الشبكة الخلوية

الشبكة الخلوية أو شبكة الهاتف المحمول هي شبكة اتصالات لاسلكية، حيث يكون الاتصال بين نقاط النهاية والشبكة لاسلكيًا ، وتُوزّع الشبكة على مناطق أرضية تُسمى خلايا ، تخدم كل منها محطة إرسال واستقبال ثابتة الموقع (مثل محطة القاعدة ). تُزوّد ​​محطات القاعدة هذه الخلية بتغطية الشبكة التي تُستخدم لنقل الصوت والبيانات وأنواع أخرى من المحتوى عبر موجات الراديو . تُحدّد منطقة تغطية كل خلية بعوامل مثل قوة جهاز الإرسال والاستقبال، وطبيعة التضاريس، ونطاق التردد المستخدم. عادةً ما تستخدم الخلية مجموعة ترددات مختلفة عن الخلايا المجاورة لتجنب التداخل وضمان جودة الخدمة داخل كل خلية. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

عند اتصالها، توفر هذه الخلايا تغطية لاسلكية واسعة النطاق. وهذا يُمكّن العديد من الأجهزة ، مثل الهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة المزودة بمودمات النطاق العريض ، والأجهزة القابلة للارتداء كالساعات الذكية ، من التواصل فيما بينها ومع أجهزة الإرسال والاستقبال الثابتة والهواتف في أي مكان ضمن الشبكة، عبر محطات القاعدة، حتى لو كانت بعض الأجهزة تنتقل عبر أكثر من خلية واحدة أثناء الإرسال. يسمح تصميم الشبكات الخلوية بالانتقال السلس بين الخلايا ، مما يضمن استمرارية الاتصال دون انقطاع عند انتقال جهاز من خلية إلى أخرى.

تستخدم شبكات الهاتف المحمول الحديثة تقنيات متقدمة مثل تقنية الإدخال المتعدد والإخراج المتعدد (MIMO) وتشكيل الحزمة والخلايا الصغيرة لتعزيز سعة الشبكة وكفاءتها.

يمكن أن توفر الشبكات الخلوية عددًا من الميزات المرغوبة: ^{[ 2 ]}

• تتمتع بسعة أكبر من جهاز إرسال واحد كبير، حيث يمكن استخدام نفس التردد لروابط متعددة طالما أنها في خلايا مختلفة.
• تستهلك الأجهزة المحمولة طاقة أقل من جهاز إرسال واحد أو قمر صناعي لأن أبراج الاتصالات الخلوية أقرب
• تغطي مساحة أكبر من تلك التي يغطيها جهاز إرسال أرضي واحد، حيث يمكن إضافة أبراج خلوية إضافية إلى ما لا نهاية ولا يحدها الأفق.
• القدرة على استخدام إشارات ذات تردد أعلى (وبالتالي نطاق ترددي متاح أكبر / معدلات بيانات أسرع) والتي لا تستطيع الانتشار لمسافات طويلة
• بفضل ضغط البيانات وتقنية تعدد الإرسال، يمكن أن تنتقل عدة قنوات فيديو (بما في ذلك الفيديو الرقمي) وقنوات صوتية عبر إشارة تردد أعلى على حامل واحد عريض النطاق

قامت شركات الاتصالات الكبرى بنشر شبكات خلوية للصوت والبيانات تغطي معظم المناطق المأهولة بالسكان على سطح الأرض . وهذا يتيح ربط الهواتف المحمولة والأجهزة الأخرى بشبكة الهاتف العامة والوصول إلى الإنترنت . بالإضافة إلى خدمات الصوت والبيانات التقليدية، تدعم الشبكات الخلوية الآن تطبيقات إنترنت الأشياء ، حيث تربط أجهزة مثل العدادات الذكية والمركبات وأجهزة الاستشعار الصناعية.

لقد أدى تطور شبكات الهاتف المحمول من الجيل الأول إلى الجيل الخامس تدريجياً إلى سرعات أعلى، وزمن استجابة أقل، ودعم لعدد أكبر من الأجهزة، مما يتيح تطبيقات متقدمة في مجالات مثل الرعاية الصحية والنقل والمدن الذكية .

يمكن استخدام شبكات الهاتف المحمول الخاصة لأغراض البحث ^{[ 3 ]} أو للمؤسسات الكبيرة وأساطيل المركبات، مثل مراكز الإرسال لوكالات السلامة العامة المحلية أو شركات سيارات الأجرة، وكذلك للاتصالات اللاسلكية المحلية في المؤسسات والبيئات الصناعية مثل المصانع والمستودعات والمناجم ومحطات الطاقة والمحطات الفرعية ومنشآت النفط والغاز والموانئ. ^{[ 4 ]}

في نظام الاتصالات الخلوية ، تُقسّم المنطقة المراد تزويدها بخدمة الراديو إلى خلايا وفق نمط يعتمد على التضاريس وخصائص الاستقبال. تتخذ أنماط هذه الخلايا أشكالًا منتظمة تقريبًا، مثل السداسيات والمربعات والدوائر، مع أن الخلايا السداسية هي الأكثر شيوعًا. تُخصّص لكل خلية من هذه الخلايا عدة ترددات (من _f1 إلى f6 ) ولكل _تردد محطة راديو أساسية مقابلة . يمكن إعادة استخدام مجموعة الترددات في خلايا أخرى، شريطة عدم إعادة استخدام الترددات نفسها في خلايا متجاورة، تجنبًا لتداخل القنوات .  

تُعزى زيادة سعة شبكة الهاتف المحمول، مقارنةً بشبكة ذات مُرسِل واحد، إلى نظام تحويل الاتصالات المتنقلة الذي طوره آموس جويل من مختبرات بيل ^{[ 5 ]،} والذي يسمح لعدة متصلين في منطقة معينة باستخدام التردد نفسه عن طريق تحويل المكالمات إلى أقرب برج خلوي متاح لديه هذا التردد. تُعد هذه الاستراتيجية فعّالة لأن ترددًا لاسلكيًا معينًا يُمكن إعادة استخدامه في منطقة أخرى لإرسال بيانات غير ذات صلة. في المقابل، لا يستطيع المُرسِل الواحد التعامل إلا مع إرسال واحد لتردد معين. لا مفر من وجود مستوى معين من التداخل من الإشارة القادمة من الخلايا الأخرى التي تستخدم التردد نفسه. وبالتالي، يجب أن تكون هناك فجوة خلوية واحدة على الأقل بين الخلايا التي تُعيد استخدام التردد نفسه في نظام الوصول المتعدد بتقسيم التردد (FDMA) القياسي.

لنفترض شركة سيارات أجرة، حيث يحتوي كل جهاز لاسلكي على زر يدوي لاختيار القناة وضبط الترددات المختلفة. أثناء تنقل السائقين، ينتقلون بين القنوات. يعرف السائقون التردد الذي يغطي منطقة معينة تقريبًا. عندما لا يستقبلون إشارة من جهاز الإرسال، يجربون قنوات أخرى حتى يجدوا قناة تعمل. يتحدث سائقو سيارات الأجرة واحدًا تلو الآخر فقط عند دعوتهم من قبل مشغل المحطة الأساسية. هذا نوع من أنواع تقنية الوصول المتعدد بتقسيم الوقت (TDMA).

أمثلة على الأجهزة الحديثة التي قد تستخدم شبكات الهاتف المحمول: هاتف محمول (أعلى اليسار)، زر الطوارئ/الذعر في السيارة (أعلى اليمين)، عداد كهرباء ذكي (أسفل اليسار) ومودم USB للنطاق العريض المتنقل متصل بجهاز كمبيوتر محمول (أسفل اليمين).

طُرحت فكرة إنشاء شبكة هاتف خلوي قياسية لأول مرة في 11 ديسمبر 1947. وقد طرح هذا الاقتراح دوغلاس إتش. رينغ ، وهو مهندس في مختبرات بيل ، في مذكرة داخلية يقترح فيها تطوير نظام هاتف خلوي بواسطة شركة AT&T . ^{[ 6 ] [ 7 ]}

أُطلقت أول شبكة خلوية تجارية، من الجيل الأول (1G )، في اليابان عام 1979 من قِبل شركة نيبون للتلغراف والهاتف (NTT)، في البداية في منطقة طوكيو الكبرى . مع ذلك، لم تُسوّق NTT النظام تجاريًا في البداية؛ إذ كان الدافع وراء إطلاقه المبكر هو السعي لفهم نظام خلوي عملي، وليس الرغبة في الربح منه. ^{[ 8 ] [ 9 ]} وفي عام 1981، أُنشئ نظام الهاتف المحمول النوردي كأول شبكة تُغطي دولة بأكملها. أُطلقت الشبكة في السويد والنرويج عام 1981، ثم في فنلندا والدنمارك في أوائل عام 1982. وقد أطلقت شركة Televerket ، وهي شركة مملوكة للدولة مسؤولة عن الاتصالات في السويد، هذا النظام. ^{[ 8 ] [ 10 ] [ 11 ]}

في سبتمبر 1981، أسس يان ستينبيك ، الممول ورجل الأعمال، شركة كومفيك ، وهي شركة اتصالات سويدية. كانت كومفيك أول شركة اتصالات أوروبية تتحدى احتكار الدولة لقطاع الهاتف. ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]} ووفقًا لمصادر، كانت كومفيك أول من أطلق نظامًا خلويًا آليًا تجاريًا قبل أن تطلق شركة تيليفيركيت نظامها الخاص في أكتوبر 1981. ومع ذلك، عند إطلاق الشبكة الجديدة، هددت هيئة البريد والاتصالات السويدية بإغلاق النظام بعد ادعائها أن الشركة استخدمت معدات آلية غير مرخصة قد تتداخل مع شبكاتها. ^{[ 14 ] [ 15 ]} وفي ديسمبر 1981، منحت السويد شركة كومفيك ترخيصًا لتشغيل شبكتها الخلوية الآلية الخاصة بها، انطلاقًا من مبدأ المنافسة السوقية. ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]}

طوّرت شركة بيل سيستم تقنية الاتصالات الخلوية منذ عام 1947، وكانت لديها شبكات خلوية عاملة في شيكاغو ، إلينوي ، ^{[ 17 ]} ودالاس ، تكساس ، قبل عام 1979؛ ومع ذلك، أدت المعارك التنظيمية إلى تأخير نشر شركة AT&T لخدمة الاتصالات الخلوية حتى عام 1983، ^{[ 18 ]} عندما قدمت شركتها القابضة الإقليمية إلينوي بيل خدمة الاتصالات الخلوية لأول مرة. ^{[ 19 ]}

واصلت تقنية شبكات الجيل الأول الخلوية توسيع نطاقها ليشمل بقية أنحاء العالم. في عام 1990، دخلت شركة ميليكوم ، وهي شركة اتصالات، في شراكة استراتيجية مع عمليات كومفيك الخلوية الدولية لتأسيس شركة ميليكوم الدولية للاتصالات الخلوية. ^{[ 20 ]} ثم أنشأت الشركة موطئ قدم لأنظمة الجيل الأول في غانا، أفريقيا، تحت العلامة التجارية موبيتل. ^{[ 21 ]} وفي عام 2006، تم تغيير اسم عمليات الشركة في غانا إلى تيغو. ^{[ 22 ]}

بدأت ثورة الاتصالات اللاسلكية في أوائل التسعينيات، ^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]} مما أدى إلى الانتقال من الشبكات التناظرية إلى الشبكات الرقمية . ^{[ 26 ]} تم ابتكار ترانزستور MOSFET في مختبرات بيل بين عامي 1955 و1960، ^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]} وتم تكييفه للشبكات الخلوية بحلول أوائل التسعينيات، مع الانتشار الواسع لأجهزة MOSFET للطاقة ، و LDMOS ( مضخم الترددات الراديوية )، و RF CMOS ( دائرة الترددات الراديوية )، مما أدى إلى تطوير وانتشار شبكات الهاتف المحمول اللاسلكية الرقمية. ^{[ 26 ] [ 32 ] [ 33 ]}

تم إطلاق أول شبكة خلوية رقمية تجارية، وهي الجيل الثاني (2G )، في عام 1991. وقد أدى ذلك إلى إثارة المنافسة في هذا القطاع حيث تحدى المشغلون الجدد مشغلي شبكة الجيل الأول التناظرية القائمة.

ولتمييز الإشارات من عدة أجهزة إرسال مختلفة، تم تطوير عدد من طرق الوصول إلى القناة ، بما في ذلك الوصول المتعدد بتقسيم التردد (FDMA، المستخدم في الأنظمة التناظرية وأنظمة D-AMPS )، والوصول المتعدد بتقسيم الوقت (TDMA، المستخدم في نظام GSM )، والوصول المتعدد بتقسيم الشفرة (CDMA، الذي استخدم لأول مرة في نظام PCS ، وهو أساس الجيل الثالث 3G ). ^{[ 2 ]}

في تقنية FDMA، تختلف ترددات الإرسال والاستقبال المستخدمة من قبل المستخدمين المختلفين في كل خلية. خصصت لكل مكالمة خلوية زوج من الترددات (أحدهما من القاعدة إلى الهاتف المحمول، والآخر من الهاتف المحمول إلى القاعدة) لتوفير تشغيل ثنائي الاتجاه . احتوت أنظمة AMPS الأصلية على 666 زوجًا من القنوات، 333 لكل من نظام CLEC "A" ونظام ILEC "B". تم توسيع عدد القنوات إلى 416 زوجًا لكل ناقل، ولكن في النهاية، يحد عدد قنوات الترددات اللاسلكية من عدد المكالمات التي يمكن لموقع الخلية معالجتها. تُعد تقنية FDMA مألوفة لشركات الهاتف، التي استخدمت تقنية تعدد الإرسال بتقسيم التردد لإضافة قنوات إلى شبكاتها السلكية من نقطة إلى نقطة قبل أن تجعل تقنية تعدد الإرسال بتقسيم الوقت تقنية FDM قديمة.

في تقنية TDMA، تختلف فترات الإرسال والاستقبال المستخدمة من قبل المستخدمين المختلفين في كل خلية. تستخدم TDMA عادةً الإشارات الرقمية لتخزين وإعادة توجيه دفعات من بيانات الصوت، حيث تُقسّم هذه الدفعات إلى شرائح زمنية للإرسال، ثم تُوسّع عند الاستقبال لإنتاج صوت طبيعي إلى حد ما. تُدخل TDMA تأخيرًا زمنيًا في الإشارة الصوتية. طالما أن هذا التأخير قصير بما يكفي بحيث لا يُسمع الصوت المتأخر كصدى، فلا يُشكّل مشكلة. تُعد TDMA تقنية مألوفة لشركات الاتصالات، التي استخدمت تقنية تقسيم الوقت لإضافة قنوات إلى شبكاتها السلكية من نقطة إلى نقطة قبل أن يُصبح تحويل الحزم تقنية TDM قديمة.

يعتمد مبدأ تقنية الوصول المتعدد بتقسيم الشفرة (CDMA) على تقنية الطيف المنتشر التي طُوّرت للاستخدام العسكري خلال الحرب العالمية الثانية ، ثم جرى تحسينها خلال الحرب الباردة لتصبح تقنية الطيف المنتشر بالتسلسل المباشر ( DSSS) ، والتي استُخدمت في أنظمة الاتصالات الخلوية المبكرة بتقنية CDMA وشبكات الواي فاي . تتيح تقنية DSSS إجراء عدة مكالمات هاتفية متزامنة على قناة تردد لاسلكي واحدة عريضة النطاق، دون الحاجة إلى تقسيمها زمنيًا أو تردديًا. ورغم أنها أكثر تطورًا من أنظمة الوصول المتعدد القديمة (وغير مألوفة لشركات الاتصالات التقليدية لأنها لم تُطوّر في مختبرات بيل )، فقد حققت تقنية CDMA نجاحًا كبيرًا لتصبح أساسًا لأنظمة الاتصالات الخلوية من الجيل الثالث (3G).

توفر طرق التعدد المتاحة الأخرى، مثل MIMO ، وهي نسخة أكثر تطورًا من تنوع الهوائيات ، بالإضافة إلى تشكيل الحزمة النشط، قدرةً أكبر بكثير على التعدد المكاني مقارنةً بخلايا AMPS الأصلية، التي كانت تغطي عادةً مساحةً واحدةً إلى ثلاث مساحات فريدة فقط. يتيح نشر MIMO على نطاق واسع إعادة استخدام القنوات بشكل أكبر، مما يزيد من عدد المشتركين في كل موقع خلوي، أو معدل نقل بيانات أعلى لكل مستخدم، أو مزيجًا من ذلك. توفر أجهزة مودم تعديل السعة التربيعية (QAM) عددًا متزايدًا من البتات لكل رمز، مما يسمح بعدد أكبر من المستخدمين لكل ميغاهرتز من عرض النطاق الترددي (ومستويات أعلى من نسبة الإشارة إلى الضوضاء)، أو معدل نقل بيانات أعلى لكل مستخدم، أو مزيجًا من ذلك.

تتمثل السمة الرئيسية لشبكة الهاتف المحمول في قدرتها على إعادة استخدام الترددات لزيادة التغطية والسعة. وكما ذُكر سابقًا، يجب أن تستخدم الخلايا المتجاورة ترددات مختلفة، ومع ذلك، لا توجد مشكلة في تشغيل خليتين متباعدتين بما فيه الكفاية على نفس التردد، شريطة ألا تُرسل أبراج الشبكة ومعدات مستخدميها طاقة زائدة. ^{[ 2 ]}

تُحدد مسافة إعادة الاستخدام ومعامل إعادة الاستخدام العناصر التي تُحدد معدل إعادة الاستخدام. تُحسب مسافة إعادة الاستخدام، D، على النحو التالي:

${\displaystyle D=R{\sqrt {3N}}}$،

حيث يُمثل R نصف قطر الخلية، و N عدد الخلايا في كل مجموعة. قد يتراوح نصف قطر الخلايا من 1 إلى 30 كيلومترًا (0.62 إلى 18.64 ميلًا) . كما يمكن أن تتداخل حدود الخلايا المتجاورة، ويمكن تقسيم الخلايا الكبيرة إلى خلايا أصغر. ^{[ 34 ]} 

معامل إعادة استخدام التردد هو معدل إمكانية استخدام التردد نفسه في الشبكة. وهو يساوي 1/K (أو K وفقًا لبعض المراجع)، حيث K هو عدد الخلايا التي لا يمكنها استخدام الترددات نفسها للإرسال. القيم الشائعة لمعامل إعادة استخدام التردد هي 1/3، 1/4، 1/7، 1/9، و1/12 (أو 3، 4، 7، 9، و12، حسب الترميز). ^{[ 35 ]}

في حالة وجود N هوائي قطاعي في موقع محطة أساسية واحدة، لكل منها اتجاه مختلف، يمكن لموقع المحطة الأساسية خدمة N قطاعًا مختلفًا. عادةً ما تكون N تساوي 3. يشير نمط إعادة الاستخدام N/K إلى تقسيم إضافي للتردد بين N هوائي قطاعي لكل موقع. من أنماط إعادة الاستخدام الحالية والتاريخية: 3/7 (نظام AMPS في أمريكا الشمالية)، و6/4 (نظام NAMPS من موتورولا)، و3/4 ( نظام GSM ).

إذا كان إجمالي عرض النطاق الترددي المتاح هو B ، فلا يمكن لكل خلية استخدام سوى عدد من قنوات التردد التي تتوافق مع عرض نطاق ترددي B/K ، ويمكن لكل قطاع استخدام عرض نطاق ترددي B/NK .

تستخدم أنظمة الوصول المتعدد بتقسيم الشفرة (CDMA) نطاق تردد أوسع لتحقيق نفس معدل الإرسال الذي تحققه أنظمة FDMA، ولكن يتم تعويض ذلك بإمكانية استخدام عامل إعادة استخدام تردد يساوي 1، على سبيل المثال باستخدام نمط إعادة استخدام 1/1. بعبارة أخرى، تستخدم مواقع المحطات الأساسية المتجاورة نفس الترددات، ويتم فصل المحطات الأساسية والمستخدمين المختلفين بواسطة رموز بدلاً من الترددات. على الرغم من أن N مُوضحة كـ 1 في هذا المثال، إلا أن هذا لا يعني أن خلية CDMA تحتوي على قطاع واحد فقط، بل يعني أن عرض نطاق الخلية بالكامل متاح لكل قطاع على حدة.

في الآونة الأخيرة، يجري نشر أنظمة الوصول المتعدد بتقسيم التردد المتعامد، مثل LTE، مع إعادة استخدام تردد بنسبة 1. ولأن هذه الأنظمة لا تُوزّع الإشارة عبر نطاق التردد، فإن إدارة موارد الراديو بين الخلايا تُعدّ ضرورية لتنسيق تخصيص الموارد بين مواقع الخلايا المختلفة والحدّ من التداخل بينها. توجد وسائل عديدة لتنسيق التداخل بين الخلايا (ICIC) مُحدّدة بالفعل في المعيار. ^{[ 36 ]} يُعدّ الجدولة المنسقة، وتقنية MIMO متعددة المواقع، وتشكيل الحزمة متعدد المواقع أمثلة أخرى لإدارة موارد الراديو بين الخلايا، والتي قد تُعتمد كمعيار في المستقبل.

تستخدم أبراج الاتصالات الخلوية عادةً إشارة موجهة لتحسين الاستقبال في المناطق ذات الكثافة المرورية العالية. في الولايات المتحدة ، تحدد لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) قدرة إشارات أبراج الاتصالات الخلوية متعددة الاتجاهات بـ 100 واط. أما إذا كان البرج مزودًا بهوائيات موجهة، فتسمح اللجنة لمشغل الخلية ببث ما يصل إلى 500 واط من القدرة الإشعاعية الفعالة (ERP). ^{[ 37 ]}

على الرغم من أن أبراج الاتصالات الخلوية الأصلية كانت تُنتج إشارة متساوية ومتعددة الاتجاهات، وتقع في مراكز الخلايا، إلا أنه يُمكن إعادة رسم خريطة خلوية بحيث تقع أبراج الهاتف الخلوي عند زوايا الأشكال السداسية حيث تلتقي ثلاث خلايا. ^{[ 38 ]} يحتوي كل برج على ثلاث مجموعات من الهوائيات الاتجاهية موجهة في ثلاثة اتجاهات مختلفة بزاوية 120 درجة لكل خلية (بإجمالي 360 درجة)، وتستقبل/ترسل الإشارات إلى ثلاث خلايا مختلفة بترددات مختلفة. يوفر هذا ثلاث قنوات على الأقل، وثلاثة أبراج لكل خلية، مما يزيد بشكل كبير من فرص استقبال إشارة قابلة للاستخدام من اتجاه واحد على الأقل.

الأرقام في الرسم التوضيحي هي أرقام القنوات، والتي تتكرر كل 3 خلايا. يمكن تقسيم الخلايا الكبيرة إلى خلايا أصغر للمناطق ذات الحجم الكبير. ^{[ 39 ]}

تستخدم شركات الهواتف المحمولة أيضًا هذه الإشارة الاتجاهية لتحسين الاستقبال على طول الطرق السريعة وداخل المباني مثل الملاعب والساحات الرياضية. ^{[ 37 ]}

تحتوي جميع أنظمة الاتصالات الخلوية تقريبًا على آلية بثّ ما. يمكن استخدام هذه الآلية مباشرةً لتوزيع المعلومات على عدة هواتف محمولة. في أنظمة الاتصالات الخلوية ، على سبيل المثال ، يُستخدم البثّ بشكل أساسي لإنشاء قنوات اتصال مباشر بين جهاز الإرسال والاستقبال في الهاتف المحمول والمحطة الأساسية. تُعرف هذه العملية باسم "النداء" . وتشمل إجراءات النداء الشائعة ثلاثة أنواع: النداء التسلسلي، والنداء المتوازي، والنداء الانتقائي.

تختلف تفاصيل عملية الترحيل من شبكة لأخرى، ولكن عادةً ما نعرف عددًا محدودًا من الخلايا التي يتواجد فيها الهاتف (تُسمى هذه المجموعة من الخلايا منطقة الموقع في نظامي GSM أو UMTS ، أو منطقة التوجيه في حال وجود جلسة بيانات؛ أما في LTE ، فتُجمع الخلايا في مناطق التتبع). يتم الترحيل بإرسال رسالة بث إلى جميع هذه الخلايا. يمكن استخدام رسائل الترحيل لنقل المعلومات. يحدث هذا في أجهزة الترحيل ، وفي أنظمة CDMA لإرسال الرسائل النصية القصيرة ، وفي نظام UMTS حيث يسمح بانخفاض زمن استجابة التنزيل في الاتصالات القائمة على الحزم.

في شبكات LTE/4G، يتم بدء إجراء الترحيل بواسطة MME عندما تكون هناك حاجة لتسليم حزم البيانات إلى UE.

أنواع الترحيل التي يدعمها MME هي:

• أساسي.
• SGs_CS و SGs_PS.
• من QCI_1 إلى QCI_9.

في نظام سيارات الأجرة البدائي، عندما تبتعد سيارة الأجرة عن البرج الأول وتقترب من البرج الثاني، يقوم سائقها بالتبديل يدويًا بين الترددات حسب الحاجة. وإذا انقطع الاتصال بسبب فقدان الإشارة، يطلب السائق من مشغل المحطة الأساسية إعادة إرسال الرسالة على تردد مختلف.

في نظام الاتصالات الخلوية، أثناء انتقال أجهزة الإرسال والاستقبال المتنقلة الموزعة من خلية إلى أخرى خلال اتصال مستمر، يتم التبديل بين ترددات الخلايا إلكترونيًا دون انقطاع أو تدخل من مشغل المحطة الأساسية أو أي تبديل يدوي. يُعرف هذا بالتسليم أو الانتقال. عادةً، يتم اختيار قناة جديدة تلقائيًا للوحدة المتنقلة على المحطة الأساسية الجديدة التي ستخدمها. ثم تنتقل الوحدة المتنقلة تلقائيًا من القناة الحالية إلى القناة الجديدة، ويستمر الاتصال.

تختلف التفاصيل الدقيقة لانتقال نظام الهاتف المحمول من محطة أساسية إلى أخرى بشكل كبير من نظام إلى آخر (انظر المثال أدناه لمعرفة كيفية إدارة شبكة الهاتف المحمول لعملية التسليم).

أكثر الأمثلة شيوعًا على الشبكات الخلوية هي شبكة الهاتف المحمول. الهاتف المحمول هو جهاز هاتف محمول يستقبل أو يجري المكالمات عبر محطة قاعدية أو برج إرسال. وتُستخدم موجات الراديو لنقل الإشارات من وإلى الهاتف المحمول.

تستخدم شبكات الهاتف المحمول الحديثة الخلايا لأن الترددات الراديوية مورد محدود ومشترك. تقوم مواقع الخلايا والهواتف بتغيير الترددات تحت تحكم حاسوبي، وتستخدم أجهزة إرسال منخفضة الطاقة، بحيث يمكن استخدام العدد المحدود عادةً من الترددات الراديوية في وقت واحد من قبل العديد من المتصلين مع تقليل التداخل.

تستخدم شركات تشغيل الهواتف المحمولة شبكة خلوية لتوفير التغطية والسعة اللازمتين لمشتركيها. تُقسّم المناطق الجغرافية الواسعة إلى خلايا أصغر لتجنب فقدان الإشارة في حال انقطاعها، ولدعم عدد كبير من الهواتف العاملة في تلك المنطقة. جميع مواقع الخلايا متصلة بمقاسم الهاتف (أو المحولات)، والتي بدورها تتصل بشبكة الهاتف العامة .

في المدن، قد يصل مدى كل موقع خلوي إلى حوالي 0.80 كيلومتر ، بينما في المناطق الريفية، قد يصل المدى إلى 8 كيلومترات . ومن الممكن أن يتلقى المستخدم إشارات من موقع خلوي يبعد 40 كيلومترًا في المناطق المفتوحة. أما في المناطق الريفية ذات التغطية الضعيفة والأبراج العالية، فقد تصل خدمة الصوت والرسائل الأساسية إلى 80 كيلومترًا ، مع وجود قيود على عرض النطاق الترددي وعدد المكالمات المتزامنة.    

بما أن معظم الهواتف المحمولة تستخدم تقنية الاتصالات الخلوية ، بما في ذلك GSM و CDMA و AMPS (التناظرية)، فإن مصطلح "الهاتف الخلوي" يُستخدم في بعض المناطق، وخاصة الولايات المتحدة، كمرادف لمصطلح "الهاتف المحمول". مع ذلك، فإن الهواتف الفضائية هي هواتف محمولة لا تتصل مباشرة ببرج اتصالات خلوي أرضي، ولكنها قد تتصل به بشكل غير مباشر عبر قمر صناعي.

توجد عدة تقنيات خلوية رقمية مختلفة، منها: النظام العالمي للاتصالات المتنقلة (GSM)، وخدمة الراديو العامة للبيانات (GPRS)، و cdmaOne ، و CDMA2000 ، و EV-DO ( التطور الأمثل للبيانات )، وEDGE ( معدلات البيانات المحسّنة لتطور GSM )، ونظام الاتصالات المتنقلة العالمي (UMTS)، و DECT ( الاتصالات اللاسلكية الرقمية المحسّنة )، وIS-136/TDMA ( نظام الوصول المتعدد بتقسيم الوقت الرقمي )، وiDEN ( الشبكة الرقمية المتكاملة المحسّنة ). وقد سلك الانتقال من المعايير التناظرية إلى الرقمية مسارًا مختلفًا تمامًا في أوروبا والولايات المتحدة . ^{[ 40 ]} ونتيجةً لذلك، ظهرت معايير رقمية متعددة في الولايات المتحدة، بينما اتجهت أوروبا والعديد من الدول نحو معيار GSM .

القوائم والمعلومات التقنية:

• تقنيات الهاتف المحمول
  • شبكات الجيل الثاني (أول شبكات رقمية، بينما كانت شبكات الجيل الأول والجيل صفر تناظرية):
    • GSM
      • بيانات تبديل الدوائر (CSD)
      • GPRS
      • إيدج (IMT-SC)
      • الحافة المتطورة
    • مضخمات الصوت الرقمية
      • بيانات الحزم الرقمية الخلوية (CDPD)
    • cdmaOne (IS-95)
      • بيانات تبديل الدوائر (CSD)
    • نظام الهاتف المحمول الشخصي (PHS)
    • الهاتف المحمول الرقمي الشخصي
  • شبكات الجيل الثالث :
    • UMTS
      • W-CDMA (واجهة الهواء)
      • TD-CDMA (واجهة الهواء)
      • TD-SCDMA (واجهة هوائية)
        • HSPA
        • HSDPA
        • HSPA+
    • CDMA2000
      • FDMA (واجهة الهواء)
        • إيفدو
          • SVDO
  • شبكات الجيل الرابع :
    • IMT Advanced
    • LTE (TD-LTE)
      • LTE المتقدم
      • LTE Advanced Pro
    • واي ماكس
      • واي ماكس المتقدم (واي فاي مان المتقدم)
    • النطاق العريض فائق السرعة عبر الهاتف المحمول (لم يتم تسويقه تجارياً قط)
    • تم إيقاف تشغيل MBWA (IEEE 802.20، الوصول اللاسلكي للنطاق العريض المتنقل، HC-SDMA، iBurst)
  • شبكات الجيل الخامس :
    • 5G NR
      • الجيل الخامس المتقدم

ابتداءً من EVDO، يمكن أيضاً استخدام التقنيات التالية لتحسين الأداء:

• تقنية MIMO وتقنية SDMA وتقنية تشكيل الحزمة
• الترددات الخلوية
  • نطاقات تردد CDMA
  • نطاقات تردد GSM
  • نطاقات تردد UMTS
  • نطاقات تردد LTE
  • نطاقات تردد 5G NR
• الشبكات المنشورة بواسطة التكنولوجيا
  • قائمة شبكات UMTS
  • قائمة شبكات CDMA2000
  • قائمة شبكات LTE
  • قائمة شبكات WiMAX المنشورة
  • قائمة شبكات الجيل الخامس NR
• الشبكات المنتشرة حسب البلد (بما في ذلك التكنولوجيا والترددات)
  • قائمة مشغلي شبكات الهاتف المحمول في أوروبا
  • قائمة مشغلي شبكات الهاتف المحمول في الأمريكتين
  • قائمة مشغلي شبكات الهاتف المحمول في منطقة آسيا والمحيط الهادئ
  • قائمة مشغلي شبكات الهاتف المحمول في الشرق الأوسط وأفريقيا
  • قائمة بمشغلي شبكات الهاتف المحمول (ملخص)
• رمز الدولة للهاتف المحمول - الرمز والتردد والتكنولوجيا لكل مشغل في كل دولة
• مقارنة معايير الهواتف المحمولة
• قائمة ماركات الهواتف المحمولة حسب البلد (الشركات المصنعة)

معدات:

• مكرر خلوي
• جهاز توجيه خلوي
• جهاز لاسلكي متنقل احترافي (PMR)
• أوبن بي تي إس
• رأس راديو عن بعد
• وحدة النطاق الأساسي
• شبكة الوصول اللاسلكي
• مواقع أبراج الاتصالات المتنقلة

آخر:

• أنواع الهوائيات
• حركة مرور الهاتف المحمول
• تقنية MIMO (مدخلات متعددة ومخرجات متعددة)
• الحوسبة الطرفية المتنقلة
• إشعاع الهاتف المحمول والصحة
• محاكاة الشبكة
• خدمة الاتصالات الشخصية
• إدارة موارد الراديو (RRM)
• التوجيه في الشبكات الخلوية
• قوة الإشارة
• الباب 47 من قانون اللوائح الفيدرالية

• ب. كي، د. سميث. هندسة حركة الاتصالات في عالم تنافسي. دار نشر إلسيفير ساينس بي في، أمستردام، هولندا، 1999. رقم ISBN 978-0444502681الفصل 1 (الجلسة العامة) والفصل 3 (عبر الهاتف المحمول).
• ويليام سي واي لي، أنظمة الاتصالات الخلوية المتنقلة (1989)، ماكجرو هيل. رقم ISBN 978-0-071-00790-0.

• راسيتي، روبرت سي. (يوليو 1995). "التكنولوجيا الخلوية" . جامعة نوفا الجنوبية الشرقية. مؤرشف من الأصل في 15 يوليو 2013. تم الاطلاع عليه في 2 أبريل 2012 .
• تاريخ الشبكات الخلوية
• ما هي شبكات الهاتف المحمول؟ خصائص وتطورات شبكات الجيل الأول إلى الجيل السادس ( مؤرشف بتاريخ ٢٧ يوليو ٢٠٢١ في أرشيف الإنترنت)
• التفاصيل الفنية المتعلقة بإجراءات استدعاء شبكة LTE مع شرح مسار المكالمة .