مطابق با اصول و تعاریف , بر قراری یک ارتباط تلفنی بین ایستگاههای رادیویی متحرک, مانند تلفن هایی که در اتومبیل نصب می شوند ویا توسط اشخاص حمل و نقل می شوند به نام شبکه رادیویی سیار معروف است.

در راستای تکامل و پیشرفت سریع تکنیکی شبکه های رادیویی سیار که مرهون بکارگیری روشهای ارسال دیجیتالی می باشد شبکه رادیویی GSM پدید آمده است

در این نوع ارتباط که از مدل ارتباط بین سیستمی باز (OSI) استفاده می شود , BSC تعدادی از BTS ها را کنترل می کند, HLR اطلاعات مشترکین و اطلاعات درجه سرویس و همچنین اطلاعاتی که نشانگر عدم اجازه دسترسی به سرویسهای معین است را دارا می باشد . در ارتباط با هم MSC یک VLR وجود دارد که اطلاعات جزئی تر ,از محل واحدهای سیار فعال هر MSC را دارا می باشد.

مرکز تأیید هویت (AUC) اعتبر شناسایی مشترک را کنترل می کند و در واقع بانک اطلاعاتی دیگری است که شامل پارامترهای تأییدیه و الگوریتم رمز کردن های مختلف می باشد که در هنگام اشتراک علاوه بر AUC در کارت الکتریکی به نام SIM که در دستگاه ترمینال دستی نصب می شود و نیز ذخیره می گردد.
در شبکه GSM واحد دیگری نیز وجود دارد که مسؤول نگهداری کل سیستم می باشد که به آن OMC گفته می شود.
اطلاعات بین MSC و BTS با حجم زیادی رد و بدل می شوند و باتوجه به نوع اطلاعات طی ساختارهای خاصی ارسال می شوند که به آنها کانالهای منطقی می گویند.
کانالهای منطقی به دو دسته اصلی کانالهای ترافیکی و کانالهای کنترلی تقسیم می شوند.

 

سیستم سلولی:

در اغلب سیستم های تجاری و تلویزیونی , فرستنده ها برای حداکثر پوشش در یک منطقه با تمام قدرت طراحی میشوند و در این سیستم ها از حداکثر قدرت و حداکثر ارتفاع که توسط FCC اجازه داده شده استفاده می‌شود.

فرکانس های استفاده شده در این فرستنده ها توسط آنتن دیگری در آن منطقه استفاده شده نمیتواند . به دلیل ایجاد تداخل فرکانسی یا interference , باید که فرکانس ها استتفاده مجدد یا Reuse نشوند.

اما در سیستم سلولی به دلیل محدود بودن کانالهای GSM بالعکس است و همیشه به دنبال حداکثر استفاده سودمند از کانالهای اختصاص داده شده به یک اپراتور هستیم. واین کار با استفاده مجدد از این کانالها یا فرکانسها در سلولها یا Cells با بکارگیری از فرستنده های کم قدرت و طراحی دقیق فرکانس یا Frequency planning امکان پذیر است.

کم نمودن تعداد استفاده از هر کانال یا فرکانس Reuse در یک منطقه کلید طلایی طراحی موفق در یک سیستم سلولار است.

در شروع به کار یک اپراتور به دلیل کم بودن تعداد مشترکین اولیه یک Cell ممکن است که تا ۲۸ کیلومتر نیز برسد. ولی همچنان که ترافیک زیاد می‌شود سلهای زیادتر و فرکانس های زیادتری نیازاست که اگر یک پترن یا الگوی غیر منطقی , قرار دادن یک سل غلط , و یا طراحی غلط فرکانس اتفاق بیافتد موجب تداخل فرکانسی خطرناک از نوع Co-Channel شده و باعث افت شدید کیفیت صدا خواهد شد. به علاوه این موجب توسعه غیر اقتصادی و به عبارت بهتر باعث نزول شرکت خواهد شد.

 

Cell: منطقه ای که توسط یک آنتن تحت پوشش است.

بسته به نوع آنتن شکل سل فرق می‌کند یعنی برای آنتن های Omni شکل آن به صورت کروی در نظر گرفته می‌شود وبرای آنتنهای Direction اشکال متفاوتی بسته به نوع آن و قدرت آنتن  و فاکتورهای دیگر ایجاد می‌شود.

اما برای طراحی فرکانس و طراحی اولیه شبکه از سیستم Polygons یا چند ضلعی استفاده می‌شود.

 

در شکل زیر نمونه ای از Reuse فرکانس یا کانالهای GSM را می بییند
به هر کدام از مناطقی که دارای رنگ یکسانی هستند کلاستر Claster گویند

 

 

Cell Size یا Cell type:
اندازه سایتها یا Cell ها نظر به شعاع ان به کیلومتر و یا متر و نظر به کاربرد :

  1. Macrocells
  2. Microcells
  3. Selective or sectorized cells
  4. Umbrella cells
  5. Nanocells
  6. Picocells
 
 

Macrocell:
 

بزرگترین سایز در شبکه GSM است . در حدود ۷۰ کیلومتر که البته این بستگی به پوشش زمین و قدرت کلاس موبایل دارد , یک MS در شبکه GSM میتواند تا هشت وات را ارسال کند اگر مانعی در سر راه نباشد یعنی بالاترین قدرت خروجی در یک Cell
اهداف:
در سواحل و مناطق دریا کنار و هموار و کویری
نواحی که مشترک کم دارد
مناطقی که نیاز به کمترین تعداد Cell داشته باشد
مناطق دور دست

 


Microcells:

این نوع از سایز وقتی بکار می‌رود که در یک منطقه کوچک و از حدود ۲۰۰ متر به بالا نیاز باشد

اهداف :
مناطق شهری
تعداد مشترک زیادی باشد و یا به علت مانع , قدرت ارسالی کمتری نیاز باشد.

 

خوشه سلولی:
از کنار هم قرار گرفتن سلولهایی که دارای فرکانس یکسانی نمی باشند دسته هایی شکل می گیرند که به آنها خوشه سلولی می گویند.
اگر دو سلول با فرکانس یکسان را در دو خوشه سلولی متفاوت در نظر بگیریم یکی از پارامترهای مهم در طراحی, نسبت فاصله دو سلول هم فرکانس (D) به شعاع سلولی ® میباشد که با q نشان می دهند و معادل است با:

Q=D/R=Sqrt (3K)
براساس فرمول فوق می توان فاصله دو سلول که از یک فرکانس استفاده می کنند را از فرمول ذیل محاسبه می کنند:

D=Sqrt (3k) R

اگر ارسال در نواحی سلولی دارای قدرت یکسان باشد و K فزایش یابد, فاصله استفاده فرکانس D نیز افزایش می یابد و این فزایش D باعث می شود تا تداخل هم کانال کاهش یابد.

 

طراحی شبکه سلولی:
سلول منطقه ای است که هر کدام از ایستگاهها ناحیه ای را پوشش می دهد. برای پوشش رادیویی هر سلول از دونوع آنتن می توان استفاده کرد.
۱- آنتن همه جهته
۲- آنتن جهت دار
آنتن همه جهته پرتو یکسان در تمام جهات و بهره یکسان داشته ولی آنتن جهت دار دارای پوشش منطقه ای تحت زاویه سلولها می باشد.
در طراحی سلولی پارامترهای اصلی ذیل در نظر گرفته می شوند:
۱-  تعداد مشترکین سیار با پیش بینی افزایش آن در آینده
۲- رفتار ترافیکی مشترکین (میزان و مدت تقاضا)
۳- کیفیت سرویس دهی از لحاظ میزان سر شدن
۴-  منطقه جغرافیایی
در صورتیکه دو ایستگاه ثابت با آنتن های همه جهته داشته باشیم , مرز بین این دو را که در آن قدرت سیگنال دریافتی از هر دو ایستگاه برابر باشد یک خط مستقیم در نظر می گیرند. بنابراین سلولها را به صورت شش ضلعی منظم در نظر می گیرند . رأس مشترک سه شش ضلعی مجاور به عنوان سایت در نظر گرفته می شود.

 

معماری BTS:

BTS ها از نظر ساختاری با هم تفاوتهایی دارند ولی در کل همه از یک اصول استفاده می‌کنند. در اینجا معماری ساده یک SIEMENS BTS همراه با تصاویر به صورت مختصر شرح داده شده.

یک BTS از بخشهای اصلی زیر تشکیل شده است.

۱- واحد کنترل

۲- مدار اینترفیس

۳- یک یا چند واحد TDMA

۴- یک ترکیب کننده

 

 

واحد TDMA:

هر سیستم TDMA مسئول انتقال ۸ کانال فیزیکی(تایم اسلات) در آن فریم TDMA از یک RFC است. و این به این معناست که شماره سیستم TDMA برابر با شماری آن TRX) RFC) استفاده شده بوسیله BTS است.

در BTS های SIEMENS مازولی که وظیفه واحد TDMA را انجام میدهد به نامcarrier unit) CU) یاد می‌شود. هر CU قادر به ساپورت یک TRX را دارد. ما به نسبت ترافیکی که در سلول داریم می توانیم تعداد مازولهای CU را کم یا زیاد کنیم.

DATA و Voice از همه واحدهای TDMA موجود در BTS بوسیله ارتباطات داخلی که در BTS وجود دارد به سمت واحد های ترکیب کننده فرستاده می‌شود و بلعکس.

وظیفه بخش واحد کنترل: کنترل و مانیتور کردن وظایف دیگر واحدها بوسیله خطوط سیگنالینگ داخل BTS است. این بخش دارای CPU و حافظه هایی می باشد که Software مربوط به BTS در داخل آن دانلود شده و اجرا می‌شود. تمام تنظیمات BTS مانند تعداد TRX ها, سکتورها , معرفی آلارمها و عیره در این بخش انجام می‌گیرد.

بعلاوه یکی دیگر از وظایف مهم بخش کنترل, کنترل کردن مشخصات آپشن‌های فرکانس هاپینگ است.

 

 

مدار اینترفیس:

بخش پایانی یا ورودی خروجی BTS به سمت BSC است. این واحد به وسیله یک لینک با پهنای باند ۲Mbit/s به   BSC  کانکت می شود. تعداد کانالی که در این لینک وجود دارد ۱۲۰ کانال است که اگر تعداد TRX های BTS از ۱۵تا بیشتر شود ما مجبور هستیم یک لینک دیگر نیز به این مدار انترفیس اضافه کنیم ۱۲۰=۸×۱۵

همه DATA های که از سمت BSC به سمت مدار اینترفیس انتقال یافته, مانند سیگناهای همزمانی, انطباق سطح سیگنال و پخش و توزیع کانالها به واحدهای TDMA جهت پردازش فرستاده میشوند. و از انجا به بخش ترکیب کننده جهت ارسال بروی آنتن.
این توضیحات و اشکال گفته شده مربوط به یک سکتور است که اگر ما بخواهیم سکتورهای دیگر به این BTS اضافه کنیم صرف نیاز است ما ماژولهای ترکیب کننده آنتن و واحدهای TDMA به آن اضافه نماییم و نیازی به اضافه کردن واحد کنترل و مدار اینترفیس نمی باشد. همه این تجهیزات در یک CASE به نام RACK قرار دارند بعضی از مدلهای SIEMENS BTS ظرفیت قرار دادن ۶ سکتور و ۲۴ واحد TDMA یا (TRX) را در یک RACK دارا می‌باشد.
علاوه بر BTS RACK یک یا دو RACK دیگر جهت تامین POWER در کنار BTS RACK قرارمی‌گیرد. که شامRectifierها و باطری های Backup است.