ทุกครั้งที่เราโทรไปยังโทรศัพท์มือถือ หลังจากกดหมายเลขโทรศัพท์มือถือแล้ว โดยปกติจะใช้เวลาไม่กี่วินาทีในการเชื่อมต่อกับโทรศัพท์มือถือเครื่องอื่น ไม่ว่าโทรศัพท์ของอีกฝ่ายจะอยู่ที่ไหน โทรศัพท์ของเราจะค้นหาได้อย่างถูกต้องเสมอ
บางคนอาจคิดแบบนี้: "ฉันรู้ว่าโทรศัพท์มือถือใช้คลื่นวิทยุในการสื่อสาร โทรศัพท์มือถือของฉันส่งส่วนหนึ่งของคลื่นวิทยุไปยังอีกฝ่าย และโทรศัพท์มือถือของอีกฝ่ายก็ส่งส่วนกลับมา การดำเนินการนี้ทำไม่ได้ การสื่อสาร?"
“เรื่องมันไม่ง่ายขนาดนั้น ลองคิดดูว่า ถ้ามือถือในจีนต้องการส่งสัญญาณโดยตรงไปยังมือถือในอเมริกาที่อยู่ห่างออกไปหลายพันไมล์ ต้องใช้พลังงานเท่าไหร่ถึงจะทำได้ มือถือทำไม่ได้ ทำเพราะมีแบตเตอรี่เพียงชิ้นเล็กๆ อย่างที่สอง คุณไม่รู้ว่ามือถือที่คุณต้องการเชื่อมต่ออยู่ที่ไหนบนโลกตอนนี้คุณต้องส่งสัญญาณไปยังโทรศัพท์มือถือทุกเครื่องในโลกเพื่อค้นหา อีกฝ่าย ด้วยวิธีนี้ ไม่สามารถรับประกันความเป็นส่วนตัวได้เลย
มีผู้ใช้โทรศัพท์มือถือหลายพันล้านคนในโลก หากผู้ใช้โทรศัพท์มือถือเหล่านี้ส่งสัญญาณไปทั่วโลก คลื่นวิทยุจะรบกวนซึ่งกันและกัน และคุณภาพการโทรของคุณจะลดลงอย่างมาก เหมือนอยู่ในห้องที่มีเสียงดังและฟังคนอื่นพูดได้ยาก
บางทีบางคนอาจคิดแบบนี้: "โทรศัพท์มือถือของฉันส่งสัญญาณไปยังบริษัทโทรคมนาคมก่อน จากนั้นบริษัทโทรคมนาคมก็ช่วยฉันค้นหาโทรศัพท์มือถือของอีกฝ่ายและส่งข้อมูลไปอย่างเงียบๆ โทรศัพท์มือถือเครื่องอื่นไม่สามารถรับได้" โทรศัพท์มือถือปักกิ่งแตกต่างจากโทรศัพท์มือถือปักกิ่ง หากต้องการติดต่อกับโทรศัพท์มือถือในเซี่ยงไฮ้ มีผู้ให้บริการโทรคมนาคมอยู่สองแห่ง โทรศัพท์มือถือปักกิ่งไม่จำเป็นต้องส่งสัญญาณไปทั่วโลกเพื่อค้นหาโทรศัพท์มือถือในเซี่ยงไฮ้ เพียงแต่ต้องส่งสัญญาณไปยังบริษัทโทรคมนาคมในเมืองเท่านั้น อย่างไรก็ตาม มีผู้ใช้โทรศัพท์มือถือจำนวนมากในปักกิ่งหรือเซี่ยงไฮ้ และสัญญาณของพวกเขาจะยังคงรบกวนซึ่งกันและกัน จะแก้ไขปัญหานี้ได้อย่างไร?
ที่จริงแล้วความถี่คลื่นวิทยุที่ใช้ในการสื่อสารโทรศัพท์มือถือทั้งหมดนั้นอยู่ในช่วงที่กำหนด ตราบใดที่เราแบ่งคลื่นความถี่นี้ออกเป็นคลื่นความถี่เล็กๆ สำหรับโทรศัพท์มือถือแต่ละเครื่อง คลื่นเหล่านั้นจะไม่รบกวนซึ่งกันและกัน
เปรียบเสมือนการแบ่งทางหลวงออกเป็น 10 เลน โดยให้รถวิ่งได้เพียง 1 คันในแต่ละเลน ย่านความถี่ที่กำหนดให้กับโทรศัพท์มือถือแต่ละเครื่องแสดงถึงปริมาณข้อมูลที่โทรศัพท์มือถือสามารถส่งได้ต่อวินาทีและทุกนาที อย่างไรก็ตาม คลื่นความถี่ของคลื่นวิทยุโทรศัพท์มือถือนั้นมีค่าเท่ากับทองคำ ทางหลวงที่มองไม่เห็นและไม่มีตัวตนนี้จริงๆ แล้วมีขนาดไม่กว้างนักและไม่สามารถจัดสรรให้กับโทรศัพท์มือถือจำนวนมากได้
ผู้คนจึงคิดหาวิธีต่างๆ ในการแก้ปัญหานี้ รวมถึงเทคโนโลยีการสื่อสารต่างๆ เช่น 2G และ 3G ที่คนมักได้ยินบ่อยๆ หากจัดสรรคลื่นความถี่ให้โทรศัพท์มือถือแต่ละเครื่องเพียงพอ จะไม่มีการรบกวนระหว่างโทรศัพท์มือถือและโทรศัพท์มือถือ อย่างไรก็ตาม ไม่ว่าจะแบ่งคลื่นความถี่ที่จำกัดออกไปอย่างไร โทรศัพท์มือถือทุกเครื่องในเมืองก็ไม่สามารถใช้งานพร้อมกันได้ แล้วเราควรทำอย่างไร?
ที่จริงแล้ววิธีแก้ปัญหานั้นง่ายมาก วิศวกรโทรคมนาคมแบ่งเมืองออกเป็นพื้นที่โทรศัพท์เคลื่อนที่เล็กๆ จำนวนมาก แต่ละพื้นที่มีสถานีฐานโทรศัพท์มือถือซึ่งเทียบเท่ากับสำนักงานขนาดเล็กของบริษัทโทรคมนาคม ในแต่ละพื้นที่เล็กๆ รัศมีหลายร้อยเมตร มีผู้ใช้โทรศัพท์มือถือไม่มากนัก โดยทั่วไปจะไม่มีความแออัดใน "ช่องทางไร้สาย" และสัญญาณโทรศัพท์มือถือสามารถผ่านได้อย่างราบรื่น แม้ว่าจะยังมีโทรศัพท์มือถือรุ่นอื่นในเมืองเดียวกันที่ใช้คลื่นความถี่เดียวกันกับของคุณ แต่ก็อยู่ในเซลล์สองเซลล์ที่อยู่ห่างกันค่อนข้างไกลและจะไม่รบกวนซึ่งกันและกัน
เมื่อโทรศัพท์มือถือต้องการติดต่อกับโทรศัพท์มือถือเครื่องอื่น จะต้องติดต่อกับสถานีฐานโทรศัพท์มือถือที่อยู่ใกล้เคียงเท่านั้น สถานีฐานจะส่งข้อมูลที่เกี่ยวข้องไปยังศูนย์ข้อมูลของบริษัทโทรคมนาคมในพื้นที่
จากนั้นคอมพิวเตอร์จะตรวจสอบโดยอัตโนมัติว่าหมายเลขโทรศัพท์ที่คุณต้องการโทรเป็นเมืองใด จากนั้นข้อมูลของคุณจะถูกส่งไปยังบริษัทโทรคมนาคมในเมืองอื่น บริษัทโทรคมนาคมจะส่งข้อมูลไปยังสถานีฐานที่อยู่ใกล้กับโทรศัพท์มือถือของอีกฝ่ายมากที่สุด จากนั้นสถานีฐานนี้ จากนั้นจะส่งข้อมูลไปยังโทรศัพท์มือถือของอีกฝ่าย เป็นที่น่าสังเกตว่าการสื่อสารส่วนใหญ่ระหว่างสถานีฐานและบริษัทโทรคมนาคมจะดำเนินการผ่านสายเคเบิลออปติก กล่าวคือ แม้ว่าการสื่อสารผ่านโทรศัพท์มือถือจะเรียกว่าการสื่อสารไร้สาย แต่จริงๆ แล้วหลายส่วนที่อยู่ตรงกลางนั้นเป็นการสื่อสารแบบมีสาย
คุณอาจถามอีกว่า มีเมืองมากมายในโลก และแต่ละเมืองก็มีสถานีฐานมากมาย บริษัทโทรคมนาคมจะรู้ได้อย่างไรว่าโทรศัพท์มือถือของอีกฝ่ายอยู่ที่ไหน เช่นเดียวกับทุกครั้งที่เราไปสถานที่ใหม่เรามักจะบอกครอบครัวของเราว่าปลอดภัย เช่นเดียวกับโทรศัพท์มือถือ เมื่อเจ้าของโทรศัพท์มือถือนำไปที่พื้นที่เซลลูล่าร์ใหม่ สิ่งแรกที่โทรศัพท์มือถือต้องทำคือรายงานตำแหน่งไปยังสถานีฐานโทรศัพท์มือถือที่ใกล้ที่สุด เพื่อให้ฐานข้อมูลของบริษัทโทรคมนาคมมีข้อมูลตำแหน่งโดยประมาณ ของโทรศัพท์มือถือ หากมีใครโทรเข้าหมายเลขโทรศัพท์มือถือนี้ บริษัทโทรคมนาคมสามารถติดตามตำแหน่งของโทรศัพท์มือถือได้อย่างรวดเร็วและเชื่อมต่อสายได้ภายในเวลาอันสั้น
สถานีฐานโทรศัพท์มือถือของบริษัทโทรคมนาคมต่างๆ ก่อตัวเป็นเครือข่ายขนาดใหญ่ โทรศัพท์มือถือของเราแต่ละเครื่องเดินทางในเครือข่ายนี้และค้นหากันผ่านเครือข่ายนี้
