Cellás rendszerek - hogyan, miért?
A korai mobilrendszerek egyetlen adó-vevő állomáson alapultak, amelyeket kedvező földrajzi helyeken alakítottak ki. A végberendezések (azaz a mobiltelefonok) ezen a központi adó-vevő állomáson keresztül kommunikáltak egymással, amiből adódóan a szolgáltatás a bázisállomás ellátási területére korlátozódott. Ezt mondjuk úgy képzeljük el, mint a walkie-talkie-t, azzal a bónusszal, hogy a kommunikáció egy központi "tornyon" keresztül zajlott. Az efféle kialakításból adódó hátrányok egyértelműek: az idővel egyre könnyebbé és hordozhatóbbá váló mobiltelefonok hatótávolságát a központi állomás erősen korlátozta, mivel a rádióhullámok teljesítménysűrűsége nagy frekvenciákon erőteljesen csökken. Gond továbbá, hogy az átviteli út mentén lévő akadályok (legyen szó egy panelházról vagy egy interferenciát okozó erőműről, de elég csak egy dombocskát ideképzelni) számottevő járulékos csillapítást okoznak, ami tovább csökkenti a szolgáltatási terület amúgy is korlátozott méretét. A harmadik hatalmas probléma pedig a spektrumhiány, azaz a mobilszolgáltatások számára rendelkezésre álló frekvenciatartomány korlátozottsága. Utóbbi igényel némi magyarázatot: a GSM szolgáltatás egy előre meghatározott frekvenciatartományon belül működik, egy adott frekvencián az adott időben csak egy beszélgetés folyhat, hiszen egyébként zavarnák egymást. A frekvenciatartományban tehát csak adott számú frekvencia használható, innentől adódóan korlátozott az, hogy egyszerre hány beszélgetés folyhat egy időben.
Az említett problémákat a szolgáltatók a cellás rendszerekkel, azaz nagy számú adó-vevő bázisállomások telepítésével hidalják át. Ez a hálózati struktúra nagy forgalomsűrűség elérését teszi lehetővé nagy kiterjedésű területen. A sok bázisállomás lehetővé teszi a kis teljesítményű mobiltelefonoknak, hogy azok bárhol elérhessék a rendszert, a spektrumhiány pedig megkerülhető a rádió-erőforrások újrafelhasználásával, hiszen az adott cellában épp használt frekvenciák pár cellával távolabb újra felhasználhatók - persze olyan messze kell lennie a két cellának egymástól, hogy az interferencia a meghatározott szint alatt legyen. A lenti képen látható cellás elrendezés az ideális mobilhálózat megtestesítője. Ilyen a való életben nem létezik, hiszen különböző domborzati viszonyok és tereptárgyak, valamit jogi és egyéb szabályozások miatt a szolgáltató nem építhet oda tornyot, ahová csak akar. A cél nyilván az, hogy a hálózat közelítsen az ideálishoz.
GSM cellák egymás mellett. A pöttyök az adó-vevő bázisállomásokat, a nyilak pedig a frekvencia-újrafelhasználási távolságát jelölik, azokon túl újra fel lehet használni a frekvenciákat.
Egy cella definíció szerint az adott GSM antenna által ellátott területet jelenti. A cellákat egymás mellett lévő hatszögekként kell elképzelni, minden cellának értelemszerűen hat szomszédja van. Egy állomás általában három cellát szolgál ki, a forgalmi kapacitás növelése érdekében több azonos pozíciójú és irányú antenna is elláthat. Mivel a felhasználók telefonálás közben a cellák között mozoghatnak - és mozognak is -, a rendszer alapkövetelménye, hogy cellaváltáskor a folyamatban lévő kapcsolatok ne szakadjanak meg, tehát a celláknak át kell tudniuk "adni" a kapcsolatot a mellettük lévő cellának. A folyamat neve handover, mely egy celláról értelemszerűen csak egy szomszédos cellába való átlépéskor működik és működhet. A cellák azonosítására a szolgáltatók vivőfrekvenciát és ún. color-code-okat használnak, utóbbi a frekvencia-újrafelhasználásban játszik fontos szerepet.
A cellákban kiosztható frekvenciák száma véges. Egy átlagos, 900 MHz-es adótorony 8-10 kilométer sugarú körben is érzékelhető egy telefon számára, de csak a ritkán lakott területeken teszik a szolgáltatók egymástól ennyire távol a tornyokat. Városi környezetben ennél sokkal nagyobb cellasűrűségre van szükség, hogy a kis területen mozgó nagy számú végfelhasználó ne szembesüljön azzal a jelenséggel, hogy azért nem tud telefonhívást indítani, mert a cella összes szabad kapacitását lekötötték más ügyfelek. Ennek ellenére ezt nem lehet teljességgel kizárni. Álljon itt egy teljesen egyszerű példa: Budapest, belső területek, minden év augusztus 20. A hálózat egyszerűen megfekszik, hiszen kis területen sűrűsödik össze jóval több felhasználó, mint amennyit az adott cellasűrűség elbír. Ilyenkor az ember azt tapasztalja, hogy hívásindításkor "hálózat foglalt" hibaüzenetet kap, s kizárólag akkor fog tudni telefonálni, ha az adott cellában valaki megszakítja a hívását, s a másik illető pont ekkor próbálkozik. Hazánkban egyetlen telefonszám van, amely abszolút prioritást élvez a hálózaton, ez pedig a segélyhívó. Ha valaki egy teljesen telített cellában tárcsázza a 112-t, akkor a hálózat el fogja dobni egy mezei júzer hívását és teret enged a segélyhívásnak.
Még egy apróság, ami logikus, mégis sokan nem tudnak róla. Ha egy felhasználónak a készüléke sokkal gyorsabban lemerül, mint ahogyan azt mondjuk más emberek, ugyanilyen típusú készülékkel, hasonló szokások mellett tapasztalják, az egyáltalán nem biztos, hogy a telefon hibája. Ha ugyanis a legközelebbi torony messze van, akkor gyenge a rádiós jel, s a készüléknek nagyobb energiára van szüksége, hogy kommunikálni tudjon a hálózattal. Ebből pedig egyértelmű, hogy hamarabb is merül. Még jobban szippantja az akksit, ha a telefon nem lát hálót. Akkor szegény kétségbeesetten keresi azt, pásztáz, figyel. És merül.
Most, hogy tisztába jöttünk a cellás rendszerek felépítésével és lényegével, nézzük meg a négy részből álló GSM hálózat felépítését!
A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!
