Wie mobile zellulare Kommunikation funktioniert und funktioniert

Es ist heute kaum möglich, eine Person zu finden, die niemals ein Handy benutzen würde. Aber versteht jeder, wie zellulare Kommunikation funktioniert? Was ist die Struktur und Arbeit dessen, was wir alle seit langem gewohnt sind? Werden Signale von Basisstationen über Kabel übertragen oder funktioniert alles irgendwie anders? Oder funktionieren alle zellularen Kommunikationsfunktionen nur aufgrund von Funkwellen? Wir werden versuchen, diese und andere Fragen in unserem Artikel zu beantworten, wobei die Beschreibung des GSM-Standards über seinen Rahmen hinausgeht.

In dem Moment, in dem eine Person versucht, einen Anruf von ihrem Mobiltelefon aus zu tätigen, oder wenn sie anfängt, ihn anzurufen, ist das Telefon über Funkwellen mit einer der Basisstationen (der am besten zugänglichen) und einer ihrer Antennen verbunden. Hier und da sind Basisstationen zu sehen, die die Häuser unserer Städte, die Dächer und Fassaden von Industriegebäuden, Hochhäuser und schließlich die Mastmasten betrachten, die speziell für die Stationen in Rot und Weiß gebaut wurden (insbesondere entlang der Autobahnen).

Diese Stationen sehen aus wie rechteckige graue Kästchen, aus denen verschiedene Antennen in verschiedene Richtungen herausragen (normalerweise bis zu 12 Antennen). Antennen arbeiten hier sowohl beim Empfang als auch beim Senden und gehören dem Mobilfunkbetreiber. Die Antennen der Basisstation sind in alle möglichen Richtungen (Sektoren) gerichtet, um Teilnehmern von allen Seiten in einer Entfernung von bis zu 35 Kilometern eine „Netzabdeckung“ zu bieten.

Eine Antenne eines Sektors kann bis zu 72 Anrufe gleichzeitig bedienen. Wenn 12 Antennen vorhanden sind, stellen Sie sich vor: 864 Anrufe können grundsätzlich von jeweils einer großen Basisstation bedient werden! Obwohl normalerweise auf 432 Kanäle (72 * 6) begrenzt. Jede Antenne ist per Kabel mit der Steuereinheit der Basisstation verbunden. Und bereits Blöcke mehrerer Basisstationen (jede Station bedient ihren Teil des Territoriums) sind mit der Steuerung verbunden. Bis zu 15 Basisstationen sind an eine Steuerung angeschlossen.

Die Basisstation kann im Prinzip auf drei Bändern betrieben werden: Ein 900-MHz-Signal dringt besser in Gebäude und Strukturen ein und breitet sich weiter aus, weshalb dieses Band häufig in Dörfern und Feldern verwendet wird. Ein Signal mit einer Frequenz von 1800 MHz breitet sich bisher nicht aus, es sind jedoch mehr Sender in einem Sektor installiert. Daher werden solche Stationen häufig in Städten installiert. Schließlich ist 2100 MHz ein 3G-Netz.

Natürlich kann es an einem Ort oder in einem Gebiet mehrere Steuerungen geben, so dass die Steuerungen wiederum über Kabel mit dem Schalter verbunden sind. Die Aufgabe des Switches besteht darin, die Netze von Mobilfunkbetreibern miteinander und mit Stadtleitungen für gewöhnliche Telefon-, Fern- und internationale Kommunikation zu verbinden. Wenn das Netzwerk klein ist, ist nur ein Switch ausreichend. Wenn es groß ist, werden zwei oder mehr Switches verwendet. Schalter sind durch Drähte miteinander verbunden.

Wenn Sie eine Person, die mit einem Mobiltelefon spricht, entlang der Straße bewegen, zum Beispiel: Sie geht, fährt mit öffentlichen Verkehrsmitteln oder bewegt sich in einem persönlichen Auto. Ihr Telefon sollte das Netzwerk nicht für einen Moment verlieren. Sie können das Gespräch nicht beenden.

Die Kontinuität der Kommunikation wird aufgrund der Fähigkeit des Basisstationsnetzwerks erreicht, einen Teilnehmer sehr schnell von einer Antenne zu einer anderen umzuschalten, während er sich vom Abdeckungsbereich einer Antenne zum Abdeckungsbereich einer anderen (von Zelle zu Zelle) bewegt. Der Teilnehmer selbst bemerkt nicht, wie er nicht mehr mit einer Basisstation verbunden ist und bereits mit einer anderen verbunden ist, wie er von Antenne zu Antenne, von Station zu Station, von Controller zu Controller wechselt ...

Gleichzeitig bietet der Switch eine optimale Lastverteilung gemäß einem mehrstufigen Netzwerkschema, um die Wahrscheinlichkeit eines Geräteausfalls zu verringern. Ein mehrstufiges Netzwerk ist wie folgt aufgebaut: Handy - Basisstation - Controller - Switch.

Angenommen, wir tätigen einen Anruf, und jetzt hat das Signal den Schalter bereits erreicht. Der Switch leitet unseren Anruf an den Zielteilnehmer weiter - an das Stadtnetz, an das internationale oder Fernkommunikationsnetz oder an das Netz eines anderen Mobilfunkbetreibers. All dies geschieht sehr schnell mit Hochgeschwindigkeits-Glasfaserkabelkanälen.

Als nächstes geht unser Anruf an die Vermittlungsstelle, die sich auf der Seite des empfangenden Anrufers (von uns angerufen) befindet. Der "Empfangs" -Schalter enthält bereits Daten darüber, wo sich der angerufene Teilnehmer befindet, in welchem ​​Netzabdeckungsbereich: welcher Controller, welche Basisstation. Und so beginnt das Netzwerk, von der Basisstation abzufragen, der Adressat befindet sich und auf seinem Telefon kommt ein Anruf an.

Die gesamte beschriebene Ereigniskette, vom Moment des Wählens bis zum Moment des Klingelns auf der Empfangsseite des Anrufs, dauert normalerweise nicht länger als 3 Sekunden. So können wir heute überall auf der Welt anrufen.