Qu'est-ce que la communication cellulaire, sans laquelle une personne moderne ne peut pas imaginer la vie ? Il s'agit du type de connexion dans lequel le dernier canal est sans fil. Le réseau est réparti sur des zones terrestres appelées cellules, dont chacune est desservie par au moins un émetteur-récepteur à emplacement fixe, mais le plus souvent par trois stations émettrices-réceptrices cellulaires ou de base. Ils fournissent à la cellule une couverture réseau qui peut être utilisée pour transporter la voix, les données et d'autres types de contenu.
Comment ça marche ?
Qu'est-ce que le cellulaire en action ? Une cellule utilise généralement un ensemble de fréquences différent de celles voisines pour éviter les interférences et assurer une qualité de service garantie dans chaque cellule (principe de la cellule). Lorsqu'elles sont combinées, ces cellules fournissent une couverture radio sur une région géographique étendue. Cela permet à un nombre important d'émetteurs-récepteurs portables (par exemple,téléphones, tablettes et ordinateurs portables équipés de modems haut débit mobiles, téléavertisseurs, etc.) communiquent entre eux et avec des émetteurs-récepteurs fixes et des téléphones n'importe où sur le réseau via des stations de base, même si certains émetteurs-récepteurs traversent plusieurs cellules pendant la transmission.
La communication cellulaire a un certain nombre de fonctionnalités utiles:
- Capacité supérieure à celle d'un seul gros émetteur, car la même fréquence peut être appliquée à plusieurs canaux s'ils se trouvent dans des cellules différentes.
- Les appareils mobiles consomment moins d'énergie que lorsqu'ils sont connectés à un seul émetteur ou satellite, car les antennes relais sont plus proches.
- Couverture plus large qu'un seul émetteur terrestre, car des tours de téléphonie cellulaire supplémentaires peuvent être ajoutées indéfiniment et leur visibilité n'est pas limitée.
Qu'en est-il aujourd'hui ?
Les principaux fournisseurs de services de télécommunications ont déployé des réseaux cellulaires pour la transmission de la voix et du contenu sur la majeure partie du territoire habité de la Terre. Cela permet aux téléphones portables et aux appareils informatiques de se connecter au réseau téléphonique standard et à l'Internet public.
Les régions des opérateurs de téléphonie mobile peuvent être différentes - du territoire du pays à un petit objet. Les réseaux cellulaires privés peuvent être utilisés pour la recherche ou pour de grandes organisations et parcs, comme l'envoi d'appels aux agences de sécurité publique locales ou à une compagnie de taxi.
Quel opérateur mobile est le leader aujourd'hui ? Aujourd'hui, chaque pays a ses propres fournisseurs. En Russie, MTS et Megafon occupent la première place en termes de prévalence.
Concept
Qu'est-ce que la communication cellulaire et comment ça marche ? Dans un système de radiocommunication cellulaire, la zone terrestre à fournir avec ce service est divisée en cellules selon un modèle qui dépend du terrain et des caractéristiques de réception. Il peut être approximativement hexagonal, carré, rond ou d'une autre forme régulière, bien que les nids d'abeilles hexagonaux soient standard. Chacune de ces cellules se voit attribuer un ensemble de fréquences (f1 - f6) que possèdent les stations de base radio respectives. Un groupe de fréquences peut être réappliqué dans d'autres cellules, à condition que des fréquences similaires ne soient pas réutilisées dans des cellules voisines, car cela pourrait provoquer des interférences dans le même canal.
L'augmentation du débit sur un réseau cellulaire par rapport à un réseau à émetteur unique était due au système de commutation mobile développé par Amos Joel de Bell Labs, qui permettait à plusieurs abonnés dans la même zone d'utiliser la même fréquence lors de la commutation d'appels. S'il y a un émetteur simple, un seul appel peut être utilisé sur une fréquence donnée. Malheureusement, il y a inévitablement un certain niveau d'interférence provenant d'autres cellules qui utilisent la même fréquence. Cela signifie que dans un système FDMA standard, il doit y avoir au moins un espace entre les cellules qui réutilisent la même fréquence.
Comment est née cette technologie ?
Le premier réseau cellulaire commercial 1G a été lancé au Japon par Nippon Telegraph and Telephone (NTT) en 1979, initialement dans la région métropolitaine de Tokyo. En cinq ans, il a été étendu pour couvrir l'ensemble de la population du Japon, devenant ainsi le premier réseau 1G national.
Codage cellulaire
Pour comprendre ce qu'est la communication cellulaire, vous devez comprendre ses normes. Pour distinguer les signaux de plusieurs émetteurs différents, les variétés suivantes d'accès multiple ont été développées:
- division temporelle (TDMA);
- division de fréquence (FDMA);
- Division de division de code (CDMA);
- Division de fréquence orthogonale (OFDMA).
En TDMA, les intervalles de temps de transmission et de réception utilisés par différents utilisateurs dans chaque cellule sont différents.
Dans FDMA, les fréquences d'émission et de réception utilisées par différents utilisateurs dans chaque cellule sont différentes.
Le principe CDMA est plus complexe mais aboutit au même résultat: les émetteurs-récepteurs distribués peuvent sélectionner une cellule et l'écouter.
TDMA est utilisé en combinaison avec FDMA ou CDMA dans certains systèmes pour fournir plusieurs canaux dans une seule zone de couverture cellulaire.
Tendance moderne
Qu'est-ce que le cellulaire LTE dans une tablette ? Récemment, des systèmes basés sur l'accès multiple par répartition orthogonale de la fréquence, tels queLTE, réutilisation des fréquences 1.
Parce que ces systèmes n'étalent pas le signal sur la bande de fréquences, la gestion des ressources radio intercellulaires est importante pour coordonner l'allocation des ressources entre les différentes cellules et pour limiter les interférences intercellulaires. Il existe différentes méthodes de coordination des interférences intercellulaires (ICIC) déjà définies dans la norme.
La programmation coordonnée, le MIMO multisite ou la formation de faisceaux multisite sont d'autres exemples de gestion des ressources radio intercellulaires qui pourraient être normalisées à l'avenir.
Diffusion de messages et de signaux
Qu'est-ce qu'un téléphone portable ? La définition est donnée ci-dessus. Presque tous ces systèmes ont une sorte de mécanisme de diffusion. Cela peut être utilisé directement pour distribuer des informations à plusieurs téléphones mobiles. À cette fin, des amplificateurs cellulaires sont également utilisés.
Généralement, par exemple, dans les systèmes de téléphonie mobile, l'utilisation la plus importante des informations de diffusion consiste à configurer des canaux pour une communication biunivoque entre un émetteur-récepteur mobile et une station de base. C'est ce qu'on appelle un signal cellulaire. Trois procédures de signalisation différentes sont couramment utilisées: série, parallèle et sélective.
Les détails du processus de radiomessagerie varient quelque peu d'un réseau à l'autre, mais il y a généralement un nombre limité de cellules dans lesquelles un téléphone réside (ce groupe est appelé une zone de couverture dans un système GSM ou UMTS, ou un routage si une session est impliquée).paquet de données; en LTE, les cellules sont regroupées dans une zone de suivi).
La signalisation se produit en envoyant un message de diffusion à toutes ces cellules. Les messages de signalisation peuvent être utilisés pour transmettre des informations. Cela se produit dans les téléavertisseurs, dans les systèmes CDMA pour l'envoi de messages SMS et dans un système UMTS où il permet un faible délai de liaison descendante dans les connexions par paquets.
Déplacement entre les cellules et transmission de données
Qu'est-ce qu'un type moderne de communication cellulaire ? Dans un système de communication cellulaire, lorsque des émetteurs-récepteurs mobiles distribués se déplacent de cellule en cellule pendant une communication continue, la commutation d'une fréquence de cellule à une autre se fait électroniquement sans interruption et sans l'opérateur de la station de base ni la commutation manuelle. C'est ce qu'on appelle les données mobiles. En règle générale, un nouveau canal est automatiquement sélectionné pour l'appareil mobile au niveau de la nouvelle station de base qui le desservira. L'appareil passe alors automatiquement du canal actuel au nouveau et la connexion se poursuit.
Les détails exacts du déplacement des communications cellulaires d'une station de base à une autre varient considérablement d'un système à l'autre.
Architecture de réseau GSM
L'exemple le plus courant de réseau cellulaire est un réseau de téléphonie mobile (cellulaire). Il s'agit d'un téléphone portable qui reçoit ou passe des appels via un site cellulaire (base) ou une tour de transmission. Les ondes radio sont utilisées pour transmettre des signaux vers ou depuis un téléphone mobile.
ModerneLes réseaux cellulaires utilisent des cellules car les radiofréquences sont une ressource commune limitée. Les stations cellulaires et les téléphones changent de fréquence sous contrôle informatique et utilisent des émetteurs de faible puissance afin qu'un nombre normalement limité de fréquences radio puisse être utilisé par de nombreux abonnés simultanément avec moins d'interférences.
Comment fonctionne la connexion
Le réseau cellulaire est utilisé par l'opérateur mobile pour assurer à la fois la couverture et la capacité de ses abonnés. Les grandes zones géographiques sont divisées en cellules plus petites pour éviter la perte de signal en visibilité directe et pour prendre en charge un grand nombre de téléphones actifs dans cette zone. Toutes les zones de couverture sont connectées aux centraux téléphoniques (ou commutateurs), qui, à leur tour, sont connectés au réseau téléphonique public.
Qu'est-ce que le cellulaire comme modem ? En fait, il s'agit d'une connexion similaire qui transmet des paquets d'informations via Internet.
Dans les villes, chaque site cellulaire peut avoir une portée allant jusqu'à environ 0,80 km, tandis que dans les zones rurales, cette portée peut aller jusqu'à 8 km. Il est possible que dans des zones ouvertes, l'utilisateur puisse recevoir des signaux d'un site cellulaire à une distance allant jusqu'à 40 km.
Étant donné que presque tous les téléphones portables utilisent les communications cellulaires GSM, CDMA et AMPS, le terme "téléphone portable" est utilisé de manière interchangeable avec "mobile". Mais cela vaut la peine de considérer certaines différences entre ces appareils.
Qu'est-ce que la communication cellulaire ?sur un iPhone ? C'est la possibilité de se connecter au réseau en utilisant deux normes en même temps - GSM et CDMA. Cependant, les téléphones satellites sont des appareils mobiles qui ne communiquent pas directement avec une tour cellulaire terrestre, mais peuvent le faire indirectement via satellite.
Quels sont les formats de communication utilisables ?
Il existe un certain nombre de technologies cellulaires numériques différentes, notamment:
- Système mondial de communications mobiles (GSM).
- Service général de radiocommunication par paquets (GPRS).
- CDMAOne.
- Données CDMA2000 optimisées (EV-DO).
- Débits de données améliorés pour GSM (EDGE).
- Système universel de télécommunications mobiles (UMTS).
- Communications numériques améliorées sans fil (DECT).
- Ampères numériques (IS-136 / TDMA).
- Réseau numérique amélioré intégré (iDEN).
La transition de la norme analogique existante vers la norme numérique a été très différente en Europe et aux États-Unis. En conséquence, de nombreuses normes numériques sont apparues aux États-Unis, et l'Europe et de nombreux pays se sont rapprochés du GSM. Cela explique la particularité du travail des iPhones sur le réseau.
Structure du réseau cellulaire
Une représentation simple d'un réseau cellulaire en termes de communication radio se compose d'éléments tels que:
- Un réseau de stations de base radio qui forment un sous-système de stations de base.
- Le principal réseau à commutation de circuits qui existe pour gérer les appels vocaux et textuels.
- Réseau à commutation de paquets conçu pour gérer les données mobiles.
- Réseau téléphonique public commuté pour connecter les abonnés à un réseau téléphonique plus large.
Ce réseau est l'épine dorsale du système GSM. Il exécute de nombreuses fonctions pour s'assurer que les clients reçoivent le service souhaité, y compris la gestion de la mobilité, l'enregistrement, la configuration des appels et le transfert.
Chaque téléphone se connecte au réseau à l'aide d'une RBS (station de base radio) dans le secteur de la cellule correspondante, qui à son tour se connecte au centre de commutation mobile (MSC). Le MSC se connecte au réseau téléphonique public commuté (PSTN). Le lien entre le téléphone et le RBS est défini comme une liaison montante et le chemin de retour est défini comme une liaison descendante.
Comment les données sont-elles transmises ?
Les canaux radio utilisent efficacement le support de transmission grâce à l'utilisation des schémas d'accès multiple et de multiplexage suivants:
- division de fréquence (FDMA);
- division temporelle (TDMA);
- Division de division de code (CDMA);
- Division spatiale (SDMA).
Les petites cellules, qui ont une zone de couverture plus petite que les stations de base, sont classées comme suit:
- Microcell - moins de 2 kilomètres.
- Picocell - moins de 200 mètres.
- Femtocell - environ 10 mètres.
Qu'est-ce que la communication cellulaire pour les enfants ? Ce terme est généralement compris comme des tarifs spéciaux "enfants" avec des forfaits de services spéciaux.
Transmission cellulaire dans les réseauxcommunications mobiles
Lorsque l'utilisateur du téléphone se déplace d'une zone cellulaire à une autre pendant un appel, la station mobile recherchera un nouveau canal pour se connecter afin de ne pas interrompre l'appel. Une fois qu'il est trouvé, le réseau ordonne à l'appareil mobile de basculer vers le nouveau canal et d'y transférer l'appel en même temps.
Avec le format CDMA, plusieurs téléphones partagent un canal radio spécifique. Les signaux sont séparés à l'aide d'un pseudo code de bruit (code PN) propre à chaque appareil. Lorsqu'un utilisateur se déplace d'une cellule à une autre, le téléphone établit une liaison radio avec plusieurs emplacements (ou secteurs du même emplacement) en même temps. Ceci est connu sous le nom de "transfert en douceur" car, contrairement aux technologies cellulaires traditionnelles, il n'y a pas de point unique défini où le téléphone bascule vers une nouvelle cellule. Par conséquent, lors de l'application de cette norme, des amplificateurs cellulaires et Internet sont utilisés.
Dans les transferts inter-fréquences IS-95 et les anciens systèmes analogiques tels que NMT, il n'est généralement pas possible de vérifier directement le canal cible pendant la communication. Dans ce cas, d'autres méthodes doivent être utilisées, telles que les balises de contrôle dans IS-95. Cela signifie que lors de la recherche d'un nouveau canal, il y a presque toujours une courte pause dans la communication, avec le risque d'un retour inattendu à l'ancien.
S'il n'y a pas de connexion permanente, ou si elle peut être interrompue, l'appareil mobile peut se déplacer spontanément d'une cellule à l'autre, puis notifier la station de base avec le signal le plus fort.
Choixfréquences cellulaires dans les réseaux mobiles
L'effet de la fréquence sur la couverture cellulaire signifie que différentes fréquences sont mieux adaptées à différentes fins. Les basses fréquences telles que 450 MHz NMT conviennent très bien à la couverture rurale. Le GSM 900 (900 MHz) est une solution adaptée aux petites couvertures urbaines.
GSM 1800 (1,8 GHz) commence à être limité aux murs porteurs. L'UMTS à 2,1 GHz a une couverture très similaire à celle du GSM 1800. Selon les caractéristiques de la région, les opérateurs mobiles définissent différentes zones de couverture et fréquences.
Les fréquences plus élevées sont un inconvénient en termes de couverture, mais un avantage décisif en termes de bande passante. De petites cellules couvrant, par exemple, un étage d'un immeuble deviennent possibles, et la même fréquence peut être utilisée pour des cellules pratiquement voisines.
Zones de couverture et de service
La zone de service d'une cellule peut également changer en raison des interférences des systèmes de transmission à l'intérieur et autour de celle-ci. Ceci est particulièrement vrai dans les systèmes basés sur CDMA. Le récepteur a besoin d'un certain rapport signal/bruit et l'émetteur ne doit pas émettre à une puissance trop élevée pour ne pas interférer avec les autres émetteurs.
À mesure que les interférences (bruit) augmentent en raison de l'augmentation de la puissance reçue de l'émetteur, le signal est corrompu et finit par devenir inutilisable. Dans les systèmes basés sur CDMA, l'impact des interférences d'autres émetteurs mobiles dans la même cellule sur la zone de couverture est très perceptible.
Exemples de revêtementla couverture cellulaire peut être vue en examinant certaines des cartes de couverture fournies par de vrais fournisseurs sur leurs sites Web, ou en consultant des cartes indépendantes de crowdsourcing telles que OpenSignal. Ils montrent quel opérateur mobile opère sur un territoire particulier. Dans certains cas, ils peuvent marquer l'emplacement de l'émetteur, dans d'autres, il peut être calculé en déterminant le point de plus grande couverture.
Le répéteur cellulaire est utilisé pour étendre la zone de couverture d'une cellule sur une grande surface. Ils vont des répéteurs large bande à usage résidentiel et professionnel aux répéteurs intelligents ou numériques à usage industriel.
Chaque fournisseur de téléphonie mobile a sa propre plage de numéros, qui diffèrent généralement par le code. Il peut être utilisé pour déterminer la région et l'opérateur mobile de l'appelant.
