ساختار سیستم موبایل چگونه است ؟

تلفن همراه چگونه كار ميكند ؟

امروزه ميليون‌ها نفر در سراسر جهان از تلفن‌هاي سلولي (همراه) استفاده مي‌كنند . در واقع تلفن‌‌هاي همراه نوع پيشرفته راديو تلفن‌هاي دهه 1880 هستند كه در آن زمان روي خودروها نصب و استفاده مي‌شد . اين سامانه داراي يك يا چند دكل آنتن مركزي براي هر شهر بود وهر دكل مي‌توانست تا 25 كانال ارتباطي را تا شعاع 40 الي 50 مايل پوشش دهد . اما به علت محدوديت كانال‌هاي ارتباطي امكان مشترك شدن براي همه وجود نداشت. تلفن همراه سامانه اي سلولي است زيرا مناطق تحت پوشش آن به سلول‌هاي تقريباً 6 گوش تقسيم بندي مي شود.

بدين ترتيب كل فضاي مورد نظر تحت پوشش سلول‌هاي مختلف قرار مي‌گيرند . در مركز هر سلول يك دكل آنتن به نام (BTS) نصب مي‌شود و بر حسب ظرفيت هر سلول تعداد مشتركان تغييرمي كند.معمولاً هر سلول آ‌نالوگ قادر است تا 56 كانال راديويي را پشتيباني كند به عبارت ديگر هر سلول مي‌تواند همزمان مكالمه‌ي 56 نفر با تلفن همراه را در محدوده‌ي تحت پوشش خود اداره نمايد . اما اين ظرفيت در روش‌هاي ارتباطي ديجيتالي امروزه افزايش يافته است . براي مثال درسامانه ي ديجيتالي TDMA مي توان تا سه برابر ظرفيت آنالوگ يعني تقريباً 168 كانال را پوشش داد.

تلفن همراه يك سامانه ي كم توان راديويي است . اكثر تلفن هاي همراه داراي دو سطح توان خروجي 0.6 وات و 0.3 وات هستند. به همين ترتيب ايستگاه‌هاي مبناي هر سلول نيز با توان كم كار مي‌كنند. عملكرد با توان كم داراي دو مزيت است:

1-تبادل سيگنال‌ در محدوده‌ي هر سلول بين ايستگاه و گوشي با آنتن همان سلول انجام مي‌پذيرد و سيگنال‌ها از حيطه‌ي سلول فراتر نرفته بنابر اين هر گوشي فقط با يك دكل آنتن ارتباط برقرار مي‌سازد و از اين جهت كانال‌هاي BTSهاي ديگر براي يك نفر اشغال نخواهد شد.

2- مصرف انرژي باتري گوشي تلفن بهينه و نسبتاً كم مي‌شود.

شبكه‌ي سلولي همچنان كه گفته شد نيازمند نصب دكل‌هاي زيادي است. يعني يك شهر بزرگ ممكن است داراي هزاران دكل جهت پوشش سرتاسري باشد و هزينه‌ي سنگيني را در بر دارد، ولي از جهتي كه امكان استفاده از اين سامانه براي تعداد زيادي از مردم را فراهم مي‌آورد هزينه‌ي لازم به مرور جبران خواهد شد.

جابجايي سلولي

هر تلفن يك كد شناسه‌ي مختص خود دارد. اين كد‌ها جهت شناسايي مالك تلفن و شركت خدمات دهنده است. هنگامي‌كه گوشي روشن مي‌شود، منتظر دريافت سيگنال‌ از يك كانال كنترل مي‌ماند. اين كانال يك كانال ارتباطي مخصوص جهت ارتباط گوشي و نزديك‌ترين ايستگاه BTS است. اگر تلفن به هر دليلي نتواند چنين سيگنالي را دريافت و شناسايي نمايد، پيغام خارج از محدوده « No Service» خواهد داد. در صورت دريافت اين سيگنال گوشي آماده‌ي برقراري ارتباط مي‌شود. كاربر چه در حال صحبت و چه در حال آماده باش حركت و جابجايي داشته باشد، ممكن است از حيطه‌ي يك سلول خارج و وارد محدوده‌ي سلول ديگر شويد. سامانه‌هاي سلولي مي توانند بدون قطع ارتباط تلفني، آن را از سلولي به سلول ديگر هدايت نمايد.

سامانه ‌هاي آنالوگ اوليه در سال 1983 با عنوان (سامانه پيشرفته تلفن متحرك) Amps مجوز ايجاد خود را از كميسيون فدرال ارتباطات آمريكا دريافت نموده و با بسامد 824 الي 894 مگاهرتز آغاز به كار كردند. اين تلفن‌ها داراي 832 كانال به صورت جفت بودند، 790 كانال براي انتقال صوت و 42 كانال جهت تبادل داده، در واقع هر جفت بسامد (يكي جهت ارسال و ديگري جهت دريافت) در اين سامانه ‌ها تشكيل يك كانال ارتباطي را مي‌دادند كه پهناي باند هر كانال نيز برابر 30 كيلوهرتز تعيين شده بود.

نسل جديد

تلفن‌‌هاي سلولي ديجيتالي مشابه نوع آنالوگ اما متفاوت از آن كار مي‌كنند و قادر به ايجاد كانال‌هاي ارتباطي بيشتر و با كيفيت مطلوب‌تري هستند. اين سامانه ‌ها اطلاعات مورد تبادل را به صورت 0 و 1 و فشرده شده ارسال و دريافت ميكنند به اين دليل حجم سيگنال اشغالي در شبكه‌ي ديجيتالي توسط هر گوشي برابر 1/3 تا 1/10 سامانه آنالوگ است.

فناوري دسترسي سلولي

سه نوع روش معمول جهت انتقال اطلاعات توسط شبكه‌هاي تلفن سلولي عبارتنداز:

- دسترسي چند‌گانه‌ي تقسيم بسامدي (FDMA): كه هر تماس را برروي يك بسامد مجزا قرار مي‌دهد.

- دسترسي چندگانه‌ي تقسيم زماني (TDMA): هر تماس را به بخشي از يك زمان روي يك بسامد واگذار مي‌كند.

- دسترسي چندگانه‌ي تقسيم كدي (CDMA): كه به هر تماس يك كد منحصر اختصاص داده و به كل طيف پخش مي‌كند. در قسمت اول هر يك از اين سه روش عبارت «دسترسي چندگانه» را مي‌بينيم، اين بدين مفهوم است كه هر سلول امكان برقراري ارتباط بيش از يك نفر را در يك زمان فراهم مي‌آورد.

1- FDMA: در اين روش كل طيف بسامد به چندين كانال تقسيم مي‌شود، اين روش اكثراً جهت سامانه‌هاي آنالوگ به كار مي رود ولي قابليت طراحي به صورت ديجيتال را نيز دارد، اما جهت سامانه ‌هاي ديجيتالي كارآيي موثر نخواهد داشت.

2- TDMA: از يك پهناي باند نازك 30khz كيلوهرتز و به طول 6.7 ميلي‌ثانيه جهت تقسيم زمان به سه بخش استفاده مي‌كند. هر مكالمه 1/3 حجم زماني معمول را در اين حالت اشغال نموده و موجب فشرده‌سازي و افزايش بهره‌وري مي‌گردد و باعث افزايش تعداد كانال‌هاي هر سلول خواهد شد. اين سامانه در باند‌هاي 900 و 1800 مگاهرتز در اروپا و آسيا و نيز 1900 مگاهرتز در آمريكا مورد استفاده قرار دارد. متأسفانه باند 1900 GSM)) كه در آمريكا كاربرد دارد با سامانه ‌هاي جهاني همساز نيست.

3- CDMA: يك تفاوت كلي با سامانه TDMA دارد. در اين روش بعد از تبديل سيگنال‌ها به ديجيتال آن‌ها را بر روي كل پهناي باند موجود انتشار مي‌دهند و همچنين به هر تماس و سيگنال‌ يك كد منحصر به فرد اختصاص مي‌دهند. در اين حالت گيرنده‌ نيز جهت بازيابي اطلاعات از كد مشابه مختص هر تلفن استفاده مي‌نمايد. بازده‌ي اين سامانه 8 الي 10 برابر سامانه ‌هاي آنالوگ (AMPS) است و ظرفيت را به ميزان چشم‌گيري افزايش خواهد داد.

مختل كننده‌ي تلفن همراه

وسيله‌اي است كه با ارسال سيگنال‌هاي همسان با بسامد كار تلفن و با ايجاد تناوب‌هاي نامنظم، با تواني بيشتر از يك تلفن سلولي، مانع ارتباط بين گوشي و BTS سلول خواهد شد و ايجاد ارتباط و مكالمه را غير ممكن مي‌سازد.

اين وسيله غالباً در مواردي كه استفاده از تلفن همراه مخاطرات امنيتي در بردارد به كار مي‌رود، مثلاً در مكان‌هايي مانند مراكز نظامي ، تالارهاي همايش و جلسات مهم از نظر حفظ امنيت، اين وسايل مي‌توانند ثابت و يا قابل حمل باشند.

تقويت كننده تلفن همراه

اين دستگاه وسيله‌اي است كه قادر است سيگنال‌هاي بسامدي مربوط به تلفن همراه را كه از طرف سلول (BTS) پخش مي‌شود، حتي اگر بسيار ضعيف باشند، به‌ طوري‌كه گوشي تلفن قادر به تشخيص و دريافت آن‌ها نباشد، دريافت نموده و پس از تقويت دوباره ارسال نمايد، اين وسايل تقريباً شبيه تكرار كننده‌ها‌ي راديويي عمل مي‌كنند. تقويت كننده‌ها معمولاً در نقاطي كه سيگنال‌ها بسيار ضعيف اند (نقاط كور) مورد استفاده قرار مي‌گيرند. همچنين مي‌توان از آن‌ها جهت انتقال گستره‌ي سيگنال مثلاً انتقال سيگنال‌ تا چندين طبقه زيرزمين ساختمان كه در حالت عادي امكان پذير نيست و يا مسير‌هاي مترو زيرزمين استفاده نمود.