Hoe mobiele netwerken werken

Mobiele telefoons hebben ons leven voor altijd veranderd. Nu vindt dezelfde revolutie plaats met Internet of Things apparaten. Maar hoe werkt een mobiel netwerk? Hoe zet het luchtgolven om in gegevens? Deze handleiding geeft je een kort overzicht.

Leerdoelen

Na het lezen van dit artikel zul je het begrijpen:

• Mobiel datapad

• Hoe apparaten met gegevens omgaan

• Hoe mobiele masten werken

• Hoe datacenters werken

• Verschillende generaties mobiele netwerken

Inleiding

Mobiele netwerken zijn echt een geweldige technologie waarmee we bijna overal toegang hebben tot het internet, zelfs in afgelegen gebieden. In plaats van een kabel in je apparaat te hebben, kun je alles draadloos doen met behulp van radiogolven. Het heeft ons leven zeker ten goede veranderd. Echter, bij het gebruik van mobiele netwerken in ons dagelijks leven.

We denken niet na over de technologie erachter, we schakelen gewoon onze mobiele data in en browsen erop los. Om de schoonheid van mobiele netwerken te begrijpen, moeten we er dieper in duiken om te zien hoe het werkt.

Het pad van je mobiele gegevens

Het pad van je mobiele gegevens is heel eenvoudig. Het apparaat maakt met behulp van radiogolven verbinding met de dichtstbijzijnde zendmast en begint gegevens te verzenden. De zendmast ontvangt die gegevens en stuurt ze via ondergrondse kabels naar het datacentrum.

Het datacenter stuurt die gegevens vervolgens door naar de service die je probeert te bereiken en wacht op antwoord. Na ontvangst van een antwoord van de dienst (bijvoorbeeld website) stuurt het datacenter de gegevens terug naar de mobiele toren via dezelfde ondergrondse kabels en de toren stuurt die gegevens terug naar jou met behulp van radiogolven.

Hoe je apparaat met gegevens omgaat

First, your device establishes a connection with one of the available cellular towers by emitting radio waves. To emit these radio waves, it needs to have a transmitter and antenna. The transmitter turns the data into radio waves that get transmitted through the antenna towards the nearest tower.

To receive data from cellular towers, the device has to have a receiver. Instead of sending data by creating radio waves, the receiver catches them coming from the cellular tower. Most of the time, the receiver and transmitter are combined into one device - a transceiver.

If you stay in the same place, your device and that cellular tower will keep communicating with each other. Tower will notify the device that it sees it and can clearly communicate with it and the device acknowledges that it should communicate with that tower instead of constantly looking for another one.

Once the tower notices it gets harder and harder to reach the device, it notifies the device that it should try looking for a new tower, so the device sends radio waves all around to see if any towers can respond. This process is really quick and usually seamless. That's why you do not even notice that you have switched to another tower.

Hoe mobiele torens werken

Als je wel eens een zendmast hebt gezien, is het je waarschijnlijk opgevallen dat er allemaal verschillende apparaten op staan. De mast kan er hetzelfde uitzien of verschillende antennes hebben, afhankelijk van de netwerkgeneraties die hij ondersteunt.

Deze antennes ontvangen radiogolven van verschillende apparaten op verschillende banden, afhankelijk van de gebruikte netwerkgeneratie. Torens zijn meestal via ondergrondse kabels verbonden met een datacenter. Hierdoor kunnen ze gegevens van en naar het datacenter verzenden en ontvangen. Elke toren verbinden met een kabel kan een uitdaging zijn, vooral in landelijke gebieden. Daarom hebben sommige torens van die grote antennes die microgolven gebruiken in plaats van radiogolven.

Ze richten deze antennes op een andere toren die een kabelverbinding heeft. Wanneer zulke torens een signaal ontvangen van een apparaat, sturen ze de gegevens via microgolven door naar een andere toren die je gegevens vervolgens via kabels naar het datacentrum kan sturen.

Hoe datacenters werken

Zodra je gegevens verstuurt, of dat nu vanaf het internet bij je thuis is of op afstand via een mobiel netwerk, reizen ze naar het datacenter van je internetprovider (ISP). Het datacenter moet die gegevens vervolgens doorsturen naar je bestemming. Als je in Europa bent en toegang wilt krijgen tot iets dat in de VS wordt gehost, moeten je gegevens van het datacenter van je internetprovider naar een andere, grotere internetprovider zoals Vodafone, die een onderzeese kabel tussen Europa en de VS heeft. Om te begrijpen hoeveel onderzeese kabels er zijn, kun je kijken op deze website.

Kleinere ISP's moeten betalen voor het recht om verbinding te maken met grotere ISP's om hun infrastructuur te gebruiken voor het verzenden en ontvangen van gegevens. Meestal hebben zulke grote bedrijven een nationaal netwerk en hun onderwater- en ondergrondse kabelverbindingen zodat gegevens met andere landen kunnen worden gedeeld. De kleinere ISP's moeten dan ook betalen voor dergelijke privileges.

Dus wanneer je gegevens verstuurt, kunnen deze, afhankelijk van de bestemming, honderden en zelfs duizenden kilometers afleggen via ondergrondse en onderzeese kabels om de bestemming te bereiken. Het fascinerende hieraan is dat het slechts een fractie van een seconde duurt.

Hoe verschillend zijn netwerkgeneraties?

1G - Voor het eerst was het mogelijk om op afstand te bellen, maar door de technologie was de spraakkwaliteit slecht en de snelheid maximaal 2,4 Kbps.

2G - De tweede generatie mobiele netwerken introduceerde sms en internetten met snelheden tot 50 Kbps.

3G - GPS, video's, telefoongesprekken. De derde generatie richtte zich op het verbeteren van datasnelheden en bood 3Mbps snelheid. Hierdoor kon GPS worden gebruikt, konden online video's worden bekeken en konden telefoongesprekken van goede kwaliteit worden gevoerd. In zekere zin heeft de derde generatie smartphones slim gemaakt.

4G - De vierde generatie verhoogde de gegevensoverdrachtsnelheden tot 100Mbps. Dit maakte het mogelijk om inhoud met een hoge resolutie te bekijken, zoals films, en om realtime videogesprekken van hoge kwaliteit te voeren.

5G - De vijfde generatie is de nieuwste generatie die snelheden van meer dan 10 Gbps en een zeer lage latentie biedt. Dergelijke snelheden en lage latentie maken de weg vrij voor nieuwe technologieën zoals autonoom rijden, slimme steden en nog veel meer.