Benutzer:Graphicsclz
Eine Funkzelle ist der Bereich, in dem das von einer Sendeeinrichtung eines Mobilfunknetzes gesendete Signal empfangen und fehlerfrei decodiert werden kann.
Die Größe einer Funkzelle ist abhängig von meteorologischen und geografischen Gegebenheiten, Aufbauhöhe und Typ der verwendeten Antennen, der Sendeleistung und dem verwendeten Mobilfunkstandard. Sie beträgt nur wenige Meter im Durchmesser für eine UMTS-Femtozelle, etwa 35km für eine gewöhnliche GSM-Zelle und das doppelte für dünn besiedelte Gebiete (Küstengewässer). Ein Durchmesser von 170km mit einer Fläche von 91.992 km2 ist die theoretisch erreichbare, maximale Fläche einer GSM400-Zelle, die bereits aufgrund der Geometrie mit einem konventionellen Antennenmast nicht abzudecken ist[1]).
Abhängig vom verwendeten Mobilfunkstandard kann sich die Größe der Funkzelle mit der Auslastung ändern, man bezeichnet diesen Effekt als Zellatmung.
Die mögliche Kapazität einer Funkzelle hängt wesentlich vom verwendeten Mobilfunkstandard ab und kann zwischen vier gleichzeitigen Gesprächen (in einer Funkzelle nach TETRA-Standard[2]) über sieben gleichzeitige Gespräche (in einer GSM-Funkzelle mit einer genutzten Trägerfrequenz[3]) über 260 gleichzeitige Gespräche (in einer UMTS-Funkzelle mit zwei genutzten Frequenzen[4]) bis hin zu 860 gleichzeitigen Gesprächen (technisch bedingtes Maximum in einer GSM-Funkzelle[3][5]) betragen.
Benachbarte Funkzellen, gleich welchen Standards, überlappen sich normalerweise. Dies hat zwei Gründe:
- Endgeräten, die keine aktive Verbindung zum Netz haben, soll die Möglichkeit gegeben werden, sich bei schlechter werdender Versorgung eine neue Zelle auszuwählen. Den Vorgang der Auswahl einer neuen Funkzelle nennt man cell reselection.
- Endgeräten die eine aktive Verbindung ins Netz haben kann zur weiteren Kommunikation vom Netz eine neue Zelle zugewiesen werden ohne dabei den Kommunikationsvorgang zu unterbrechen. Der Vorgang der unterbrechungsfreien Übergabe einer Kommunikationsverbindung von einer Zelle zu einer anderen wird als Handover bezeichnet.
Betriebweise
Reichweite
Die Reichweite eines Mobilfunkstandortes – die Distanz von der ein mobil Apparat problemlos erreicht werden kann – ist nicht fix gegeben sondern haengt von vielen Faktoren ab und zwar unter anderen:
- Die benutzte Signalfrequenz (die zur verwendeten Technik entspricht).
- Die erwaehlte Leistung des Sendegeraetes .
- Die erwuenschte Uplink/Downlink Frequenz des Teilnehmerapparates [6]
- Die Dimension des Sendeapparates.
- Wegen der Anordnung der Panel Antennen kann der Sendegeraet direktional oder omni-direktional sein.
- Geographische oder gesetzliche Faktoren, wie zum Beispiel die Wetterbedingungen.
Normallerweise, in Gegenden, die mit so viele Mobilfunkstandorte ausgestattet sind, dass eine groessere Zone abgedeckt werden kann, wird die Reichweite jedes einzelnes Mobilfunkstandortes so fixiert dass:
- Eine ausreichende Ueberlappungszone fuers "handover" von und zu einem anderen Mobilfunkstandort vorhanden ist (um das Signal des Endapparates von einer Funkstelle zur Anderen zu uebertragen, wenn die verwendete Technik solche eine Uebertragung durchfuehren laesst – zum Beispiel wenn man einen GSM Anruf vom Auto oder vom Zug macht).
- Um etliche Interferenzprobleme mit anderen Mobilfunkstandorte zu mindern, die Ueberlappungszone nicht zu gross ist.
In der Praxis werden die Mobilfunkstandorte in dicht besiedelten Zonen, wo man sich eine ziemlich hohe Teilnehmerzahl erwarten kann, plaziert. Die Daten, die von einem einzelnen Mobilfunkmast verarbeitet werden koennen, sind von seiner Kapazitaet limitiert; nur eine bestimmte Zahl von Anrufen oder Daten koennen von einem Mast gleichzeitig verarbeitet werden. Diese Zahl ist ein Faktor, der die Distanz, die zwischen den Mobilfunkstandorte bestehen muss, beeinflusst. Wenn im Freien die Maeste 1-2 miles entfernt stehen koennen, muessen die Maeste in staedtlichen Gegenden ¼-½ mile entfernt stehen. Ein Teil der verwendbaren Bandweite der Mobilfunkmaeste wird immer fuer Notanrufe reserviert.
Die hoescht erreichbare Reichweite eines Mastes (die Zone wo keine Interferenz mit einer anderen Mastes vorhanden ist) haengt von den selben Faktoren ab. Einige Techniken, wie zum Beispiel die GSM, haben eine technisch fix gelegt Reichweite von 35 kilometern (22 miles). CDMA und iDEN haben keine fix gegebene Reichweite; in diesem Fall ist das technisch beschraenkende Faktor von der Kapazitaet des personal Mobiltelefones die Daten an den Mast zurueckzuschicken dargestellt. Als Richtlinie kann man sagen, dass man mit einem hohen Mast und einem flachen Land 50 bis 70 kilometern (30 – 45 miles) erreichen kann. Bei gebirgigen Gelaende, aufgrund der Anwesenheit von dazwischen stehenden Objekte, die sich in der Mitte der Fresnel Signalzone befinden, kann die hoescht erreichbare Distanz bis zu 5 oder 8 Kilometer (3.1 oder 5.0 miles) beschraenkt werden.[3] Je nach Gelaendeprofil oder anderen Umstaenden kann ein GSM Mast von 2 bis 50 miles (80 km) Festnetz Kabel ersetzen.
Wiederverwendung eines Kanal
Das Konzept der “hoescht” erreichbare Reichweite ist allerdings irrfuehrend, wenn man es im Zusammenhang eines Mobilfunknetzes verwendet. Ziel eines Mobilfunknetzes ist es mit einer beschrankten Zahl von Kanaelen (Teile eines Radiofrequenzspektrums die fuer einen Telefongespraech notwendig sind) die zwischen den verschiedenen Netzbetreibern verteilt wurden einen Massenkommunikationssystem zu erschaffen. Um diese Beschraenkung zu ueberwinden, muessen die Kanaele mehrmals in verschiedenen Stellen verwendet werden. Sowie ein Autoradio bei gleichbleibender Frequenz von einer Station zur Anderen wechselt, wenn Sie von einer Stadt zur anderen fahren, wird dasselbe Radiokanal nur ein paar miles weiter von einem anderen Mobilmast wiederverwendet. Um das zu tun, wird das Signal von einem Mobilmast absichtlich mit einer niedrigen Leistung verwendet oder in vielen Faellen nach unten orientiert, um diese Zone zu beschraenken. In manchen Faellen, wenn zum Beispiel viele Menschen neben einem bestimmten Mast arbeiten, leben oder fahren, muss diese Zone beschraenkt werden; die Reichweite des Mastes muss so beschraenkt werden, dass sie in der Lage ist, eine gross genug Zone abdecken zu koennen, die so viele Telefongespraeche wie die vorhandenen Kanaele uebertragen kann. Durch die sektorisierte Anordnung der Antennen an einem Mast ist es moeglich, die Staerke und Neigung aller Sektoren so zu varieren, dass die Abdeckzone der anderen Maeste, die in selben Sektor aufgestellt, wahrgenommen werden kann.
Ein Mobiltelefon kann manchmal nicht funkzionieren, weil es zu weit weg von einem Mast entfernt steht oder weil es sich in einer Zone befindet, wo dicke Mauern, gebirgige Gelaende oder anderen Strukturen ein Hinderniss zur Signaluebertragung representieren. Die Signale verlangen keinen Sichtkontakt aber die Rezeption der Signale kann durch Interferenzen schwer beschaedigt oder ganz und gar verhindert werden. Wenn zum Beispiel bei Stau oder bei einem Sportereignis, zuviele Menschen im gleichen Moment den selben Mobilfunkmast zu verwenden versuchen, wird ein Signal auf dem Display des Mobiltelefons erscheinen, ohne dass eine neue Verbindung aufgestellt werden kann. Das andere beschraenkende Faktor ist von der begrenzten Akkukapazitaet der Mobiltelefone dargestellt. Diese Akkukapazitaet beschraenkt die Menge der Signale die vom einem Mobiltelefon zu einem Mobilfunkmast gesendet werden kann. Dank ihrer Kapazitaet Signale zum Mast zu schicken weisen einige Mobiltelefone eine bessere Leistung als Andere vor, auch wenn sie mit einer gering geladene Batterie verwendet werden.
Dank des base station controller (ein zentraler Komputer, der fuer die Herstellung der Telefonverbindungen verantwortlich ist) und der Intelligenz des Mobiltelefones kann das Telefonsignal von einem Mast zum anderen waehrend ein Telefongespraech gespeichert und geleitet werden. Wenn sich der Teilnehmer an einem Mast naehrt, wird das staerkere Signal von einem Mast uebernommen und von einem anderen, wo das Signal schwaecher geworden ist, entnommen,; das freigelassene Kanal wird fuer einen Teilnehmer verfuegbar.
Sendemast Wellenausstrahlung
Nach Aussagen der FCC U.S. Regierungsagentur:
"Zum Beispiel, haben die aus verschiedenen Quellen stammenden Daten ausreichend gezeigt, dass im schlimmsten Fall die am Boden in der Naehe der Sendemaeste gemessene Stromdichte einen Wert von 1 µW/cm2 oder weniger (normallerweise erheblich weniger) aufweist."
Nicht dauerhafte Anlagen
Auch wenn die meisten Sendeantennen an permanenten Anlagen angepasst werden, verwenden die Mobilfunknetzbetreibern Mobile BTS als Zeitbeschraenkte Mobilfunkstandorte. Wenn es keine Stromversorgung gibt, koennen Generators verwendet werden. Das System kann als Kabelfreien backhaul System funktionieren, wenn keine Kabelverbindung vorhanden ist. Mobile BTS werden auf permanente Standorte verwendet, um beschaedigte Apparate zu ersetzen oder um waehrend grosse Veranstaltungen die Netzkapazitaet zu erhoehen.
Notfall Energie
Brennstoffzellensysteme koennen verwendet werden, um Mobilfunkstandorte auch in Notfaelle mit Energie zu versorgen. Viele Mobilfunkstandorte sind mit Generatoren ausgestattet, die mit einer eigenen internen Kombustion getriebenen sind.
Tarnung
Aus Sicherheit und Aesthetischen Gruenden stoesst sich oft die Herrichtung neuer Sendemaste auf lokalen Widerstand. Die aesthetischen Problemen koennen mit der Verwendung getarnten Sendemaste ueberwindet werden. Diese koennen zum Beispiel als Baeume oder Lichtmaeste getarnt werden. Getarnte Mobilfunkstandorte werden normallerweise auf English mit Nicknamen bezeichnet werden. "Monopalm" steht zum Beispiel fuer als Palme getarntes Sendemast dar.
Siehe auch
Externe links
Quellen
- ↑ 3GPP TS 45.010: Radio subsystem synchronization. (ZIP/DOC; 209 KB) 3GPP, 18. Dezember 2009, S. 11, abgerufen am 12. Januar 2010 (englisch): „The maximum timing advance value TAmax shall be 63. ... In the case of GSM 400 the extended timing advance information element is supported and the maximum timing advance value TAmax shall be 219.“
- ↑ ETSI EN 300 392-2 (V3.2.1): Terrestrial Trunked Radio (TETRA); Voice plus Data - Part 2: Air Interface, 09/2007, Hier erhältlich
- ↑ a b 3GPP TS 45.001: Physical layer on the radio path; General description; Release 7.8.0 (englisch, ZIP/DOC; 805 KB) 23. September 2008. Abgerufen am 15. September 2009.
- ↑ 3GPP TS 25.212: Multiplexing and channel coding (FDD); Release 8.5.0 (englisch, ZIP/DOC; 616 KB) 17. März 2009. Abgerufen am 15. September 2009.
- ↑ Nortel Networks: Technical Specifications of the GSM Base Transceiver Station (BTS) 18000 (englisch) Abgerufen am 15. September 2009: „Up to 18 TRX in one single cabinet, Up to 3 radio cabinets“
- ↑ J. Andrews, A. Gohsh (2007). Fundamentals of WiMAX, p. 43
