Matkapuhelinverkon perusteet

Matkapuhelinverkon / matkaviestinnän perusteet Sisältää:
Mitä on matkapuhelinliikenne Matkapuhelinverkon käsite Matkapuhelinjärjestelmän käsite Moniliityntätekniikat Dupleksitekniikat Mitä matkapuhelimen sisällä on Handover Backhaul

Verkko muodostaa minkä tahansa matkapuhelinjärjestelmän sydämen. Matkapuhelinverkko täyttää monia vaatimuksia. Sen lisäksi, että matkapuhelinverkko mahdollistaa puheluiden ohjaamisen matkapuhelimiin ja matkapuhelimista sekä puheluiden ylläpitämisen matkapuhelimen siirtyessä solusta toiseen, se mahdollistaa myös muut olennaiset toiminnot, kuten pääsyn verkkoon, laskutuksen, turvallisuuden ja paljon muuta. Kaikkien näiden vaatimusten täyttämiseksi matkaviestinverkko koostuu monista elementeistä, joilla jokaisella on oma tehtävänsä.

Matkaviestinverkon ilmeisin osa on tukiasema. Antenneja ja niihin liittyviä laitteita, jotka usein sijaitsevat alla olevassa kontissa, näkee hajallaan eri puolilla maata ja erityisesti valtateiden ja moottoriteiden varsilla. Verkkoon liittyy kuitenkin paljon muutakin, sillä järjestelmässä on oltava keskitetyn ohjauksen elementtejä, ja sen on myös oltava yhteydessä PSTN-lankapuhelinjärjestelmään, jotta puheluita voidaan soittaa langallisiin puhelimiin ja langallisista puhelimista tai verkkojen välillä.

Erilaiset matkapuhelinstandardit noudattavat usein hieman erilaisia lähestymistapoja vaadittavaan matkapuhelinverkkoon. Eri solujärjestelmien välisistä eroista huolimatta peruskäsitteet ovat hyvin samankaltaisia. Lisäksi GSM:n kaltaisilla solujärjestelmillä on hyvin määritelty rakenne, mikä tarkoittaa, että valmistajien tuotteet voidaan standardoida.

Soluverkon perusrakenne

Kokonaisuudessaan soluverkko sisältää useita eri elementtejä itse tukiasemasta (Base Transceiver Station, BTS) ja sen antennista tukiaseman ohjaimen (Base Station Controller, BSC) ja matkaviestinverkon kytkentäkeskuksen (Mobile Switching Centre, MSC) kautta sijaintitietorekistereihin (Location Registers, HLR ja VLR) ja yhteyteen yleiseen kytkentäiseen puhelinverkkoon (Public Switched Telephone Network, PSTN).[

Yksiköstä soluverkon sisällä BTS huolehtii suorasta viestinnästä matkapuhelinten kanssa. Tukiasemia voi olla pieni määrä, ja ne voivat olla yhteydessä tukiasemaohjaimeen. Tämä yksikkö toimii pienenä keskuksena, joka ohjaa puhelut halutulle tukiasemalle, ja se tekee myös joitakin päätöksiä siitä, mikä tukiasemista soveltuu parhaiten tiettyyn puheluun. BTS:n ja BSC:n välisissä yhteyksissä voidaan käyttää joko kiinteitä linjoja tai jopa mikroaaltoyhteyksiä. Usein BTS:n antennimastot tukevat myös pientä mikroaaltolautasantennia, jota käytetään yhteyden muodostamiseen BSC:hen. BSC on usein sijoitettu samaan paikkaan BTS:n kanssa.

BSC:n ja matkaviestinverkon välityskeskuksen välinen liitäntä. Tämä tekee laajempia valintoja puheluiden reitityksestä ja liitännöistä lankapuhelinverkkoon perustuvaan PSTN:ään sekä HLR:ään ja VLR:ään.

Tukiasema, BTS

Tukiasema tai järjestelmä, BTS, koostuu useista eri elementeistä. Ensimmäinen on elektroniikkaosa, joka sijaitsee yleensä säiliössä antennimaston juurella. Se sisältää matkapuhelimien kanssa käytävää viestintää varten tarvittavan elektroniikan, ja siihen kuuluvat radiotaajuusvahvistimet, radiolähettimet, radiotaajuusyhdistimet, ohjaus, viestintäyhteydet BSC:hen ja varavirtalähteet.

BTS:n toinen osa on antenni ja syöttölaite, jolla antenni kytketään varsinaiseen lähetin-vastaanotinasemaan. Nämä antennit näkyvät mastojen ja korkeiden rakennusten päällä, jolloin ne voivat kattaa tarvittavan alueen. Lopuksi on vielä tukiaseman ja sen ohjaimen välinen liitäntä verkon yläosassa. Tämä koostuu ohjauslogiikasta ja -ohjelmistosta sekä kaapeliyhteydestä ohjaimeen.

BTS-asemia asennetaan moniin eri paikkoihin. Kaupungeissa tyypilliset antennit ovat usein rakennusten päällä, kun taas maaseudulla käytetään erillisiä mastoja. On tärkeää, että sijainti, korkeus ja suuntaus ovat kaikki oikeat, jotta haluttu kuuluvuus saavutetaan. Jos antenni on liian matalalla tai huonossa paikassa, kuuluvuus on riittämätön ja näkyvyys on ”aukko”. Jos taas antenni on liian korkealla ja suunnattu väärin, signaali kuuluu kaukana solun rajojen ulkopuolella. Tämä voi johtaa häiriöihin toisen solun kanssa, joka käyttää samoja taajuuksia.

Tukiasemissa käytettävissä antennijärjestelmissä on usein kaksi vastaanottoantennisarjaa. Nämä tarjoavat usein niin sanotun monimuotoisen vastaanoton, jonka avulla voidaan valita paras signaali monitie-etenemisen vaikutusten minimoimiseksi. Vastaanotinantennit on kytketty vähähäviöiseen kaapeliin, joka ohjaa signaalit tukiasemakontissa olevaan multikytkimeen. Siellä monikytkin jakaa signaalit ja syöttää niitä eri vastaanottimiin, joita tarvitaan kaikkia RF-kanavia varten. Vastaavasti yhdistimestä lähetettävä signaali ohjataan lähetysantennille matalahäviökaapelilla optimaalisen lähetyssignaalin varmistamiseksi.

Mobiilikeskus (MSC)

MSC on matkaviestinjärjestelmän ohjauskeskus, joka koordinoi BSC:iden toimintaa, huolehtii kokonaisvalvonnasta ja toimii kytkimenä ja yhteytenä yleiseen puhelinverkkoon. Sellaisenaan siihen on useita viestintäyhteyksiä, joihin kuuluu kuituoptisia yhteyksiä sekä joitakin mikroaaltoyhteyksiä ja joitakin kuparijohtokaapeleita. Näiden avulla se voi kommunikoida BSC:iden kanssa, ohjata puhelut niille ja ohjata niitä tarpeen mukaan. Se sisältää myös koti- ja vierailijarekisterit eli tietokannat, joissa on yksityiskohtaiset tiedot matkapuhelinten viimeisimmistä tunnetuista sijainneista. Se sisältää myös autentikointikeskuksen toiminnot, jotka sallivat matkapuhelinten pääsyn verkkoon. Tämän lisäksi se sisältää myös toiminnot, joilla luodaan laskutustiedot yksittäisiä tilejä varten.

MSC:n tärkeyden vuoksi se sisältää monia vara- ja päällekkäispiirejä sen varmistamiseksi, että se ei mene epäkuntoon. On selvää, että varavoimajärjestelmät ovat olennainen osa tätä, jotta voidaan suojautua suurelta sähkökatkokselta, sillä jos MSC:n toiminta lakkaisi, koko verkko romahtaisi.

Vaikka matkaviestinverkko ei ole ulkomaailman nähtävissä ja sen toiminta on monille mysteeri, matkaviestinverkko on koko matkaviestinjärjestelmän keskipisteessä, ja koko järjestelmän onnistuminen on pitkälti riippuvainen sen suorituskyvystä.

Langaton & Langallinen liitettävyys Aiheet:
Mobiiliviestinnän perusteet 2G GSM 3G UMTS 4G LTE 5G WiFi IEEE 802.15.4 DECT- johdottomat puhelimet NFC- Near Field Communication Verkkoyhteyksien perusteet Mikä on pilvi Ethernet Sarjadata USB SigFox LoRa VoIP SDN NFV SD-WAN
Palaa langattomaan & Langallinen liitettävyys

.