Analóg átvitel

A múltat teljes egészében az analóg átvitel jellemezte. A berendezések, az átviteli módszerek mindegyike analóg volt, gondoljunk a telefonra, a rádióra és a televízióra. A kialakított kommunikációs infrastruktúra is döntően analóg. Még évtizedek fognak eltelni míg a digitális átviteli rendszerek széles körben elterjednek, ezért az analóg rendszerek tanulmányozása fontos. Ezek közül is kiemelten kell foglalkozni a távbeszélő rendszerekkel, mivel sok felhasználó hálózati elérése csak ezeken keresztül valósulhat meg. A kétségtelen fejlődés ellenére még legalább egy évtizedig nagy jelentősége lesz az analóg csatornákon létrejövő hálózati kapcsolatoknak.

Telefónia

A nyilvános távbeszélő hálózatokat az emberi hang többé kevésbé felismerhető módon való átvitelére tervezték. Számítógépek kommunikációjára való felhasználásuk csak igen nagy nehézségek árán lehetséges, de mégis szükséges, mert egyszerűen ez áll rendelkezésre. Számítógépeket összekötő adatátviteli kábeleken az adatátviteli sebesség minimum Mbit/s-os nagyságrendű, igen kis hibaarány mellett. Telefonvonalon keresztül ez mindössze 10 kbit/s nagyságrendű, jelentősen nagyobb hibaarány mellett, amit vonal és a kötések öregedése folyamatosan növel. Ezen hatalmas ellentmondás miatt rendkívül sok erőfeszítés fejtenek ki a távbeszélő vonalak felhasználási hatékonyságának a növelésére.

32. ábra: A telefon működésének vázlata

Hogyan is működik a telefon?

A szénmikrofon ellenállása (amely egy membránnal lezárt szénpor réteget tartalmaz) a rábeszélt hang hatására változik. A hanghullámok a membránba ütközve mozgatják azt, és a szénszemcsék változó mértékben összepréselődnek. Ezért a körben folyó áram a hang erőssége és frekvenciája által meghatározott mértékben változik. Ez a változó áram átfolyva egy elektromágnes tekercsén, annak vasanyagú membrán fegyverzetét az átfolyó áram által meghatározott erővel vonzza. Az ilyen módon mozgatott rezgő membrán hallható hangot fog kibocsátani. Ez a megoldás csak szimplex átvitelt biztosít, ezért az áramkört fordított irányban duplázni kell. A beszélgetés kezdeményezését váltakozó áramot használó csengető áramkör hozzáadásával lehet jelezni. Ilyen módon két huzallal összekötve két távbeszélő állomás már képes egymással teljes duplex módon kapcsolatba lépni. Több állomás esetén az egymással való beszélgetés telefonközpont közbeiktatásával lehetséges. Ilyenkor a beszélgetés célját szolgáló vezetéken a központba egy vezérlő információt (jelzést) is el kell juttatni: a hívott állomás számát. A telefonközpont a szám vétele után létrehozza az összeköttetést a hívott állomással. Bár elvileg a világ összes telefonja egy gigantikus központon keresztül összekapcsolható lenne, a valóságban a központok többszintű hierarchikus rendszerként épülnek fel. Minden előfizető két vezetékkel a hozzá közeli helyi központhoz kapcsolódik. Ezeket előfizetői hurkok nak (local loop) nevezik.

33. ábra: Telefonhálózat felépítése

Ha két — azonos helyi központhoz kapcsolódó — előfizető hívja egymást, akkor a központon keresztül az összeköttetés a beszélgetés idejére létrejön. Ha nem azonos helyi központhoz tartoznak az előfizetők, akkor a kapcsolat kialakításában a távhívó központok játszanak fontos szerepek. A helyi központok több vezeték-párral (nevük: helyközi trönk) kapcsolódnak a távhívó központhoz Ezeken keresztül a helyi központok közötti információcsere valósul meg. Természetesen a két előfizető távhívó központon keresztüli összekapcsolása csak akkor lehetséges, ha mindkét előfizető helyi központja ugyanazon távhívó központhoz kapcsolódik. Ha a távhívó központ nem közös, akkor az összeköttetés kialakítása a kapcsolóközpont hierarchia következő szintjén történik. Ezek a magasabb szintű kapcsoló központok segítségével valósulnak meg.

Cellás mobil rádiótelefonok

A cellás szerkezetű rádiótelefon rendszerek az igényeket a rendelkezésre álló frekvenciatartomány kihasználtságának növelésével elégítik ki. A cellás technika a cellaosztáson és a frekvenciák ismételt felhasználásán alapszik. A területet kisebb részekre osztják. A cellákon belül egy központi rádióállomás tartja a mozgó előfizetőkkel a kapcsolatot. Az URH sávban a hullámterjedés sajátosságai lehetővé teszik, hogy egy bizonyos távolság felett újra fel lehessen használni a frekvenciasávot. Így ugyanaz a frekvencia egyidejűleg több, egymástól megfelelő távolságban lévő cellában is kiosztható. A gyakorlatban a cellák tényleges alakját az antenna típusa és a helyi körülmények befolyása határozza meg, de elméleti célokra általánosan elfogadott a szabályos hatszöggel való közelítés. A celláknak azt a legkisebb csoportját, ahol a használható frekvenciákat tartalmazó csatornakészlet kiosztásra kerül cellacsoportnak (clusternek) nevezik.

Az azonos frekvenciákat használó cellák közötti távolságot úgy kell megválasztani, hogy az azonos csatornák kölcsönhatása (interferenciája) megfelelően kicsi legyen.

34. ábra: A cellás rádiótelefon rendszer felépítése

A felhasználók egy cellán belül a helyi bázisállomáson keresztül tartják a rádiós kapcsolatot. A bázisállomás hálózat a mobil központhoz csatlakozik rádiós vagy vezetékes összeköttetéssel. A mobil központ feladata a cellás rendszer működésének vezérlése, és a nyilvános postai távbeszélő hálózathoz való illesztése.  Előfordulhat, hogy éppen a folyamatban lévő beszélgetés közben lép át a felhasználó egy cellahatárt. A modern rendszerek gondoskodnak arról, hogy ilyenkor az összeköttetés ne szakadjon félbe. A hívást átkapcsolják a következő cella egy csatornájára. Ennek feltétele, hogy a fogadó cella rendelkezzen kiosztható beszédcsatornával. Ezt a váltást handovernek vagy handoffnak nevezzük. A cellák méretük szerint lehetnek:

A cellaméret csökkentésére a nagy forgalmi igények miatt került sor, ugyanis ekkor a nagy cellás rendszerekben már elfogadhatatlanul nagy frekvenciakészletre lenne szükség. A rendszer kapacitása szerint lehet kis-, közép- és nagykapacitású. Kiskapacitású hálózatok nagycellás felépítéssel a 450 Mhz alatti frekvenciasávokban, a közép- és nagykapacitásúak kiscellás felépítéssel a 450 és 900 Mhz-es illetve a 900 Mhz fölötti sávban üzemelnek.