Войти
IS-54 и IS-136 второго поколения (2G ) системы мобильных телефонов, известные как Digital AMPS (D-AMPS ), и дальнейшее развитие североамериканской 1G мобильной системы Advanced Mobile Телефонная система (AMPS). Когда-то он был распространен в Америке, особенно в Соединенных Штатах и Канаде с тех пор, как первая коммерческая сеть была развернута в 1993 году. D-AMPS считается с истекшим сроком службы, и существующие сети в основном заменены технологиями GSM / GPRS или CDMA2000.
Эту систему чаще всего называют TDMA . Это имя основано на аббревиатуре множественного доступа с временным разделением, распространенного метода множественного доступа, который используется в большинстве стандартов 2G, включая GSM, а также в IS-54 и IS. -136. D-AMPS конкурировал с GSM и системами, основанными на множественном доступе с кодовым разделением (CDMA).
D-AMPS использует существующие каналы AMPS и обеспечивает плавный переход между цифровыми и аналоговыми системами в одной и той же области. Пропускная способность была увеличена по сравнению с предыдущей аналоговой схемой путем разделения каждой пары каналов 30 кГц на три временных интервала (отсюда и временное разделение) и цифрового сжатия голосовых данных, в результате чего пропускная способность вызовов в одной соте увеличилась в три раза. Цифровая система также делала вызовы более безопасными вначале, поскольку аналоговые сканеры не могли получить доступ к цифровым сигналам. Вызовы были зашифрованы с использованием CMEA, который позже был признан слабым.
IS-136 добавил ряд функций к исходной спецификации IS-54, включая обмен текстовыми сообщениями, данные с коммутацией каналов (CSD) и улучшенный протокол сжатия. SMS и CSD были доступны как часть протокола GSM, и IS-136 реализовал их почти идентичным образом.
Бывшие крупные сети IS-136, включая ATT в США и Rogers Wireless в Канаде, модернизировали свои существующие сети IS-136 до GSM / GPRS. Rogers Wireless удалила все IS-136 1900 МГц в 2003 году и сделала то же самое со своим спектром 800 МГц, поскольку оборудование вышло из строя. Роджерс деактивировал свою сеть IS-136 (вместе с AMPS) 31 мая 2007 года. Вскоре, в феврале 2008 года, ATT отключила и TDMA, и AMPS.
Alltel, которая в основном использует технологию CDMA2000, но приобрела сеть TDMA у Western Wireless, закрыла свои сети TDMA и AMPS в сентябре 2008 года. US Cellular, которая теперь также в основном использует технологию CDMA2000, закрыла свою сеть TDMA в феврале 2009 года.
IS-54 - первая система мобильной связи, в которой были предусмотрены меры безопасности, а первым, кто использует технологию TDMA.
Эволюция мобильной связи началась в трех разных географических регионах: Северная Америка, Европа и Япония. Стандарты, используемые в этих регионах, были совершенно независимы друг от друга.
Первые реализованные мобильные или беспроводные технологии были полностью аналоговыми и в совокупности известны как технологии 1-го поколения (1G ). В Японии стандартами 1G были: Nippon Telegraph and Telephone (NTT) и его версия с высокой пропускной способностью (Hicap ). Ранние системы, используемые по всей Европе, были несовместимы друг с другом, а это означает, что более поздняя идея общей точки зрения / технологического стандарта «Европейского Союза» в то время отсутствовала.
Различные стандарты 1G, используемые в Европе, включали C-Netz (в Германии и Австрии), Comviq (в Швеции), Nordic Mobile Telephones / 450 (NMT450) и NMT900 (оба в северных странах), NMT-F (французская версия NMT900), Radiocom 2000 (RC2000) (во Франции) и TACS (система связи общего доступа) (в Соединенном Королевстве, Италии и Ирландия ). Североамериканскими стандартами были Advanced Mobile Phone System (AMPS) и Narrow-band AMPS (N-AMPS).
Из стандартов 1G наиболее успешной была система AMPS. Несмотря на сотрудничество северных стран, европейские инженерные усилия были разделены между различными стандартами, а японские стандарты не получили особого внимания. Разработанный Bell Labs в 1970-х годах и впервые коммерчески использованный в США в 1983 году, AMPS работает в диапазоне 800 МГц в США и является Самый распространенный аналоговый стандарт сотовой связи. (Диапазон 1900 МГц PCS, установленный в 1994 году, предназначен только для работы в цифровом формате.) Успех AMPS положил начало эпохе мобильной связи в Северной Америке.
Рынок демонстрировал растущий спрос, поскольку он обладал большей пропускной способностью и мобильностью, чем существующие стандарты мобильной связи были способны поддерживать. Например, система Bell Labs в 1970-х годах могла передавать только 12 вызовов одновременно по всему Нью-Йорку. AMPS использовала множественный доступ с частотным разделением (FDMA), который позволял каждой сотовой станции передавать на разных частотах, позволяя строить множество сотовых станций рядом друг с другом.
У AMPS тоже было много недостатков. Прежде всего, он не мог удовлетворить постоянно растущий спрос на использование мобильной связи. У каждой сотовой станции не было большой емкости для передачи большего количества вызовов. У AMPS также была плохая система безопасности, которая позволяла людям красть серийный код телефона, чтобы использовать его для совершения незаконных звонков. Все это вызвало поиск более мощной системы.
Результатом квеста стал IS-54, первый американский стандарт 2G. В марте 1990 года в сети сотовой связи Северной Америки был включен стандарт IS-54B, первый в Северной Америке двухрежимный стандарт цифровой сотовой связи. Этот стандарт превзошел узкополосный AMPS или N-AMPS компании Motorola, аналоговую схему, которая увеличила пропускную способность за счет сокращения голосовых каналов с 30 кГц до 10 кГц. IS-54, с другой стороны, увеличил пропускную способность с помощью цифровых средств с использованием протоколов TDMA. Этот метод разделяет вызовы по времени, помещая части отдельных разговоров на одну и ту же частоту, один за другим. TDMA утроила пропускную способность.
Используя IS-54, оператор сотовой связи может преобразовать любой из аналоговых голосовых каналов своей системы в цифровой. Двухрежимный телефон использует цифровые каналы там, где они доступны, и по умолчанию использует обычный AMPS там, где их нет. IS-54 был обратно совместим с аналоговой сотовой связью и действительно сосуществовал на тех же радиоканалах, что и AMPS. Не осталось клиентов-аналогов; они просто не могли получить доступ к новым возможностям ИС-54. IS-54 также поддерживает аутентификацию, что помогает предотвратить мошенничество.
IS-54 использует тот же разнос каналов 30 кГц и полосы частот (824–849 и 869–894 МГц), что и AMPS. Пропускная способность была увеличена по сравнению с предыдущей аналоговой схемой путем разделения каждой пары каналов 30 кГц на три временных интервала и цифрового сжатия голосовых данных, в результате чего пропускная способность вызовов в одной соте увеличилась в три раза. Цифровая система также сделала вызовы более безопасными, поскольку аналоговые сканеры не могли получить доступ к цифровым сигналам.
Стандарт IS-54 определяет 84 канала управления, 42 из которых используются совместно с AMPS. Для обеспечения совместимости с существующей сотовой телефонной системой AMPS в первичных прямом и обратном каналах управления в сотовых системах IS-54 используются те же методы передачи сигналов и схема модуляции (двоичная FSK), что и в AMPS. Инфраструктура AMPS / IS-54 может поддерживать использование аналоговых телефонов AMPS или телефонов D-AMPS.
Метод доступа, используемый для IS-54, - это множественный доступ с временным разделением каналов (TDMA), который был первым разработанным цифровым стандартом США. Он был принят TIA в 1992 году. TDMA подразделяет каждый из каналов AMPS 30 кГц на три полноскоростных канала TDMA, каждый из которых может поддерживать один голосовой вызов. Позже каждый из этих полноскоростных каналов был дополнительно разделен на два канала с половинной скоростью, каждый из которых, с необходимым кодированием и сжатием, мог также поддерживать голосовой вызов. Таким образом, TDMA может обеспечить в три-шесть раз большую пропускную способность каналов трафика AMPS. Первоначально TDMA была определена стандартом IS-54, а теперь определена в серии спецификаций IS-13x EIA / TIA.
Скорость передачи в канале для цифровой модуляции несущей составляет 48,6 кбит / с. Каждый кадр имеет шесть временных интервалов продолжительностью 6,67 мс. Каждый временной интервал несет 324 бита информации, из которых 260 бит предназначены для данных трафика с полной скоростью 13 кбит / с. Остальные 64 бита являются накладными; 28 из них предназначены для синхронизации, и они содержат определенную битовую последовательность, известную всем приемникам, для установления выравнивания кадров. Также, как и в случае с GSM, известная последовательность действует как обучающий шаблон для инициализации адаптивного эквалайзера.
Система IS-54 имеет разные последовательности синхронизации для каждого из шести временных интервалов, составляющих кадр, тем самым позволяя каждому приемнику синхронизироваться со своими собственными заранее назначенными временными интервалами. Дополнительные 12 битов в каждом временном интервале предназначены для SACCH (т.е. информации управления системой). Цветовой код цифровой проверки (DVCC) является эквивалентом контрольного звукового сигнала, используемого в системе AMPS. Существует 256 различных 8-битных цветовых кодов, которые защищены кодом Хэмминга (12, 8, 3). Каждая базовая станция имеет свой собственный предварительно назначенный цветовой код, поэтому любые входящие мешающие сигналы от удаленных ячеек можно игнорировать.
Схема модуляции для IS-54 - это дифференциальная четвертичная фазовая манипуляция 7C / 4 (DQPSK), иначе известная как дифференциальная 7t / 4 4-PSK или π / 4 DQPSK. Этот метод обеспечивает скорость передачи данных 48,6 кбит / с при разносе каналов 30 кГц, что дает эффективность полосы пропускания 1,62 бит / с / Гц. Это значение на 20% лучше, чем у GSM. Основным недостатком этого типа метода линейной модуляции является неэффективность энергопотребления, что приводит к более тяжелому переносному устройству и, что еще более неудобно, к сокращению времени между подзарядками батарей.
Биты данных разговора составляют поле DATA. Шесть слотов составляют полный корпус ИС-54. ДАННЫЕ в слотах 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6 образуют речевой канал. DVCC означает цифровой код цвета проверки, непонятную терминологию для уникального 8-битного значения кода, присвоенного каждой ячейке. G означает защитное время, период между каждым временным интервалом. RSVD означает зарезервированный. SYNC представляет собой синхронизацию, критическое поле данных TDMA. Каждый слот в каждом кадре должен быть синхронизирован со всеми остальными и главными часами, чтобы все работало.
Временные интервалы для направления от мобильного телефона к базовой станции создаются иначе, чем в направлении от базовой станции к мобильной станции. По сути, они несут одну и ту же информацию, но расположены по-разному. Обратите внимание, что в направлении от мобильного устройства к базе имеется 6-битное время линейного нарастания, позволяющее его передатчику достичь полной мощности, и 6-битный защитный диапазон, в течение которого ничего не передается. Эти 12 дополнительных битов в направлении от базовой станции к мобильной сети зарезервированы для использования в будущем.
При поступлении вызова мобильный телефон переключается на другую пару частот; голосовой радиоканал, который оператор системы сделал аналоговым или цифровым. Эта пара несет колл. При обнаружении сигнала IS-54 ему назначается цифровой канал трафика, если он доступен. Быстрый ассоциированный канал или FACCH выполняет передачу обслуживания во время вызова, при этом мобильному устройству не требуется возвращаться к каналу управления. В случае высокого уровня шума FACCH, встроенный в цифровой канал трафика, отменяет голосовую нагрузку, ухудшая качество речи для передачи управляющей информации. Цель состоит в том, чтобы поддерживать подключение. Медленный связанный канал управления или SACCH не выполняет передачу обслуживания, а передает такие вещи, как информация об уровне сигнала на базовую станцию.
Речевой кодер IS-54 использует метод, называемый кодированием с линейным предсказанием с возбуждением векторной суммой (VSELP). Это особый тип речевого кодера из большого класса, известного как кодеры с линейным предсказанием с кодовым возбуждением (CELP). Скорость кодирования речи 7,95 кбит / с обеспечивает качество восстановленной речи, аналогичное качеству аналоговой системы AMPS, использующей частотную модуляцию. Затем сигнал 7,95 кбит / с проходит через канальный кодер, который загружает битовую скорость до 13 кбит / с. Новый стандарт кодирования половинной скорости снижает общую скорость передачи данных для каждого вызова до 6,5 кбит / с и должен обеспечивать качество, сопоставимое со скоростью 13 кбит / с. Эта половина скорости дает пропускную способность канала в шесть раз больше, чем у аналогового AMPS.
Обсуждение системы связи не будет полным без объяснения примера системы. Объясняется двухрежимный сотовый телефон в соответствии со стандартом IS-54. Двухрежимный телефон может работать как в аналоговой, так и в двухрежимной ячейке. И передатчик, и приемник поддерживают схемы аналогового FM и цифрового множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA). Цифровая передача предпочтительна, поэтому, когда сотовая система имеет цифровые возможности, мобильному устройству сначала назначается цифровой канал. Если цифровые каналы недоступны, сотовая система назначит аналоговый канал. Передатчик преобразует аудиосигнал в радиочастоту (RF), а приемник преобразует радиосигнал в аудиосигнал. Антенна фокусирует и преобразует радиочастотную энергию для приема и передачи в свободное пространство. Панель управления служит механизмом ввода-вывода для конечного пользователя; он поддерживает клавиатуру, дисплей, микрофон и динамик. Координатор синхронизирует передачу и принимает функции мобильного устройства. Двухрежимный сотовый телефон состоит из следующих элементов:
К 1993 году американская сотовая связь снова исчерпала свои возможности, несмотря на широкий переход на IS-54. Американский сотовый бизнес продолжал процветать. Количество подписчиков выросло с полутора миллионов клиентов в 1988 году до более чем тринадцати миллионов подписчиков в 1993 году. Существовали возможности для других технологий, которые могли удовлетворить растущий рынок. Технологии, последовавшие за ИС-54, остались на заложенной им цифровой основе.
Была предпринята практическая работа по улучшению IS-54, которая в конечном итоге добавила дополнительный канал к гибридной конструкции IS-54. В отличие от IS-54, IS-136 использует мультиплексирование с временным разделением для передачи голоса и канала управления. Цифровой канал управления обеспечивает покрытие жилых и внутренних помещений, значительно увеличенное время работы от батареи, несколько приложений для обмена сообщениями, беспроводную активацию и расширенные приложения для передачи данных. Системы IS-136 должны были поддерживать миллионы телефонов AMPS, большинство из которых были разработаны и изготовлены до рассмотрения IS-54 и IS-136. IS-136 добавил ряд функций к исходной спецификации IS-54, включая обмен текстовыми сообщениями, данные с коммутацией каналов (CSD) и улучшенный протокол сжатия. Каналы трафика TDMA IS-136 используют модуляцию π / 4-DQPSK при канальной скорости 24,3- килобод и обеспечивают эффективную скорость передачи данных 48,6 кбит / с по шести временным интервалам, составляющим один кадр в канале 30 кГц.
ATT Mobility, крупнейший оператор США, поддерживающий D-AMPS (который он называет «TDMA»), отказался от существующих сеть, чтобы предоставить спектр для своих платформ GSM и UMTS на 19 рынках беспроводной связи, которая началась 30 мая 2007 года, а в других регионах - в июне и июле. Сеть TDMA на этих рынках работает на частоте 1900 МГц и не сосуществует с сетью AMPS. Обслуживание на остальных рынках TDMA 850 МГц было прекращено вместе с услугой AMPS 18 февраля 2008 г., за исключением областей, где обслуживание предоставлялось Dobson Communications. Сеть Dobson TDMA и AMPS была отключена 1 марта 2008 года.
31 мая 2007 года Rogers Wireless списала свои сети D-AMPS и AMPS и перевела оставшихся клиентов в эти старые сети. в свою сеть GSM.
Alltel завершила отключение своих сетей D-AMPS и AMPS в сентябре 2008 года. Последним оператором связи в США, который использовал сеть D-AMPS, был США. Cellular, которая закрыла свою сеть D-AMPS в феврале 2009 года.
