Tại sao truyền thông di động phải dùng mạng tổ ong?
Các phương tiện thông tin vô tuyến như điện thoại không dây, máy nhắn tin và điện thoại đơn công vô tuyến đều có thể sử dụng khi con người đang di chuyển. Phương thức liên lạc này được gọi chung là thông tin di động hay truyền thông di động.
Thông tin di động truyền tải dữ liệu nhờ sóng điện từ. Khu vực mà sóng điện từ có thể truyền tới gọi là vùng phủ sóng vô tuyến. Người sử dụng điện thoại di động hoặc thiết bị thông tin di động chỉ cần ở trong vùng phủ sóng của hệ thống là có thể liên lạc. Nhưng để phủ sóng trên một khu vực rộng như cả thành phố, người ta nên tổ chức vùng phủ như thế nào?
Sóng vô tuyến phát ra từ anten trạm mặt đất theo nhiều hướng, nên khu vực phủ sóng tự nhiên gần giống hình tròn. Những năm gần đây, số người dùng điện thoại di động tăng nhanh trong khi tài nguyên tần số có hạn. Để tận dụng tần số vô tuyến và giải quyết tình trạng “mật ít ruồi nhiều”, các chuyên gia thông tin của Phòng thí nghiệm Bell ở Mỹ đã đề xuất hệ thống điện thoại di động kiểu tổ ong.
Trong tự nhiên, tổ ong mật được tạo bởi những ô nhỏ hình lục giác đều ghép khít với nhau. Cấu trúc này khiến các nhà khoa học chú ý vì hình lục giác đều có thể sử dụng không gian rất hợp lý và tiết kiệm vật liệu.
Người ta đã ứng dụng ý tưởng ấy vào vùng phủ sóng vô tuyến. Trạm gốc điện thoại di động dùng anten toàn hướng, vùng phủ gần như hình tròn. Nếu dùng các vùng tròn xếp cạnh nhau thì sẽ sinh ra khoảng trống hoặc vùng chồng lấn lớn. Khi so sánh hình vuông, hình thoi, tam giác đều, lục giác đều và các dạng khác, người ta thấy chỉ có tam giác đều, hình vuông và lục giác đều có thể ghép kín mặt phẳng mà không tạo khe hở. Tuy nhiên, vì vùng phủ hữu hiệu thực tế là một đa giác nội tiếp hình tròn, nếu chọn tam giác đều thì phần chồng lấn giữa hai vùng liền kề quá lớn; hình vuông khá hơn, nhưng hình lục giác đều vẫn là hợp lý nhất.
Vì vậy, dùng tiểu khu hình lục giác đều giúp diện tích phủ sóng hữu hiệu lớn nhất và số tiểu khu cần xây dựng là ít nhất, từ đó tiết kiệm đầu tư. Chỉ cần điều chỉnh cường độ phát sóng để sóng nằm trong phạm vi tiểu khu, đồng thời dùng các tần số khác nhau cho các tiểu khu lân cận, người ta có thể tránh nhiễu. Ở những tiểu khu cách nhau một khoảng nhất định, cùng một tần số có thể được dùng lại, nhờ đó giải quyết vấn đề thiếu tài nguyên tần số.
Hình dạng vùng phủ sóng lục giác đều giống tổ ong, nên tiểu khu vô tuyến kiểu tổ ong và mạng điện thoại di động kiểu tổ ong có tên như vậy.
