Rrjeti celular

Maja e një kulle radioje celulare

Vendndodhje qelizash të mbyllura në Gjermani

Një rrjet celular ose rrjet celular është një rrjet telekomunikacioni ku lidhja me dhe nga nyjet fundore është me valë dhe rrjeti shpërndahet në zona tokësore të quajtura qeliza, secila e shërbyer nga të paktën një marrës me vendndodhje fikse (siç është një stacion bazë). Këto stacione bazë i sigurojnë celularit mbulimin e rrjetit i cili mund të përdoret për transmetimin e zërit, të dhënave dhe llojeve të tjera të përmbajtjes nëpërmjet valëve të radios. Zona e mbulimit të çdo qelize përcaktohet nga faktorë të tillë si fuqia e transmetuesit, terreni dhe brezi i frekuencës që përdoret. Një qelizë zakonisht përdor një grup të ndryshëm frekuencash nga qelizat fqinje, për të shmangur ndërhyrjet dhe për të ofruar cilësi të garantuar të shërbimit brenda çdo qelize.

Kur bashkohen së bashku, këto qeliza ofrojnë mbulim radio në një zonë të gjerë gjeografike. Kjo u mundëson pajisjeve të shumta, duke përfshirë telefonat celularë, tabletët, laptopët e pajisur me modemë celularë me brez të gjerë dhe pajisje të mbathshme si orët inteligjente, të komunikojnë me njëra-tjetrën dhe me marrës dhe telefona fiks kudo në rrjet, nëpërmjet stacioneve bazë, edhe nëse disa nga pajisjet lëvizin nëpër më shumë se një qelizë gjatë transmetimit. Dizajni i rrjeteve celulare lejon dorëzimin pa probleme, duke mundësuar komunikim të pandërprerë kur një pajisje lëviz nga një qelizë në tjetrën.

Rrjetet moderne celulare përdorin teknologji të avancuara të tilla si Multiple Input Multiple Output (MIMO), beamforming dhe qeliza të vogla për të rritur kapacitetin dhe efikasitetin e rrjetit.

Rrjetet celulare ofrojnë një numër karakteristikash të dëshirueshme:

• Më shumë kapacitet sesa një transmetues i vetëm i madh, pasi e njëjta frekuencë mund të përdoret për lidhje të shumëfishta për sa kohë që ato janë në qeliza të ndryshme
• Pajisjet mobile përdorin më pak energji sesa një transmetues ose satelit i vetëm, pasi kullat e celularëve janë më afër.
• Zonë mbulimi më e madhe se një transmetues i vetëm tokësor, pasi kullat shtesë të celularëve mund të shtohen pafundësisht dhe nuk kufizohen nga horizonti
• Aftësia për të përdorur sinjale me frekuencë më të lartë (dhe kështu më shumë bandwidth të disponueshëm / shpejtësi më të shpejta të të dhënave) që nuk janë në gjendje të përhapen në distanca të gjata
• Me kompresimin dhe multipleksimin e të dhënave, disa kanale video (duke përfshirë videon dixhitale) dhe audio mund të udhëtojnë përmes një sinjali me frekuencë më të lartë në një bartës të vetëm me brez të gjerë.

Ofruesit kryesorë të telekomunikacionit kanë vendosur rrjete celulare zanore dhe të të dhënave në pjesën më të madhe të sipërfaqes së banuar të Tokës. Kjo lejon që telefonat celularë dhe pajisjet e tjera të lidhen me rrjetin publik telefonik dhe me aksesin publik në internet . Përveç shërbimeve tradicionale të zërit dhe të dhënave, rrjetet celulare tani mbështesin aplikacionet e Internetit të Gjërave (IoT), duke lidhur pajisje të tilla si matësit inteligjentë, automjetet dhe sensorët industrialë.

Evolucioni i rrjeteve celulare nga 1G në 5G ka sjellë progresivisht shpejtësi më të larta, vonesë më të ulët dhe mbështetje për një numër më të madh pajisjesh, duke mundësuar aplikacione të përparuara në fusha të tilla si kujdesi shëndetësor, transporti dhe qytetet inteligjente.

Rrjetet celulare private mund të përdoren për kërkime ose për organizata dhe flota të mëdha, të tilla si dërgimi për agjencitë lokale të sigurisë publike ose një kompani taksi, si dhe për komunikimet lokale me valë në mjediset e ndërmarrjeve dhe industriale si fabrika, magazina, miniera, termocentrale, nënstacione, objekte të naftës dhe gazit dhe portet.

Koncept

Shembull i faktorit ose modelit të ripërdorimit të frekuencës, me katër frekuenca (F1-F4)

Kapaciteti i rritur në një rrjet celular, krahasuar me një rrjet me një transmetues të vetëm, vjen nga sistemi i komutimit të komunikimit celular i zhvilluar nga Amos Joel i Bell Labs që lejoi telefonuesit e shumtë në një zonë të caktuar të përdorin të njëjtën frekuencë duke kaluar thirrjet në kullën celulare më të afërt të disponueshme që ka atë frekuencë të disponueshme. Kjo strategji është e zbatueshme sepse një frekuencë e caktuar radio mund të ripërdoret në një zonë tjetër për një transmetim të palidhur. Në të kundërt, një transmetues i vetëm mund të trajtojë vetëm një transmetim për një frekuencë të caktuar. Në mënyrë të pashmangshme, ekziston një nivel i interferencës nga sinjali nga qelizat e tjera që përdorin të njëjtën frekuencë. Rrjedhimisht, duhet të ketë të paktën një hendek qelizash midis qelizave që ripërdorin të njëjtën frekuencë në një sistem standard me qasje të shumëfishtë me ndarje të frekuencës (FDMA).

Merrni parasysh rastin e një kompanie taksie, ku çdo radio ka një çelës përzgjedhës kanali që funksionon manualisht për t'u sintonizuar në frekuenca të ndryshme. Ndërsa drejtuesit lëvizin, ata ndryshojnë nga kanali në kanal. Drejtuesit janë të vetëdijshëm se cila frekuencë mbulon afërsisht një zonë. Kur nuk marrin sinjal nga transmetuesi, ata provojnë kanale të tjera derisa të gjejnë një që funksionon. Shoferët e taksive flasin vetëm një nga një kur ftohen nga operatori i stacionit bazë. Kjo është një formë e qasjes së shumëfishtë të ndarjes së kohës (TDMA).

Histori

Ideja për të krijuar një rrjet standard të telefonisë celulare u propozua për herë të parë më 11 dhjetor 1947. Ky propozim u paraqit nga Douglas H. Ring, një inxhinier i Bell Labs, në një memo të brendshme ku sugjeronte zhvillimin e një sistemi telefonik celular nga AT&T.

Rrjeti i parë celular komercial, gjenerata 1G, u lançua në Japoni nga Nippon Telegraph and Telephone (NTT) në 1979, fillimisht në zonën metropolitane të Tokios. Megjithatë, NTT fillimisht nuk e komercializoi sistemin; nisja e hershme u motivua nga një përpjekje për të kuptuar një sistem celular praktik dhe jo nga një interes për të përfituar prej tij.[1][2] Në vitin 1981, sistemi i telefonisë celulare Nordic u krijua si rrjeti i parë që mbuloi një vend të tërë. Rrjeti u lëshua në 1981 në Suedi dhe Norvegji, pastaj në fillim të 1982 në Finlandë dhe Danimarkë. Televerket, një korporatë shtetërore përgjegjëse për telekomunikacionet në Suedi, lançoi sistemin..

Në shtator të vitit 1981, Jan Stenbeck, një financier dhe biznesmen, lançoi Comvik, një kompani të re suedeze të telekomunikacionit. Comvik ishte firma e parë evropiane e telekomunikacionit që sfidoi monopolin shtetëror të telefonisë në industri. Sipas burimeve, Comvik ishte i pari që lançoi një sistem celular automatik komercial përpara se Televerket të lançonte të vetën në tetor 1981. Megjithatë, në kohën e publikimit të rrjetit të ri, Autoriteti Suedez i Postës dhe Telekomunikacionit kërcënoi ta mbyllte sistemin pasi pretendoi se kompania kishte përdorur një pajisje automatike pa licencë që mund të ndërhynte në rrjetet e veta. Në dhjetor të vitit 1981, Suedia i dha Comvik një licencë për të operuar rrjetin e vet automatik celular në frymën e konkurrencës në treg.

Sistemi Bell kishte zhvilluar teknologjinë celulare që nga viti 1947 dhe kishte rrjete celulare në funksionim në Çikago, Illinois, dhe Dallas, Teksas, përpara vitit 1979; megjithatë, betejat rregullatore vonuan vendosjen e shërbimit celular nga AT&T deri në vitin 1983, kur Kompania e saj Holding Rajonale Illinois Bell ofroi për herë të parë shërbimin celular.

Teknologjia e rrjetit celular të gjeneratës së parë vazhdoi të zgjeronte shtrirjen e saj në pjesën tjetër të botës. Në vitin 1990, Millicom Inc., një ofrues shërbimesh telekomunikacioni, krijoi një partneritet strategjik me operacionet ndërkombëtare celulare të Comvik për t'u bërë pjese e Milicom International Cellular SA. Kompania vazhdoi të krijonte një bazë të sistemeve 1G në Ganë, Afrikë nën emrin e markës Mobitel. Në vitin 2006, operacionet e kompanisë në Gana u riemëruan në Tigo.

Revolucioni i teknologjisë pa tel filloi në fillim të viteve 1990, duke çuar në kalimin nga rrjetet analoge në ato dixhitale . MOSFET-i i cili u shpik në Bell Labs midis viteve 1955 dhe 1960, u adaptua për rrjetet celulare në fillim të viteve 1990, me përdorimin e gjerë të pajisjeve MOSFET të fuqisë, LDMOS ( amplifikator RF ) dhe RF CMOS ( qark RF ) që çuan në zhvillimin dhe përhapjen e rrjeteve dixhitale mobile pa tel.

Rrjeti i parë celular digjital komercial, gjenerata 2G, u lançua në vitin 1991. Kjo shkaktoi konkurrencë në sektor, pasi operatorët e rinj sfiduan operatorët ekzistues të rrjetit analog 1G.

Kodimi i sinjalit qelizor

Për të dalluar sinjalet nga disa transmetues të ndryshëm, janë zhvilluar një numër metodash qasjesh në kanal, duke përfshirë qasjen e shumëfishtë me ndarje të frekuencës (FDMA, e përdorur nga analogët dhe D-AMPS).  sisteme), qasje e shumëfishtë me ndarje kohore (TDMA, e përdorur nga GSM ) dhe qasje e shumëfishtë me ndarje kodi (CDMA, e përdorur për herë të parë për PCS dhe baza e 3G ).

Me FDMA, frekuencat transmetuese dhe marrëse të përdorura nga përdorues të ndryshëm në secilën qelizë janë të ndryshme nga njëra-tjetra. Çdo telefonate celulare iu caktua një palë frekuencash (njëra për bazën në celular, tjetra për celularin në bazë) për të ofruar funksionim full-duplex. Sistemet origjinale AMPS kishin 666 çifte kanalesh, 333 secila për sistemin CLEC "A" dhe sistemin ILEC "B". Numri i kanaleve u zgjerua në 416 çifte për operator, por në fund të fundit numri i kanaleve RF kufizon numrin e thirrjeve që një faqe celulare mund të trajtojë. FDMA është një teknologji e njohur për kompanitë telefonike, të cilat përdorën multipleksimin e ndarjes së frekuencës për të shtuar kanale në impiantet e tyre të linjës celulare pikë-për-pikë përpara se multipleksimi me ndarje kohor ta bënte FDM të vjetëruar.

Me TDMA, hapësirat kohore të transmetimit dhe marrjes të përdorura nga përdorues të ndryshëm në secilën qelizë janë të ndryshme nga njëra-tjetra. TDMA zakonisht përdor sinjalizimin dixhital për të ruajtur dhe përcjellë breshëri të të dhënave zanore që përshtaten në pjesët kohore për transmetim dhe zgjerohen në skajin marrës për të prodhuar një zë me tingull disi normal në marrës. TDMA duhet të prezantojë vonesë (vonesë kohore) në sinjalin audio. Për sa kohë që koha e vonesës është mjaft e shkurtër që audioja e vonuar të mos dëgjohet si jehonë, nuk është problematike. TDMA është një teknologji e njohur për kompanitë telefonike, të cilat përdorën multipleksimin e ndarjes së kohës për të shtuar kanale në impiantet e tyre të linjës teli pikë-në-pikë përpara se ndërrimi i paketave ta bënte FDM të vjetëruar.

Parimi i CDMA bazohet në teknologjinë e spektrit të përhapur të zhvilluar për përdorim ushtarak gjatë Luftës së Dytë Botërore dhe të përmirësuar gjatë Luftës së Ftohtë në spektrin e përhapjes së sekuencës së drejtpërdrejtë që u përdor për sistemet celulare CDMA të hershme dhe Wi-Fi. DSSS lejon që bisedat e shumta të njëkohshme telefonike të zhvillohen në një kanal të vetëm RF me brez të gjerë, pa pasur nevojë t'i kanalizojë ato në kohë ose frekuencë. Edhe pse më e sofistikuar se skemat më të vjetra të aksesit të shumëfishtë (dhe e panjohur për kompanitë e vjetra të telefonisë sepse nuk u zhvillua nga Bell Labs), CDMA është shkallëzuar mirë për t'u bërë baza për sistemet radio celulare 3G.

Metoda të tjera të disponueshme të multipleksimit, si MIMO, një version më i sofistikuar i diversitetit të antenave, i kombinuar me formimin aktiv të rrezeve ofron aftësi shumë më të madhe të multipleksimit hapësinor në krahasim me qelizat origjinale AMPS, që zakonisht adresojnë vetëm një deri në tre hapësira unike. Zbatimi masiv i MIMO lejon ripërdorim shumë më të madh të kanalit, duke rritur kështu numrin e pajtimtarëve për faqe celulare, xhiro më të madhe të të dhënave për përdorues ose ndonjë kombinim të tyre. Modemët e modulimit të amplitudës kuadratike (QAM) ofrojnë një numër në rritje të bitave për simbol, duke lejuar më shumë përdorues për megaherz të gjerësisë së brezit (dhe decibel të SNR), xhiro më të madhe të të dhënave për përdorues ose ndonjë kombinim të tyre.

Ripërdorimi i frekuencës

Karakteristika kryesore e një rrjeti celular është aftësia për të ripërdorur frekuencat për të rritur mbulimin dhe kapacitetin. Siç u përshkrua më lart, qelizat ngjitur duhet të përdorin frekuenca të ndryshme, megjithatë, nuk ka asnjë problem me dy qeliza mjaftueshëm larg njëra-tjetrës që funksionojnë në të njëjtën frekuencë, me kusht që direket dhe pajisjet e përdoruesve të rrjetit celular të mos transmetojnë me shumë fuqi.

Elementet që përcaktojnë ripërdorimin e frekuencës janë distanca e ripërdorimit dhe faktori i ripërdorimit. Distanca e ripërdorimit, D llogaritet si

$D=R{\sqrt {3N}}$ ,

ku R është rrezja e qelizës dhe N është numri i qelizave për grup. Qelizat mund të ndryshojnë në rreze nga 1 deri në 30 kilometra (0,62 deri në 18,64 mi). Kufijtë e qelizave gjithashtu mund të mbivendosen midis qelizave ngjitur dhe qelizat e mëdha mund të ndahen në qeliza më të vogla.

Faktori i ripërdorimit të frekuencës është shpejtësia me të cilën mund të përdoret e njëjta frekuencë në rrjet. Është 1/K (ose K sipas disa librave) ku K është numri i qelizave që nuk mund të përdorin të njëjtat frekuenca për transmetim. Vlerat e zakonshme për faktorin e ripërdorimit të frekuencës janë 1/3, 1/4, 1/7, 1/9 dhe 1/12 (ose 3, 4, 7, 9 dhe 12, në varësi të shënimit)

Në rastin e antenave të sektorit N në të njëjtin vend të stacionit bazë, secila me drejtim të ndryshëm, vendi i stacionit bazë mund t'i shërbejë N sektorëve të ndryshëm. N është zakonisht 3. Një model ripërdorimi i N/K tregon një ndarje të mëtejshme në frekuencë midis antenave të sektorit N për vend. Disa modele të ripërdorimit aktual dhe historik janë 3/7 (AMPS i Amerikës së Veriut), 6/4 (Motorola NAMPS) dhe 3/4 (GSM).

Nëse gjerësia totale e brezit të disponueshëm është B, çdo qelizë mund të përdorë vetëm një numër kanalesh frekuencash që korrespondojnë me një gjerësi brezi prej B/K dhe çdo sektor mund të përdorë një gjerësi brezi prej B/NK.

Sistemet e bazuara në akses të shumëfishtë të ndarjes së kodit përdorin një brez më të gjerë frekuencash për të arritur të njëjtën shpejtësi transmetimi si FDMA, por kjo kompensohet nga aftësia për të përdorur një faktor ripërdorimi të frekuencës prej 1, për shembull duke përdorur një model ripërdorimi prej 1/1. Me fjalë të tjera, vendet ngjitur të stacioneve bazë përdorin të njëjtat frekuenca, dhe stacionet bazë dhe përdoruesit e ndryshëm ndahen me kode dhe jo me frekuenca. Ndërsa N tregohet si 1 në këtë shembull, kjo nuk do të thotë që qeliza CDMA ka vetëm një sektor, por përkundrazi që e gjithë gjerësia e brezit të qelizës është gjithashtu e disponueshme për secilin sektor individualisht.

Kohët e fundit, gjithashtu sistemet e bazuara në akses të shumëfishtë me ndarje ortogonale të frekuencës, si LTE, janë duke u vendosur me një ripërdorim frekuence prej 1. Meqenëse sisteme të tilla nuk e shpërndajnë sinjalin në brezin e frekuencës, menaxhimi i burimeve radio ndërqelizore është i rëndësishëm për të koordinuar shpërndarjen e burimeve midis vendeve të ndryshme të qelizave dhe për të kufizuar ndërhyrjen ndërqelizore. Ekzistojnë mjete të ndryshme të koordinimit të ndërhyrjeve ndërqelizore (ICIC) të përcaktuara tashmë në standard. Planifikimi i koordinuar, MIMO në shumë vende ose formimi i rrezeve në shumë vende janë shembuj të tjerë për menaxhimin e burimeve radio ndërqelizore që mund të standardizohen në të ardhmen.

Antena e drejtimit

Modeli i ripërdorimit të frekuencës së telefonit celular. Shih U.S. patent 4,144,411

Kullat celulare përdorin shpesh një sinjal drejtimi për të përmirësuar marrjen në zonat me trafik më të lartë. Në Shtetet e Bashkuara, Komisioni Federal i Komunikimeve (FCC) kufizon sinjalet e kullës celulare gjithëdrejtuese në 100 vat fuqi. Nëse kulla ka antena të drejtuara, FCC lejon operatorin e celularit të emetojë deri në 500 vat fuqi të rrezatuar efektive (ERP)

Megjithëse kullat origjinale celulare krijuan një sinjal të barabartë, të gjithëdrejtuar, ishin në qendrat e qelizave dhe ishin të gjithanshme, një hartë celulare mund të rivizatohet me kullat celulare të vendosura në qoshet e gjashtëkëndëshave ku konvergojnë tre qeliza. Çdo kullë ka tre grupe antenash drejtuese të drejtuara në tre drejtime të ndryshme me 120 gradë për secilën qelizë (gjithsej 360 gradë) dhe që marrin/transmetojnë në tre qeliza të ndryshme në frekuenca të ndryshme. Kjo siguron një minimum prej tre kanalesh dhe tre kulla për secilën qelizë dhe rrit shumë shanset për të marrë një sinjal të përdorshëm nga të paktën një drejtim.

Numrat në ilustrim janë numra kanalesh, të cilët përsëriten çdo 3 qeliza. Qelizat e mëdha mund të ndahen në qeliza më të vogla për zona me vëllim të lartë

Kompanitë e telefonisë celulare përdorin gjithashtu këtë sinjal drejtimi për të përmirësuar pritjen përgjatë autostradave dhe brenda ndërtesave si stadiumet dhe arenat..

Mesazhe transmetimi dhe faqes

Praktikisht çdo sistem celular ka një lloj mekanizmi transmetimi. Kjo mund të përdoret drejtpërdrejt për shpërndarjen e informacionit në shumë celularë. Zakonisht, për shembull në sistemet e telefonisë celulare, përdorimi më i rëndësishëm i informacionit të transmetimit është vendosja e kanaleve për komunikim një-për-një ndërmjet transmetuesit celular dhe stacionit bazë. Kjo quhet faqezim. Tre procedurat e ndryshme të pagimit të miratuara përgjithësisht janë pagimi sekuencial, paralel dhe selektiv.

Detajet e procesit të paging ndryshojnë disi nga rrjeti në rrjet, por normalisht ne njohim një numër të kufizuar qelizash ku ndodhet telefoni (ky grup qelizash quhet Zonë e Vendndodhjes në sistemin GSM ose UMTS, ose Zonë e Rrugës nëse përfshihet një sesion pakete të dhënash; në LTE, qelizat grupohen në Zonat e Gjurmimit). Paging bëhet duke dërguar mesazhin e transmetuar në të gjitha ato qeliza. Mesazhet e faqes mund të përdoren për transferimin e informacionit. Kjo ndodh në pager-at, në sistemet CDMA për dërgimin e mesazheve SMS dhe në sistemin UMTS ku mundëson vonesë të ulët të lidhjeve zbritëse në lidhjet e bazuara në paketa.

Në LTE/4G, procedura e Paging-it inicohet nga MME kur paketat e të dhënave duhet të dorëzohen në UE.

Llojet e faqezimit të mbështetura nga MME janë:

• Bazë.
• SGs_CS dhe SGs_PS.
• QCI_1 deri në QCI_9.

Lëvizja nga qeliza në qelizë dhe dorëzimi

Në një sistem taksish primitiv, kur taksia largohej nga një kullë e parë dhe më afër një kulle të dytë, shoferi i taksisë kalonte manualisht nga një frekuencë në tjetrën sipas nevojës. Nëse komunikimi ndërpritet për shkak të humbjes së një sinjali, shoferi i taksive i kërkoi operatorit të stacionit bazë të përsëriste mesazhin në një frekuencë tjetër.

Në një sistem celular, ndërsa transmetuesit celularë të shpërndarë lëvizin nga qeliza në qelizë gjatë një komunikimi të vazhdueshëm të vazhdueshëm, kalimi nga një frekuencë celulare në një frekuencë celulare të ndryshme bëhet në mënyrë elektronike pa ndërprerje dhe pa një operator të stacionit bazë ose ndërrim manual. Kjo quhet dorëzim ose dorëzim. Në mënyrë tipike, një kanal i ri zgjidhet automatikisht për njësinë celulare në stacionin e ri bazë që do t'i shërbejë. Njësia celulare më pas kalon automatikisht nga kanali aktual në kanalin e ri dhe komunikimi vazhdon.

Detajet e sakta të lëvizjes së sistemit celular nga një stacion bazë në tjetrin ndryshojnë në mënyrë të konsiderueshme nga sistemi në sistem (shih shembullin më poshtë për mënyrën se si një rrjet i telefonisë celulare menaxhon dorëzimin).

Rrjeti i telefonisë celulare

Arkitektura e rrjetit WCDMA

Shembulli më i zakonshëm i një rrjeti celular është një rrjet telefoni celular (telefon celular). Një telefon celular është një telefon portativ që merr ose bën thirrje përmes një vendi celular (stacioni bazë) ose kullës transmetuese. Radio-valet përdoren për të transferuar sinjale nga dhe drejt telefonit celular.

Rrjetet moderne të telefonisë celulare përdorin qeliza sepse frekuencat e radios janë një burim i kufizuar dhe i përbashkët. Qendrat celulare dhe celularët ndryshojnë frekuencën nën kontrollin e kompjuterit dhe përdorin transmetues me fuqi të ulët në mënyrë që numri zakonisht i kufizuar i frekuencave të radios të mund të përdoret njëkohësisht nga shumë telefonues me më pak ndërhyrje.

Një rrjet celular përdoret nga operatori i telefonisë celulare për të arritur mbulimin dhe kapacitetin për abonentët e tyre. Zona të mëdha gjeografike ndahen në qeliza më të vogla për të shmangur humbjen e sinjalit të vijës së shikimit dhe për të mbështetur një numër të madh telefonash aktivë në atë zonë. Të gjitha faqet celulare janë të lidhura me centralet telefonike (ose çelësat), të cilët nga ana e tyre lidhen me rrjetin telefonik publik.

Në qytete, çdo zonë qelize mund të ketë një rreze deri në afërsisht  1⁄2 milje (0,80 km), ndërsa në zonat rurale, diapazoni mund të jetë deri në 5 milje (8,0 km). Është e mundur që në zona të hapura të qarta, një përdorues mund të marrë sinjale nga një zonë qelize 25 milje (40 km) larg. Në zonat rurale me mbulim me brez të ulët dhe kulla të larta, shërbimi bazë i zërit dhe i mesazheve mund të arrijë 50 milje (80 km), me kufizime në gjerësinë e brezit dhe numrin e telefonatave të njëkohshme.  [citim i nevojshëm]

Meqenëse pothuajse të gjithë telefonat celularë përdorin teknologji celulare, duke përfshirë GSM, CDMA dhe AMPS (analog), termi "telefon celular" përdoret në disa rajone, veçanërisht në SHBA, në mënyrë të ndërsjellë me "telefon celular". Megjithatë, telefonat satelitorë janë telefona celularë që nuk komunikojnë drejtpërdrejt me një kullë celulare me bazë tokësore, por mund ta bëjnë këtë në mënyrë indirekte me anë të një sateliti.

Ekzistojnë një numër i ndryshëm teknologjish digjitale celulare, duke përfshirë: Sistemin Global për Komunikimet Mobile (GSM), Shërbimin e Përgjithshëm të Radios së Paketave (GPRS), cdmaOne, CDMA2000, Evolution-Data Optimized (EV-DO), Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE), Sistemin Universal të Telekomunikacionit Mobile (UMTS), Telekomunikacionin Dixhital Pa Tel të Enhanced (DECT), AMPS Dixhital (IS-136/TDMA) dhe Rrjetin Dixhital të Integruar të Enhanced (iDEN). Kalimi nga standardi analog ekzistues në atë digjital ndoqi një rrugë shumë të ndryshme në Evropë dhe SHBA . Si pasojë, në SHBA dolën në pah standarde të shumta digjitale, ndërsa Evropa dhe shumë vende u bashkuan drejt standardit GSM .

Struktura e rrjetit celular të telefonisë mobile

Një pamje e thjeshtë e rrjetit celular-radio celular përbëhet nga sa vijon:

• Një rrjet stacionesh bazë radioje që formojnë nënsistemin e stacionit bazë .
• Rrjeti i ndërruesve të qarkut kryesor për trajtimin e thirrjeve zanore dhe mesazheve.
• Një rrjet i ndërruar paketash për trajtimin e të dhënave mobile
• Rrjeti publik telefonik me ndërrime për të lidhur abonentët me rrjetin më të gjerë telefonik.

Ky rrjet është themeli i rrjetit të sistemit GSM. Ka shumë funksione që kryhen nga ky rrjet për të siguruar që klientët të marrin shërbimin e dëshiruar, duke përfshirë menaxhimin e lëvizshmërisë, regjistrimin, konfigurimin e thirrjeve dhe dorëzimin.

Çdo telefon lidhet me rrjetin nëpërmjet një RBS (Radio Base Station) në një cep të qelizës përkatëse e cila nga ana tjetër lidhet me qendrën e komutimit celular (MSC). MSC siguron një lidhje me rrjetin telefonik me komutim publik (PSTN). Lidhja nga një telefon në RBS quhet një lidhje lart ndërsa mënyra tjetër quhet downlink.

Kanalet e radios përdorin në mënyrë efektive mediumin e transmetimit duke përdorur skemat e mëposhtme të multipleksimit dhe aksesit: aksesi i shumëfishtë me ndarje frekuencash (FDMA), aksesi i shumëfishtë me ndarje në kohë (TDMA), aksesi i shumëfishtë me ndarje me kod (CDMA) dhe aksesi i shumëfishtë me ndarje të hapësirës (SDMA).

Qeliza të vogla

Qelizat e vogla, të cilat kanë një zonë mbulimi më të vogël se stacionet bazë, i kategorizojm si më poshtë:

• Mikroqelizë -> më pak se 2 kilometra,
• Picocell -> më pak se 200 metra,
• Femtocell -> rreth 10 metra,
• Attocell -> 1–4 metra

Kalimi celular në rrjetet e telefonisë mobile

Ndërsa përdoruesi i telefonit lëviz nga një zonë celulare në një celular tjetër ndërsa një telefonatë është në zhvillim e sipër, stacioni celular do të kërkojë një kanal të ri për t'u bashkuar në mënyrë që të mos heqë telefonatën. Pasi të gjendet një kanal i ri, rrjeti do të urdhërojë njësinë celulare të kalojë në kanalin e ri dhe në të njëjtën kohë të kalojë thirrjen në kanalin e ri.

Me CDMA, shumë aparate CDMA ndajnë një kanal të veçantë radioje. Sinjalet ndahen duke përdorur një kod pseudonoise (kodi PN) që është specifik për çdo telefon. Ndërsa përdoruesi lëviz nga një qelizë në tjetrën, celulari krijon lidhje radio me shumë faqe celulare (ose sektorë të të njëjtit sajt) njëkohësisht. Kjo njihet si "dorëzimi i butë" sepse, ndryshe nga teknologjia tradicionale celulare, nuk ka asnjë pikë të përcaktuar ku telefoni kalon në celularin e ri.

Në dorëzimet ndër-frekuencash IS-95 dhe sistemet më të vjetra analoge si NMT, zakonisht do të jetë e pamundur të testohet drejtpërdrejt kanali i synuar gjatë komunikimit. Në këtë rast, duhet të përdoren teknika të tjera, si p.sh. fenerët pilot në IS-95. Kjo do të thotë se ka pothuajse gjithmonë një ndërprerje të shkurtër në komunikim gjatë kërkimit të kanalit të ri, e ndjekur nga rreziku i një rikthimi të papritur në kanalin e vjetër.

Nëse nuk ka komunikim të vazhdueshëm ose komunikimi mund të ndërpritet, është e mundur që njësia celulare të lëvizë spontanisht nga një qelizë në tjetrën dhe më pas të njoftojë stacionin bazë me sinjalin më të fortë.

Zgjedhja e frekuencës celulare në rrjetet e telefonisë mobile

Efekti i frekuencës në mbulimin e qelizave do të thotë që frekuenca të ndryshme shërbejnë më mirë për përdorime të ndryshme. Frekuencat e ulëta, të tilla si 450  MHz NMT, shërbejnë shumë mirë për mbulimin e fshatit. GSM 900 (900 MHz) është i përshtatshëm për mbulim të lehtë urban. GSM 1800 (1,8 GHz) fillon të kufizohet nga muret strukturore. UMTS, në 2.1 GHz është mjaft i ngjashëm në mbulim me GSM 1800.

Frekuencat më të larta janë një disavantazh kur bëhet fjalë për mbulimin, por është një avantazh i vendosur kur bëhet fjalë për kapacitetin. Picocells, duke mbuluar p.sh. një kat i një ndërtese, bëhet i mundur dhe e njëjta frekuencë mund të përdoret për qelitë që janë praktikisht fqinjë.

Zona e shërbimit celular mund të ndryshojë gjithashtu për shkak të ndërhyrjeve nga sistemet transmetuese, brenda dhe rreth asaj qelize. Kjo është veçanërisht e vërtetë në sistemet e bazuara në CDMA. Marrësi kërkon një raport të caktuar sinjal-zhurmë dhe transmetuesi nuk duhet të dërgojë me fuqi shumë të lartë transmetimi në mënyrë që të mos shkaktojë ndërhyrje me transmetuesit e tjerë. Ndërsa marrësi largohet nga transmetuesi, fuqia e marrë zvogëlohet, kështu që algoritmi i kontrollit të fuqisë së transmetuesit rrit fuqinë që ai transmeton për të rivendosur nivelin e fuqisë së marrë. Ndërsa ndërhyrja (zhurma) ngrihet mbi fuqinë e marrë nga transmetuesi, dhe fuqia e transmetuesit nuk mund të rritet më, sinjali bëhet i korruptuar dhe përfundimisht i papërdorshëm. Në sistemet e bazuara në CDMA, efekti i ndërhyrjes nga transmetuesit e tjerë celularë në të njëjtën qelizë në zonën e mbulimit është shumë i theksuar dhe ka një emër të veçantë, frymëmarrje qelizore.

Mund të shihen shembuj të mbulimit celular duke studiuar disa nga hartat e mbulimit të ofruara nga operatorë të vërtetë në faqet e tyre të internetit ose duke parë harta të mbledhura në mënyrë të pavarur nga publiku, të tilla si Opensignal ose CellMapper . Në raste të caktuara ata mund të shënojnë vendndodhjen e transmetuesit; në raste të tjera, kjo gjithashtu mund të llogaritet duke përcaktuar pikën me mbulimin më të fortë.

Një përsëritës qelizor përdoret për të zgjeruar mbulimin e qelizave në zona më të mëdha. Ato variojnë nga përsëritësit me brez të gjerë për përdorim nga konsumatorët në shtëpi dhe zyra deri te përsëritësit inteligjentë ose digjitalë për nevoja industriale.

Madhesia e qelizes

Tabela e mëposhtme tregon varësinë e zonës së mbulimit të një qelize nga frekuenca te një rrjeti CDMA2000 :

Frekuenca (MHz)	Rrezja e qelizës (km)	Sipërfaqja e qelizës ( km2 )	Numri relativ i qelizave
450	48.9	7521	1
950	26.9	2269	3.3
1800	14.0	618	12.2
2100	12.0	449	16.2

Standardet e rrjetit celular dhe afati kohor i gjenerimit.

Listat dhe informacionet teknike:

• Teknologjitë mobile
  • Rrjetet 2G (rrjetet e para dixhitale, 1G dhe 0G ishin analoge):
    • GSM
      • Të dhënat e ndërruara me qark (CSD)
      • GPRS
      • EDGE (IMT-SC)
      • EDGE i evoluar
    • AMPS dixhitalë
      • Të dhënat e paketave dixhitale celulare (CDPD)
    • cdmaOne (IS-95)
      • Të dhënat e ndërruara me qark (CSD)
    • Sistemi i Telefonave Personalë (PHS)
    • Celular Dixhital Personal
  • Rrjetet 3G :
    • UMTS
      • W-CDMA (ndërfaqe ajrore)
      • TD-CDMA (ndërfaqe ajrore)
      • TD-SCDMA (ndërfaqe ajrore)
        • HSPA
        • HSDPA
        • HSPA+
    • CDMA2000
      • OFDMA (ndërfaqe ajrore)
        • EVDO
          • SVDO
  • Rrjetet 4G :
    • IMT i Avancuar
    • LTE (TD-LTE)
      • LTE i Avancuar
      • LTE Advanced Pro
    • WiMAX
      • WiMAX-i i Avancuar (WirelessMAN-i i Avancuar)
    • Internet Ultra Mobile Broadband (kurrë i komercializuar)
    • MBWA (IEEE 802.20, Mobile Broadband Wireless Access, HC-SDMA, iBurst, është mbyllur)
  • Rrjetet 5G :
    • 5G NR
      • 5G-i i Avancuar

Duke filluar me EVDO, teknikat e mëposhtme gjithashtu mund te përdoren për të përmirësuar performancën:

• MIMO, SDMA dhe Beamforming

• Frekuencat celulare
  • Bandat e frekuencave CDMA
  • Bandat e frekuencave GSM
  • Brezat e frekuencave UMTS
  • Brezat e frekuencave LTE
  • Brezat e frekuencave 5G NR
• Rrjetet e vendosura sipas teknologjisë
  • Lista e rrjeteve UMTS
  • Lista e rrjeteve CDMA2000
  • Lista e rrjeteve LTE
  • Lista e rrjeteve WiMAX të vendosura
  • Lista e rrjeteve 5G NR
• Rrjetet e vendosura sipas vendit (duke përfshirë teknologjinë dhe frekuencat)
  • Lista e operatorëve të rrjeteve celulare në Evropë
  • Lista e operatorëve të rrjeteve celulare të Amerikës
  • Lista e operatorëve të rrjeteve celulare të rajonit të Azi-Paqësorit
  • Lista e operatorëve të rrjeteve celulare në Lindjen e Mesme dhe Afrikë
  • Lista e operatorëve të rrjetit celular (përmbledhje)
• Kodi i vendit celular - kodi, frekuenca dhe teknologjia për secilin operator në secilin vend
• Krahasimi i standardeve të telefonisë celulare
• Lista e markave të telefonave celularë sipas vendit (prodhuesve)

Paisjet:

• Përsëritës qelizor
• Router celular
• Radio profesionale mobile (PMR)
• OpenBTS
• Kokë radioje në distancë
• Njësia e brezit bazë
• Rrjeti i aksesit në radio
• Faqet e celularëve celularë

• Diversiteti i antenave
• Trafiku celular
• MIMO (hyrje dhe dalje të shumëfishta)
• Kompjuterizimi celular në skajin e edge
• Rrezatimi i telefonave celularë dhe shëndeti
• Simulimi i rrjetit
• Shërbimi i Komunikimeve Personale
• Menaxhimi i burimeve të radios (RRM)
• Rrugëzimi në rrjetet celulare
• Fuqia e sinjalit
• Titulli 47 i Kodit të Rregulloreve Federale

Lexime të mëtejshme

• P. Key, D. Smith. Inxhinieria e Teletrafikut në një botë konkurruese. Elsevier Science BV, Amsterdam, Holandë, 1999.ISBN 978-0444502681ISBN 978-0444502681 . Kapitulli 1 (Plenare) dhe 3 (mobile).
• William CY Lee, Sistemet e Telekomunikacionit Celular të Lëvizshëm (1989), McGraw-Hill.ISBN 978-0-071-00790-0ISBN 978-0-071-00790-0 .

Lidhje të jashtme

• Raciti, Robert C. (korrik 1995). "CELLULAR TECHNOLOGY" (në anglisht). Nova Southeastern University. Arkivuar nga origjinali më 15 korrik 2013. Marrë më 2 prill 2012.
• A History of Cellular Networks
• What are cellular networks? 1G to 6G Features & Evolution Arkivuar 27 korrik 2021 tek Wayback Machine
• Technical Details with Call Flow about LTE Paging Procedure.