Это сравнение стандартов беспроводных сетевых технологий для таких устройств, как мобильные телефоны . Новое поколение стандартов сотовой связи появлялось примерно каждый десятый год с момента появления систем 1G в 1979 году и в начале-середине 1980-х годов.
Проблемы
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 является технология мобильной связи 2G. Технология была UMTS с CDMA-2000 , находящимся в жесткой конкуренции.
Все технологии радиодоступа должны решать одни и те же задачи: максимально эффективно распределять ограниченный радиочастотный спектр 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 создать 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 между 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.
Гораздо большее число абонентов во всем мире создает лучший сетевой эффект для производителей телефонов GSM, операторов связи и конечных пользователей.
Недостатки GSM
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 цитата ]
GSM имеет фиксированную максимальную дальность действия сотовой сети 120 км [5] , что наложено техническими ограничениями . [6] Это расширено по сравнению со старым пределом в 35 км.
Преимущества ИС-95
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).
Голосовые кодеры IS-95 с переменной скоростью снижают 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
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.
Развитие доли рынка мобильных стандартов
На этом графике сравниваются рыночные доли различных стандартов мобильной связи.
Абоненты мобильных телефонов по технологиям (левая ось Y) и общее количество абонентов во всем мире (правая ось Y)
На быстрорастущем рынке GSM/3GSM (красный) растет быстрее рынка и завоевывает рыночную долю, 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
В качестве справки ниже приводится сравнение стандартов мобильного и немобильного беспроводного Интернета.
Примечания: Все скорости являются теоретическими максимумами и зависят от ряда факторов, в том числе от использования внешних антенн, расстояния от вышки и путевой скорости (например, связь в поезде может быть хуже, чем при стоянке 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. Дополнительную информацию см. в разделе Сравнение стандартов беспроводной передачи данных .
^ «Статистика подписчиков на конец первого квартала 2007 г.» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 27 сентября 2007 года . Проверено 22 сентября 2007 г.
^ «Группа развития CDMA объявляет о« 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: Непредвиденная ошибка» . Архивировано из оригинала 23 января 2011 года . Проверено 18 января 2011 г.
^ «Часто задаваемые вопросы по PCS» . Архивировано из оригинала 9 мая 2006 года . Проверено 14 июня 2006 г.
^ «Часто задаваемые вопросы по PCS» . Архивировано из оригинала 9 мая 2006 года.
^ аб "LTE". Веб-сайт 3GPP . 2009 . Проверено 20 августа 2011 г.
^ abc «WiMAX и стандарт радиоинтерфейса IEEE 802.16m» (PDF) . Форум WiMax. 4 апреля 2010 г. Проверено 7 февраля 2012 г.
