Mobiilsidevõrk

Mobiilsidevõrk ehk kärgvõrk on kärgstruktuuriga sidevõrk, mille väikseimat elementi nimetatakse kärjeks. Iga kärje keskseks komponendiks on tugijaam, mis koosneb sidemastist ja raadiojaamast. Selliste kärgede kogum moodustab ühtse võrgu, mis võimaldab sidevõrguseadmetel olla pidevas ühenduses, saata andmeid (inimkõnet, tekstsõnumeid) ning muud infot ka liikudes ühest kärjest teise. Üldiselt on igale kärjele opereerimiseks määratud kindel, kõrvalolevast kärjest erinev sagedusvahemik, et vältida sideteenuseid segavat raadiolainete interferentsi .
Kärgvõrgu peamisteks eelisteks on :
Kärgvõrgu suurem tööjõudlus võrreldes üksiku saatjaga pärineb Edward Joel Amos juuniori patenteeritud kommutaatorsüsteemist ("Mobile Communication System"), mis lubas mitmel helistajal kasutada sama sagedust. Samal ajal eetris olnud helistaja lülitati uue helistaja ilmumisel lähimale järgmisele tugijaamale ümber, millel seesama sagedus oli vaba .
Ülesehitus.
Sideteenuste tagamiseks on mobiilsidevõrk teatud territooriumi ulatuses jagatud nn kärgedeks. Sealt ka nimetus "kärgvõrk". Kärg on maa-ala, mida suudab üks tugijaam raadiosidega katta. Kärje suurus sõltub saatja võimsusest ja signaali leviulatusest. Ideaalsel juhul on kärg ringikujuline, mille keskel asub tugijaam. Kärje tegeliku kuju määrab vastuvõetava signaali tugevus, mida mõjutab ka ümbritsev keskkond: maastik (mäed, orud) ja ümbritsevad hooned. Seega võib tegelik kuju suuresti erineda ideaalsest ringist.
Mudelites esitatakse kärgesid eelkõige ruutudena, kolmnurkadena või kuusnurkadena. Levinud on just heksagonaalne kärjemudel, mis sarnaneb ringiga ning võimaldab kärgi ilma vahedeta ja kattumiseta üksteise kõrvale asetada.
Kärgi on võimalik jaotada klastriteks. Klaster koosneb eri sagedusi kasutavatest kärgedest. Kärgvõrk saadakse ühe klastri lõpmatu paljundamisega.
Kärgede poolitamine.
Alati ei piisa ühest ka suure võimsusega tugijaamast kõikide kasutajate teenindamiseks. Piirkondades, kus kasutajate ja kõnede kontsentratsioon on suur, näiteks tiheasustusega linnades, oleks vaja võrgu kasutust veelgi hajutada.
Üheks viisiks on kärgede poolitamine – suure võimsusega tugijaamaga makrokärje sees asuvad mikrokärjed. Kuna mikrokärjes kasutatakse väiksema võimsusega saatjat, siis on ka mikrokärje pindala väiksem. Väiksema võimsusega saatjad vähendava ka interferentsi esinemist. Analoogselt jagatakse mikrokärjed sageda kasutuse korral omakorda pikokärgedeks. Makrokärje raadius ulatub kümnete kilomeetriteni, mikrokärje raadius on paar kilomeetrit ning pikokärje leviulatus vaid paarsada meetrit.
Suundantennid.
Kärje töömahu suurendamiseks võib tugijaama isotroopantenni asendada suundantennidega. See tähendab, et kärg jagatakse kuueks 60formula_1avanurgaga või kolmeks 120formula_1avanurgaga kaetud sektoriks. Iga sektor on vaadeldav eraldi kärjena, mis omavad opereerimiseks individuaalseid sagedusvahemikke. Sellise ülesehituse korral on tugijaamad võimalik asetada kolme kärje koondpunkti. See võimaldab minimaalselt kolme kanali ja kolme masti kasutamist heksagonaalse kärje kohta ning suurendab kasutatava signaali kättesaamise tõenäosust kärje ulatuses.
Sageduste taaskasutamine.
Raadioside üks puudusi on asjaolu, et infot kandvate sidekanalite arv on füüsiliselt piiratud kasutatava raadiolainetele sagedusvahemiku piires. Kärgvõrgu üks peamisi eeliseid on aga tema võimekus taaskasutada juba kasutuses olevaid sagedusi. Igale kärjele on määratud kindel sagedus, milles antud tugijaam töötab. Samu sagedusi on aga võimalik uuesti kasutada, eeldusel, et kaks samadel sagedustel töötavad kärge ei asu kõrvuti. Vastasel juhul võib esineda interferents kahe raadiolaine vahel, tekitades häireid raadiosides .
Sageduste korduvkasutust iseloomustavateks suurusteks on taaskasutusvahemaa ja taaskasutustegur. Taaskasutuskaugus D avaldub
formula_3,
kus R on kärje raadius ja N kärgede arv klastris. Üksiku kärje suurus võib jääda vahemikku 1–30 kilomeetrit . 
Teine karakteristik on taaskasutustegur, mis iseloomustab korduvkasutuse määra. Avaldub suhtena
formula_4,
kus K on sama sagedust mittekasutavate kärgede arv klastris. Levinud taaskasutustegurid on 1/3, 1/4, 1/7 .
Multipleksimine.
Üldiselt asuvad ühe tugijaama teeninduspiirkonnas mitmeid mobiilsidekasutajaid. Selleks et eristada erinevaid saatjaid, on kasutuses signaalide multipleksimise tehnoloogiad: sagedusjaotusega hulgipöördus (FDMA – "Frequency Division Multiple Access"), ajajaotusega hulgipöördus (TDMA – "Time Division Multiple Access"), koodjaotusega hulgipöördus (CDMA – "Code Division Multiple Access") ja ortogonaalne sagedusjaotusega hulgipöördus (OFDMA – "Orthogonal Frequency Division Multiple Access") .
Üleandmine.
Üleandmine ("handover" või "hand-off") on protsess, mille käigus suunatakse aktiivne kõne ühest kärjest teise . Kui mobiilikasutaja liigub kõne ajal ühest kärjest teise, peab saatja kõne jätkumiseks leidma uue kanali teise tugijaama juures.
Üleandmise initsialiseerimiseks on neli peamist tehnoloogiat: suhteline signaalitugevuste võrdlemine, künnisega signaalitugevuste võrdlemine, hüstereesiga signaalitugevuste võrdlemine ning künnisega ja hüstereesiga signaalitugevuste võrdlemine .
Esimesel juhul võrreldakse kahe tugijaama signaalitugevusi mobiilsüsteemi asukohas. Üleandmine toimub ajal, kui teise tugijaama vastuvõetava signaali tugevus ületab antud hetkel ühenduses oleva tugijaama signaali tugevuse. Signaalide fluktuatsioonide tõttu võivad aga toimuda mitmed edasi-tagasi üleandmised. Selliseid tarbetuid üleandmisi nimetatakse ka pingpongiefektiks.
Pingpongiefekti ärahoidmiseks kasutatakse üleandmise juures ka künniseid. Sisuliselt lisatakse eelpool nimetatud suhtelisetele signaalitugevusele teatud künnisväärtus: üleandmine initsialiseeritakse, kui esimese tugijaama vastuvõetava signaali tugevus on väiksem etteantud künnisväärtusest ning teise tugijaama signaali tugevus suurem esimesest.
Hüstereesi korral vaadatakse kahe tugijaama signaalitugevust vahet. Üleandmine toimub, kui teise tugijaama vastuvõetava signaali tugevus ületab esimese tugijaama signaali tugevust hüstereesiväärtuse võrra .
Viimane tehnoloogia kasutab nii künnisväärtust kui ka hüstereesi. Üleandmine viiakse läbi, kui esimese tugijaama signaal on nõrgem künnisväärtusest ning teise tugijaama signaal ületab esimese jaama signaali hüstereesiväärtuse võrra .
Eristatakse kahte üleandmise viisi: kõva ("hard") ja pehme ("soft") üleandmine. Kõvaks üleandmiseks nimetatakse olukorda, kui suhtlus kasutatava sidekanaliga lõpetatakse enne uue kanaliga ühendamist. Sellest tulenevalt võivad esineda katkestused sides. Kõva üleandmine esineb süsteemides, mis kasutavad TDMA- ja FDMA-tehnoloogiaid. Pehme üleandmise käigus luuakse ühendus mobiilsaatja ja mitmete ümbritsevate kärgede baasjaamade vahel. Pehmet üleandmist kasutatakse CDMA-tehnoloogia korral .
Mobiilside.
Levinuim kärgvõrk on mobiilsidevõrk. Mobiilsides kantakse mobiiltelefonide vahel infot edasi raadiolainete vahendusel. 
GSM.
GSM ("Global System for Mobile communications" – globaalne mobiilsidesüsteem) on maailmas levinuim mobiilsidetehnoloogia. GSM – tehnoloogias on side- ja kõnekanalid digitaalsed ning seda loetakse teise generatsiooni (2G) süsteemide hulka . GSM loodi aastal 1982, et välja arendada ühtne üleeuroopaline mobiilsidestandard ning elimineerida võimalikud mitteühilduvused erinevate süsteemide vahel. GSM-tehnoloogia töötab sagedustel 900 MHz ja 1800 MHz .
GSM-süsteemi arhitektuur sisaldab peamiselt nelja komponenti 
Tugijaamasüsteem (BSS) hõlmab kahte komponenti 
Võrgu juhtimise süsteem (NSS) on GSM-võrgu tuumaks. See on kogu süsteemi kontrollüksuseks. Peamised elemendid on:
Tugisüsteem (OSS) on vahelüliks kõikide eelpool kirjeldatud elementide vahel. OSS juhib ja monitoorib tervet GSM-võrku ning kontrollib liiklust tugijaama süsteemis.
Esimest GSM-tehnoloogial põhinevat mobiilsidevõrku Eestis hakati arendama 1993. aastal ettevõte EMT poolt. Esimesed tugijaamad avati sama aasta augustis . Need jaamad toimisid esialgu Soome TELE GSM-võrgu laiendusena. Aastal 1995 alustas iseseisva operaatorina EMT GSM-tehnoloogia teenuste pakkumisega. Aastaks 2002 kattis GSM-võrk juba 99% kogu Eesti territooriumist .