為什么移動(dòng)通信中要用蜂窩網(wǎng)?
憐雙醬
無(wú)線電波是通過(guò)基地臺(tái)的天線向四周發(fā)射信號(hào),覆蓋區(qū)域是一個(gè)圓。為了充分利用無(wú)線頻率,美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的通信專家提出了建立蜂窩式移動(dòng)電話系統(tǒng)的建議。因?yàn)榉涑彩怯烧呅蔚?ldquo;小房”緊密地排列起來(lái)的。而正六邊形占有空間最大,有效地利用了材料。
無(wú)線電話、尋呼機(jī)和對(duì)講機(jī)等無(wú)線通信工具都是在移動(dòng)過(guò)程中使用的,這類通信方式統(tǒng)稱為移動(dòng)通信。
移動(dòng)通信是靠電磁波傳遞信息的,電磁波通達(dá)的地方叫無(wú)線電覆蓋區(qū)域。人們手持移動(dòng)電話或其他移動(dòng)通信工具,只要在這個(gè)區(qū)域內(nèi)都可以進(jìn)行通信。通常移動(dòng)通信的無(wú)線電波覆蓋區(qū)域和一個(gè)城市的大小一致。要覆蓋這么寬廣的面積,采用什么形狀的覆蓋區(qū)好呢?
無(wú)線電波是通過(guò)基地臺(tái)的天線向四周發(fā)射信號(hào),覆蓋區(qū)域是一個(gè)圓。這幾年使用移動(dòng)電話的人不斷增多,而頻率資源有限。為了充分利用無(wú)線頻率,解決“僧多粥少”的問(wèn)題,美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的通信專家提出了建立蜂窩式移動(dòng)電話系統(tǒng)的建議。為什么要將無(wú)線小區(qū)劃分成蜂窩狀呢?
在大自然中人們發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇妙的現(xiàn)象:蜜蜂的窩是由許許多多正六邊形的“小房”緊密地排列起來(lái)的。蜂窩的這種構(gòu)造引起了科學(xué)家的注意。分析表明,正六邊形占有空間最大,有效地利用了材料。
于是,人們將這種結(jié)構(gòu)也應(yīng)用到無(wú)線電覆蓋區(qū)域上。無(wú)線電話的基地臺(tái)采用的是全向天線,覆蓋形狀大體是一個(gè)圓。但因小區(qū)彼此鄰接,用圓形小區(qū)進(jìn)行排列,必然會(huì)產(chǎn)生較大的空隙或重疊。如果分別把同樣大小的正方形、菱形、正三角形、正六邊形等等,緊密地排列在平面上,你會(huì)發(fā)現(xiàn),只有正六邊形、正三角形和正方形,可以不產(chǎn)生空隙和重疊。實(shí)際上,每個(gè)小區(qū)有效覆蓋區(qū)是一個(gè)圓內(nèi)接多邊形。如果小區(qū)選用正三角形的話,相鄰兩區(qū)之間重疊部分太大,正方形會(huì)好些,重疊最小的還是正六邊形。
所以,選用正六邊形可使無(wú)線電覆蓋小區(qū)有效面積最大,覆蓋同樣面積的服務(wù)區(qū)域所需小區(qū)個(gè)數(shù)最少,這樣可以節(jié)省建設(shè)投資,且只要對(duì)發(fā)射的無(wú)線電波的強(qiáng)度進(jìn)行控制,使它限制在小區(qū)之內(nèi)就行了。同時(shí),在相鄰的小區(qū)中,選用不同的頻率進(jìn)行通話,就可避免干擾。這樣,相隔一定距離的小區(qū)中可以使用相同的頻率,頻率可以重復(fù)使用,從而解決了頻率資源不足的難題。因此在移動(dòng)通信中,采用正六邊形無(wú)線電小區(qū)相互鄰接覆蓋整個(gè)服務(wù)區(qū)是最優(yōu)方案。
正六邊形無(wú)線電覆蓋區(qū)域的形狀如同蜂窩,蜂窩式無(wú)線電小區(qū)和蜂窩式移動(dòng)電話網(wǎng)由此得名。