Сравнение стандартов мобильных телефонов
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( август 2007 г. ) |
Это сравнение стандартов беспроводных сетевых технологий для таких устройств, как мобильные телефоны . Новое поколение стандартов сотовой связи появлялось примерно каждый десятый год с момента 1G появления систем в 1979 году и в начале-середине 1980-х годов.
Проблемы
[ редактировать ]Глобальная система мобильной связи (GSM, около 80–85% рынка) и IS-95 (около 10–15% рынка) были двумя наиболее распространенными технологиями мобильной связи 2G в 2007 году. [1] В 3G наиболее распространенной технологией была UMTS , с CDMA-2000 была сильная конкуренция.
Все технологии радиодоступа должны решать одни и те же задачи: делить ограниченный радиочастотный спектр максимально эффективно между несколькими пользователями. GSM использует TDMA и FDMA для разделения пользователей и ячеек. UMTS, IS-95 и CDMA-2000 используют CDMA . WiMAX и LTE используют OFDM .
- Множественный доступ с временным разделением каналов (TDMA) обеспечивает многопользовательский доступ путем разделения канала на последовательные временные интервалы. Каждый пользователь канала по очереди передает и принимает сигналы. На самом деле в конкретный момент каналом пользуется только один человек. Это аналогично разделению времени на большом компьютерном сервере.
- Множественный доступ с частотным разделением каналов (FDMA) обеспечивает многопользовательский доступ за счет разделения используемых частот. Это используется в GSM для разделения ячеек, которые затем используют TDMA для разделения пользователей внутри соты.
- Множественный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA). Здесь используется цифровая модуляция, называемая расширенным спектром , которая распределяет голосовые данные по очень широкому каналу псевдослучайным образом с использованием псевдослучайного кода, специфичного для пользователя или соты. Приемник отменяет рандомизацию, чтобы собрать биты вместе и получить исходные данные. Поскольку коды являются псевдослучайными и выбираются таким образом, чтобы создавать минимальные помехи друг другу, несколько пользователей могут разговаривать одновременно, и несколько сот могут использовать одну и ту же частоту. Это вызывает дополнительный шум сигнала, вынуждающий всех пользователей использовать больше энергии, что, в свою очередь, уменьшает радиус действия ячеек и срок службы батареи.
- Множественный доступ с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA) использует объединение нескольких небольших полос частот, которые ортогональны друг другу, чтобы обеспечить разделение пользователей. Пользователи мультиплексируются в частотной области путем выделения конкретных поддиапазонов отдельным пользователям. Это часто улучшается за счет выполнения TDMA и периодического изменения распределения, чтобы разные пользователи получали разные поддиапазоны в разное время.
Теоретически CDMA, TDMA и FDMA имеют одинаковую спектральную эффективность, но на практике у каждого из них есть свои проблемы — управление мощностью в случае CDMA, синхронизация в случае TDMA и генерация/фильтрация частоты в случае FDMA.
Классическим примером понимания фундаментальной разницы TDMA и CDMA является коктейльная вечеринка, на которой пары разговаривают друг с другом в одной комнате. Комната представляет собой доступную пропускную способность:
- TDMA: говорящий по очереди разговаривает со слушателем. Выступающий говорит некоторое время, а затем останавливается, чтобы дать возможность высказаться другой паре. В комнате никогда не говорит более одного говорящего, никто не должен беспокоиться о том, что два разговора смешаются. Недостаток заключается в том, что это ограничивает практическое количество обсуждений в комнате (с точки зрения пропускной способности).
- CDMA: любой говорящий может говорить в любое время; однако каждый использует свой язык. Каждый слушатель может понимать только язык своего партнера. По мере того, как все больше и больше пар разговаривают, фоновый шум (представляющий минимальный уровень шума ) становится громче, но из-за разницы в языках разговоры не смешиваются. Недостаток в том, что в какой-то момент невозможно говорить громче. После этого, если шум все еще возрастает (к группе/ячейке присоединяется больше людей), слушатель не сможет разобрать, о чем говорит говорящий, не приблизившись к говорящему. Фактически покрытие сотовой связи CDMA уменьшается по мере увеличения числа активных пользователей. Это называется клеточным дыханием.
Сравнение
[ редактировать ]| Поколение | Технология | Особенность | Кодирование | Год первого использования | Роуминг | Совместимость мобильных телефонов | Общие помехи | Качество сигнала/зона покрытия | Использование частот/Плотность вызовов | Передавать | Голос и данные одновременно |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1G | ФДМА | НМТ | Аналоговый | 1981 | Скандинавские страны и ряд других европейских стран | Никто | Никто | Хорошее покрытие за счет низких частот | Очень низкая плотность | Жесткий | Нет |
| 2G | ТДМА и ФДМА | GSM | Цифровой | 1991 | По всему миру, все страны, кроме Японии и Южной Кореи. | SIM-карта | Некоторая электроника, например усилители | Хорошее покрытие в помещении на частотах 850/900 МГц. Возможны повторители. Жесткий лимит 35 км. | Очень низкая плотность | Жесткий | Да, GPRS класса А |
| 2G | CDMA | ИС-95 (CDMA один) | Цифровой | 1995 | Ограниченный | Никто | Никто | Неограниченный размер ячейки, низкая мощность передатчика позволяет использовать ячейки большого размера | Очень низкая плотность | Мягкий | Нет |
| 3G | CDMA | ИС-2000 (CDMA 2000) | Цифровой | 2000 / 2002 | Ограниченный | РУИМ (используется редко) | Никто | Неограниченный размер ячейки, низкая мощность передатчика позволяет использовать ячейки большого размера | Очень низкая плотность | Мягкий | Нет EVDO / Да SVDO [2] |
| 3G | W-CDMA | UMTS (3GSM) | Цифровой | 2001 | По всему миру | SIM-карта | Никто | Меньшие соты и меньшее покрытие внутри помещений на частоте 2100 МГц; эквивалентное покрытие в помещении и превосходный радиус действия по сравнению с GSM на частотах 850/900 МГц. | Очень низкая плотность | Мягкий | Да [3] |
| 4G | ОФДМА | ЛТЕ | Цифровой | 2009 | По всему миру | SIM-карта | Никто | Меньшие соты и меньшее покрытие в S. диапазоне | Очень низкая плотность | Жесткий | Нет (только данные) Голосовая связь возможна через VoLTE или переход на 2G/3G. |
| 5G | ОФДМА | Нет. | Цифровой | 2018 | Ограниченный | SIM-карта | Никто | Плотные клетки на миллиметровых волнах . | Очень низкая плотность | Жесткий | Нет (только данные) Голос возможен через VoNR |
| Сетевая совместимость | Стандарт или редакция |
|---|---|
| GSM ( TDMA , 2G ) | GSM (1991 г.), GPRS (2000 г.), EDGE (2003 г.) |
| cdmaOne ( CDMA , 2G ) | cdmaOne (1995) |
| CDMA2000 ( CDMA / TDMA , 3G ) | EV-DO (1999 г.), версия A (2006 г.), версия B (2006 г.), SVDO (2011 г.) |
| UMTS ( CDMA , 3G ) | UMTS (1999 г.), HSDPA (2005 г.), HSUPA (2007 г.), HSPA + (2009 г.) |
| 4G | LTE (2009 г.), LTE Advanced (2011 г.), LTE Advanced Pro (2016 г.) |
| 5G | НЕТ (2018) |
Сильные и слабые стороны IS-95 и GSM
[ редактировать ]Преимущества GSM
[ редактировать ]- Меньшее ухудшение сигнала внутри зданий.
- Возможность использования репитеров .
- Время разговора в телефонах GSM обычно выше из-за импульсного характера передачи.
- Наличие модулей идентификации абонента позволяет пользователям переключать сети и телефоны по своему желанию, помимо блокировки субсидий .
- GSM охватывает практически все части мира , поэтому международный роуминг не является проблемой.
- Гораздо большее число абонентов во всем мире создает лучший сетевой эффект для производителей телефонов GSM, операторов связи и конечных пользователей.
Недостатки GSM
[ редактировать ]- Мешает работе некоторых электронных устройств, особенно некоторых усилителей звука.
- Интеллектуальная собственность концентрируется среди нескольких участников отрасли, что создает барьеры для входа новых участников и ограничивает конкуренцию среди производителей телефонов. Однако ситуация хуже в системах на базе CDMA, таких как IS-95, где Qualcomm является основным держателем интеллектуальной собственности. [ нужна ссылка ]
- GSM имеет фиксированную максимальную дальность действия сотовой сети 120 км. [5] что наложено техническими ограничениями . [6] Это расширено по сравнению со старым лимитом в 35 км.
Преимущества ИС-95
[ редактировать ]- Емкость — самый большой актив ИС-95; она может вместить больше пользователей на каждый МГц полосы пропускания, чем любая другая технология.
- Не имеет встроенного ограничения на количество одновременно работающих пользователей.
- Используются точные часы, которые не ограничивают расстояние, которое может преодолеть башня. [7]
- Потребляет меньше энергии и покрывает большие площади, поэтому размер ячейки в IS-95 больше.
- Способен производить разумный звонок с более низким уровнем сигнала (прием сотового телефона).
- Использует мягкую передачу обслуживания , снижающую вероятность сброса вызовов.
- Голосовые кодеры с переменной скоростью IS-95 уменьшают скорость передачи, когда говорящий не говорит, что позволяет более эффективно упаковывать канал.
- Имеет четко определенный путь к более высоким скоростям передачи данных.
Недостатки ИС-95
[ редактировать ]- Большинство технологий запатентованы и должны быть лицензированы Qualcomm .
- Дыхание базовых станций, у которых под нагрузкой зона покрытия сжимается. По мере увеличения числа подписчиков, использующих определенный сайт, диапазон этого сайта уменьшается.
- Поскольку башни ИС-95 мешают друг другу, их обычно устанавливают на гораздо более короткие башни. Из-за этого ИС-95 может плохо себя вести на холмистой местности.
- USSD, PTT, объединенные/E-SMS не поддерживаются IS-95/CDMA.
- IS-95 охватывает меньшую часть мира, а телефоны IS-95, как правило, не могут перемещаться по всему миру.
- Производители часто не решаются выпускать устройства IS-95 из-за меньшего рынка, поэтому функции в устройствах IS-95 иногда появляются с опозданием.
- Даже за исключением блокировки субсидий , телефоны CDMA связаны ESN с определенной сетью, поэтому телефоны обычно не переносятся между поставщиками услуг.
Развитие доли рынка мобильных стандартов
[ редактировать ]На этом графике сравниваются рыночные доли различных стандартов мобильной связи.
На быстрорастущем рынке GSM/3GSM (красный) растет быстрее рынка и завоевывает долю рынка, семейство CDMA (синий) растет примерно с той же скоростью, что и рынок, в то время как другие технологии (серый цвет) постепенно выводятся из эксплуатации.
Сравнение стандартов беспроводного Интернета
[ редактировать ]В качестве справки ниже приводится сравнение стандартов мобильного и немобильного беспроводного Интернета.
 | Части этой статьи (относящиеся к шаблону) необходимо обновить . ( ноябрь 2018 г. ) |
| Общий имя | Семья | Основное использование | Радиотехника | Ниже по течению (Мбит/с) | вверх по течению (Мбит/с) | Примечания |
|---|---|---|---|---|---|---|
| HSPA+ | 3GPP | Мобильный Интернет | CDMA / TDMA / ФДД НЕСМОТРЯ НА | 21 42 84 672 | 5.8 11.5 22 168 | HSPA+ широко распространен . В версии 11 3GPP указано, что пропускная способность HSPA+ составит 672 Мбит/с. |
| ЛТЕ | 3GPP | Мобильный Интернет | OFDMA / TDMA / MIMO / SC-FDMA / для LTE-FDD / для LTE-TDD | 100 Кат3 150 Кат4 300 Кат5 25065 Кат17 1658 Кот19 (в FDD 20 МГц) [8] | 50 Кат3/4 75 Кат5 2119 Кат17 13563 Кат19 (в FDD 20 МГц) [8] | LTE-Advanced Pro предлагает мобильным пользователям скорость выше 3 Гбит/с. |
| WiMax версия 1 | 802.16 | WirelessMAN | МИМО - СОФДМА | 37 (10 МГц TDD) | 17 (10 МГц TDD) | С 2x2 MIMO. [9] |
| WiMax версия 1.5 | 802.16-2009 | WirelessMAN | МИМО - СОФДМА | 83 (20 МГц TDD) 141 (2x20 МГц FDD) | 46 (20 МГц TDD) 138 (2x20 МГц FDD) | С 2x2 MIMO. Расширено каналами 20 МГц в стандарте 802.16-2009. [9] |
| WiMAX версия 2.0 | 802,16 м | WirelessMAN | МИМО - СОФДМА | 2x2 МИМО 110 (20 МГц TDD) 183 (2x20 МГц FDD) 4х4 МИМО 219 (20 МГц TDD) 365 (2x20 МГц FDD) | 2x2 МИМО 70 (20 МГц TDD) 188 (2x20 МГц FDD) 4х4 МИМО 140 (20 МГц TDD) 376 (2x20 МГц FDD) | Кроме того, пользователи с низкой мобильностью могут объединить несколько каналов, чтобы получить пропускную способность загрузки до 1 Гбит/с. [9] |
| Flash-OFDM | Flash-OFDM | Мобильный Интернет мобильность до 200 миль в час (350 км/ч) | Flash-OFDM | 5.3 10.6 15.9 | 1.8 3.6 5.4 | Диапазон мобильной связи 30 км (18 миль) Увеличенная дальность действия: 55 км (34 мили) |
| ГИПЕРМАН | ГИПЕРМАН | Мобильный Интернет | ОЧМ | 56.9 | ||
| Wi-Fi | 802.11 ( 11 токс ) | Беспроводная локальная сеть | OFDM / OFDMA / CSMA / MIMO / MU-MIMO / полудуплекс | 9600 Wi-Fi 6 | Усовершенствования антенны , радиочастотного интерфейса и незначительные настройки таймера протокола помогли развернуть P2P- сети большого радиуса действия с компромиссом в отношении радиального покрытия, пропускной способности и/или эффективности использования спектра ( 310 км и 382 км ). | |
| iBurst | 802.20 | Мобильный Интернет | HC-SDMA / TDD / MIMO | 95 | 36 | Радиус ячейки: 3–12 км. Скорость: 250 км/ч Спектральная эффективность: 13 бит/с/Гц/ячейка Коэффициент повторного использования спектра: «1». |
| Эволюция EDGE | GSM | Мобильный Интернет | МДВМА / ФДД | 1.6 | 0.5 | 3GPP, версия 7 |
| UMTS W-CDMA HSPA ( HSDPA + HSUPA ) | 3GPP | Мобильный Интернет | CDMA / ФДД CDMA/FDD/ МИМО | 0.384 14.4 | 0.384 5.76 | HSDPA широко распространен . Типичные сегодня скорости нисходящей линии связи 2 Мбит/с, восходящая линия ~200 кбит/с; Нисходящий канал HSPA+ до 56 Мбит/с. |
| UMTS-TDD | 3GPP | Мобильный Интернет | CDMA / ТДД | 16 | Заявленные скорости согласно IPWireless с использованием модуляции 16QAM, аналогичной HSDPA + HSUPA. | |
| EV-DO Рел. 0 EV-DO Ред.А EV-DO Ред.Б | 3GPP2 | Мобильный Интернет | CDMA / ФДД | 2.45 3.1 4,9xN | 0.15 1.8 1,8хН | Примечание для версии B: N — количество используемых несущих частотой 1,25 МГц. EV-DO не предназначен для голосовой связи и требует перехода на 1xRTT при размещении или приеме голосового вызова. |
Примечания: Все скорости являются теоретическими максимумами и будут варьироваться в зависимости от ряда факторов, включая использование внешних антенн, расстояние от вышки и путевую скорость (например, связь в поезде может быть хуже, чем когда он стоит на месте). Обычно полоса пропускания распределяется между несколькими терминалами. Производительность каждой технологии определяется рядом ограничений, включая спектральную эффективность технологии, размеры используемых ячеек и объем доступного спектра.
Дополнительные таблицы сравнения см. в разделах « Тенденции изменения скорости передачи данных» , «Сравнение стандартов мобильных телефонов» , «Таблица сравнения спектральной эффективности» и «Таблица сравнения систем OFDM» .
См. также
[ редактировать ]
- Сравнение стандартов беспроводной передачи данных
- Сравнительная таблица спектральной эффективности
- SMS – содержат содержание его стандартизации
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Статистика подписчиков на конец первого квартала 2007 г.» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 27 сентября 2007 года . Проверено 22 сентября 2007 г.
- ^ «Группа разработчиков CDMA объявляет о выпуске SVDO: обработка вызовов и данных одновременно» . Wpcentral.com . 18 августа 2009 года . Проверено 30 июля 2018 г.
- ^ «Самая большая и надежная сеть страны – AT&T» . Wireless.att.com . Архивировано из оригинала 15 августа 2018 года . Проверено 30 июля 2018 г.
- ^ «IS-95 (CDMA) и GSM (TDMA)» . Архивировано из оригинала 26 февраля 2011 года . Проверено 3 февраля 2011 г.
- ^ «AllBusiness: состояние непредвиденной ошибки» . Архивировано из оригинала 23 января 2011 года . Проверено 18 января 2011 г.
- ^ «Часто задаваемые вопросы по ПКС» . Архивировано из оригинала 9 мая 2006 года . Проверено 14 июня 2006 г.
- ^ «Часто задаваемые вопросы по ПКС» . Архивировано из оригинала 9 мая 2006 года.
- ^ Перейти обратно: а б «ЛТЕ» . Веб-сайт 3GPP . 2009 . Проверено 20 августа 2011 г.
- ^ Перейти обратно: а б с «WiMAX и стандарт радиоинтерфейса IEEE 802.16m» (PDF) . Форум WiMax. 4 апреля 2010 г. Проверено 7 февраля 2012 г.
сотовой сети Стандарты |
|---|
