Tại sao truyền thông di động phải dùng mạng tổ ong?

Những phương tiện thông tin vô tuyến như điện thoại không dây, máy nhắn tin và điện thoại đơn công vô tuyến (hệ thống truyền thông nội bộ - inter communication system) đều sử dụng trong khi di chuyển. Loại phương thức truyền thông này gọi chung là thông tin di động (truyền thông di động).

Thông tin di động truyền tải thông tin nhờ vào sóng điện từ. Vùng sóng điện từ truyền đến gọi là vùng phủ sóng vô tuyến. Người ta tay cầm điện thoại di động hoặc những phương tiện thông tin di động khác, chỉ cần ở trong vùng phủ sóng vô tuyến của thông tin di động thống nhất với địa bàn của một thành phố. Muốn phủ sóng lên một diện tích rộng như vậy, thì phải dùng vùng phủ có hình dáng thế nào cho hay đây?

Sóng vô tuyến phát tín hiệu ra tứ phía qua anten đài mặt đất. Khu vực phủ sóng là một hình tròn. Những năm gần đây người sử dụng điện thoại di động tăng lên rất nhiều, mà tài nguyên tần số thì có hạn. Để lợi dụng triệt để tần số vô tuyến, giải quyết vấn đề "mật ít ruồi nhiều", các chuyên gia thông tin phòng thực nghiệm Bell (Bell laboratories) của Mĩ đề xuất ý kiến thiết lập hệ thống điện thoại di động kiểu tổ ong. Tại sao lại chia tiểu khu vô tuyến thành dạng tổ ong.

Trong tự nhiên người ta phát hiện ra một hiện tượng kỳ lạ: tổ con ong mật được bố trí xắp xếp theo cách xếp liền các buồng nhỏ có hình lục giác đều. Loại cấu trúc này của tổ ong đã thu hút sự chú ý của các nhà khoa học. Phân tích kĩ thì hình lục lăng chiếm không gian lớn nhất, sử dụng vật liệu là hợp lí.

Và thế là người ta đã ứng dụng cấu trúc này vào khu vực phủ sóng vô tuyến. Đài căn cứ điện thoại vô tuyến sử dụng anten toàn hướng, hình dạng phủ đại thể là một hình tròn. Nhưng do các tiểu khu xếp giáp nhau, dùng tiểu khu hình tròn mà xếp lại thì tất nhiên là sẽ nảy sinh ra những khoảng trống lớn hoặc bị chồng lấp. Nếu lần lượt xếp các loại hình vuông, hình thoi, hình tam giác đều, hình lục giác đều v.v. lớn đều bằng nhau, ta sẽ phát hiện ra chỉ có hình lục giác đều, hình tam giác đều và hình vuông mới không sinh ra khe hở và chồng lấn. Trên thực tế thì mỗi tiểu khu có vùng phủ hữu hiệu là một hình đa giác nội tiếp hình tròn. Nếu tiểu khu chọn hình tam giác đều thì phần chồng lấn giữa hai vùng liền kề quá lớn, hình vuông có khá hơn. Chồng lấn ít nhất vẫn là hình lục giác đều.

Bởi vậy, chọn dùng hình lục giác đều có thể làm cho diện tích hữu hiệu tiểu khu phủ sóng vô tuyến lớn nhất. Phủ sóng lên vùng phục vụ với diện tích như vậy thì cần hàng đơn vị tiểu khu là nhỏ nhất. Như vậy có thể tiết kiệm đầu tư xây dựng. Và chỉ cần điều khiển về cường độ sóng vô tuyến phát ra, cho nó hạn chế trong phạm vi tiểu khu là được. Đồng thời, trong tiểu khu lân cận, chọn dùng tần số khác nhau để đàm thoại thì có thể tránh được nhiễu. Như vậy, trong tiểu khu khoảng cách nhất định có thể dùng tần số như nhau. Tần số có thể sử dụng trùng lặp, từ đó đã giải quyết vấn đề tài nguyên tần số không đủ. Bởi vậy, trong thông tin di động, áp dụng tiểu khu vô tuyến hình lục giác đều để tiếp nối phủ sóng lên toàn bộ vùng dịch vụ là phương án tối ưu.

Hình dạng vùng phủ sóng vô tuyến hình lục giác đều tựa như tổ ong. Tiểu khu vô tuyến kiểu tổ ong và mạng điện thoại di động kiểu tổ ong do vậy mà có tên.