ما هو الهاتف الخليوي؟ إنه نظام يستخدم عددًا كبيرًا من أجهزة الإرسال اللاسلكية منخفضة الطاقة لإنشاء الخلايا ، وهي منطقة التغطية الجغرافية الرئيسية لنظام الاتصالات اللاسلكية. تسمح مستويات الطاقة المتغيرة بتحديد أحجام الخلايا وفقًا لكثافة المشتركين والاحتياجات الإقليمية.
عندما ينتقل مستخدمو الأجهزة المحمولة من خلية إلى أخرى ، يتم "نقل" محادثاتهم بين هذه المناطق لضمان عدم انقطاع الخدمة. يمكن إعادة استخدام القنوات (الترددات) المستخدمة في إحدى هذه الوحدات في وحدة أخرى على مسافة ما.
الخلوي…
يشير Cellular إلى خدمة الهاتف المحمول المحسّنة (AMPS) ، التي تقسم منطقة جغرافية إلى مناطق تسمى الخلايا. الغرض من هذا الانقسام هو تحقيق أقصى استفادة من العدد المحدود لترددات الإرسال.
الخلوي هو شكل من أشكال تكنولوجيا الاتصالات التي تسمح باستخدام الهواتف المحمولة.
هاتف محمولهو راديو ثنائي الاتجاه يوفر الإرسال والاستقبال في وقت واحد.
تعتمد الاتصالات الخلوية المتنقلة على التقسيم الجغرافي لمنطقة تغطية الاتصالات. يتم تخصيص عدد معين من الترددات (أو القنوات) لكل خلية ، مما يسمح لعدد كبير من المشتركين بإجراء محادثات في وقت واحد.
العنصر المشترك لجميع أجيال تقنيات الاتصالات المتنقلة هو استخدام بعض الترددات الراديوية (RF) وكذلك إعادة استخدام التردد. يتيح لك ذلك تقديم الخدمات لعدد كبير من المشتركين مع تقليل عدد القنوات (النطاق الترددي). كما يسمح لك بإنشاء شبكات واسعة من خلال الدمج الكامل لإمكانيات الهاتف المحمول المتقدمة.
أدت الزيادة في الطلب والاستهلاك ، وكذلك تطور أنواع الخدمات المختلفة ، إلى تسريع التطور التكنولوجي السريع للشبكات الحديثة ، فضلاً عن التحسين المستمر للأجهزة الخلوية نفسها.
كيف تعمل الاتصالات المتنقلة
يستخدم كل هاتف محمول قناة راديو مؤقتة منفصلة للتواصل مع الموقع الخلوي. يدعم هذا الموقع الاتصال بالعديد من الهواتف في نفس الوقت باستخدام قناة واحدة لكل هاتف. تستخدم القنوات زوجًا من الترددات الخلوية:
- خط مباشر للإرسال من موقع خليوي
- خط عكسي بحيث يمكن للموقع الخلوي استقبال المكالمات من المستخدمين.
تتبدد طاقة الراديو عبر المسافة ، لذلك يجب أن تظل الهواتف المحمولة قريبة من المحطة الأساسية للبقاء على اتصال. الهيكل الأساسي للجوالتشمل الشبكات أنظمة الهاتف وخدمات الراديو.
مبدأ الاتصال الخلوي (للدمى)
تبدأ العملية بتنشيط الشريحة عن طريق إدخال كود PIN الخاص ببطاقة SIM التي تم إدخالها. ثم تنتقل الإشارة الخلوية عبر قنوات التحكم. يتم إرسال إجابة الرقم المطلوب عبر قناة تحكم مجانية إلى هوائي المحطة الأساسية ، حيث يتم إرساله إلى مركز التحويل المحمول.
يبحث مركز التبديل عن محطة أساسية بأقصى قوة إشارة للهاتف الخلوي لمشترك خلوي ويحول المحادثة إليها.
العمارة المبكرة لنظام الهاتف
تم تصميم خدمة الهاتف المحمول التقليدية بشكل مشابه للبث التلفزيوني: جهاز إرسال قوي للغاية ، يقع في أعلى نقطة في المنطقة ، سيبث حتى نصف قطر يبلغ خمسين كيلومترًا.
شكل المفهوم الخلوي شبكة الهاتف بشكل مختلف. بدلاً من استخدام جهاز إرسال واحد قوي ، تم وضع العديد من أجهزة الإرسال منخفضة الطاقة في جميع أنحاء منطقة التغطية الخلوية.
على سبيل المثال ، بتقسيم منطقة ما إلى مائة منطقة مختلفة (خلية) بأجهزة إرسال منخفضة الطاقة باستخدام اثني عشر محادثة (قناة) ، يمكن نظريًا زيادة سعة النظام من اثني عشر محادثة أو قناة صوتية باستخدام جهاز إرسال واحد قوي إلى اثني عشر مائة محادثة (قنوات) باستخدام مائة جهاز إرسال منخفض الطاقة.
منطقة المدينة مكونة بشكل تقليديشبكة الهاتف المحمول مع جهاز إرسال واحد قوي.
نظام اتصالات متنقل يستخدم المفهوم الخلوي
لقد أثبتت مشاكل التداخل التي تسببها الأجهزة المحمولة التي تستخدم نفس القناة في المناطق المجاورة أنه لا يمكن إعادة استخدام جميع القنوات في كل خلية. على الرغم من أنها أثرت على فعالية المفهوم الأصلي ، فقد أصبحت إعادة استخدام التردد حلاً قابلاً للتطبيق لمشاكل أنظمة الهاتف المحمول.
وجد المهندسون أن تأثير التداخل لا يتعلق بالمسافة بين المناطق ، ولكن بنسبة المسافة إلى القدرة (نصف القطر) لأجهزة إرسال المنطقة. من خلال تقليل نصف قطر المنطقة بنسبة خمسين بالمائة ، يمكن لمقدمي الخدمة مضاعفة عدد العملاء المحتملين في المنطقة أربع مرات.
الأنظمة التي تعتمد على المناطق التي يبلغ نصف قطرها كيلومترًا واحدًا سيكون لها قنوات أكثر بمئة مرة من الأنظمة التي تعتمد على المناطق التي يبلغ نصف قطرها عشرة كيلومترات. أدت التكهنات إلى استنتاج مفاده أنه من خلال تقليل نصف قطر المنطقة إلى بضع مئات من الأمتار ، كان من الممكن خدمة ملايين المكالمات.
يستخدم المفهوم الخلوي مستويات طاقة منخفضة متغيرة ، مما يسمح بمطابقة الخلايا مع كثافة المشترك واحتياجات المنطقة. كلما زاد عدد السكان ، يمكن إضافة خلايا لاستيعاب هذا النمو.
يمكن إعادة استخدام الترددات الخلوية المستخدمة في مجموعة واحدة من الخلايا في خلايا أخرى. يمكن تمرير المحادثات من خلية إلى أخرى للحفاظ على ثباتهااتصال هاتفي عندما يتحرك المستخدم بينهم
يمكن لأجهزة الراديو الخلوية (المحطة الأساسية) الاتصال بالهواتف المحمولة طالما أنها ضمن النطاق. تتشتت طاقة الراديو عبر المسافة ، لذا يجب أن تكون الهواتف المحمولة ضمن نطاق تشغيل المحطة الأساسية. مثل نظام الراديو المحمول المبكر ، تتواصل المحطة الأساسية مع الهواتف المحمولة عبر قناة.
تتكون القناة من ترددين: أحدهما للإرسال إلى المحطة الأساسية والآخر لاستقبال المعلومات من المحطة الأساسية.
هندسة نظام الخلية
دفع الطلب المتزايد وسوء جودة الخدمات الحالية مزودي خدمة الهاتف المحمول لاستكشاف طرق لتحسين جودة الخدمة ودعم المزيد من المستخدمين على أنظمتهم. نظرًا لأن مقدار الطيف الترددي المتاح للاستخدام الخلوي المتنقل كان محدودًا ، كان الاستخدام الفعال للترددات المطلوبة ضروريًا لتغطية الاتصالات.
في الهاتف الخلوي اليوم ، تنقسم المناطق الريفية والحضرية إلى مناطق وفقًا لقواعد الخدمة المحددة. يتم تحديد معلمات النشر مثل عدد الأقسام وأحجام الخلايا من قبل المهندسين ذوي الخبرة في الهندسة الخلوية.
تم تخطيط التزويد لكل منطقة وفقًا للخطة الهندسية ، والتي تشمل الخلايا والمجموعات وإعادة استخدام التردد والتسليم.
الخلية هي الوحدة الجغرافية الأساسية للنظام الخلوي. هذه هي المحطات الأساسيةإرسال إشارة عبر مناطق جغرافية صغيرة ، والتي يتم تمثيلها على شكل سداسيات. يختلف حجم كل منها حسب المناظر الطبيعية. نظرًا للقيود التي تفرضها التضاريس الطبيعية والهياكل الاصطناعية ، فإن الشكل الحقيقي للخلايا ليس مسدسًا مثاليًا.
الكتلة هي مجموعة من الخلايا. لا توجد قناة يعاد استخدامها في الكتلة.
نظرًا لأن عددًا قليلاً فقط من ترددات الراديو المتاحة للأنظمة المحمولة ، كان على المهندسين إيجاد طريقة لإعادة استخدام قنوات الراديو لإجراء أكثر من محادثة واحدة في كل مرة. كان القرار الذي تتخذه الصناعة يسمى الجدولة أو إعادة استخدام التردد. تم تحقيق إعادة استخدام التردد من خلال إعادة هيكلة بنية نظام الهاتف المحمول في مفهوم الاتصالات الخلوية.
المعايير الخلوية هي كما يلي: يعتمد مفهوم إعادة استخدام التردد على تخصيص مجموعة من القنوات الراديوية المستخدمة في منطقة جغرافية صغيرة لكل خلية. يتم تعيين مجموعة قنوات مختلفة تمامًا عن الوحدات المماثلة المجاورة للخلايا. تسمى منطقة تغطيتها بصمة. هذه البصمة مقيدة بحدود بحيث يمكن استخدام نفس مجموعة القنوات في خلايا مختلفة متباعدة بما يكفي بحيث لا تتداخل تردداتها.
الخلايا التي لها نفس الرقم لها نفس مجموعة الترددات. إذا كان عدد الترددات المتاحة 7 ، فإن عامل إعادة استخدام التردديساوي 1/7. أي أن كل خلية تستخدم 1/7 القنوات الخلوية المتاحة.
عقبات في تطوير الاتصالات الخلوية
لسوء الحظ ، جعلت الاعتبارات الاقتصادية مفهوم بناء أنظمة كاملة مع العديد من المناطق الصغيرة غير عملي. للتغلب على هذه الصعوبة ، طور مشغلو النظام فكرة تقسيم الخلية. عندما تمتلئ منطقة الخدمة بالمستخدمين ، يتم استخدام هذا الأسلوب لتقسيم منطقة واحدة إلى مناطق أصغر. وبالتالي ، يمكن تقسيم المراكز الحضرية إلى العديد من المناطق حسب الحاجة لتوفير مستوى مقبول من الخدمة في المناطق ذات الازدحام الشديد ، بينما يمكن استخدام الخلايا الأكبر والأقل تكلفة لتغطية المناطق الريفية البعيدة.
ترتبط العقبة الأخيرة في تطوير الشبكة الخلوية بالمشكلة التي نشأت عندما انتقل المشترك الخلوي من خلية إلى أخرى أثناء المكالمة. نظرًا لأن المناطق المجاورة لا تستخدم نفس قنوات الراديو ، يجب إما إسقاط المكالمة أو نقلها من قناة راديو إلى أخرى عندما يعبر المستخدم الخط الفاصل بين الخلايا المجاورة.
نظرًا لعدم السماح بإسقاط المكالمات ، فقد تم إنشاء عملية تسليم. يحدث التسليم عندما تقوم شبكة الهاتف المحمول تلقائيًا بتحويل مكالمة إلى قناة راديو أخرى عندما يجتاز الجهاز المحمول الخلايا المجاورة.
أثناء المحادثة ، يكون الطرفان على نفس القناة الصوتية. عندما يغادر الجهاز المحمول منطقة التغطية لهذاموقع الخلية ، يصبح الاستقبال ضعيفًا. في هذه المرحلة ، يطلب الموقع الخلوي المستخدم التسليم. يقوم النظام بتحويل المكالمة إلى قناة ذات تردد أعلى في الموقع الجديد دون إسقاط المكالمة أو تنبيه المستخدم. تستمر المكالمة طالما أن المستخدم يتحدث ولا يلاحظ المتصل عملية التسليم.
مكونات النظام الخلوي
يوفر النظام الخلوي بدالات الهاتف المحمول والمحمولة نفس الخدمة التي توفرها البدالات الثابتة عبر الحلقات السلكية التقليدية. إنه قادر على خدمة عشرات الآلاف من المشتركين في مدينة كبيرة. يتكون نظام الاتصالات الخلوية من المكونات الأربعة الرئيسية التالية التي تعمل معًا لتوفير خدمات الهاتف المحمول للمشتركين:
- شبكة الهاتف العامة (PSTN).
- مقسم الهاتف المحمول (MTSO).
- موقع خلية مع نظام هوائي.
- Mobile Subscriber Station (MSU).
تتكون PSTN من شبكات المنطقة المحلية وشبكات منطقة التبادل وشبكات المسافات الطويلة التي تربط الهواتف وأجهزة الاتصال الأخرى حول العالم.
MTSO هو المكتب المركزي للاتصالات المتنقلة. يضم مركز تبديل الاتصالات (MSC) ، ومحطات التحكم الميدانية والترحيل لتبديل المكالمات من المواقع الخلوية إلى المكاتب المركزية السلكية (PSTN).
يستخدم مصطلح "الموقع الخلوي" للإشارة إلى الموقع المادي للمعدات الراديوية التي توفر تغطية خلوية. تتضمن قائمة الأجهزة الموجودة في الموقع الخلوي مصادر الطاقة ،معدات الواجهة وأجهزة الإرسال والاستقبال الراديوية وأنظمة الهوائي
تتكون وحدة المشتركين في الهاتف المحمول من وحدة تحكم وجهاز إرسال واستقبال يرسل ويستقبل الإرسالات الراديوية من وإلى موقع الخلية. تتوفر ثلاثة أنواع من MSUs:
- هاتف محمول (قدرة نقل نموذجية 4.0 واط).
- محمول (قدرة نقل نموذجية 0.6 واط).
- قابل للنقل (قوة النقل النموذجية 1.6 واط).
الأبراج الخلوية ضارة
الاتصالات الخلوية هي طفرة كبيرة في العلوم والتكنولوجيا في ذلك الوقت ، والتي لم تكن خالية من العواقب. تستمر صناعة الهواتف المحمولة في الادعاء بأن الأبراج الخلوية لا تشكل خطراً على الصحة ، لكن قلة من الناس يعتقدون أنها في هذه الأيام.
هل الأبراج الخلوية ضارة؟ لسوء الحظ ، الإجابة الصحيحة هي نعم. يمكن أن تتداخل أجهزة الميكروويف مع المجالات الكهرومغناطيسية بجسمك ، مما يتسبب في العديد من المشكلات الصحية المحتملة:
- صداع
- فقدان الذاكرة.
- إجهاد القلب والأوعية الدموية.
- انخفاض عدد الحيوانات المنوية.
- عيوب خلقية.
- السرطان.
هناك أدلة قوية على أن الإشعاع الكهرومغناطيسي من الأبراج ضار بالصحة.
مثال: دراسة حول تأثير برج القفص على قطيع من أبقار الألبان أجرتها حكومة ولاية بافاريا في ألمانيا ، ونشرت النتائج في عام 1998. تسبب تشييد البرج في آثار صحية ضارة ، مما أدى إلى سقوط ملموسالمجموع الكلي من الحليب. حركة الماشية أعادت إنتاج اللبن. إن إعادتهم إلى مرعيهم الأصلي أدى إلى خلق المشكلة.
الاتصالات الخلوية في روسيا
من بين 100 رمز خلوي روسي محتمل ، يتم استخدام 79 و 21 رمزًا مجانيًا. الرموز المجانية في الحجز ولا تنتمي إلى أي مشغل حتى الآن.
تم تسجيل أكثر من 80 شركة اتصالات خلوية في الاتحاد الروسي ، وتقدم خدماتها في البلاد. مشغلي الهاتف المحمول لديهم رموز اتصال بتنسيق 9xx. تتكون أرقام الهواتف الخلوية من عشرة أرقام وتبدأ بـ + 79xx أو 89xx.
تشمل أكبر المشغلين: MTS (Mobile TeleSystems) و Beeline (Vympel-Communications) و MegaFon و Tele2 (T2-Mobile). المشغلين الثلاثة الكبار (MTS و Beeline و MegaFon) يمتلكون سلسلة كاملة من الأرقام.
