Введение

ничто Это сравнение стандартов технологий беспроводных сетей для устройств, таких как мобильные телефоны. Новое поколение сотовых стандартов появлялось примерно каждые десять лет с момента введения систем 1G в 1979 году и в начале-середине 1980-х годов.

Проблемы

Глобальная система мобильной связи (GSM, около 80-85% доли рынка) и IS 95 (около 10-15% доли рынка) были двумя наиболее распространенными технологиями мобильной связи 2G в 2007 году. В 3G наиболее распространенной технологией была UMTS с CDMA 2000 в тесном соперничестве. Все технологии радиодоступа должны решать одни и те же проблемы: максимально эффективно распределять конечный 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. Многократный доступ с разделением по времени (TDMA) обеспечивает многопользовательский доступ путем разделения канала на последовательные временные сегменты. Каждый пользователь канала по очереди передает и принимает сигналы. В действительности, только один человек использует канал в определенный момент. Это аналогично совместному использованию времени на большом компьютерном сервере. Частотное разделение многократного доступа (FDMA) обеспечивает многопользовательский доступ путем разделения используемых частот. Это используется в GSM для разделения ячеек, которые затем используют TDMA для разделения пользователей внутри ячейки. Кодовый раздел многократного доступа (CDMA) Это использует цифровую модуляцию, называемую распределенным спектром, который распространяет голосовые данные по очень широкому каналу в псевдослучайном режиме с использованием псевдослучайного кода, специфичного для пользователя или клетки. Приемник отменяет рандомизацию, чтобы собрать биты вместе и произвести исходные данные. Поскольку коды являются псевдослучайными и выбраны таким образом, чтобы вызывать минимальное помеха друг другу, несколько пользователей могут разговаривать одновременно, и несколько клеток могут использовать одну и ту же частоту. Это приводит к увеличению шума сигнала, заставляя всех пользователей использовать больше энергии, что в свою очередь уменьшает дальность действия сотовой связи и срок службы батареи. Ортогональный многократный доступ с разделением частот (OFDMA) использует объединение нескольких небольших частотных полос, которые ортогональны друг другу, чтобы обеспечить разделение пользователей. Пользователи мультиплексируются в частотной области путем распределения конкретных поддиапазонов отдельным пользователям. Это часто усиливается также выполнением TDMA и периодическим изменением распределения, так что разные пользователи получают разные поддиапазоны в разное время. Теоретически CDMA, TDMA и FDMA имеют одинаковую спектральную эффективность, но на практике у каждого из них есть свои проблемы - контроль мощности в случае CDMA, синхронизация в случае TDMA и генерация/фильтрация частоты в случае FDMA. Классический пример понимания фундаментальной разницы между TDMA и CDMA - представьте себе коктейльную вечеринку, где пары разговаривают друг с другом в одной комнате. Комната представляет собой доступную полосу пропускания: TDMA: оратор по очереди разговаривает со слушателем. Выступающий говорит короткое время, а затем останавливается, чтобы дать возможность другой паре выступить. В комнате никогда не бывает более одного говорящего, и никому не нужно беспокоиться о смешивании двух разговоров. Недостатком является то, что он ограничивает практическое количество дискуссий в комнате (по пропускной способности). CDMA: любой оратор может говорить в любое время; однако каждый использует другой язык. Каждый слушатель может понимать только язык своего партнера. По мере того как все больше и больше пар разговаривают, фоновый шум (представляющий шумный пол) становится громче, но из-за разницы в языках разговоры не смешиваются. Недостатком является то, что в какой-то момент человек не может говорить громче. После этого, если шум все еще повышается (больше людей присоединяется к партии/ячейке), слушатель не может понять, о чем говорит говорящий, не приближаясь к говорящему. Фактически, покрытие клеток CDMA уменьшается по мере увеличения числа активных пользователей. Это называется клеточным дыханием.

Сравнение

Технология поколения Особенности Кодирование Год первого использования Роуминг Механизм совместимости Общий Интерференция Качество сигнала/область покрытия Использование частоты/плотность вызовов Передача голоса и данных одновременно 1G FDMA NMT Аналог 1981 Северные страны и несколько других европейских стран Никаких Никаких Хорошее покрытие из-за низких частот Очень низкая плотность Жесткий No 2G TDMA и FDMA GSM Цифровой 1991 Во всем мире, во всех странах, кроме Японии и Южной Кореи SIM-карта Некоторая электроника, например усилители Хорошее покрытие в помещении на 850/900 МГц. Возможно, повторители. 35 км - это жесткий предел. Очень низкая плотность Жесткий Да GPRS Класс А 2G CDMA IS 95 (CDMA one) Цифровой 1995 Ограниченный Ни один Ни один Неограниченный размер ячейки, низкая мощность передатчика позволяет большие ячейки Очень низкая плотность Мягкий No 3G CDMA IS 2000 (CDMA 2000) Цифровой 2000 / 2002 Ограниченный RUIM (редко используется) Ни один Неограниченный размер ячейки, низкая мощность передатчика позволяет большие ячейки Очень низкая плотность Мягкий No EVDO / Да SVDO 3G W CDMA UMTS (3GSM) Цифровая 2001 Всемирная SIM-карта Ни одна Меньшие ячейки и меньший покрытие в помещении на 2100 МГц; эквивалентное покрытие в помещении и диапазон, превышающий GSM на 850/900 МГц. Очень низкая плотность Soft Да 4G OFDMA LTE Digital 2009 Всемирная SIM-карта Нет Меньшие ячейки и меньшее покрытие в полосе S. Очень низкая плотность Твердое Нет (только данные) Голос возможен через VoLTE или обратный доступ к 2G/3G 5G OFDMA NR Digital 2018 Ограниченная SIM-карта Нет Плотные ячейки на миллиметровых волнах. Очень низкая плотность Жесткий No (только для данных) Голос возможен через VoNR + Сетевую совместимость и Стандартную совместимость сети Стандарт или пересмотр GSM (TDMA, 2G) GSM (1991), GPRS (2000), EDGE (2003) cdmaOne (CDMA, 2G) cdmaOne (1995) CDMA2000 (CDMA/TDMA, 3G) EV DO (1999), Rev. А (2006), Рев. B (2006), SVDO (2011) UMTS (CDMA, 3G) UMTS (1999), HSDPA (2005), HSUPA (2007), HSPA+ (2009) 4GLTE (2009), LTE Advanced (2011), LTE Advanced Pro (2016) 5GNR (2018)

Преимущества GSM

Меньше сигналов внутри зданий. Способность использовать ретрансляторы. Время разговора обычно выше в GSM-телефонах из-за импульсной природы передачи. Наличие модулей идентификации абонента позволяет пользователям переключаться по желанию между сетями и телефонами, не считая 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 GSM-телефонов, операторов и конечных пользователей.

Недостатки GSM

Вмешается в работу некоторых электронных устройств, особенно некоторых звукоусилителей. Интеллектуальная собственность сосредоточена среди нескольких участников отрасли, создавая барьеры для новых участников и ограничивая конкуренцию между производителями телефонов. Однако ситуация хуже в системах на основе CDMA, таких как IS 95, где Qualcomm является основным владельцем ИС. GSM имеет фиксированную максимальную дальность действия сотовой связи в 120 км, что обусловлено техническими ограничениями. Это расширяется с прежнего предела в 35 км.

Преимущества IS-95

Пропускная способность - это самое большое преимущество IS 95; она может вместить больше пользователей на МГц полосы пропускания, чем любая другая технология. Не имеет встроенного ограничения на количество одновременных пользователей. Использует точные часы, которые не ограничивают расстояние, которое может преодолеть башня. 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, снижая вероятность пропущенных звонков. Кодировщики IS 95 с переменной частотой голоса снижают скорость передачи, когда спикер не говорит, что позволяет более эффективно заполнять канал. У него есть четко определенный путь к более высоким скоростям передачи данных.

Сравнение стандартов беспроводного интернета

В качестве справочника приведено сравнение стандартов мобильного и не мобильного беспроводного интернета.