Cellular Network : सेल्युलर नेटवर्क क्या है? यह काम किस प्रकार करता है?
सेल्युलर नेटवर्क परिभाषा -
Cellular Network Definition
सेलुलर नेटवर्क का क्या अर्थ है?
सेल्युलर नेटवर्क एक रेडिओ नेटवर्क है जो land areas पर डिस्ट्रीब्यूट होता है जिसे cells के नाम से जाना जाता है | प्रत्येक cell, fixed location ट्रांस्सीवर पर serve किया जाता है जिसे एक cell site या बेस स्टेशन के नाम से जाना जाता है |जब ये cell आपस में एक दुसरे के साथ जुड़ते है तो ये एक wide geographic areas के ऊपर रेडिओ कवरेज को उपलब्ध कराते है ये बढ़ी संख्या में ट्रांससीवर्स (transceiver) जैसे-mobile phones, pagers इत्यादि को एक दुसरे के साथ कम्युनिकेट करने के लिए सक्षम बनाते है तथा नेटवर्क में बेस स्टेशन के द्धारा कही भी फिक्स्ड transceiver और telephones के माध्यम से कम्युनिकेट करने के लिए सक्षम बनाते है |
सेल्युलर ट्रांसमिशन को सेल्युलर रेडिओ के नाम से जाना जाता है इसमें ट्रांसमिशन के लिए low power base स्टेशन की बढ़ी संख्या का प्रयोग करके नेटवर्क को बनाया जाता है प्रत्येक स्टेशन एक सीमित कवरेज एरिया को रखता है एक एरिया कई छोटे-छोटे एरिया में विभाजित होते है जो सेल के नाम से जाना जाता है इनमे से प्रत्येक छोटे एरिया को इसके अपने low power radio रेडिओ बेस स्टेशन के द्धारा serve किया जाता है
सेल्युलर रेडिओ में ट्रांसमिशन के लिए प्रत्येक एरिया अपने low power रेडियो बेस स्टेशन को रखता है | इन रेडिओ स्टेशंस को frequency channels को इस तरीके से एलोकेट किया जाता है की एक सेल में प्रयोग किये channels ( frequencies) को कुछ दूरी पर दूसरे cell को पुन: प्रयोग किया जा सकता है |
सेल्युलर रेडियो का प्रमुख principal, एक coverage area के अंतर्गत एक पावरफुल ट्रांसमीटर का प्रयोग करने के बजाय बहुत सारे low power transmitter का प्रयोग करना होता है | जैसे एक region में एक high power transmitter, 12 channels को रखता है लेकिन यदि हम इस region को one hundred cell में विभाजित कर दे तो low power transmitters को रखते है और ये 12 channels प्रयोग करते है | तो प्रत्येक के लिए सिस्टम की capacity 12 से 1200 channels हो जायेगी
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सेल सिग्नल एन्कोडिंग
cell signal encoding
कई अलग-अलग ट्रांसमीटरों, फ्रीक्वेंसी-डिवीजन मल्टीपल एक्सेस (एफडीएमए, एनालॉग और डी-एएमपीएस [सिस्टम की जरूरत] सिस्टम), टाइम-डिवीजन मल्टीपल एक्सेस (जीएसएम द्वारा उपयोग किया जाने वाला) और कोड-डिवीजन मल्टीपल एक्सेस (सीडीएमए) से संकेतों को अलग करने के लिए। , पहले पीसीएस के लिए उपयोग किया जाता है, और 3 जी का आधार) विकसित किया गया। [1]
एफडीएमए के साथ, प्रत्येक सेल में अलग-अलग उपयोगकर्ताओं द्वारा उपयोग किए जाने वाले संचारण और प्राप्त आवृत्ति एक-दूसरे से अलग होती हैं। प्रत्येक सेलुलर कॉल को पूर्ण-द्वैध संचालन प्रदान करने के लिए आवृत्तियों (मोबाइल के लिए आधार, मोबाइल से आधार के लिए एक) को जोड़ा गया था। मूल AMPS सिस्टम में 666 चैनल जोड़े, 333 प्रत्येक CLEC "A" सिस्टम और ILEC "B" सिस्टम के लिए था। चैनलों की संख्या 416 जोड़े प्रति वाहक तक विस्तारित की गई थी, लेकिन अंततः आरएफ चैनलों की संख्या उन कॉलों की संख्या को सीमित करती है जो एक सेल साइट संभाल सकती थी। ध्यान दें कि एफडीएमए टेलीफोन कंपनियों के लिए एक परिचित तकनीक है, जो समय-विभाजन मल्टीप्लेक्सिंग से पहले एफडीएम अप्रचलित को जोड़ने के लिए अपने बिंदु से बिंदु वायरलाइन संयंत्रों में चैनल जोड़ने के लिए आवृत्ति-विभाजन बहुसंकेतन का उपयोग करता है।
TDMA के साथ, प्रत्येक सेल में विभिन्न उपयोगकर्ताओं द्वारा उपयोग किए जाने वाले संचारण और प्राप्त करने के समय स्लॉट एक दूसरे से अलग होते हैं। TDMA आमतौर पर वॉइस डेटा को स्टोर करने और फटने के लिए डिजिटल सिग्नलिंग का उपयोग करता है जो ट्रांसमिशन के लिए समय के स्लाइस में फिट होते हैं, और रिसीवर में कुछ हद तक सामान्य-दिखने वाली आवाज़ उत्पन्न करने के लिए प्राप्त अंत में विस्तारित होता है। TDMA को ऑडियो सिग्नल में विलंबता (समय की देरी) का परिचय देना चाहिए। जब तक विलंबता का समय कम होता है, तब तक विलंबित ऑडियो को प्रतिध्वनि के रूप में नहीं सुना जाता है, यह समस्याग्रस्त नहीं है। ध्यान दें कि TDMA टेलीफोन कंपनियों के लिए एक परिचित तकनीक है, जो पैकेट स्विचिंग FDM अप्रचलित प्रदान करने से पहले अपने बिंदु से बिंदु वायरलाइन संयंत्रों में चैनल जोड़ने के लिए समय-विभाजन बहुसंकेतन का उपयोग करता है।
सीडीएमए का सिद्धांत द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान सैन्य उपयोग के लिए विकसित स्प्रेड स्पेक्ट्रम तकनीक पर आधारित है और शीत युद्ध के दौरान डायरेक्ट-सीक्वेंस फैल स्पेक्ट्रम में सुधार हुआ जो कि शुरुआती सीडीएमए सेलुलर सिस्टम और वाई-फाई के लिए इस्तेमाल किया गया था। DSSS समय-समय पर या आवृत्ति में चैनल की आवश्यकता के बिना, एक साथ एक विस्तृत ब्रॉडबैंड RF चैनल पर एक साथ कई फोन पर बातचीत करने की अनुमति देता है। हालाँकि पुरानी कई पहुँच योजनाओं की तुलना में अधिक परिष्कृत (और टेलिफोन कंपनियों के लिए अपरिचित है क्योंकि इसे बेल लैब्स द्वारा विकसित नहीं किया गया था), सीडीएमए ने 3 जी सेलुलर रेडियो सिस्टम के लिए आधार बनने के लिए अच्छी तरह से बढ़ाया है।
मल्टीप्लेक्सिंग के अन्य उपलब्ध तरीके जैसे कि MIMO, ऐन्टेना विविधता का एक और अधिक परिष्कृत संस्करण, सक्रिय बीमफॉर्मिंग के साथ संयुक्त मूल AMPS कोशिकाओं की तुलना में बहुत अधिक स्थानिक मल्टीप्लेक्सिंग क्षमता प्रदान करता है, जो आमतौर पर केवल एक से तीन अद्वितीय स्थानों को संबोधित करता है। बड़े पैमाने पर एमआईएमओ की तैनाती बहुत अधिक चैनल को फिर से उपयोग करने की अनुमति देती है, इस प्रकार प्रति सेल साइट पर ग्राहकों की संख्या बढ़ रही है, प्रति उपयोगकर्ता अधिक डेटा थ्रूपुट, या इसके कुछ संयोजन। द्विघात आयाम मॉड्यूलेशन (QAM) मॉडेम प्रति प्रतीक बिट्स की बढ़ती संख्या की पेशकश करते हैं, जिससे अधिक उपयोगकर्ता प्रति बैंडविड्थ बैंडविड्थ (और एसएनआर के डेसीबल), प्रति उपयोगकर्ता अधिक डेटा थ्रूपुट, या उसके कुछ संयोजन की अनुमति देते हैं।
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संदेश प्रसारित करें और पेजिंग करें
Broadcast messages and paging
व्यावहारिक रूप से प्रत्येक कोशिकीय प्रणाली में किसी न किसी प्रकार का प्रसारण तंत्र होता है। इसका उपयोग सीधे कई मोबाइलों को सूचना वितरित करने के लिए किया जा सकता है। आमतौर पर, मोबाइल टेलीफोनी प्रणालियों में उदाहरण के लिए, प्रसारण जानकारी का सबसे महत्वपूर्ण उपयोग मोबाइल ट्रांसीवर और बेस स्टेशन के बीच एक-से-एक संचार के लिए चैनल स्थापित करना है। इसे पेजिंग कहा जाता है। आमतौर पर अपनाई जाने वाली तीन अलग-अलग पेजिंग प्रक्रियाएं अनुक्रमिक, समानांतर और चयनात्मक पेजिंग हैं।
पेजिंग की प्रक्रिया का विवरण नेटवर्क से नेटवर्क में कुछ हद तक भिन्न होता है, लेकिन आम तौर पर हम सीमित संख्या में कोशिकाओं को जानते हैं जहां फोन स्थित है (सेल का यह समूह जीएसएम या यूएमटीएस प्रणाली में एक स्थान क्षेत्र कहा जाता है, या यदि एक क्षेत्र डेटा पैकेट सत्र शामिल है; एलटीई में, कोशिकाओं को ट्रैकिंग क्षेत्रों में वर्गीकृत किया गया है)। उन सभी कोशिकाओं को प्रसारण संदेश भेजकर पेजिंग होती है। सूचना हस्तांतरण के लिए पेजिंग संदेशों का उपयोग किया जा सकता है। यह सीडीएमए सिस्टम में, एसएमएस संदेश भेजने के लिए, और UMTS प्रणाली में होता है जहां यह पैकेट-आधारित कनेक्शन में कम डाउनलिंक लेटेंसी के लिए अनुमति देता है।
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मोबाइल फोन नेटवर्क क्या है ?
What is a mobile phone network?
सेलुलर नेटवर्क का सबसे आम उदाहरण मोबाइल फोन (सेल फोन) नेटवर्क है। एक मोबाइल फोन एक पोर्टेबल टेलीफोन है जो सेल साइट (बेस स्टेशन) या ट्रांसमिशन टॉवर के माध्यम से कॉल प्राप्त करता है या करता है। रेडियो तरंगों का उपयोग सेल फोन से संकेतों को स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है।
आधुनिक मोबाइल फोन नेटवर्क सेल का उपयोग करते हैं क्योंकि रेडियो फ्रीक्वेंसी एक सीमित, साझा संसाधन हैं। सेल-साइट और हैंडसेट कंप्यूटर नियंत्रण के तहत आवृत्ति बदलते हैं और कम बिजली ट्रांसमीटरों का उपयोग करते हैं ताकि आमतौर पर सीमित संख्या में रेडियो फ्रीक्वेंसी को एक साथ कई कॉलर्स द्वारा कम हस्तक्षेप के साथ उपयोग किया जा सके।
मोबाइल फोन नेटवर्क कैसे काम करता है ?
How does a mobile phone network work?
एक सेलुलर नेटवर्क का उपयोग मोबाइल फोन ऑपरेटर द्वारा अपने ग्राहकों के लिए कवरेज और क्षमता दोनों प्राप्त करने के लिए किया जाता है। बड़े भौगोलिक क्षेत्रों को लाइन ऑफ-व्यू सिग्नल हानि से बचने और उस क्षेत्र में बड़ी संख्या में सक्रिय फोन का समर्थन करने के लिए छोटे कोशिकाओं में विभाजित किया जाता है। सेल साइट के सभी टेलीफोन एक्सचेंज (या स्विच) से जुड़े हैं, जो बदले में सार्वजनिक टेलीफोन नेटवर्क से जुड़ते हैं।
शहरों में, प्रत्येक सेल साइट में लगभग 1 m2 मील (0.80 किमी) तक की सीमा हो सकती है, जबकि ग्रामीण क्षेत्रों में, रेंज 5 मील (8.0 किमी) जितनी हो सकती है। यह संभव है कि स्पष्ट खुले क्षेत्रों में, कोई उपयोगकर्ता 25 मील (40 किमी) दूर एक सेल साइट से संकेत प्राप्त कर सकता है।
चूंकि लगभग सभी मोबाइल फोन सेलुलर तकनीक का उपयोग करते हैं, जिसमें जीएसएम, सीडीएमए और एएमपीएस (एनालॉग) शामिल हैं, "सेल फोन" शब्द कुछ क्षेत्रों में है, विशेष रूप से अमेरिका में, "मोबाइल फोन" के साथ परस्पर उपयोग किया जाता है। हालाँकि, सैटेलाइट फोन ऐसे मोबाइल फोन होते हैं जो सीधे जमीन पर स्थित सेल्यूलर टॉवर से संवाद नहीं करते हैं, लेकिन उपग्रह के माध्यम से अप्रत्यक्ष रूप से ऐसा कर सकते हैं।
कई अलग-अलग डिजिटल सेलुलर तकनीकें हैं, जिनमें शामिल हैं: ग्लोबल सिस्टम फॉर मोबाइल कम्युनिकेशंस (GSM), जनरल पैकेट रेडियो सर्विस (GPRS), cdmaOne, CDMA2000, इवोल्यूशन-डेटा ऑप्टिमाइज़्ड (EV-DO), GSM इवोल्यूशन के लिए बढ़ी हुई डेटा दरें ( EDGE), यूनिवर्सल मोबाइल टेलीकॉम सिस्टम (UMTS), डिजिटल एनहांस्ड कॉर्डलेस टेलीकॉम (DECT), डिजिटल AMPS (IS-136 / TDMA), और इंटीग्रेटेड डिजिटल एनहैंस्ड नेटवर्क (iDEN)। मौजूदा एनालॉग से डिजिटल मानक तक संक्रमण ने यूरोप और अमेरिका में एक बहुत अलग रास्ते का अनुसरण किया। [१ ९] परिणामस्वरूप, अमेरिका में कई डिजिटल मानक सामने आए, जबकि यूरोप और कई देश जीएसएम मानक की ओर अग्रसर हुए।
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मोबाइल फोन सेलुलर नेटवर्क की संरचना
Structure of the mobile phone cellular network
सेलुलर मोबाइल-रेडियो नेटवर्क का एक सरल दृश्य निम्नलिखित में से एक है:
- बेस स्टेशन सबसिस्टम बनाने वाले रेडियो बेस स्टेशनों का एक नेटवर्क।
- वॉइस कॉल और टेक्स्ट को संभालने के लिए कोर सर्किट ने नेटवर्क स्विच किया
- मोबाइल डेटा को संभालने के लिए एक पैकेट स्विचड नेटवर्क
- सार्वजनिक ने टेलीफोन उपभोक्ताओं को व्यापक टेलीफोनी नेटवर्क से जोड़ने के लिए स्विच किया
यह नेटवर्क GSM सिस्टम नेटवर्क की नींव है। कई कार्य हैं जो इस नेटवर्क द्वारा किए जाते हैं ताकि ग्राहकों को गतिशीलता प्रबंधन, पंजीकरण, कॉल सेट-अप और हैंडओवर सहित वांछित सेवा मिल सके।
कोई भी फोन इसी सेल के एक कोने पर आरबीएस (रेडियो बेस स्टेशन) के माध्यम से नेटवर्क से कनेक्ट होता है जो बदले में मोबाइल स्विचिंग सेंटर (MSC) से जुड़ता है। MSC सार्वजनिक स्विच्ड टेलीफोन नेटवर्क (PSTN) के लिए एक कनेक्शन प्रदान करता है। फोन से RBS के लिंक को अपलिंक कहा जाता है जबकि दूसरे तरीके को डाउनलिंक कहा जाता है।
रेडियो चैनल प्रभावी रूप से निम्न मल्टीप्लेक्सिंग और एक्सेस योजनाओं के उपयोग के माध्यम से ट्रांसमिशन माध्यम का उपयोग करते हैं: आवृत्ति डिवीजन मल्टीपल एक्सेस (एफडीएमए), टाइम डिवीजन मल्टीपल एक्सेस (टीडीएमए), कोड डिवीजन मल्टीपल एक्सेस (सीडीएमए), और स्पेस डिवीजन मल्टीपल एक्सेस (एसडीएमए) ।
मोबाइल फोन नेटवर्क में सेलुलर हैंडओवर
Cellular handover in mobile phone network
चूंकि फोन उपयोगकर्ता एक सेल क्षेत्र से दूसरे सेल में जाता है, जबकि एक कॉल जारी है, मोबाइल स्टेशन कॉल ड्रॉप न करने के लिए संलग्न करने के लिए एक नए चैनल की खोज करेगा। एक नया चैनल मिल जाने के बाद, नेटवर्क मोबाइल यूनिट को नए चैनल पर स्विच करने के लिए कमांड करेगा और साथ ही नए चैनल पर कॉल स्विच करेगा।
सीडीएमए के साथ, कई सीडीएमए हैंडसेट एक विशिष्ट रेडियो चैनल साझा करते हैं। संकेतों को एक pseudonoise कोड (PN कोड) का उपयोग करके अलग किया जाता है जो प्रत्येक फोन के लिए विशिष्ट होता है। जैसे ही उपयोगकर्ता एक सेल से दूसरे सेल में जाता है, हैंडसेट एक साथ कई सेल साइट्स (या उसी साइट के सेक्टर) के साथ रेडियो लिंक स्थापित करता है। इसे "सॉफ्ट हैंडऑफ़" के रूप में जाना जाता है, क्योंकि पारंपरिक सेलुलर तकनीक के विपरीत, कोई भी परिभाषित बिंदु नहीं है जहां फोन नए सेल पर स्विच करता है।
आईएस -95 अंतर-आवृत्ति हैंडओवर और पुराने एनालॉग सिस्टम जैसे एनएमटी में संचार करते समय सीधे लक्ष्य चैनल का परीक्षण करना असंभव होगा। इस मामले में, अन्य तकनीकों का उपयोग किया जाना चाहिए जैसे कि आईएस -95 में पायलट बीकन। इसका मतलब यह है कि पुराने चैनल में अप्रत्याशित वापसी के जोखिम के बाद नए चैनल की खोज करते समय संचार में लगभग एक संक्षिप्त विराम होता है।
यदि कोई निरंतर संचार नहीं है या संचार बाधित हो सकता है, तो मोबाइल यूनिट के लिए अनायास एक सेल से दूसरे सेल में जाना और फिर सबसे मजबूत सिग्नल के साथ बेस स्टेशन को सूचित करना संभव है।
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मोबाइल फोन नेटवर्क में सेलुलर frequency choice
Cellular frequency choice in mobile phone networks
सेल कवरेज पर आवृत्ति के प्रभाव का मतलब है कि विभिन्न उपयोग अलग-अलग उपयोगों के लिए बेहतर हैं। कम आवृत्तियों, जैसे कि 450 मेगाहर्ट्ज एनएमटी, ग्रामीण इलाकों में कवरेज के लिए बहुत अच्छी तरह से सेवा करते हैं। जीएसएम 900 (900 मेगाहर्ट्ज) हल्के शहरी कवरेज के लिए एक उपयुक्त समाधान है। GSM 1800 (1.8 GHz) संरचनात्मक दीवारों द्वारा सीमित होना शुरू होता है। यूएमटीएस, 2.1 गीगाहर्ट्ज पर जीएसएम 1800 के कवरेज में काफी समान है।
जब कवरेज की बात आती है तो उच्च आवृत्तियों एक नुकसान है, लेकिन जब यह क्षमता की बात आती है तो यह एक निश्चित लाभ है। Picocells, उदा। एक इमारत की एक मंजिल, संभव हो जाती है, और उसी आवृत्ति का उपयोग उन कोशिकाओं के लिए किया जा सकता है जो व्यावहारिक रूप से पड़ोसी हैं।
सेल सेवा क्षेत्र भी उस सेल के भीतर और उसके आसपास, संचारण प्रणालियों के हस्तक्षेप के कारण भिन्न हो सकते हैं। यह विशेष रूप से सीडीएमए आधारित प्रणालियों में सच है। रिसीवर को एक निश्चित सिग्नल-टू-शोर अनुपात की आवश्यकता होती है, और ट्रांसमीटर को अन्य ट्रांसमीटरों के साथ हस्तक्षेप न करने के मद्देनजर बहुत अधिक ट्रांसमिशन पावर के साथ नहीं भेजना चाहिए। चूंकि रिसीवर ट्रांसमीटर से दूर चला जाता है, इसलिए प्राप्त शक्ति कम हो जाती है, इसलिए ट्रांसमीटर के पावर कंट्रोल एल्गोरिथ्म में शक्ति प्राप्त होती है जो प्राप्त शक्ति के स्तर को बहाल करने के लिए संचारित करती है। चूंकि ट्रांसमीटर से प्राप्त शक्ति के ऊपर हस्तक्षेप (शोर) बढ़ जाता है, और ट्रांसमीटर की शक्ति को अब और नहीं बढ़ाया जा सकता है, सिग्नल दूषित और अंततः अनुपयोगी हो जाता है। सीडीएमए-आधारित प्रणालियों में, कवरेज क्षेत्र पर एक ही सेल में अन्य मोबाइल ट्रांसमीटर से हस्तक्षेप का प्रभाव बहुत चिह्नित है और इसमें एक विशेष नाम, सेल श्वास है।
सेल कवरेज के कुछ उदाहरणों को वास्तविक ऑपरेटरों द्वारा उनके वेब साइटों पर उपलब्ध कराए गए कुछ कवरेज मानचित्रों का अध्ययन करके या ओपनसिग्नल जैसे स्वतंत्र रूप से भीड़ वाले नक्शे को देखकर कर सकते हैं। कुछ मामलों में वे ट्रांसमीटर की साइट को चिह्नित कर सकते हैं, दूसरों में, इसकी गणना सबसे मजबूत कवरेज के बिंदु से की जा सकती है।
सेल्यूलर रिपीटर का उपयोग सेल कवरेज को बड़े क्षेत्रों में विस्तारित करने के लिए किया जाता है। वे घरों और कार्यालयों में उपभोक्ता उपयोग के लिए वाइडबैंड रिपीटर्स से लेकर औद्योगिक जरूरतों के लिए स्मार्ट या डिजिटल रिपीटर्स तक हैं।
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