Kopbreker

Sinds enkele maanden ontvangen steeds meer GSM-gebruikers die in grensstreken wonen buitenlandse telefoonfacturen, al zijn ze hoegenaamd niet in het buitenland geweest ! Wat schort er ? Te weinig frequenties, te veel interferentie… : de groeiende dichtheid van de GSM-netten dwingt de telecommunicatie-ingenieurs tot een perfecte planning.

Het zal u maar overkomen : plots moet u als GSM-gebruiker niet alleen de rekening van Belgacom of Mobistar betalen, maar krijgt u ook buitenlandse telefoonfacturen van SFR, Deutsche Telecom of Libertel gepresenteerd, al bent u tijdens de facturatieperiode absoluut niet in Frankrijk, Duitsland of Nederland geweest. Men kan zich gemakkelijk voorstellen dat sommige gebruikers problemen hebben om dat te rechtvaardigen…

Toch is de verklaring eenvoudig : de gebruiker bevond zich op minder dan 15 kilometer van de grens en heeft niet gemerkt dat zijn telefoon automatisch aansluiting heeft gezocht met het buitenlandse net. Wanneer hij dan een oproep krijgt, neemt de Belgische operator aan dat het om een buitenlandse communicatie gaat, en is de prijs in verhouding.

BEPERKT SPECTRUM.

Historisch is het Europese GSM-netwerk ontwikkeld om op de frequentiegolf van 900 MHz te werken, die in heel Europa voor dit verkeer is vrijgemaakt. De 900 MHz-golf telt 124 radiokanalen. Het grote probleem voor een mobiel netwerk met een grote capaciteit is precies dat geringe aantal kanalen. Om het principe te begrijpen, kan men de vergelijking met een televisiezender maken : om een zo groot mogelijke zone te bestrijken, plaatst men de zender op een hoog gebouw. Zo zou een GSM-basisstation (dat zowel zendt als ontvangt) bovenop de Eiffeltoren heel Parijs en een groot gedeelte van het Ile de France bestrijken. Het zou echter maar 300 communicaties tegelijk kunnen verwerken, wat zou volstaan voor amper 12.000 abonnees in een gebied met 10 miljoen inwoners. Bovendien zou het Parijse station heel de breedte van het Europese GSM-spectrum in beslag nemen !

De oplossing : zender-ontvangers met een lager vermogen, die een goede dekking geven binnen een kleinere zone, een “cel”. Alle cellen van een net raken elkaar en elke cel krijgt een andere frequentie dan die van haar buren, zodat er geen interferentie ontstaat. Cellen op vrij grote afstand van elkaar kunnen dan weer probleemloos dezelfde frequenties gebruiken. In België delen de twee GSM-operators de 124 radiokanalen van de 900 MHz-golf. Ze proberen die kanalen zo efficiënt mogelijk over het grondgebied te verdelen. Maar de operators in de buurlanden gaan op dezelfde manier te werk en gebruiken dezelfde frequenties, zodat men afspraken moet maken om interferentie aan de grenzen te voorkomen. Met een bijkomende voorwaarde : elk land moet aanvaarden dat de dekking van zijn buurman tot 15 kilometer over de grens reikt. In theorie is die penetratie slechts het residu van de radiogolven, maar het gebeurt dat operators het vermogen van hun zenders opdrijven tot het verder dan 15 kilometer over de grens komt, zodat de twee netten elkaar overlappen. In dat geval moeten de nationale operators akkoorden afsluiten met hun buren, of de interventie vragen van het organisme dat toezicht houdt op het telefoonverkeer (in België het BIPT) en dat aanvaardbare grenzen moet vastleggen.

BELANG VAN PLANNING.

Niet alleen in grensstreken lijkt de planning van het net soms een echte puzzel. Wanneer hij een net lanceert, kan de operator voor elke cel een krachtige, hoog geplaatste antenne gebruiken die een groot gebied bestrijkt. Er zijn dan immers weinig abonnees en de dichtheid van het verkeer is gering. Dergelijke cellen, zogeheten macrocellen, hebben een radius van meer dan 30 kilometer (men spreekt zelfs van “paraplucellen”). Jammer genoeg kunnen ze slechts een beperkt aantal communicaties tegelijk verwerken. Wanneer het net dichter wordt en het verkeer toeneemt, zijn macrocellen dus snel verzadigd. Nog afgezien van de stijging van het aantal abonnees gooien ook natuurkundige fenomenen soms roet in het eten. “Om een goede planning uit te werken, moet je met drie factoren rekening houden,” zegt Christian Vyncke, project leader new technology microcells bij Belgacom Mobile. “Er is de afstand tussen het basisstation en de mobilofoon, het profiel van het terrein (de morfologie : men maakt een onderscheid tussen stedelijke gebieden, industriële zones en bossen) en ten slotte het fenomeen van de schaduwzones en de dispersiezones. Je moet als het ware haasje over spelen tussen de obstakels.” Daarom werken de planners met steeds kleinere zender/ontvanger-cellen, zodat ze hun frequenties vaker kunnen hergebruiken. Wanneer men de radius van een cel halveert, kan men het aantal kanalen per MHz verviervoudigen. Met de allerkleinste basisstations kan men zelfs twintig keer meer frequenties per vierkante kilometer gebruiken.

MICRO EN PICO.

In België is de tijd nu rijp voor de toepassing van kleine cellen, de zogenaamde micro- en picocellen. Een microcel heeft een bereik van ongeveer 600 meter. Ze wordt gebruikt in dichte stedelijke zones, onder het niveau van de daken, en maakt een onderscheid tussen de mobilofoons naargelang van de snelheid waarmee ze zich verplaatsen. Een voetganger die door een winkelstraat stapt blijft verbonden met de microcel, terwijl een GSM in een snel rijdende auto contact krijgt met een macrocel. Op die manier wordt het verkeer beter over de cellen gespreid, kan men de frequenties optimaal hergebruiken en wordt het risico op interferentie beperkt. Wanneer de voetganger in zijn auto stapt en het gesprek verder zet, zal het netwerk hem automatisch van het ene radiokanaal naar het andere overschakelen. Dankzij deze automatische transfer, “handover”, kan het cellulaire net permanent het vermogen van het signaal tussen de mobilofoon en het basisstation controleren. Zodra dat vermogen onder een bepaald niveau daalt, kent het systeem de mobilofoon een nieuw kanaal toe. Met de picocellen kan de operator zijn mogelijkheden nog verder uitbreiden : ze zorgen dat de GSM zelfs binnen gebouwen in contact blijft met het net. Deze cellen hebben een beperkt bereik van 60 meter (binnenshuis) en bij hun plaatsing moet men de materiële obstakels in het gebouw incalculeren.

“Bij het gebruik van stations met een zwak vermogen moet men rekening houden met de rechtlijnige voortplanting van de golven en met de weerkaatsing door muren en vloeren,” vertelt Christian Vyncke. “Bij de microcel kent men een verschijnsel, het “street canyon effect”, dat de toepassing vergemakkelijkt. De weerkaatsing leidt en versterkt de golven. Dat is erg handig bij de toepassing van kleine cellen.” Die laatste worden trouwens steeds discreter, want dankzij het gebruik van optische vezels kan men de antenne op honderden meters van het basisstation aanbrengen (zie illustratie).

GRILLIGE GOLVEN.

In afwachting dat de ingenieurs het volmaakte net ontwerpen (dat niet bestaat) moeten de gebruikers zich schikken naar de grillen van de radiogolven. Voor het probleem van het overschakelen op een buitenlands netwerk in grenszones of aan de kust (zie illustratie “Ducting”) bestaat slechts één oplossing : goed naar het schermpje kijken voor men begint te bellen. Als er een andere melding verschijnt dan “Proximus” of “Mobi ” (“Bel-10” bij oudere modellen) moet u vooral niet bellen ! Anderzijds kan de 15 km-zone in uw voordeel spelen wanneer u zelf in het buitenland bent, dichtbij de grens. Wanneer u met de optie “manuele keuze” het net kiest dat u wenst te gebruiken, zal uw GSM zo lang mogelijk in contact blijven met het Belgische net. Zo kunt u bijvoorbeeld in Neuville-en-Ferrain of in Longwy aangesloten blijven op uw Belgische operator.

Door het beperkte spectrum van de frequenties blijft het maximale aantal gebruikers van een net in theorie beperkt, zelfs wanneer men met zwakke cellen werkt. Voor België zou de drempel 1 miljoen abonnees per net bedragen. Die beperking blijft echter theorie, want er bestaan reeds nieuwe oplossingen om de planning verder te verbeteren. Jacques Van Vyve, country manager van Alcatel Mobile Communication, stipt er twee aan : “We hebben een techniek ontwikkeld om de interferentie te beperken door de frequentiesprongen willekeurig in plaats van systematisch te laten verlopen. Een andere mogelijkheid is het gebruik van concentrische cellen : men definieert een pseudocel binnen een cel. Door het niveau te meten van de signalen die de mobilofoon uitzendt, kan men de afstand schatten en het signaal indien mogelijk overschakelen naar de pseudocel, die een zwakker vermogen heeft en minder interfereert. Maar de Belgische netten zijn nog lang niet verzadigd.”

Dat laatste zou veel gebruikers moeten geruststellen die klagen over de slechte communicatie met hun GSM. Toch zullen sommige klanten altijd minder goed bedeeld worden dan anderen. Wie in Luik woont, bijvoorbeeld, heeft geen geluk : de stad kent een grote groei van abonnees, in een grenszone met interferentie uit Maastricht en Aken : een echte kopbreker.

FRÉDÉRIC MAHOUX

DE MACROCEL Onmisbaar om een netwerk op te starten. Als het verkeer drukker wordt, moeten de signalen overgaan naar basisstations met een zwakker bereik.

CHRISTIAN VYNCKE (BELGACOM MOBILE) De picocel geeft een uitstekende dekking in gebouwen, voor zover rekening is gehouden met de fysieke obstakels binnenshuis.

INGENIEURS WORDEN LANDMETERS In een stad moet men zowel de lijnrechte voortplanting van de golven als het geleidingseffect en de weerkaatsing door muren en vloeren incalculeren.