Grunderna om cellulära nätverk

Grunderna om cellulära och mobila telekommunikationer omfattar:
Vad är cellulära kommunikationer Begreppet cellulärt system Tekniker för multipel tillgång Duplexteknik Vad som finns i en mobiltelefon Handover Backhaul

Nätet utgör hjärtat i alla cellulära telefonsystem. Det cellulära nätet uppfyller många krav. Det cellulära nätet gör det inte bara möjligt att dirigera samtal till och från mobiltelefonerna samt att upprätthålla samtalen när mobiltelefonen flyttar sig från en cell till en annan, utan det möjliggör också andra viktiga operationer, t.ex. tillgång till nätet, fakturering, säkerhet och mycket mer. För att uppfylla alla dessa krav består det cellulära nätet av många delar som var och en har sin egen funktion att fylla.

Den mest uppenbara delen av det cellulära nätet är basstationen. Antennerna och den tillhörande utrustningen, som ofta finns i en container nedanför, syns utspridda runt om i landet, och särskilt vid sidan av motorvägar och landsvägar. Det finns dock mer till nätverket bakom detta, eftersom systemet måste ha delar av centralstyrning och det måste också kopplas samman med det fasta PSTN-systemet för att möjliggöra samtal till och från trådbaserade telefoner, eller mellan nätverk.

De olika standarderna för mobiltelefonen har ofta lite olika tillvägagångssätt för det cellulära nätverk som krävs. Trots skillnaderna mellan de olika cellulära systemen är de grundläggande koncepten mycket lika. Dessutom har cellulära system som GSM en väldefinierad struktur, vilket innebär att tillverkarens produkter kan standardiseras.

Grundläggande struktur för cellulära nät

Ett övergripande cellulärt nät innehåller ett antal olika element från själva basstationen (BTS) med sin antenn tillbaka via en basstationscontroller (BSC) och en mobilkopplingscentral (MSC) till lokaliseringsregistren (HLR och VLR) och länken till det allmänna kopplade telefonnätet (PSTN).

Av enheterna inom det cellulära nätet är det BTS som tillhandahåller den direkta kommunikationen med mobiltelefonerna. Det kan finnas ett litet antal basstationer som då är kopplade till en basstationsstyrenhet. Denna enhet fungerar som en liten central som dirigerar samtalen till önskad basstation, och den fattar också vissa beslut om vilken av basstationerna som är bäst lämpad för ett visst samtal. Länkarna mellan BTS och BSC kan använda antingen landlinjer eller till och med mikrovågslänkar. Ofta stöder BTS-antenntornen också en liten mikrovågsantenn som används för länken till BSC. BSC:n är ofta samlokaliserad med en BTS.

BSC:n har ett gränssnitt mot den mobila kopplingscentralen. Detta gör mer utbredda val om dirigering av samtal och gränssnitt mot det fasttelefonibaserade PSTN samt HLR och VLR.

Base transceiver station, BTS

Base transceiver station eller system, BTS, består av ett antal olika element. Den första är elektronikdelen som normalt är placerad i en behållare vid antenntornets bas. Den innehåller elektroniken för kommunikation med mobiltelefonen och omfattar radiofrekvensförstärkare, radiosändare, radiofrekvenskombinatorer, styrning, kommunikationslänkar till BSC och strömförsörjning med reservkraft.

Den andra delen av BTS är antennen och mataren för att ansluta antennen till själva basstationen. Dessa antenner är synliga ovanpå master och höga byggnader vilket gör att de kan täcka det nödvändiga området. Slutligen finns gränssnittet mellan basstationen och dess styrenhet längre upp i nätet. Detta består av styrlogik och programvara samt kabelförbindelsen till styrenheten.

BTS:erna sätts upp på en mängd olika platser. I städerna syns de karakteristiska antennerna ofta på toppen av byggnader, medan man på landsbygden använder separata master. Det är viktigt att placering, höjd och orientering är korrekta för att säkerställa att den önskade täckningen uppnås. Om antennen är för lågt placerad eller har ett dåligt läge kommer täckningen att vara otillräcklig och det kommer att uppstå ett ”täckningshål”. Omvänt gäller att om antennen är för hög och felaktigt riktad kommer signalen att höras långt utanför cellens gränser. Detta kan leda till störningar med en annan cell som använder samma frekvenser.

De antennsystem som används med basstationer har ofta två uppsättningar mottagningsantenner. Dessa ger vad som ofta kallas mångfaldsmottagning, vilket gör det möjligt att välja den bästa signalen för att minimera effekterna av multipathutbredning. Mottagarantennerna är anslutna till lågförlustkabel som leder signalerna ner till en multikopplare i basstationsbehållaren. Här delar en multikopplare upp signalerna för att mata de olika mottagare som krävs för alla RF-kanaler. På samma sätt leds den överförda signalen från kombinatorn upp till sändarantennen med hjälp av lågförlustkabel för att säkerställa en optimal överförd signal.

Mobile switching centre (MSC)

M MSC är kontrollcentralen för det cellulära systemet, som samordnar BSC:ernas åtgärder, tillhandahåller övergripande kontroll och fungerar som växel och anslutning till det allmänna telefonnätet. Det har därför en mängd olika kommunikationslänkar till sig, bland annat fiberoptiska länkar, mikrovågslänkar och koppartrådskablar. Dessa gör det möjligt för den att kommunicera med BSC:erna, dirigera samtal till dem och styra dem vid behov. Den innehåller också Home and Visitor Location Registers, databaser med uppgifter om mobilernas senast kända positioner. Här finns också faciliteterna för autentiseringscentret, som tillåter mobiler att komma in i nätet. Dessutom kommer det också att innehålla faciliteterna för att generera faktureringsinformation för de enskilda kontona.

Med tanke på MSC:s betydelse innehåller det många reserv- och duplikatkretsar för att se till att det inte går sönder. Självklart är reservkraftsystem en viktig del av detta för att gardera sig mot möjligheten av ett större strömavbrott, eftersom hela nätet skulle kollapsa om MSC blev obrukbar.

Men även om det cellulära nätet inte ses av omvärlden och dess funktion är ett mysterium för många, så är det cellulära nätet i själva centrum av det övergripande cellulära systemet och framgången för hela systemet från början till slut är till stor del beroende av dess prestanda.

Trådlös & Trådbunden uppkoppling Ämnen:
Mobilkommunikation grunder 2G GSM 3G UMTS 4G LTE 5G WiFi IEEE 802.15.4 DECT trådlösa telefoner NFC- Near Field Communication Nätverksgrunder Vad är molnet Ethernet Seriell data USB SigFox LoRa VoIP SDN NFV SD-WAN
Tillbaka till Trådlös & Trådbunden uppkoppling