Сравнение стандартов мобильных телефонов

Это сравнение стандартов мобильных телефонов. Новое поколение стандартов сотовой связи появляется примерно каждые десять лет с момента появления систем 1G в 1979 году и с начала до середины 1980-х годов.

• 1 Проблемы
• 2 Таблица сравнения
• 3 Сильные и слабые стороны IS-95 и GSM
  • 3.1 Преимущества GSM
  • 3.2 Недостатки GSM
  • 3.3 Преимущества IS- 95
  • 3.4 Недостатки IS-95
• 4 Увеличение доли рынка мобильных стандартов
• 5 Сравнение стандартов беспроводного Интернета
• 6 См. Также
• 7 Ссылки

Глобальный Система мобильной связи (GSM, около 80–85% рынка) и IS-95 (около 10–15% доли рынка) были двумя наиболее распространенными технологиями мобильной связи 2G в 2007 году. 3G, наиболее распространенной технологией была UMTS с CDMA-2000, находившимся в непосредственной конкуренции.

Все технологии радиодоступа должны решать одни и те же проблемы: максимально эффективно разделить конечный радиочастотный спектр между несколькими пользователями. GSM использует TDMA и FDMA для разделения пользователей и сот. UMTS, IS-95 и CDMA-2000 используют CDMA. WiMAX и LTE используют OFDM.

• Множественный доступ с временным разделением (TDMA) обеспечивает многопользовательский доступ путем разделения канала на последовательные временные интервалы. Каждый пользователь канала по очереди передает и принимает сигналы. На самом деле, только один человек фактически использует канал в определенный момент. Это аналогично разделению времени на большом компьютере-сервере.
• Множественный доступ с частотным разделением каналов (FDMA) обеспечивает многопользовательский доступ путем разделения используемых частот. Это используется в GSM для разделения ячеек, которые затем используют TDMA для разделения пользователей в ячейке.
• Множественный доступ с кодовым разделением (CDMA) Здесь используется цифровая модуляция, называемая расширением. спектр, который распределяет голосовые данные по очень широкому каналу в псевдослучайном режиме с использованием псевдослучайного кода для конкретного 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 совместно использовать одну и ту же частоту. Это вызывает дополнительный шум сигнала, вынуждающий всех пользователей использовать больше энергии, что, в свою очередь, уменьшает дальность действия ячеек и срок службы батареи.
• Множественный доступ с ортогональным частотным разделением (OFDMA) использует объединение нескольких небольших частотных диапазонов, ортогональных одному другой - для разделения пользователей. Пользователи мультиплексируются в частотной области путем выделения отдельных поддиапазонов отдельным пользователям. Это часто улучшается за счет выполнения TDMA и периодического изменения распределения, так что разные пользователи получают разные поддиапазоны в разное время.

Теоретически CDMA, TDMA и FDMA имеют точно такую ​​же спектральную эффективность, но практически каждый из них имеет свою собственную проблемы - управление мощностью в случае CDMA, синхронизация в случае TDMA и генерация / фильтрация частоты в случае FDMA.

В качестве классического примера понимания фундаментального различия TDMA и CDMA представьте себе коктейльную вечеринку, на которой пары разговаривают друг с другом в одной комнате. Помещение представляет доступную полосу пропускания:

TDMA: говорящий по очереди разговаривает со слушателем. Оратор говорит короткое время, а затем останавливается, чтобы дать возможность поговорить другой паре. В комнате никогда не разговаривает более одного говорящего, никому не нужно беспокоиться о смешивании двух разговоров. Недостатком является то, что он ограничивает практическое количество дискуссий в комнате (с точки зрения пропускной способности).

CDMA: любой говорящий может говорить в любое время; однако каждый использует другой язык. Каждый слушатель понимает только язык своего партнера. По мере того, как все больше и больше пар разговаривают, фоновый шум (представляющий минимальный уровень шума) становится все громче, но из-за разницы в языках разговоры не смешиваются. Недостаток в том, что в какой-то момент нельзя говорить громче. После этого, если шум все еще нарастает (к группе / ячейке присоединяется больше людей), слушатель не может разобрать, о чем говорит говорящий, не приближаясь к нему. Фактически, покрытие соты CDMA уменьшается по мере увеличения числа активных пользователей. Это называется клеточным дыханием.

Характеристика	NMT	GSM	IS-95 (один CDMA)	IS-2000 (CDMA 2000)	UMTS (3GSM)	LTE	5G NR
Технология	FDMA	TDMA и FDMA	CDMA	CDMA	W -CDMA	OFDMA	OFDMA
Поколение	1G	2G	2G	3G	3G	4G	5G
Кодирование	Аналоговый	Цифровой	Цифровой	Цифровой	Цифровой	Цифровой	Цифровой
Год первого использования	1981	1991	1995	2000/2002	2001	2009	2018
Роуминг	Северные страны и несколько других европейских стран	По всему миру, все страны, кроме Японии и Южной Кореи	Limited	Limited	Worldwide	Limited	Limited
Совместимость с телефоном	Нет	SIM-карта	Нет	RUIM (редко используется)	SIM-карта	SIM-карта	SIM-карта
Общие помехи	Нет	Некоторая электроника, например усилители	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет
Качество сигнала / зона покрытия	Хорошее покрытие за счет низких частот	Хорошее покрытие в помещении на частотах 850/900 МГц. Возможны повторители. Жесткий предел 35 км.	Неограниченный размер соты, низкая мощность передатчика позволяет использовать большие соты	Неограниченный размер соты, низкая мощность передатчика допускает большие соты	Меньшие соты и меньшее покрытие внутри помещения на 2100 МГц; эквивалентное покрытие в помещении и превосходящий диапазон по сравнению с GSM на 850/900 МГц.	Меньшие ячейки и меньшее покрытие в диапазоне S.	Ячейки с высокой плотностью в миллиметровых волнах.
Использование частоты / плотность вызовов	Очень низкая плотность	0,2 МГц = 8 временных интервалов. Каждый временной интервал может содержать до 2 вызовов (4 вызова с VAMOS) посредством чередования.	Ниже, чем у CDMA-2000?	1,228 МГц = 3 Мбит / с	5 МГц = 2 Мбит / с. 42 Мбит / с для HSPA +. Каждый вызов использует 1,8–12 кбит / с в зависимости от выбранного качества и сложности звука.	20 МГц	400 МГц
Хэндовер	Жесткий	Жесткий	Мягкий	Мягкий	Мягкое	Жесткое	Жесткое
Голос и данные одновременно	Нет	Да GPRS Класс A	Нет	Нет EVDO / Да SVDO	Да	Нет (только данные). Возможна передача голоса через VoLTE или откат в 2G / 3G	Нет (только данные) Голосовая связь возможна через VoLTE.

Версия и сетевая совместимость

Стандарт или версия	Совместимость с сетью
GSM (1991), GPRS (2000), EDGE (2003)	GSM (2G, TDMA )
cdmaOne (1995)	cdmaOne (2G, CDMA )
EV-DO (1999), Rev. A (2006), Rev. B (2006), SVDO (2011)	CDMA2000 (3G, CDMA / TDMA )
UMTS (1999), HSDPA (2005), HSUPA (2007), HSPA + (2009)	UMTS (3G, CDMA )
LTE (2009, 3G ), LTE Advanced (2011, 4G )	4G
5G NR (2018, 5G )	5G

Преимущества GSM

• Меньшее ухудшение сигнала внутри зданий.
• Возможность использования ретрансляторов.
• Время разговора обычно выше в телефонах GSM из-за импульса характер передачи.
• Наличие модулей идентификации абонента позволяет пользователям переключать сети и телефоны по своему желанию, за исключением блокировки субсидий.
• GSM , охватывающей практически все части мира, поэтому международный роуминг не проблема.
• Гораздо большее количество абонентов во всем мире создает лучший сетевой эффект для производителей мобильных телефонов GSM, операторов связи и конечных пользователей.

Недостатки GSM

• Мешает работе некоторой электроники, особенно некоторых аудиоусилителей.
• Интеллектуальная собственность сконцентрирована среди нескольких участников отрасли, что создает барьеры для входа на рынок. для новых участников и ограничения конкуренции среди производителей телефонов. Однако ситуация хуже в системах на основе CDMA, таких как IS-95, где Qualcomm является основным держателем IP.
• GSM имеет фиксированную максимальную дальность действия сотовой связи 120 км, что налагается техническими ограничениями. Это увеличено по сравнению со старым пределом в 35 км.

Преимущества IS-95

• Пропускная способность является самым большим преимуществом IS-95; он может вместить больше пользователей на МГц из полосы пропускания, чем любая другая технология.
• Не имеет встроенного ограничения на количество одновременных пользователей.
• Использует точные часы, которые не ограничивают расстояние, которое может покрыть башня.
• Потребляет меньше энергии и покрывает большие площади, поэтому размер ячейки в IS-95 больше.
• Способен производить разумный вызов с более низкими уровнями сигнала (прием сотового телефона).
• Использует мягкую передачу обслуживания, снижая вероятность сброса вызовов.
• Голосовые кодеры IS-95 с переменной скоростью снижают скорость передачи передается, когда говорящий не разговаривает, что позволяет более эффективно упаковывать канал.
• Имеет четко определенный путь к более высокой скорости передачи данных.

Недостатки IS-95

• Большинство технологий запатентованы и необходимо получить лицензию от Qualcomm.
• Breathing базовых станций, где зона покрытия сжимается под нагрузкой. По мере того как количество абонентов, использующих конкретный сайт, увеличивается, диапазон этого сайта уменьшается.
• Поскольку башни IS-95 мешают друг другу, они обычно устанавливаются на гораздо более коротких башнях. Из-за этого IS-95 может плохо работать на холмистой местности.
• USSD, PTT, объединенные / E-sms не поддерживаются IS-95 / CDMA
• IS-95 покрывает в меньшей части мира, и телефоны IS-95, как правило, не могут осуществлять международный роуминг.
• Производители часто не решаются выпускать устройства IS-95 из-за меньшего рынка, поэтому функции иногда с опозданием появляются в IS- 95 устройств.
• Даже без блокировок субсидий, телефоны CDMA подключаются с помощью ESN к определенной сети, поэтому телефоны обычно не переносятся между поставщиками.

На этом графике сравниваются рыночные доли различных мобильных стандартов.

Абоненты мобильных телефонов по технологиям (левая ось Y) и общему количеству абонентов в мире (правая ось Y)

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) постепенно прекращаются

В качестве справки, сравнение следующие стандарты мобильного и немобильного беспроводного Интернета.

Сравнение методов доступа к мобильному Интернету

Общее. Имя	Семья	Основное использование	Radio Tech	Нисходящий поток. (Мбит / с)	Восходящий поток. (Мбит / с)	Примечания
HSPA +	3GPP	Мобильный Интернет	CDMA / TDMA / FDD. MIMO	21. 42. 84. 672	5,8. 11,5. 22. 168	HSPA + широко используется. В редакции 11 3GPP указано, что HSPA +, как ожидается, будет иметь пропускную способность 672 Мбит / с.
LTE	3GPP	Мобильный Интернет	OFDMA / TDMA / MIMO / SC-FDMA / для LTE-FDD / для LTE-TDD	100 Cat3. 150 Cat4. 300 Cat5. (в FDD 20 МГц).	50 Cat3 / 4. 75 Cat5. (в FDD 20 МГц)	Обновление LTE-Advanced, как ожидается, будет предлагать пиковые скорости до 1 Гбит / с фиксированной скорости и 100 Мбит / с для мобильных пользователей.
WiMax rel 1	802.16	WirelessMAN	MIMO - SOFDMA	37 (10 МГц TDD)	17 (10 МГц TDD)	С 2x2 MIMO.
WiMax rel 1.5	802.16-2009	WirelessMAN	MIMO - SOFDMA	83 (20 МГц TDD). 141 (2x20 МГц FDD)	46 (20 МГц TDD). 138 (2x20 МГц FDD)	С 2x2 MIMO. Улучшено с каналами 20 МГц в 802.16-2009
WiMAX rel 2.0	802.16m	WirelessMAN	MIMO - SOFDMA	2x2 MIMO. 110 (20 МГц TDD). 183 (2x20 МГц FDD). 4x4 MIMO. 219 (20 МГц TDD). 365 (2x20 МГц FDD)	2x2 MIMO. 70 (20 МГц TDD). 188 (2x20 МГц FDD). 4x4 MIMO. 140 (20 МГц TDD). 376 (2x20 МГц FDD)	Кроме того, пользователи с низкой мобильностью могут агрегировать несколько каналов для получения пропускной способности загрузки до 1 Гбит / с
Flash-OFDM	Flash-OFDM	Мобильный Интернет. мобильность до 200 миль / ч (350 км / ч)	Flash-OFDM	5,3. 10,6. 15,9	1,8. 3,6. 5,4	Дальность мобильной связи 30 км (18 миль). Расширенный диапазон 55 км (34 мили)
HIPERMAN	HIPERMAN	Мобильный Интернет	OFDM	56.9
Wi-Fi	802.11. (11n )	Беспроводная локальная сеть	OFDM / CSMA / MIMO / Полудуплекс	288,8 (с использованием конфигурации 4x4 в полосе пропускания 20 МГц) или 600 ( с использованием конфигурации 4x4 в полосе пропускания 40 МГц)		Антенна, Усовершенствования внешнего интерфейса RF и незначительные настройки таймера протокола помогли развернуть сети P2P большой дальности, снижая радиальное покрытие и пропускную способность и / или спектральная эффективность (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»
EDGE Evolution	GSM	Мобильный Интернет	TDMA / FDD	1,6	0,5	3GPP Выпуск 7
UMTS W-CDMA. HSPA (HSDPA + HSUPA )	UMTS / 3GSM	Мобильный Интернет	CDMA / FDD.. CDMA /FDD/MIMO	0.384. 14.4	0.384. 5.76	HSDPA широко используется. Типичная сегодня скорость нисходящего канала 2 Мбит / с, восходящий канал ~ 200 кбит / с; Нисходящий канал HSPA + до 56 Мбит / с.
UMTS-TDD	UMTS/3GSM	Мобильный Интернет	CDMA / TDD	16		Сообщенные скорости согласно IPWireless с использованием модуляции 16QAM аналогично по HSDPA + HSUPA
EV-DO Отн. 0. EV-DO Rev.A. EV-DO Rev.B	CDMA2000	Мобильный Интернет	CDMA / FDD	2,45. 3.1. 4.9xN	0.15. 1.8. 1.8xN	Примечание: N - количество используемых несущих 1,25 МГц. EV-DO не предназначен для передачи голоса и требует возврата к 1xRTT при размещении или получении 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 в неподвижном состоянии). Обычно полоса пропускания распределяется между несколькими терминалами. Производительность каждой технологии определяется рядом ограничений, в том числе спектральной эффективностью технологии, используемыми размерами сот и количеством доступного спектра. Для получения дополнительной информации см. Сравнение стандартов беспроводной передачи данных.

Для получения дополнительных сравнительных таблиц см. тенденции изменения скорости передачи данных, сравнение стандартов мобильных телефонов, спектральная эффективность Таблица сравнения и Таблица сравнения системы OFDM.

• Сравнение стандартов беспроводной передачи данных
• Таблица сравнения спектральной эффективности
• SMS - содержат содержание стандартизации

1. ^«Статистика подписчиков на конец 1 кв. 2007 г.» (PDF). Архивировано из оригинального (PDF) 27 сентября 2007 г. Проверено 22 сентября 2007 г.
2. ^«Группа разработки CDMA объявляет 'SVDO': обрабатывать вызовы и данные одновременно». Wpcentral.com. 18 августа 2009 г. Дата обращения 30 июля 2018 г.
3. ^«Самая большая и надежная сеть в стране - ATT». Wireless.att.com. Архивировано из исходного 15 августа 2018 г. Получено 30 июля 2018 г.
4. ^«IS-95 (CDMA) и GSM (TDMA)». Архивировано из оригинала 26 февраля 2011 г. Дата обращения 3 февраля 2011 г.
5. ^«Архивная копия». Архивировано с оригинала 23 января 2011 г. Получено 18 января 2011 г. CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (ссылка )
6. ^«Архивная копия». Архивировано с исходный от 9 мая 2006 г. Получено 14 июня 2006 г. CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (ссылка )
7. ^«Часто задаваемые вопросы PCS». Архивировано из исходный от 9 мая 2006 г.
8. ^ «LTE». Веб-сайт 3GPP. 2009 г. Дата обращения 20 августа 2011 г.
9. ^ «WiMAX и стандарт радиоинтерфейса IEEE 802.16m» ( PDF). WiMax Forum. 4 апреля 2010 г. Дата обращения 7 февраля 2012 г.