携帯電話ネットワークは、同じ周波数を何度も再利用できる「セルラー」構造を持っています。フランスでは、ピーク時には 100 万台近くのデバイスが使用されていますが、利用可能なチャネルはわずか 500 です。ではどうやってやればいいのでしょうか？
なぜフランスでは 500 チャンネルなのでしょうか?
携帯電話ネットワークは、ラジオ、テレビ、衛星、および警察、救急車などの専用通信ネットワークと同様に、電磁波を使用します。一般に、情報 (バイナリまたはアナログ) を送信するには、チャネルを使用します。このチャネルは、波が変調される特定の周波数です。チャンネル間の周波数が近すぎると、最終的にお互いに干渉してしまうため、チャンネル間に一定のスペースを確保することを好みます。
各アプリケーション (ラジオ、テレビ、電話など) には周波数のグループが与えられており、大陸ごとに、場合によっては国ごとに異なります。ヨーロッパでは、携帯電話は約900 メガヘルツ (MHz) と約 1800 メガヘルツ (MHz) の 2 つのグループを受信しました。
まず、これらの各グループを 2 つに分割する必要がありました。1 つは携帯電話にデータを送信するための周波数の範囲であり、もう 1 つは携帯電話の電波を送信するための周波数の範囲です。したがって、一方は呼ばれて聞くことになり、もう一方は呼ばれて話すことになります。
| 送信 (MHz) | 受信（MHZ単位） | |
| グループ1 | 890-915 | 935-960 |
| グループ2 | 1710～1785年 | 1805～1880年 |
次に、チャネルへの細分化が始まります。 GSM ( Global System for Mobilesの略) では、2 つの隣接するチャネル間の周波数差は 200 kHz、つまり 0.2 MHz に設定されています。したがって、グループ 1 には 125 のチャネルがあり、グループ 2 には 375 のチャネルがあり、合計500 になります。ヨーロッパ全土に送信機が 1 台しかない場合、一度に通信できるのは 500 件だけです。溺死を避ける500のチャンネルは洪水時の救助用です
最初の解決策: 数千の送信機
したがって、私たちは、明確に定義されたエリア、つまりセルのみをカバーする多数の短距離送信機を設置しました。したがって、「携帯電話」という用語が生まれます。平均範囲は1kmです。したがって、電話機はマストからの電波を受信し、それに応答して、マストに依存したいかどうかを知らせます。後者が受け入れると、デバイスの識別番号を記憶し、そのデバイス用のチャネルを予約し、この電話に電話がかかってきた場合、または電話がかかってきた場合に通信を再開します。
ただし、この解決策には問題が生じます。隣接するアンテナが各ユーザーに対して同じ周波数を使用するということです。そのうちの 1 つが 2 つの範囲ゾーン間の境界に位置する場合、両方のメッセージを受信します。
改善: 六角形のチェッカーボード
次に、送信機自体を分割しました。多くの場合、中継アンテナ (「 Base Transceiver Station 」の BTS) は、鉄塔上または同等の構成で 3 つにグループ化されます。したがって、それぞれがチャネルの 3 分の 1 をサポートします。この図では、各色(緑、青、黄) が周波数のグループを表しています。したがって、それらはセルの「六角形のチェッカーボード」を作成します。このチェッカーボードは何よりも精神的な視点であり、エリアは互いに重なり合い、天候やユーザー数などによって変化します。
しかし、これでは通話の受信者を特定する際に問題が生じます。電話機 (MS) がセルを変更することを決定すると、新しいセルがどのセルに依存するかを VLR (Visitor Location Register) に通知します。 MSC (モバイル サービス スイッチング センター) を変更した場合は、 HLR (ホーム ロケーション レジスタ) に連絡し、後者は前の MSC に連絡します。ユーザーは、IMSI (International Mobile Subscriber Identity) または TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity) のいずれかを使用して自分自身を識別します。セキュリティ上の理由から後者が推奨されます。
特定のエリアのユーザー数を増やすために、セルのサイズを小さくします。
追加のソリューション: 時間多重化
この技術の名前から信じられるかもしれないことに反して、時間多重化はデジタル的に実行するのが非常に簡単です。ハンドセットでは音声がデジタル化されるため、バイナリ コードが与えられます。これには圧縮できるという特徴があります。ただし、200 kHz 帯域では、このような圧縮データのいくつかのパケットを送信できます。その結果、電話機は音声をデジタル化して圧縮し、20 ミリ秒ごとに「パケット」でのみ送信します。したがって、チャネルごとに 8 つのブロードキャスト (7 つの通信 + 1 つの制御チャネル) をネストできます。
