2016-09-05 10:09:15

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蜂窝网络或移动网络(Cellular network)是一种移动通信硬件架构,把移动电话的服务区分为一个个正六边形的小子区,每个小区设一个基站,形成了形状酷似"蜂窝"的结构,因而把这种移动通信方式称为蜂窝移动通信方式。

蜂窝网络又可分为模拟蜂窝网络和数字蜂窝网络,主要区别于传输信息的方式。

基本信息

  • 中文名

    蜂窝网络

  • 外文名

    Cellular network

  • 组成

    移动站,基站子系统,网络子系统

  • 属性

    移动通信硬件架构

折叠 编辑本段 基本介绍

​蜂窝网络被广泛采用的原因是源于一个数学结论,即以相同半径的圆形覆盖平面, 当圆心处于正六边形网格的各正六边形中心,也就是当圆心处于正三角网格的格点时所用圆的数量最少。 虽然使用最少个结点可以覆盖最大面积的图形即使要求结点在一个如同晶格般有平移特性的网格上也仍是有待求解的未知问题,但在通讯中,使用圆形来表述实践要求通常是合理的,因此出于节约设备构建成本的考虑,正三角网格或者也称为简单六角网格是最好的选择。这样形成的网络覆盖在一起,形状非常像蜂窝,因此被称作蜂窝网络。

折叠 编辑本段 组成部分

蜂窝网络组成主要有以下三部分:移动站,基站子系统,网络子系统.移动站就是我们的网络终端设备,比如手机或者一些蜂窝工控设备 。基站子系统包括我们日常见到的移动基站(大铁塔)、无线收发设备、专用网络(一般是光纤)、无数的数字设备等等的。我们可以把基站子系统看作是无线网络与有线网络之间的转换器。

常见的蜂窝网络类型有:GSM网络(有些国家叫pcs-1900)、CDMA网络、3G网络、FDMA、TDMA、PDC、TACS、AMPS等

折叠 蜂窝和频率重用

蜂窝:将一块大的区域划分为多个小的蜂窝,使用多个小功率发射器代替一个大功率发射机。一般使用正六边形来描述蜂窝形状。

频率复用:每一个蜂窝使用一组频道。如果两个蜂窝相隔足够远,则可以使用同一组频道。簇(cluster):由N个蜂窝组成的蜂窝组,使用了全部的频率资源频率复用因子(reusefactor):1/N对于正六边形的蜂窝,N=i2+i*j+j2,i>=1,j>=1,当i>1时,j≥0或当j>1时,i≥0.因此,N=3,4,7,9,12...

折叠 蜂窝的几何表示

蜂窝通常使用正六边形来表示。为什么是正六边形而不是圆?顶点到几何中心等距的多边形中,能够完整(无重叠)地覆盖某一区域可能的几何形状有:正方形、等边三角形和正六边形三种形状。在正方形、等边三角形和正六边形中,正六边形的面积最大。

折叠 蜂窝坐标系

使用(i,j)表示某一蜂窝的坐标。例如:蜂窝A的坐标为(2,1)

折叠 蜂窝信道分配

FDMA系统:利用信号衰减原理。关键:将频谱划分为若干个信道(用户信道载波),在距离足够远时可以复用信道=>频道规划影响系统性能。

静态与动态信道分配:-静态信道分配:每一蜂窝预先分配一组固定的信道,实现简单。

动态信道分配:基站从MSC处动态分配一个信道(percall),蜂窝可以使用所有的信道,降低了阻塞概率,实现复杂,需要实时流量检测和基站间的协调处理。

折叠 编辑本段 主要分类

折叠 分布式蜂窝网络

一种分布式蜂窝网络(100)提供了与多个移动台(102)进行的无线通信。多个基地收发信机网络组件(104)被配置成在一种无线介质上与多个移动台(102)进行通信,其中每个基地收发信台都包括一个适于耦合到网络(110)的网络接口。至少一个移动台控制器网络组件(108)包括一个适于耦合到网络(100)的网络接口。对系统(100)进行配置,以便为了效率而对于基地收发信台(104)、基站控制器(106)以及移动切换中心(108)之间的通信业务量进行负载均衡。本发明的优点包括将低成本收发信机(104)与灵活部署相结合,从而以低费用对大区域实现了通信覆盖。

一种分布式蜂窝通信系统,包括:一个网络;一个耦合到该网络的公共交换电话网(PSTN);多个耦合到该网络的收发信机,多个收发信机在地理上相互分离,并且每一个都被配置成在一个无线介质上与相关小区中的移动站进行通信;至少一个耦合到该网络的数据处理系统,该至少一个数据处理系统被配置成执行计算机程序,该计算机程序包括适于使多个收发信机能在移动台之间以及一个移动台与PSTN之间传递数据的软件功能块,这些软件功能块包括:一个实施MM功能的移动性管理(MM)功能块;一个实施VLR功能的访问者位置登记(VLR)功能块;一个实施CM功能的通信管理(CM)功能块;多个实施RR功能的无线电资源(RR)功能块,所述RR功能包括在移动台从一个小区移动到另一个小区的时候切换多个收发信机之间的通信,从而保持移动台与网络之间的通信。

折叠 蜂窝移动电话

所谓蜂窝移动电话是指将移动电话服务区划分为若干个彼此相邻的小区,每个小区设立一个基站的网络结构。由于每个小区呈正六边形,又彼此邻接,从整体上看,形状酷似蜂窝,所以人们称它为“蜂窝”网。用若干蜂窝状小区覆盖整个服务区的大、中容量移动电话系统就叫做蜂窝移动电话系统,简称蜂窝移动电话。

蜂窝移动电话最大的好处是频率可以重复使用。大家或许知道,在我们使用移动电话手机进行通信时,每个人都要占用一个信道,也就是说,系统要拿出一个信道供你使用。同时通话的人多了,有限的信道就可能不够使用,于是便会出现通信阻塞的现象。采用蜂窝结构就可以使用同一组频率在若干个相隔一定距离的小区重复使用,从而达到节省频率资源的目的。

譬如,我们将一个城市分成72个小区,每12个小区组成一个小区群。让他们共同使用300个频道。那么,我们就可以将300个频道分成12个频道组,每个组25个频道,第一个小区群的1号小区使用第1组频道,第一个小区群的2号小区使用第2组频道,以此类推。经过适当安排,不同小区群的相同编号小区的频道组是可以重复使用的。尽管这些小区基站所使用的无线电频率相同,但由于他们彼此相隔较远,而电波作用范围有限,彼此不会造成干扰。这样,一组频率就可重复使用6次,原本300个频道只能供300个用户同时通话,现在却可同时供1800个用户同时通话了。

蜂窝移动电话系统主要由移动台(汽车电话、手机等),无线基站以及移动电话交换中心组成。每个小区基站均与移动电话交换中心连接,形成一个蜂窝移动电话网。移动电话网还与市内公用电话网以及国内、国际长途电话网相连,使移动电话用户不仅可以与网内的移动电话用户通电话,还可以与更大范围内的移动用户和固定用户通电话。

折叠 编辑本段 网络类型

常见的蜂窝网络类型有:GSM网络(有些国家叫pcs-1900)、CDMA网络、3G网络、FDMA、TDMA、PDC、TACS、AMPS等。

折叠 编辑本段 优劣分析

折叠 优点

自从20世纪70年代贝尔实验室发明蜂窝概念以来,蜂窝技术就是移动通信的基础。有时候,大家就将移动通信称为蜂窝通信。

蜂窝概念中包括几个重要的部分是移动通信发展的基础。

第一,频率复用。有限的频率资源可以在一定的范围内被重复使用。第二,小区分裂。当容量不够的时候,可以减小蜂窝的范围,划分出更多的蜂窝,进一步提高频率的利用效率。

折叠 局限性

蜂窝的概念解决了移动通信中频率资源有限的问题,直接导致了20世纪80年代以后的移动通信大发展。但是蜂窝的概念也是有局限性的。现在面临的主要问题是,小区不可能无限制的进行分裂,导致了系统的容量不能进一步提高,这阻碍了移动通信进一步的发展。    

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