Sebelum ponsel pintar menjadi perpanjangan tangan kita, komunikasi seluler adalah sebuah kemewahan. Itu bukan untuk pengemudi rata-rata. Itu untuk orang-orang yang benar-benar harus berbicara sambil bergerak.
Mereka memasang telepon radio di mobil mereka. Ini bukanlah perangkat ramping yang kita bawa saat ini. Itu adalah kotak besar dengan antena yang terlihat seperti sirip hiu. Sistem ini mengandalkan satu menara antena pusat per kota. Hanya satu.
Menara itu mungkin menawarkan 25 saluran. Itu saja. Dua puluh lima percakapan untuk seluruh wilayah metropolitan.
Untuk membuatnya berfungsi, telepon mobil Anda memerlukan pemancar yang besar. Itu harus mendorong sinyal sejauh 40 hingga 50 mil. Itu kira-kira 70 kilometer. Perangkat kerasnya sangat kuat. Biayanya sangat mahal. Kapasitasnya kecil.
Anda tidak bisa begitu saja mengangkat telepon dan menelepon. Saluran yang ada tidak cukup. Jika semua orang mencoba menggunakan sistem sekaligus, jaringan akan runtuh. Ini merupakan infrastruktur yang mahal bagi sebagian kecil populasi.
Kejeniusan Penggunaan Kembali Frekuensi
Sistem seluler mengubah segalanya dengan memecah kota menjadi sel-sel kecil.
Bayangkan sebuah peta. Sekarang bagilah menjadi segi enam. Setiap segi enam adalah sel. Setiap sel memiliki menara berdaya rendahnya sendiri. Di sinilah keajaiban terjadi.
Kejeniusan bukan sekadar liputan. Ini adalah penggunaan kembali frekuensi.
Karena setiap sel menggunakan pemancar berdaya rendah, frekuensi radio yang sama dapat digunakan di sel yang tidak berdekatan. Anda dapat melakukan percakapan di pusat kota Manhattan menggunakan Saluran A. Pada saat yang sama, seseorang di Jersey City dapat menggunakan Saluran A. Dan seseorang di Queens juga dapat menggunakannya.
Hal ini memungkinkan penggunaan kembali frekuensi secara ekstensif di seluruh kota. Tiba-tiba, jutaan orang bisa menggunakan ponsel secara bersamaan. Jaringannya berskala. Biayanya turun. Teknologi ini menjadi pasar massal.
Membandingkan Ponsel dengan Radio CB
Memahami kecanggihan ponsel modern memerlukan melihat apa yang ada sebelumnya. Bandingkan dengan radio CB atau walkie-talkie.
Walkie-talkie adalah radio dua arah. Anda menekan sebuah tombol. Anda berbicara. Semua orang di saluran itu mendengarkan Anda. Sederhana saja. Itu terbatas. Ini adalah satu-ke-banyak.
Radio CB serupa. Anda memilih saluran. Anda menyiarkan. Pengguna CB lain di saluran itu mendengarkan. Jika orang lain sedang berbicara, tunggu saja. Ini adalah sumber daya bersama.
Ponsel berbeda. Ini adalah percakapan pribadi dua arah. Tapi ia menggunakan prinsip dasar gelombang radio yang sama. Perbedaannya terletak pada serah terimanya.
Saat Anda berpindah dari satu sel ke sel lainnya, ponsel Anda berpindah menara dengan mulus. Ia melakukan ini tanpa memutuskan panggilan. Jaringan mengelola handoff. Pengguna bahkan tidak menyadari hal itu sedang terjadi.
Ini bukan hanya tentang berbicara. Ini tentang mengelola sumber daya. Setiap detik, ponsel Anda berkomunikasi dengan menara terdekat. Ini memeriksa kekuatan sinyal. Itu meminta bandwidth. Itu diserahkan ke sel berikutnya saat Anda mengemudi.
Beginilah cara jaringan seluler mendukung jutaan pengguna. Ini bukan tentang satu menara besar. Ini tentang banyak hal kecil. Ini tentang penggunaan kembali. Ini tentang kecerdasan.
Teknologinya rumit. Hasilnya sederhana. Anda hanya berbicara.
Walkie-talkie dan radio CB memiliki keterbatasan mendasar: keduanya merupakan perangkat setengah dupleks. Anda tidak dapat berbicara dan mendengarkan pada saat yang bersamaan. Kedua pihak pada saluran CB menggunakan frekuensi yang sama, artinya hanya satu orang yang dapat mengirimkan sementara yang lain menunggu. Ponsel beroperasi secara berbeda. Ini adalah perangkat dupleks penuh. Satu frekuensi menangani suara Anda sementara frekuensi kedua yang terpisah mendengarkan orang lain. Anda dapat berbicara dan mendengar secara bersamaan.
Skala konektivitas antar teknologi sangat berbeda-beda. Walkie-talkie standar biasanya hanya menawarkan satu saluran. Radio CB memperluasnya menjadi 40 saluran. Ponsel modern memanfaatkan kolam yang jauh lebih besar. Tergantung pada jaringannya, satu perangkat dapat mengakses 1.664 saluran atau lebih. Volume frekuensi yang tersedia ini memungkinkan lebih banyak pengguna secara bersamaan.
Rentang adalah pembeda utama lainnya. Walkie-talkie dasar dengan pemancar 0,25 watt menjangkau sekitar satu mil (1,6 kilometer). Radio CB menggunakan lebih banyak daya. Pemancar 5 wattnya mampu menjangkau jarak sekitar lima mil (8 kilometer). Ponsel tidak hanya mengandalkan daya mentah saja. Mereka mengandalkan arsitektur seluler.
Ponsel beroperasi dalam jaringan zona yang tumpang tindih yang disebut sel. Saat Anda berpindah, ponsel Anda berpindah dari satu sel ke sel berikutnya. Proses handoff ini memungkinkan Anda berkendara ratusan mil sambil tetap mempertahankan percakapan. Jangkauannya secara efektif hanya dibatasi oleh jangkauan jaringan, bukan kekuatan perangkat genggam Anda.
Dalam sistem telepon seluler analog pada umumnya di Amerika Serikat, operator dialokasikan sekitar 800 frekuensi untuk seluruh kota. Untuk mengelola spektrum ini secara efisien, para insinyur membagi kota menjadi zona-zona yang lebih kecil. Setiap sel mencakup sekitar 10 mil persegi (26 kilometer persegi). Zona-zona ini sering divisualisasikan sebagai segi enam pada sebuah grid.
Model heksagonal bukan hanya sekedar pajangan. Ini membantu menggambarkan bagaimana frekuensi digunakan kembali. Karena telepon seluler dan stasiun pangkalan menggunakan pemancar berdaya rendah, sinyal tidak terlalu banyak mengalir ke zona tetangga. Hal ini memungkinkan sel-sel yang tidak berdekatan untuk menggunakan kembali frekuensi yang sama. Satu set sel mungkin menggunakan frekuensi A, sementara sel yang berjarak dua hop juga menggunakan frekuensi A. Penggunaan kembali ini melipatgandakan kapasitas sistem.
Setiap sel ditambatkan oleh stasiun pangkalan. Infrastruktur ini terdiri dari menara dan bangunan di dekatnya yang menampung peralatan radio. Stasiun pangkalan bertindak sebagai pintu gerbang antara ponsel Anda dan jaringan yang lebih luas. Kita akan melihat lebih dekat bagaimana stasiun-stasiun ini berfungsi dan mengatur lalu lintas di bagian selanjutnya. Pertama, penting untuk memahami bagaimana sel-sel ini disusun dan dioptimalkan.
