Das Mobilfunknetz besteht aus einigen Zellen, die Zelle deckt eine geografische Region ab, hat eine Basisstation analog zu 802.11 AP, die mobilen Benutzern hilft, sich mit dem Netzwerk zu verbinden, und es gibt eine Luftschnittstelle des physikalischen Protokolls und des Verbindungsschichtprotokolls zwischen Mobiltelefon und Basisstation. Alle diese Basisstationen sind mit dem Mobile Switching Center verbunden, das die Zellen mit dem Weitverkehrsnetz verbindet, den Anrufaufbau verwaltet und die Mobilität handhabt.

Es gibt bestimmte Funkfrequenzen, die einer Basisstation und einer bestimmten Region zugewiesen sind und die nun gemeinsam genutzt werden müssen. Es gibt 2 Techniken für die gemeinsame Nutzung des Funkspektrums von Mobiltelefon zu Basisstation:

  1. Kombiniertes FDMA/TDMA:
    Es teilt das Spektrum in Frequenzkanäle und teilt jeden Kanal in Zeitschlitze.
  2. Code Division Multiple Access (CDMA):
    Ermöglicht die Wiederverwendung des gleichen Spektrums über alle Zellen. Verbesserung der Nettokapazität. Es werden zwei Frequenzbänder verwendet, von denen eines für den Vorwärtskanal (Zelle zum Teilnehmer) und eines für den Rückkanal (Sub zur Zelle) ist.

Zellgrundlagen –
In der Praxis haben Zellen eine beliebige Form (nahe einem Kreis), da sie auf allen Seiten die gleiche Leistung und auf allen Seiten die gleiche Empfindlichkeit haben, aber das Zusammenstellen von zwei drei Kreisen kann zu Lücken führen oder sich überschneiden Um dieses Problem zu lösen, können wir also ein gleichseitiges Dreieck, ein Quadrat oder ein regelmäßiges Sechseck verwenden, in dem die sechseckige Zelle nahe an einem Kreis liegt, der für ein Systemdesign verwendet wird.
Das Gleichkanal-Wiederverwendungsverhältnis ist gegeben durch:

DL/RL = Square root of (3N)
Where, 
DL = Distance between co-channel cells
RL = Cell Radius
N = Cluster Size

Die Anzahl der Zellen in einem Cluster N bestimmt die Menge der Gleichkanalinterferenz und auch die Anzahl der pro Zelle verfügbaren Frequenzkanäle.

Cell Splitting –
Wenn die Anzahl der Teilnehmer in einem bestimmten Bereich zunimmt, ist die Zuweisung von mehr Kanälen erforderlich, die von diesem Kanal abgedeckt werden, was durch Cell Splitting erfolgt. Eine einzelne kleine Zelle in der Mitte zwischen zwei Co-Kanal-Zellen wird eingeführt.

Notwendigkeit einer Zellhierarchie –
Ausweitung der Abdeckung auf die Bereiche, die von einer großen Zelle nur schwer abgedeckt werden können. Erhöhung der Kapazität des Netzes für Gebiete mit einer höheren Benutzerdichte. Steigende Anzahl drahtloser Geräte und die Kommunikation zwischen ihnen.

Zelluläre Hierarchie –

  1. Femtozellen:
    Kleinste Einheit der Hierarchie, diese Zellen müssen nur wenige Meter zurücklegen, wenn sich alle Geräte in der physischen Reichweite der Anwendungen befinden.
  2. Picocells:
    Größe dieser Netze liegt im Bereich von einigen zehn Metern, zB WLANs.
  3. Mikrozellen:
    Decken eine Reichweite von Hunderten von Metern ab, z. B. in städtischen Gebieten, um PCS zu unterstützen, eine andere Art von Mobiltechnologie.
  4. Makrozellen:
    Decken Bereiche in der Größenordnung von mehreren Kilometern ab, zB Ballungsräume.
  5. Megazellen:
    Decken landesweite Gebiete mit Reichweiten von Hunderten von Kilometern ab, z. B. bei Satellitennutzung.

Feste Kanalzuweisung –
Für einen bestimmten Kanal ist das zugeordnete Frequenzband fest.
Die Gesamtzahl der Kanäle wird angegeben durch

Nc = W/B 
Where, 
W = Bandwidth of the available spectrum, 
B = Bandwidth needed by each channels per cell, 
Cc = Nc/N where N is the cluster size

Benachbarte Funkfrequenzbänder werden unterschiedlichen Zellen zugewiesen. Bei Analog entspricht jeder Kanal einem Benutzer, während bei Digital jeder HF-Kanal mehrere Zeitschlitze oder Codes trägt (TDMA/CDMA). Einfach zu implementieren, da der Verkehr einheitlich ist.

Global System for Mobile (GSM) Communications –
GSM verwendet 124 Frequenzkanäle, von denen jeder ein 8-Slot-Time Division Multiplexing (TDM)-System verwendet. Es gibt ein Frequenzband, das ebenfalls festgelegt ist. Das Senden und Empfangen erfolgt nicht im selben Zeitschlitz, da die GSM-Funkgeräte nicht gleichzeitig senden und empfangen können und das Umschalten von einem zum anderen einige Zeit in Anspruch nimmt. Ein Datenrahmen wird in 547 Mikrosekunden übertragen, aber ein Sender darf nur alle 4,615 Mikrosekunden einen Datenrahmen senden, da er sich den Kanal mit sieben anderen Stationen teilt. Die Bruttorate jedes Kanals beträgt 270.833 bps, aufgeteilt auf acht Benutzer, was 33,854 kbps brutto ergibt.

Steuerkanal (CC) –
Abgesehen von Benutzerkanälen gibt es einige Steuerkanäle, die zur Verwaltung des Systems verwendet werden.

  1. Der Broadcast Control Channel (BCC):
    Es ist ein kontinuierlicher Ausgangsstrom von der Identität der Basisstation und dem Kanalstatus. Alle Mobilstationen überwachen ihre Signalstärke, um zu sehen, wann sie sich in eine neue Zelle bewegt haben.
  2. Der dedizierte Steuerkanal (DCC):
    Er wird für Standortaktualisierung, Registrierung und Verbindungsaufbau verwendet. Insbesondere unterhält jede Basisstation eine Datenbank von Mobilstationen. Informationen, die zur Pflege dieser Datenbank benötigt werden, werden auf dem dedizierten Steuerkanal gesendet.

Common Control Channel –
Drei logische Unterkanäle:

  1. Ist der Paging-Kanal, den die Basisstation verwendet, um eingehende Anrufe anzukündigen. Jede Mobilstation überwacht sie kontinuierlich, um nach Anrufen Ausschau zu halten, die sie beantworten sollte.
  2. Ist der Direktzugriffskanal, der es den Benutzern ermöglicht, einen Slot auf dem dedizierten Steuerkanal anzufordern. Wenn zwei Anforderungen kollidieren, werden sie verstümmelt und müssen später erneut versucht werden.
  3. Der Zugriffsgewährungskanal, der der angekündigte zugewiesene Slot ist.