principais provedores de serviços de telecomunicações implantaram redes celulares para transmissão de voz e conteúdo na maior parte do território habitado da Terra. Isso permite que telefones celulares e dispositivos de computação se conectem à rede telefônica padrão e à Internet pública.
As regiões das operadoras móveis podem ser diferentes - desde o território do país até um pequeno objeto. As redes celulares privadas podem ser usadas para pesquisa ou para grandes organizações e parques, como o envio de chamadas para agências de segurança pública locais ou uma empresa de táxi.
Qual operadora de celular é a líder hoje? Hoje, cada país tem seus próprios fornecedores. Na Rússia, MTS e Megafon ocupam o primeiro lugar em termos de prevalência.
Conceito
O que é comunicação celular e como funciona? Em um sistema de radiocomunicação celular, a área terrestre a ser fornecida com este serviço é dividida em células em um padrão que depende das características do terreno e da recepção. Pode ser aproximadamente hexagonal, quadrado, redondo ou alguma outra forma regular, embora favos de mel hexagonais sejam padrão. A cada uma dessas células é atribuído um conjunto de frequências (f1 - f6) que as respectivas estações rádio-base possuem. Um grupo de frequências pode ser reaplicado em outras células, desde que frequências semelhantes não sejam reutilizadas em células vizinhas, pois isso pode causar interferência de co-canal.
O aumento da taxa de transferência em uma rede celular em comparação com uma única rede de transmissor foi devido ao sistema de comutação móvel desenvolvido por Amos Joel da Bell Labs, que permitiu que vários assinantes na mesma área usassem a mesma frequência ao alternar chamadas. Se houver um transmissor simples, apenas uma chamada pode ser usada em qualquer frequência. Infelizmente, há inevitavelmente algum nível de interferência de outras células que usam a mesma frequência. Isso significa que em um sistema FDMA padrão, deve haver pelo menos um intervalo entre as células que reutilizam a mesma frequência.
Como surgiu essa tecnologia?
A primeira rede celular 1G comercial foi lançada no Japão pela Nippon Telegraph and Telephone (NTT) em 1979, inicialmente na área metropolitana de Tóquio. Em cinco anos, foi expandido para cobrir toda a população do Japão, tornando-se a primeira rede 1G nacional.
Codificação celular
Para entender o que é comunicação celular, você precisa entender seus padrões. Para distinguir sinais de vários transmissores diferentes, as seguintes variedades de acesso múltiplo foram desenvolvidas:
- divisão de tempo (TDMA);
- divisão de frequência (FDMA);
- Divisão de Divisão de Código (CDMA);
- Divisão Ortogonal de Frequência (OFDMA).
Em TDMA, os timeslots de transmissão e recepção usados por diferentes usuários em cada célula são diferentes.
Em FDMA, as frequências de transmissão e recepção usadas por diferentes usuários em cada célula são diferentes.
O princípio CDMA é mais complexo, mas alcança o mesmo resultado: transceptores distribuídos podem selecionar uma célula e ouvi-la.
TDMA é usado em combinação com FDMA ou CDMA em alguns sistemas para fornecer vários canais em uma única área de cobertura de célula.
Tendência moderna
O que é celular LTE em um tablet? Recentemente, sistemas baseados em acesso múltiplo por divisão de frequência ortogonal, comoLTE, reutilização de frequência 1.
Como tais sistemas não espalham o sinal pela banda de frequência, o gerenciamento de recursos de rádio entre células é importante para coordenar a alocação de recursos entre diferentes células e para limitar a interferência entre células. Existem vários métodos de Inter-Cell Interference Coordination (ICIC) já definidos na norma.
Programação coordenada, MIMO multi-site ou beamforming multi-site são outros exemplos de gerenciamento de recursos de rádio entre células que podem ser padronizados no futuro.
Transmissão de mensagens e sinais
O que é um celular? A definição é dada acima. Quase todos esses sistemas têm algum tipo de mecanismo de transmissão. Isso pode ser usado diretamente para distribuir informações para vários telefones celulares. Para isso, também são usados amplificadores celulares.
Normalmente, por exemplo, em sistemas de telefonia móvel, o uso mais importante das informações de transmissão é configurar canais para comunicação um a um entre um transceptor móvel e uma estação base. Isso é chamado de sinal celular. Três procedimentos de sinalização diferentes são comumente usados: serial, paralelo e seletivo.
Os detalhes do processo de paging variam um pouco de rede para rede, mas geralmente há um número limitado de células nas quais um telefone reside (esse grupo é chamado de área de cobertura em um sistema GSM ou UMTS, ou área se uma sessão estiver envolvida).pacote de dados; em LTE, as células são agrupadas em uma área de rastreamento).
A sinalização ocorre enviando uma mensagem de difusão para todas essas células. As mensagens de sinalização podem ser usadas para transmitir informações. Isso ocorre em pagers, em sistemas CDMA para envio de mensagens SMS e em um sistema UMTS onde permite baixo atraso de downlink em conexões de pacotes.
Movimento entre células e transmissão de dados
O que é um tipo moderno de comunicação celular? Em um sistema de comunicação celular, quando os transceptores móveis distribuídos se movem de uma célula para outra durante a comunicação contínua, a comutação de uma frequência de célula para outra é feita eletronicamente sem interrupção e sem o operador da estação base ou comutação manual. Isso é chamado de dados móveis. Normalmente, um novo canal é selecionado automaticamente para o dispositivo móvel na nova estação base que o servirá. O dispositivo muda automaticamente do canal atual para o novo e a conexão continua.
Os detalhes exatos da movimentação de comunicações celulares de uma estação base para outra variam consideravelmente de sistema para sistema.
arquitetura de rede GSM
O exemplo mais comum de uma rede celular é uma rede de telefonia móvel (celular). Trata-se de um telefone portátil que recebe ou faz ligações através de um site de celular (base) ou torre de transmissão. As ondas de rádio são usadas para transmitir sinais de ou para um telefone celular.
ModernoAs redes celulares usam células porque as frequências de rádio são um recurso comum limitado. Estações de celular e telefones mudam a frequência sob controle do computador e usam transmissores de baixa potência para que um número normalmente limitado de frequências de rádio possa ser usado por muitos assinantes simultaneamente com menos interferência.
Como funciona a conexão
A rede celular é usada pela operadora móvel para alcançar cobertura e capacidade para seus assinantes. Grandes áreas geográficas são divididas em células menores para evitar perda de sinal na linha de visão e para suportar um grande número de telefones ativos nessa área. Todas as áreas de cobertura estão conectadas a centrais telefônicas (ou switches), que, por sua vez, estão conectadas à rede telefônica pública.
O que é celular como modem? Na verdade, esta é uma conexão semelhante que transmite pacotes de informações pela Internet.
Nas cidades, cada célula pode ter um alcance de até aproximadamente 0,80 km, enquanto nas áreas rurais esse alcance pode ser de até 8 km. É possível que em áreas abertas, o usuário possa receber sinais de uma estação de celular a uma distância de até 40 km.
Como quase todos os telefones celulares usam comunicações celulares GSM, CDMA e AMPS, o termo "telefone celular" é usado de forma intercambiável com "móvel". Mas vale a pena considerar algumas diferenças entre esses dispositivos.
O que é comunicação celularem um iPhone? Esta é a capacidade de se conectar à rede usando dois padrões ao mesmo tempo - GSM e CDMA. No entanto, telefones via satélite são dispositivos móveis que não se comunicam diretamente com uma torre de celular terrestre, mas podem fazê-lo indiretamente via satélite.
Quais formatos de comunicação podem ser usados?
Existem várias tecnologias celulares digitais diferentes, incluindo:
- Sistema Global para Comunicações Móveis (GSM).
- General Packet Radio Service (GPRS).
- CDMAOne.
- CDMA2000 otimizado para dados (EV-DO).
- Taxas de dados aprimoradas para GSM (EDGE).
- Sistema Universal de Telecomunicações Móveis (UMTS).
- Digital Enhanced Wireless Communications (DECT).
- AMPS digitais (IS-136 / TDMA).
- Rede Digital Aprimorada Integrada (iDEN).
A transição do padrão analógico para o digital existente foi muito diferente na Europa e nos EUA. Como resultado, muitos padrões digitais apareceram nos EUA, e a Europa e muitos países se aproximaram do GSM. Isso explica a peculiaridade do trabalho dos iPhones na rede.
Estrutura de rede celular
Uma representação simples de uma rede celular em termos de comunicação de rádio consiste em elementos como:
- Uma rede de estações rádio base que formam um subsistema de estação base.
- A principal rede comutada por circuito que existe para lidar com chamadas de voz e texto.
- Rede comutada por pacotes projetada para lidar com dados móveis.
- Rede telefônica pública comutada para conectar assinantes a uma rede telefônica mais ampla.
Esta rede é a espinha dorsal do sistema GSM. Ele executa muitas funções para garantir que os clientes recebam o serviço desejado, incluindo gerenciamento de mobilidade, registro, configuração de chamadas e transferência.
Cada telefone se conecta à rede usando uma RBS (estação rádio base) no setor da célula correspondente, que por sua vez se conecta ao Mobile Switching Center (MSC). O MSC se conecta à rede telefônica pública comutada (PSTN). O link do telefone para o RBS é definido como uplink e o caminho de retorno é definido como downlink.
Como os dados são transmitidos?
Os canais de rádio usam o meio de transmissão de forma eficiente através do uso dos seguintes esquemas de acesso múltiplo e multiplexação:
- divisão de frequência (FDMA);
- divisão de tempo (TDMA);
- Divisão de Divisão de Código (CDMA);
- Space Divisional (SDMA).
As células pequenas, que possuem uma área de cobertura menor do que as estações base, são classificadas da seguinte forma:
- Microcélula - menos de 2 quilômetros.
- Picocell - menos de 200 metros.
- Femtocell - cerca de 10 metros.
O que é comunicação celular para crianças? Este termo é geralmente entendido como tarifas especiais "infantis" com pacotes de serviços especiais.
Transmissão celular em redescomunicações móveis
Quando o usuário do telefone se move de uma área de celular para outra durante uma chamada, a estação móvel procurará um novo canal para conectar para não interromper a chamada. Uma vez encontrado, a rede instrui o dispositivo móvel a mudar para o novo canal e mudar a chamada para ele ao mesmo tempo.
Com o formato CDMA, vários telefones compartilham um canal de rádio específico. Os sinais são separados usando um código de pseudo ruído (código PN) específico para cada dispositivo. Quando um usuário se move de uma célula para outra, o telefone estabelece um link de rádio com vários locais (ou setores do mesmo local) ao mesmo tempo. Isso é conhecido como "soft handover" porque, ao contrário das tecnologias celulares tradicionais, não há um único ponto definido onde o telefone muda para uma nova célula. Portanto, ao aplicar este padrão, são usados amplificadores de celular e Internet.
Em handovers de interfrequência IS-95 e sistemas analógicos mais antigos, como NMT, geralmente não é possível verificar diretamente o canal de destino durante a comunicação. Nesse caso, outros métodos devem ser usados, como sinalizadores de controle no IS-95. Isso significa que, ao procurar um novo canal, quase sempre há uma pequena interrupção na comunicação, com o risco de um retorno inesperado ao antigo.
Se não houver conexão permanente, ou se ela for interrompida, o dispositivo móvel pode se mover espontaneamente de uma célula para outra e então notificar a estação base com o sinal mais forte.
Escolhafrequências celulares em redes móveis
O efeito da frequência na cobertura celular significa que diferentes frequências são mais adequadas para diferentes propósitos. Baixas frequências como 450 MHz NMT servem muito bem para cobertura rural. GSM 900 (900 MHz) é uma solução adequada para pequenas coberturas urbanas.
GSM 1800 (1,8 GHz) está começando a ser limitado a paredes estruturais. UMTS em 2,1 GHz é muito semelhante em cobertura ao GSM 1800. Dependendo das características da região, as operadoras móveis definem diferentes áreas de cobertura e frequências.
Frequências mais altas são uma desvantagem quando se trata de cobertura, mas uma vantagem decisiva quando se trata de largura de banda. Pequenas células que cobrem, por exemplo, um andar de um prédio tornam-se possíveis, e a mesma frequência pode ser usada para células que são praticamente vizinhas.
Cobertura e áreas de serviço
A área de serviço de uma célula também pode mudar devido à interferência de sistemas de transmissão dentro e ao redor dela. Isto é especialmente verdadeiro em sistemas baseados em CDMA. O receptor precisa de uma certa relação sinal-ruído, e o transmissor não deve transmitir com uma potência muito alta para não interferir com outros transmissores.
À medida que a interferência (ruído) aumenta devido ao aumento da potência recebida do transmissor, o sinal fica corrompido e eventualmente se torna inutilizável. Em sistemas baseados em CDMA, o impacto da interferência de outros transmissores móveis na mesma célula na área de cobertura é muito perceptível.
Exemplos de revestimentoa cobertura de celular pode ser vista examinando alguns dos mapas de cobertura fornecidos por provedores reais em seus sites, ou observando mapas independentes de crowdsourcing, como o OpenSignal. Eles mostram qual operadora móvel opera em um determinado território. Em alguns casos podem marcar a localização do transmissor, em outros pode ser calculado determinando o ponto de maior cobertura.
Repetidor celular é usado para expandir a área de cobertura de uma célula em uma grande área. Eles variam de repetidores de banda larga para uso residencial e de escritório a repetidores inteligentes ou digitais para uso industrial.
Cada operadora de celular tem seu próprio intervalo de números, geralmente diferindo por código. Ele pode ser usado para determinar qual região e operadora de celular o chamador possui.
