為什麼行動通訊中要用蜂窩網?
無線電波是通過基地臺的天線向四周發射訊號,覆蓋區域是一個圓。為了充分利用無線頻率,美國貝爾實驗室的通訊專家提出了建立蜂窩式行動電話系統的建議。因為蜂巢是由正六邊形的“小房”緊密地排列起來的。而正六邊形佔有空間最大,有效地利用了材料。
無線電話、尋呼機和對講機等無線通訊工具都是在移動過程中使用的,這類通訊方式統稱為行動通訊。
行動通訊是靠電磁波傳遞資訊的,電磁波通達的地方叫無線電覆蓋區域。人們手持行動電話或其他行動通訊工具,只要在這個區域內都可以進行通訊。通常行動通訊的無線電波覆蓋區域和一個城市的大小一致。要覆蓋這麼寬廣的面積,採用什麼形狀的覆蓋區好呢?
無線電波是通過基地臺的天線向四周發射訊號,覆蓋區域是一個圓。這幾年使用行動電話的人不斷增多,而頻率資源有限。為了充分利用無線頻率,解決“僧多粥少”的問題,美國貝爾實驗室的通訊專家提出了建立蜂窩式行動電話系統的建議。為什麼要將無線小區劃分成蜂窩狀呢?
在大自然中人們發現一個奇妙的現象:蜜蜂的窩是由許許多多正六邊形的“小房”緊密地排列起來的。蜂窩的這種構造引起了科學家的注意。分析表明,正六邊形佔有空間最大,有效地利用了材料。
於是,人們將這種結構也應用到無線電覆蓋區域上。無線電話的基地臺採用的是全向天線,覆蓋形狀大體是一個圓。但因小區彼此鄰接,用圓形小區進行排列,必然會產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,你會發現,只有正六邊形、正三角形和正方形,可以不產生空隙和重疊。實際上,每個小區有效覆蓋區是一個圓內接多邊形。如果小區選用正三角形的話,相鄰兩區之間重疊部分太大,正方形會好些,重疊最小的還是正六邊形。
所以,選用正六邊形可使無線電覆蓋小區有效面積最大,覆蓋同樣面積的服務區域所需小區個數最少,這樣可以節省建設投資,且只要對發射的無線電波的強度進行控制,使它限制在小區之內就行了。同時,在相鄰的小區中,選用不同的頻率進行通話,就可避免干擾。這樣,相隔一定距離的小區中可以使用相同的頻率,頻率可以重複使用,從而解決了頻率資源不足的難題。因此在行動通訊中,採用正六邊形無線電小區相互鄰接覆蓋整個服務區是最優方案。
正六邊形無線電覆蓋區域的形狀如同蜂窩,蜂窩式無線電小區和蜂窩式行動電話網由此得名。
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