CELULARNI KONCEPTmobilnih sistema

Umesto jednog snažnog predajnika,unutar odredjene oblasti smešteno je mnogo predajnikaniske snage.

Antene baznih stanica celularnih sistema se nalaze namnogo manjoj visini u odnosu na antene ranih mobilnih sistema.

Montiraju se na postojećim visokim objektima, kao što su zgrade, ili na specijalno postavljenim stubovima.Njihova lokacija i visina se bira tako da zgrade I drugi visoki objekti što je moguće manje ometaju komunikaciju. Na primer, antene koje treba da obezbede komunikaciju na udaljenostima od nekoliko kilometara, obično su 15 do 50 m iznad zemlje.

Ilustracija principa komuniciranja izmedju mobilnih telefona i bazne stanice putem radio

signala:

Frekvencijski spektar koji može da koristi jedan mobilni komunikacioni sistem je ograničen, pa je samim tim ograničen i broj korisnika koji može biti istovremeno opslužen.

Jedan od načina povećanja broja korisnika koji se opslužuju istovremeno je podela cele oblasti pokrivanja na veliki broj delova, tzv. ćelija.

Ćelija je region koji je pokriven signalom jedne bazne stanice (BS). Da bi se izbegla interferencija, susednim ćelijama su dodeljene različite frekvencije.

Medjutim, ćelije koje se nalaze na dovoljnoj udaljenosti jedna od druge mogu da koriste istu frekvenciju. Zahvaljujući tome, ista frekvencija može se više puta ponoviti i na taj način se može povećati kapacitet sistema.

Dve osnovne osobine ćelijske (celularne) strukture:

•Ponavljanje frekvencija (eng.frequencyreuse).

•Handover (ili handoff kako se naziva u Severnoj Americi), odnosi se na prebacivanje tekućeg poziva u druge kanale ili iz jedne ćelije u drugu. Bez handovera, pozivi bi bili ograničeni samo na jednu ćeliju.

Prednosti celularnog koncepta:

• veliki kapacitet sistema (veliki broj korisnika usistemu),

• efikasno iskorišþenje frekvencijskog spektra,

• pokrivanje velikih oblasti mobilnom mrežom

• prilagodljivost na različite gustine saobraþaja,

• pružanje niza kvalitetnih servisa korisnicima,

• prihvatljiva cena servisa, itd.

Teorijski, komunikacija između mobilnog terminala I bazne stanice na udaljenostima većim od oko 35 km je neprihvatljiva zbog toga što bi kašnjenje prijemnog signala postalo suviše veliko.

Medjutim, u praksi je maksimalna udaljenost ograničena na oko 10 km zbog slabljenja snage emitovanog signala.

Tokom razvoja mobilnih sistema, sa porastom saobraćaja kod mobilnih komunikacionih sistema, veličine ćelija su se smanjivale.

Idealno bi bilo predstaviti oblast pokrivenu signalom sa jedne bazne stanice pomoću ćelije u obliku kruga radijusa R sa centrom na mestu bazne stanice.

U stvarnosti, ćelije mogu biti različitog oblika, zavisno od konfiguracije terena, karakteristika i lokacije antena, uslova prostiranja i drugih faktora.

Za potrebe projektovanja, aproksimativno se može uzeti da ćelija ima oblik poligona. To može biti jednakostranični trougao, kvadrat, heksagon (šestougao) i slično.

Kao najpogodniji, izabran je heksagonalni

oblik ćelije.

Heksagon bolje aproksimira krug nego trougao ili kvadrat, aspajanjem više heksagona, nema

preklapanja ćelija, niti praznog prostora:

Rastojanja izmedjucentra

jedne þelije icentara svih

susednihþelija ista i iznose:

d=√3 R

FREKVENCIJSKE GRUPE - KLASTERI

Susedne BS koriste različite frekvencije, da ne bi došlo do ometanja signala.

Ponavljanje frekvencija moguće na rastojanjima na kojima je nivo interferencije toliki da nije štetan po sistem.

Stoga je potrebno podeliti celu servisnu zonu na grupe ćelija, tako da se u svakoj ćeliji iz grupe koristiti različit skup frekvencija.

Ovakva grupa ćelija se naziva klaster (cluster).

Reuse factor (faktor višestrukog korišćenja) N je broj ćelija unutar jednog klastera.

U opštem slučaju, broj ćelija unutar jednog klastera može biti:

N= i² + ij + j²gde su i i j celi brojevi: 0, 1, 2....

To znači da se mogu dobiti vrednosti N= 1, 3, 4, 7, 9, 13, 16, 19, 21, 27 itd.

U GSM sistemu klaster ima 4, a ponekad I 3

ćelije.

Ćelije koje koriste isti skup frekvencija nazivaju se ko-kanalne þelije. Rastojanje D između dve ko-kanalne ćelije naziva se rastojanje ponovnog korišćenja frekvencije.

Broj ćelija u klasteru N povezan je sa rastojanjem D.Što je broj ćelija u klasteru veći, i D će biti veće.

Odnos rastojanja D i radijusa ćelije R ,q = D/R predstavlja normalizovano rastojanje ponovnog korišćenja frekvencija (cochannel reuse distance). Ponekad se ova veličina naziva i odnos ponovnog korišćenja frekvencija (cochannel reuse ratio).

Pri odredjenom broju frekvencijskih kanala koji su na raspolaganju, ako je broj ćelija u klasteru manji, onda broj kanala u jednoj ćeliji može biti veći, a samim tim i kapacitet jedne ćelije raste.

Sa druge strane, treba voditi računa o činjenici da se smanjenjem veličine klastera smanjuje rastojanje između ćelija koje koriste isti skup frekvencija, pa se samim tim povećava mogućnost nastanka interferencije.

Dakle, ako broj ćelija u klasteru raste, povećava se normalizovano rastojanje ponovnog korišćenja frekvencija, a samim tim efekat interferencije opada).

Dakle, mora da se nađe kompromisno rešenje između smanjenja efekata interferencije (klasteri što je moguće veći) i povećanja kapaciteta (klasteri što je moguće manji).

Dakle, veličina klastera zavisi od:

gustine saobraþaja i nivoa zaštite od interferencije.

U stvarnosti, ćelije imaju različite veličine. Saobraćaj nije u svim ćelijama isti. Zbog toga

nemaju sve ćelije isti broj frekvencija, a odredjeni kapacitet se dodeljuje ćeliji zavisno od gustine pretplatnika i topologije terena.