Celularne bežične mreže

Prenos podataka – Celularne beži

č

ne mreže 

268 

12.   Celularne beži

č

ne mreže 

Celularni radio je tehnika razvijena sa ciljem da se pove

ć

a kapacitet mobilnog radio telefonskog 

servisa. Suština celularne mreže se sastoji u koriš

ć

enju ve

ć

eg broja predajnika male-snage, reda 100W ili 

manje. S obzirom da je opseg pokrivanja ovih predajnika mali oblast (teritorija) se može podeliti na 

ć

elije, pri 

č

emu se svaki deo teritorije pokriva od strane jedne antene, tj. predajnika. Svakoj 

ć

eliji se 

dodeljuje odgovaraju

ć

i frekventni opseg. Sa aspekta servisa jedna 

ć

elija se opslužuje od strane jedne 

bazne stanice

. Baznu stanicu 

č

ini po jedan predajnik, prijemnik i upravlja

č

ka jedinica. Sa ciljem da se 

izbegnu interferencije i preslušavanja svakoj 

ć

eliji se dodeljuje razli

č

ita frekvencija. 

Ć

elije koje se nalaze 

na dovoljnoj udaljenosti jedna od druge mogu da koriste isti frekventni opseg.  

Prva odluka i zadatak projektanta kod projektovanja celularne mreže se odnosi na oblikovanje 

forme 

ć

elija koje pokrivaju odredjenu teritoriju. Matri

č

ne kvadratne 

ć

elije, Slika 1 a), imaju verovatno 

najjednostavniji oblik. Ipak ova geometrija nije idealna. Ako je širina 

ć

elije 

d

, tada 

ć

elija ima 4 suseda na 

rastojanju 

d

, a 4 na rastojanju 

d

2

. Kada se mobilni korisnik kre

ć

e prema granicama 

ć

elije najbolje je 

da sve susedne antene budu na ekvidistantnim rastojanjima. Sa ovakvim pristupom olakšava se tehnika 
komutacije korisnika na susednu antenu, kao i izbor antene. Heksagonalni oblik obezbedjuje 
ekvidistantne antene. Kao što se vidi sa slike 12.1 b) za radijus heksagona, 

R

, rastojanje izmedju centra 

ć

elije i centra susedne 

ć

elije iznosi 

R

3

d

=

. 

d

d

’                      

R

  a) kvadratni oblik 

      b) heksagonalni oblik 

Slika 12.1 Celularna geometrija 

12.1. Višestruko koriš

ć

enje frekvencija 

Kod celularnog sistema svaka 

ć

elija ima svoj bazni primopredajnik. Predajna snaga predajnika 

pažljivo se kontroliše sa ciljem da za datu frekvenciju zra

č

enja obezbedi pouzdanu komunikaciju, ali uz 

istovremeno ograni

č

enje snage zra

č

enja predajnika na toj frekvenciji kako ne bi došlo do smetnje u 

prijemu usled zra

č

enja predajnika u susednim 

ć

elijama. Cilj je da se u nekoj od susednih 

ć

elija koristi ista 

frekvencija 

č

ime se obezbedjuje uslov da se na toj frekvenciji istovremeno obavlja ve

ć

i broj razgovora. U 

praksi, u zavisnosti od o

č

ekivanog saobra

ć

aja svakoj 

ć

eliji se dodeljuju od 10 do 50 frekvencija. To zna

č

i 

da su razli

č

iti oblici višestrukog koriš

ć

enja frekvencija, u suštini, mogu

ć

i. Na Slici 12.2 prikazani su neki 

Prenos podataka – Celularne beži

č

ne mreže 

269 

od njih. U principu, ako oblik 

č

ine 

N

ć

elija, a svakoj 

ć

eliji se dodeli isti broj frekvencija, tada 

ć

e svaka 

ć

elija imati 

k/N

 frekvencija, gde je 

k

 ukupan broj frekvencija koje se dodeljuju sistemu. Parametri na 

osnovu kojih se odredjuje višestruko koriš

ć

enje frekvencija su:  

• 

D

 - minimalno rastojanje izmedju centara 

ć

elija koje koriste isti frekventni opseg (nazivaju se 

kokanali) 

• 

R

 - radijus 

ć

elije  

• 

d

 - rastojanje izmedju centara susednih 

ć

elija (

R

⋅

=

3

d

) 

• 

N

 - broj 

ć

elija u obliku koji se ponavlja (svaka 

ć

elija u obliku ima jedinstven frekventni opseg) 

koga nazivamo faktor višestrukog koriš

ć

enja (

reuse factor

) 

1

2

3

4

4

2

3

1

2

4

1

3

2

3

1

4

4

2

3

1

1

2

3

4

3

2

1

4

2

3

7

1

5

4

6

2

3

7

1

5

4

6

2

3

7

1

5

4

6

2

3

7

1

5

4

6

2

3

7

1

5

4

6

2

3

7

1

5

4

6

2

3

7

1

5

4

6

a)  šema ponovnog koriš

ć

enja frekvencije 

b)  šema ponovnog koriš

ć

enja frekvencije 

za 

N 

= 4 

za 

N 

= 7 

Prenos podataka – Celularne beži

č

ne mreže 

271 

12.2. Pove

ć

anje kapaciteta 

Vremenom, sve ve

ć

i broj pretplatnika koristi sistem. Pri ovakvom trendu porasta saobra

ć

aj može jednog 

trenutka da postane tako gust da se dodje u situaciju kada ne postoji dovoljan broj frekvencija koje se 
mogu dodeliti 

ć

elijama. Da bi se uspešno izašlo na kraj sa ovakvom situacijom na raspolaganju su slede

ć

i 

pristupi (rešenja): 
 

a)  Dodavanje novih kanala - obi

č

no kada se za dati region uvodi sistem ne iskoriš

ć

avaju se svi kanali. 

Prema tome, sa porastom i proširenjem sistema uvode se oni kanali koji prvobitno nisu bili 
iskoriš

ć

eni. 

b) Pozajmljivanje 

frekvencija - mogu

ć

e je pozajmiti frekvencije od susednih 

ć

elija sa kojima može 

do

ć

i do sudara (

congested cells

). Pozajmljivanje je obi

č

no dinami

č

ko.  

c) Deoba 

ć

elije - distribucija saobra

ć

aja i topografske osobine 

ć

elije u najve

ć

em broju slu

č

ajeva nisu 

uniformne, što nalaže potrebu za pove

ć

anjem kapaciteta. Rešenje je da se 

ć

elije kod kojih postoji 

jako izrazit saobra

ć

aj podele (vidi Sliku 12.3). Obi

č

no obim 

ć

elije je od 6.5 do 13 km, dok su male 

ć

elije obima 1.5 km. Koriš

ć

enje manjih 

ć

elija nalaže smanjenje snage zra

č

enja. Kako se mobilni 

korisnici premeštaju sa jednog mesta na drugo, oni prelaze iz jedne 

ć

elije u drugu, a to zahteva 

prenos poziva (signala) sa jedne bazne stanice na drugu. Ovaj proces se naziva 

handoff

, a 

č

eš

ć

i je 

kako su 

ć

elije manje.  

Slika 12.3 Deoba 

ć

elija 

d) Sektorisane 

ć

elije - 

ć

eliju delimo na ve

ć

i broj sektora, pri 

č

emu svakom sektoru se dodeljuje 

odgovaraju

ć

i skup kanala. Standardno se koriste 3 do 6 sektora po 

ć

eliji. 

e) Mikro

ć

elije - sa smanjenjem obima 

ć

elija antene se premeštaju sa vrha brda ili visokih zgrada na 

manje zgrade pa se na taj na

č

in formiraju mikro

ć

elije. Smanjenjem obima 

ć

elije smanjuje se i nivo 

snage zra

č

enja predajnika. Mikro

ć

elije su korisne za pokrivanje ulica u velikim gradovima, duž 

autoputeva, ili unutar velikih javnih zgrada. Na Slici 12.4 prikazani sui tipi

č

ni parametri na osnovu 

kojih 

ć

elije delimo na makro i mikro. 

makro

ć

elija mikro

ć

elija 

polupre

č

nik 

ć

elije 

1 – 20 km 

0.1 – 1 km 

predajna snaga 

1 – 10 W 

0.1 – 1W 

prose

č

no rasejavanje kašnjenja 

0.1 – 10 

µ

s 

10 – 100 ns 

maksimalna bitska brzina 

0.3 Mbps 

1 Mbps 

Slika 12.4 Tipi

č

ni parametri za makro i mikro 

ć

elije 

Prenos podataka – Celularne beži

č

ne mreže 

272 

12.3.  Princip rada celularnih sistema 

Na Slici 12.5 prikazani su glavni gradivni blokovi celularnih sistema. Otprilike na sredini svake 

ć

elije locirana je bazna stanica (BS). Strukturu BS-a 

č

ine antena, kontroler, i ve

ć

i broj primopredajnika 

koji komuniciraju preko kanala dodeljenih toj 

ć

eliji. Kontroler se koristi za upravljanje procesom poziva 

izmedju mobilne jedinice i ostatka mreže. U datom trenutku, ve

ć

i broj mobilnih korisnika može biti 

aktivan i da se kre

ć

e u okviru 

ć

elije komuniciraju

ć

i, pri tome, sa BS-om. Svaka BS povezana je sa 

mobilnim telekomunikacionim komutatorskim centrom (MTSO - 

Mobile Telecommunications Switching 

Office

). Jedan MTSO opslužuje ve

ć

i broj BS-ova. Obi

č

no veza izmedju BS-ova i MTSO-a je ži

č

ana, ali je 

mogu

ć

a i beži

č

na. MTSO ima zadatak da ostvari povezivanje izmedju mobilnih jedinica. MTSO je, 

takodje, povezan na javnu telefonsku, ili telekomunikacionu mrežu i ostvaruje vezu izmedju pretplatnika 
fiksne i mobilne telefonije. Svakom pozivu MTSO dodeljuje govorni kanal, obavlja 

handoff

, i nadgleda 

pozive radi potrebe tarifiranja.  

 Veza izmedju mobilne jedinice i BS-a se uspostavlja po slede

ć

a dva tipa kanala: 

a) Kontrolni 

kanali- koriste se za razmenu informacija koja se odnosi na uspostavljanje i održavanje 

veze kao i odredjivanje odnosa izmedju mobilne jedinice i najbliže BS.  

b)  Kanal za saobra

ć

aj - koristi se za prenos govora i podataka izmedju korisnika. 

Prostorija

za

komutaciju

u

mobilnoj
telefoniji

Bazna primo-

predajna stanica

Bazna primo-

predajna stanica

Bazna primo-

predajna stanica

Javna telefonska

komutaciona

mreža

Slika 12.5 Blok šema celularnog sistema 

Na Slici 12.6 prikazani su tipi

č

ni koraci izmedju dva mobilna korisnika kontrolisani od strane MTSO-a.  

 
1.  Inicijalizacija mobilne jedinice - kada se mobilna jedinica uklju

č

i ona analizira i bira najja

č

i 

upravlja

č

ki kanal za potrebe uspostavljanja veze (

setup channel

), vidi Sliku 12.6a. 

ć

elije na 

razli

č

itim frekventnim opsezima repetitivno emituju svima (

broadcast

) informaciju o razli

č

itim 

kanalima preko kojih se može uspostaviti veza. Prijemnik bira najja

č

i "

setup

" kanal i nadgleda taj 

kanal. Efekat ove procedure je taj da mobilna jedinica automatski bira BS antenu one 

ć

elije preko 

koje 

ć

e ona raditi. Nakon ovoga sledi 

handshake

 procedura izmedju mobilne jedinice i MTSO-a, 

koja se ostvaruje preko BS u 

ć

eliji. 

Handshake

 procedurom se identifikuje korisnik i registruje 

njegova lokacija. Sve dok je mobilna jedinica uklju

č

ena procedura analize periodi

č

no se ponavlja. 

Ako mobilna jedinica predje u novu 

ć

eliju ona selektuje novu BS.  

2.  Poziv iniciran od strane mobilne jedinice- mobilna jedinica inicira poziv slanjem broja jedinice 

koju poziva preko unapred selektovanog 

setup

 kanala (Slika 12.6b). Prijemnik u mobilnoj jedinici 

prvo proverava da li je 

setup

 kanal u 

idle

 stanju ispitivanjem informacije u 

forward

 kanalu (kanal 

Prenos podataka – Celularne beži

č

ne mreže 

274 

M

T
S

O

M

T
S

O

e) poziv u toku 

     f) 

handoff 

Slika 12.6 Primer realizacije poziva 

Druge funkcije koje se obavljaju od strane sistema su: 

7. 

Call blocking

 - ako su u toku poziva svi kanali predvidjeni za saobra

ć

aj prema najbližoj BS zauzeti 

mobilna jedinica pokušava da uspostavi ponovo vezu, i nakon odredjenog broja neuspešnih poziva 
vra

ć

a se ton o zauzetosti veze.  

8. 

Call termination

 - kada jedan od korisnika prekine vezu MTSO se obaveštava o tome i oba kanala 

kod BS-ova se oslobadjaju.  

9. 

Call drop

 - u toku razgovora zbog interferencije ili slabog signala može do

ć

i do prekida veze. Ako 

BS ne može da održi minimalni nivo signala za odredjeni vremenski period kanal prema korisniku 
se prekida i o tome obaveštava MTSO.  

10. 

Calls to/from fixed and remote mobile subscriber

 - MTSO obezbedjuje vezu prema telefonskoj 

mreži sa javnom komutacijom. To zna

č

i da MTSO može da uspostavi vezu izmedju pretplatnika 

povezanih na fiksnoj i mobilnoj mreži.