شنبه 3 تیر 1396 | Saturday 24 th of June 2017 صفحه اصلی گروه الکترونیکی کامپیوتر
1-2 ساختار شبکه های تلفن همراه

تلفن های همراه دستگاهای رادیویی هستند که توسط ارسال و دریافت صدا بر روی امواج اقدام به برقراری ارتباط در یک منطقه می کنند.

 امروزهمیلیونهانفردرسراسرجهانازتلفنهایسلولی (همراه)استفادهمیکنند. درواقعتلفنهایهمراهنوعپیشرفتهرادیوتلفنهایدهه  1880هستندکهدرانزمانرویخودروهانصبواستفادهمیشد.

اینسامانهداراییکیاچنددکلانتن مرکزیبرایهرشهربودوهردکلمیتوانستتا  25کانالارتباطیراتاشعاع40الی  50مایلپوششدهد. امابهعلت محدودیتکانالهایارتباطیامکانمشترکشدنبرایهمهوجودنداشت.

تلفن همراه دیگر به عنوان یک تلفن سیار محسوب نمی شود؛ با حضور نسل های جدید و فراهم اوردن امکان برقراری ارتباط بین گوشی تلفن های همراه با وسیله های دیگر از طریق فناوری بلوتوث، گوشی های تلفن همراه به مرور جایگزین بسیاری از وسایل کنونی خواهد شد.

 کنترل وسایل مختلف خانه و حتی بهره گیری از گوشی تلفن همراه برای پرداخت پول به جای کارت بانکی امکان پذیر شده است. اینک با گوشی های تلفن همراه می توان با چند نفر بازی کرد، تلویزیون تماشا کرد، موسیقی گوش کرد، به اینترنت متصل شد و از امکانات شبکه اینترنت پرسرعت بهره مند شد.

ارسال پیام های متنی کوتاه، پیام صوتی و عکس توسط تلفن های همراه خیلی زود به کارهایی پیش پا افتاده بدل شد و در حال حاضر سازندگان این گوشی ها در پی فناوری پیشرفته تری برای نسل تازه گوشی ها هستند. لذا می توان نسل های مختلف شبکه های تلفن همراه را مورد بررسی قرار داد.

انتن های مخابراتی دارای چندین اسکلت مثلثی بر روی بالای خود هستند. این تعدد مربوط به اپراتورهای مختلفی می شود که به صورت همزمان از یک دکل مخابراتی استفاده می کنند.

اسکلتهای مثلثی پوشش ۳۶۰ درجه ای خود را به سه قسمت ۱۲۰ درجه ای تقسیم می کنند، که این ۳ بخش نیز می توانند به ۳ قسمت ۴۰ درجه ای دیگر تقسیم شوند.

سلول منطقه ایست حول یک انتن مخابراتی که از لحاظ تئوری یک ۶ ضلعی است که تحت پوشش امواج همان انتن مخابراتی می باشد.

هر کدام از ایستگاه های مرکزی با انتشار امواج با قدرت کم از نفوذ موج به خارج محدوده سلول خودشان جلوگیری می کنند. این ویژگی باعث می شود تا سلولهایی که وجه اشتراکی با هم ندارند از فرکانسهای مشابهی در سطح شهر استفاده کنند.

تلفنهمراهسامانهایسلولیاستزیرامناطقتحت پوششانبهسلولهایتقریباً6گوشتقسیمبندیمیشود. بدینترتیبکلفضایموردنظرتحتپوششسلولهایمختلف قرار می گیرند. درمرکزهرسلولیکدکلانتنبهنام (BTS)  نصب می شود و برحسب ظرفیت هر سلول تعداد مشترکان تغییر می کند.

در سیستم انالوگ تلفن های همراه، هر سلول، یک هفتم از کانالهای ۲ طرفه صوتی را مورد استفاده قرار می دهد، از این جهت در یک دسته هفت تایی از سلولها تداخل فرکانسی وجود ندارد، زیرا هر کدام از انها از یک دسته از فرکانسهای یکتا استفاده می کنند.

معمولا یک اپراتور تلفن همراه ۸۳۲ موج فرکانسی را برای استفاده در هر شهر دریافت می کند. هر دستگاه تلفن همراه از ۲ فرکانس برای هر تماس استفاده می کند(یکی برای ارسال و دیگری برای دریافت صدا) بنابراین ۳۹۵ موج فرکانسی برای هر اپراتور وجود دارد.

۴۲ موج فرکانسی باقیمانده به عنوان کانال های کنترلی استفاده می شوند. ۸۳۲=۴۲+(۳۹۵*۲)

 هر سلول که از یک هفتم فرکانسهای موجود (برای جلوگیری از تداخل امواج) استفاده می کند، دارای ۵۶ کانال صوتی اماده به کار است . بنابراین معمولاًهرسلولانالوگقادراستتا  56کانالرادیوییراپشتیبانیکند.

 بهعبارتدیگرهرسلولمیتواندهمزمان مکالمهی  56نفرباتلفنهمراهرادرمحدودهیتحتپوششخودادارهنماید. سیستم سلولی انالوگ را اصطلاحا نسل اولمی نامند.

سامانه انالوگ اولیه در سال 1983 با نام amps(سامانه پیشرفته تلفن متحرک) مجوز ایجاد خود را از کمیسیون فدرال امریکا دریافت کرده و با بسامد 824 الی 894 مگاهرتز اغاز به کار کردند. این تلفنها دارای 832 کانال به صورت جفت بوده و 790 کانال برای انتقال صوت و 42 کانال جهت تبادل داده ، در واقع هر جفت بسامد ( یکی جهت ارسال و دیگری جهت دریافت ) در این سامانه ها تشکیل یک کانال ارتباطی را می دهند که پهنای هر کانال نیز 30 کیلو هرتز بودند.

در روش انتقال دیجیتالی (نسل دوم‫)تعداد کانالهای در دسترس افزایش می یابد. تلفنهایسلولیدیجیتالیمشابهنوعانالوگامامتفاوتازانکارمیکنندوقادربهایجادکانالهایارتباطیبیشتروباکیفیت مطلوبتریهستند.

اینسامانههااطلاعاتموردتبادلرابهصورت 0 ،1وفشردهشدهارسالودریافتمی کنند. به این دلیل حجم سیگنال اشغالی در شبکه دیجیتالی توسط هر گوشی برابر 3.1 تا 10.1 سامانه انالوگ است. شبکه های تلفن همراه که در سال 1990 در اروپا اغاز به کار کرد نسل دوم مخابرات سیار بود.

در این شبکه ها زمان برقراری تماس با شبکه تا چندین ثانیه طول می کشد و سرعت ان به 9.6 کیلوبیت بر ثانیه محدود است.  متداولترین روشهای افزایش در این سیستم ها عبارتند از:  

1-       FDMA[1]‫-دسترسی چندگانه تقسیم فرکانسی: روشی که در ان هر تماس تلفنی بر روی یک فرکانس جدا قرار می گیرد.

2-        TDMA[2]‫-دسترسی چندگانه تقسیم زمانی : روشی که در ان هر تماس تلفنی در کسری از ثانیه بر روی فرکانس خاص قرار می گیرد.

3-        CDMA[3]‫-دسترسی چندگانه تقسیم کدی :روشی که در ان به هر تماس تلفنی کدی یکتا اختصاص می یابد و در بین فرکانس های در دسترس پخش می گردد.

در قسمت اول هر یک از این سه روش عبارت "دسترسی چندگانه" را می بینیم ، این بدین مفهوم است که هر سلول امکان برقراری ارتباط بیش از یک نفر را در یک زمان فراهم می کند.

1-       FDMA: دراینروشکلطیفبسامدبهچندینکانالتقسیممیشود،اینروشاکثراًجهتسامانههایانالوگبهکارمیرودولیقابلیتطراحیبهصورتدیجیتالرانیزدارد،اماجهتسامانههایدیجیتالیکاراییموثرنخواهدداشت.

2-       TDMA:از یک پهنای باند نازک 30 کیلوهرتز و به طول 6.7 میلی ثانیه جهت تقسیم زمان به سه بخش استفاده می کند. هر مکالمه 3.1 حجم زمانی معمول را در این حالت اشغال نموده و موجب فشرده سازی و افزایش بهره وری می گردد و باعث افزایش تعداد کانالهای هر سلول خواهد شد.

این سامانه در باندهای 900 و 1800 مگاهرتز در اروپا و اسیا و نیز 1900 مگاهرتز در امریکا مورد استفاده قرار می گیرد(متاسفانه باند مورد استفاده در امریکا با GSMجهانی سازگار نیست) .

3-       CDMA: یک تفاوت کلی با سامانه TDMAدارد. در این روش بعد از تبدیل سیگنالها به دیجیتال انها را بر روی کل پهنای باند موجود انتشار می دهند و همچنین به هر تماس وسیگنال یک کد منحصر فرد اختصاص می دهند.

در این حالت گیرنده نیز جهت بازیابی اطلاعات از کد مشابه مختص هر تلفن استفاده می نماید.  بازده ی این سامانه 8 الی 10 برابر سامانه های انالوگ است و ظرفیت را به میزان چشم گیری افزایش می دهد.

 انتن موبایل به عنوان واسط بین گوشی موبایل با شبکه موبایل می باشد . در شبکه موبایل گزارش اخرین مکان مشترک موبایل و ارسال و دریافت شماره تلفنها و مسائلی از این دست به عهده کانال سیگنالینگ می باشد و رد و بدل شدن مکالمات که هدف اصلی می باشد به عهده کانالهای ترافیکی می باشد.

به طور قطع BTSوظیفه ارائه این کانالها را به مشترک موبایل دارا می باشد. یکی از مشکلات اساسی شبکه های موبایل کمبود فضای فرکانسی می باشد که به روشهای متنوعی توانسته اند این مشکل را برطرف کنند یکی از این روشها استاندارد TDMAمی باشد .

در فرستندهای محلی تلویزیون ورادیو برای هر شبکه رادیویی و تلویزیونی از یک فرکانس استفاده می شود ولی در شبکه موبایل از یک فرکانس برای ارسال یا دریافت اطلاعات 8 مشترک استفاده می شود

در این روش هر 8 تایم اسلات بر روی یک فرکانس مدوله (سوار) می شود و هر تایم اسلات مسئول حمل اطلاعات صحبت یک مشترک می باشد. یعنی با یک فرکانس و با ایجاد تاخیر زمانی اندک بین 8 مشترک (بدون اینکه برای مشترکین قابل احساس باشند) انها را به خوبی پوشش می دهد.

 در BTSواحدی به نام TRXوجود دارد که نشان دهنده ظرفیت یک BTSمی باشد. هر  TRXیک فرکانس مخصوص دارد و 8 تایم اسلات برای ان تعریف شده است .یعنی 8 کانال را بسته به نوع تعریف نرم افزاری می تواند سیگنالینک یا ترافیکی تعریف شود.

این روش دقیقا یک روش مالتی پلکس زمانی می باشد که در مقابل مالتی پلکس فرکانسی قرار می گیرد که البته نوع اخیر بیشتر در تلفن ثابت استفاده می شود. در ارسال دیجیتال عمل کدینگ انجام می شود این عمل برای این است که در ارسال و دریافت هرگاه در بین مسیر ، اطلاعات به خاطر نویز از بین رفتند دوباره قابل باز سازی باشند.


[1]Frequency Division Multiple Access

[2]Time Division Multiple Access

[3]Code Division Multiple Access

Compatability by:
آخرین به روز رسانی سایت: سه شنبه, 22 اسفند 1391 - 00:26