移动通信与“蜂窝”网

移动通信与“蜂窝”网

广义地说，移动通信是以船舶、汽车、火车、飞机以及行人等移动体为对象的通信，它包括移动体同固定点之间的通信、移动体同移动体之间的通信。

在1895年无线电发明后的大约10年，出现了船舶通信，那是最早的移动通信。陆上公用移动通信是在20世纪40年代后期（第二次世界大战以后）开始兴起的。大家知道，堪称“汽车王国”的美国在第二次世界大战以后私人汽车就已经相当多了，与此同时，电话也相当普及了。可是，当人们驾车行进在高速公路上时，纵有再紧急的事也无法同人通信，进行联络，这给“汽车王国”带来了莫大的烦恼。于是科学家们开始研究如何实现边开车、边通信，给人们解忧排难。

1946年，在美国密苏里州的圣路易斯开通了世界上第一个汽车移动电话系统，为解除上述烦恼迈出了第一步。但是，这些早期的系统都是采用单区制，即在一个服务区设一个基站。由于设备庞大、昂贵，容量和服务范围有限，频率不敷使用等原因，这些系统远远满足不了日益增长的需求。

移动通信是靠电磁波传递信息的，电磁波通达的地方叫无线电覆盖区域。人们手持移动电话或其他移动通信工具，只要在这个区域内都可以进行通信。通常移动通信的无线电波覆盖区域和一个城市的大小一致。要覆盖这么宽广的面积，采用什么形状的覆盖区好呢？

无线电波是通过基地台的天线向四周发射信号，覆盖区域是一个圆。随着使用移动电话的人不断增多，而频率资源有限。为了充分利用无线频率，解决“僧多粥少”的问题，美国贝尔实验室的通信专家提出了建立蜂窝式移动电话系统的建议。

将无线小区划分成蜂窝状，这种理念来源于人们在大自然中发现一个奇妙的现象：蜜蜂的窝是由许许多多正六边形的“小房”紧密地排列起来的。蜂窝的这种构造引起了科学家的注意。分析表明，正六边形占有空间最大，有效地利用了材料。

蜂窝式移动通信网

于是，人们将这种结构也应用到无线电覆盖区域上。无线电话的基地台采用的是全向天线，覆盖形状大体是一个圆。但因小区彼此邻接，用圆形小区进行排列，必然会产生较大的空隙或重叠。如果分别把同样大小的正方形、菱形、正三角形、正六边形等等，紧密地排列在平面上，你会发现，只有正六边形、正三角形和正方形，可以不产生空隙和重叠。实际上，每个小区有效覆盖区是一个圆内接多边形。如果小区选用正三角形的话，相邻两区之间重叠部分太大，正方形会好些，重叠最小的还是正六边形。

所以，选用正六边形可使无线电覆盖小区有效面积最大，覆盖同样面积的服务区域所需小区个数最少，这样可以节省建设投资，且只要对发射的无线电波的强度进行控制，使它限制在小区之内就行了。同时，在相邻的小区中，选用不同的频率进行通话，就可避免干扰。这样，相隔一定距离的小区中可以使用相同的频率，频率可以重复使用，从而解决了频率资源不足的难题。因此在移动通信中，采用正六边形无线电小区相互邻接覆盖整个服务区是最优方案。

正六边形无线电覆盖区域的形状如同蜂窝，蜂窝式无线电小区和蜂窝式移动电话网由此得名。