Matkapuhelinstandardien vertailu - Comparison of mobile phone standards
Tämä on matkapuhelinten standardien vertailu . Uuden sukupolven matkapuhelinstandardeja on ilmestynyt noin joka kymmenes vuosi sen jälkeen, kun 1G- järjestelmät otettiin käyttöön vuonna 1979 ja 1980-luvun alusta tai puoliväliin.
Kysymykset
Maailmanlaajuinen matkaviestinjärjestelmä (GSM, noin 80–85% markkinaosuus) ja IS-95 (noin 10–15% markkinaosuus) olivat kaksi yleisintä 2G-matkaviestintäteknologiaa vuonna 2007. 3G: ssä yleisimpiä tekniikoita olivat UMTS jossa CDMA-2000 tiiviissä väitettä.
Kaikkien radiokäytön tekniikoiden on ratkaistava samat ongelmat: rajallisen radiotaajuusspektrin jakaminen useiden käyttäjien kesken mahdollisimman tehokkaasti. GSM käyttää TDMA: ta ja FDMA : ta käyttäjien ja solujen erottamiseen. UMTS, IS-95 ja CDMA-2000 käyttävät CDMA: ta . WiMAX ja LTE käyttävät OFDM: ää .
- Aikajakoinen monipääsy (TDMA) tarjoaa monen käyttäjän pääsyn pilkkomalla kanavan peräkkäisiksi aikaleikkeiksi. Jokainen kanavan käyttäjä lähettää ja vastaanottaa signaaleja vuorotellen. Todellisuudessa vain yksi henkilö käyttää kanavaa tietyllä hetkellä. Tämä on analogista ajan jakamiseen suurella tietokonepalvelimella.
- Taajuusjakoinen monipääsy (FDMA) tarjoaa monen käyttäjän pääsyn erottamalla käytetyt taajuudet. Tätä käytetään GSM: ssä solujen erottamiseen, jotka sitten TDMA: n avulla erottavat käyttäjät solussa.
- Koodijakoinen monipääsy (CDMA) Tässä käytetään digitaalista modulointia, jota kutsutaan hajaspektriksi, joka levittää puhedataa hyvin laajalle kanavalle näennäissatunnaisesti käyttämällä käyttäjän tai solukohtaista näennäissatunnaiskoodia. Vastaanotin peruu satunnaistamisen kerätäkseen bitit yhteen ja tuottamaan alkuperäiset tiedot. Koska koodit ovat näennäissatunnaisia ja valittuja siten, että ne aiheuttavat mahdollisimman vähän häiriöitä toisilleen, useat käyttäjät voivat puhua samanaikaisesti ja useat solut voivat jakaa saman taajuuden. Tämä aiheuttaa lisäsignaalin melun pakottaen kaikki käyttäjät käyttämään enemmän virtaa, mikä puolestaan vähentää solujen kantamaa ja akun käyttöikää.
- Ortogonaalinen taajuusjakoinen monipääsy (OFDMA) käyttää useiden pienten taajuuskaistojen niputtamista, jotka ovat kohtisuorassa toistensa kanssa käyttäjien erottamiseksi. Käyttäjät multipleksoidaan taajuusalueella varaamalla tiettyjä alikaistoja yksittäisille käyttäjille. Tätä parannetaan usein suorittamalla myös TDMA ja muuttamalla allokointia säännöllisesti siten, että eri käyttäjät saavat eri alikaistat eri aikoina.
Teoriassa CDMA: lla, TDMA: lla ja FDMA: lla on täsmälleen sama spektritehokkuus, mutta käytännössä jokaisella on omat haasteensa - tehonohjaus CDMA: n tapauksessa, ajoitus TDMA: n tapauksessa ja taajuuden tuottaminen / suodattaminen FDMA: n tapauksessa.
Klassinen esimerkki TDMA: n ja CDMA: n perustavanlaatuisen eron ymmärtämiseksi kuvittele cocktailjuhla, jossa pariskunnat keskustelevat keskenään yhdessä huoneessa. Huone edustaa käytettävissä olevaa kaistanleveyttä:
- TDMA: Puhuja vuorotellen puhuu kuuntelijan kanssa. Puhuja puhuu lyhyen aikaa ja pysähtyy antamaan toisen pariskunnan puhua. Huoneessa ei koskaan puhu enemmän kuin yksi puhuja, kenenkään ei tarvitse huolehtia kahden keskustelun sekoittumisesta. Haittana on, että se rajoittaa keskustelujen käytännön määrää huoneessa (kaistanleveyden mukaan).
- CDMA: kuka tahansa puhuja voi puhua milloin tahansa; kuitenkin jokainen käyttää eri kieltä. Jokainen kuuntelija ymmärtää vain kumppaninsa kielen. Yhä useamman pariskunnan puhuessa taustamelu (joka edustaa melutasoa ) kovenee, mutta kielten erojen vuoksi keskustelut eivät sekoitu. Haittana on, että jossain vaiheessa ei voida puhua kovemmin. Tämän jälkeen, jos melu yhä nousee (enemmän ihmisiä liittyy puolueeseen / soluun), kuuntelija ei pysty selvittämään puhujan puhetta tulematta lähemmäksi puhujaa. Itse asiassa CDMA-solujen peitto vähenee aktiivisten käyttäjien määrän kasvaessa. Tätä kutsutaan solujen hengitykseksi.
Vertailu Taulukko
Sukupolvi | Teknologia | Ominaisuus | Koodaus | Ensimmäisen käytön vuosi | Verkkovierailu | Luurin yhteentoimivuus | Yleinen häiriö | Signaalin laatu / peittoalue | Taajuuden käyttö / puhelutiheys | Kanavanvaihto | Ääni ja data samanaikaisesti |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1G | FDMA | NMT | Analoginen | 1981 | Pohjoismaat ja useat muut Euroopan maat | Ei mitään | Ei mitään | Hyvä peitto matalien taajuuksien takia | Erittäin pieni tiheys | Kova | Ei |
2G | TDMA ja FDMA | GSM | Digitaalinen | 1991 | Maailmanlaajuisesti kaikki maat paitsi Japani ja Etelä-Korea | SIM-kortti | Jotkut elektroniikka, esim. Vahvistimet | Hyvä peitto sisätiloissa taajuudella 850/900 MHz. Toistimet ovat mahdollisia. 35 km kova raja. | Erittäin pieni tiheys | Kova | Kyllä GPRS- luokka A |
2G | CDMA | IS-95 (CDMA yksi) | Digitaalinen | 1995 | Rajoitettu | Ei mitään | Ei mitään | Rajoittamaton solukoko, pieni lähetinteho sallii suuret solut | Erittäin pieni tiheys | Pehmeä | Ei |
3G | CDMA | IS-2000 (CDMA 2000) | Digitaalinen | 2000/2002 | Rajoitettu | RUIM (harvoin käytetty) | Ei mitään | Rajoittamaton solukoko, pieni lähetinteho sallii suuret solut | Erittäin pieni tiheys | Pehmeä | Ei EVDO / Kyllä SVDO |
3G | W-CDMA | UMTS (3GSM) | Digitaalinen | 2001 | Maailmanlaajuinen | SIM-kortti | Ei mitään | Pienemmät solut ja pienempi sisätilojen peittoalue 2100 MHz: llä; vastaava peitto sisätiloissa ja ylivoimainen kantama GSM: n taajuudella 850/900 MHz. | Erittäin pieni tiheys | Pehmeä | Joo |
4G | OFDMA | LTE | Digitaalinen | 2009 | Rajoitettu | SIM-kortti | Ei mitään | Pienemmät solut ja pienempi peitto S-kaistalla . | Erittäin pieni tiheys | Kova | Ei (vain data) Ääni on mahdollista VoLTE: n kautta tai 2G / 3G: n toisto |
5G | OFDMA | NR | Digitaalinen | 2018 | Rajoitettu | SIM-kortti | Ei mitään | Tiheät solut millimetrin aalloilla . | Erittäin pieni tiheys | Kova | Ei (vain data) Ääni mahdollista VoNR: n kautta |
Verkon yhteensopivuus | Vakio tai versio |
---|---|
GSM ( TDMA , 2G ) | GSM (1991), GPRS (2000), EDGE (2003) |
cdmaOne ( CDMA , 2G ) | cdmaOne (1995) |
CDMA2000 ( CDMA / TDMA , 3G ) | EV-DO (1999), Rev.A ( 2006), Rev.B ( 2006), SVDO (2011) |
UMTS ( CDMA , 3G ) | UMTS (1999), HSDPA (2005), HSUPA (2007), HSPA + (2009) |
4G | LTE (2009), LTE Advanced (2011), LTE Advanced Pro (2016) |
5G | NR (2018) |
IS-95: n ja GSM: n vahvuudet ja heikkoudet
GSM: n edut
- Vähemmän signaalin heikkenemistä rakennusten sisällä.
- Kyky käyttää toistimia .
- Puheaika on yleensä korkeampi GSM-puhelimissa lähetyspulssin luonteen vuoksi.
- Tilaajatunnusmoduulien saatavuus antaa käyttäjille mahdollisuuden vaihtaa verkkoa ja puhelimia haluamallaan tavalla lukuun ottamatta tukilukkoa .
- GSM kattaa käytännössä kaikki puolet maailmaa, joten kansainvälinen verkkovierailu ei ole ongelma.
- Paljon suurempi tilaajamäärä maailmanlaajuisesti luo paremman verkkoefektin GSM-matkapuhelinten valmistajille, operaattoreille ja loppukäyttäjille.
GSM: n haitat
- Häiriöitä joissakin elektroniikoissa, erityisesti tietyissä äänivahvistimissa.
- Teollis- ja tekijänoikeudet ovat keskittyneet muutamalle alan toimijalle, mikä luo markkinoille pääsyn esteitä uusille tulijoille ja rajoittaa kilpailua puhelinvalmistajien välillä. Tilanne on kuitenkin huonompi CDMA-pohjaisissa järjestelmissä, kuten IS-95, jossa Qualcomm on suurin IP-haltija.
- GSM: llä on kiinteä enimmäissolualue 120 km, jonka asettavat tekniset rajoitukset . Tätä laajennetaan vanhasta 35 km: n rajasta.
IS-95: n edut
- Kapasiteetti on IS-95: n suurin voimavara; se mahtuu enemmän käyttäjiä kohti MHz on kaistanleveys kuin mikä tahansa muu tekniikka.
- Ei sisällä sisäänrakennettua rajoitusta samanaikaisten käyttäjien määrälle.
- Käyttää tarkkoja kelloja, jotka eivät rajoita tornin kattamaa etäisyyttä.
- Kuluttaa vähemmän virtaa ja peittää suuret alueet, joten solujen koko IS-95: ssä on suurempi.
- Pystyy tuottamaan kohtuullisen puhelun matalammalla signaalitasolla (matkapuhelimen vastaanotto).
- Käyttää pehmeää kanavanvaihtoa , mikä vähentää puhelujen katkeamisen todennäköisyyttä.
- IS-95: n vaihtuvanopeuksiset äänikooderit vähentävät lähetettävää nopeutta, kun puhuja ei puhu, mikä mahdollistaa kanavan pakkaamisen tehokkaammin.
- Sillä on hyvin määritelty polku suurempaan datanopeuteen.
IS-95: n haitat
- Useimmat tekniikat ovat patentoituja, ja niiden on oltava Qualcommin myöntämiä lisenssejä .
- Tukiasemien hengitys , jossa peittoalue kutistuu kuormitettuna. Kun tiettyä sivustoa käyttävien tilaajien määrä kasvaa, kyseisen sivuston alue vähenee.
- Koska IS-95-tornit häiritsevät toisiaan, ne asennetaan yleensä paljon lyhyempiin torneihin. Tämän vuoksi IS-95 ei ehkä toimi hyvin mäkisessä maastossa.
- IS-95 / CDMA ei tue USSD-, PTT-, ketjutettuja / sähköposteja
- IS-95 kattaa pienemmän osan maailmasta, ja IS-95-puhelimet eivät yleensä pysty vaeltaa kansainvälisesti.
- Valmistajat ovat usein epäröivät julkaista IS-95-laitteita pienempien markkinoiden vuoksi, joten ominaisuudet ovat joskus myöhässä IS-95-laitteiden saamiseksi.
- Jopa esto tuki lukot , CDMA-puhelimia yhdistävät ESN tiettyyn verkkoon, jolloin puhelimet eivät yleensä ole siirrettävää tarjoajia.
Tässä kuvassa verrataan eri mobiilistandardien markkinaosuuksia.
Nopeasti kasvavilla markkinoilla GSM / 3GSM (punainen) kasvaa markkinoita nopeammin ja on saamassa markkinaosuutta, CDMA-perhe (sininen) kasvaa suunnilleen samalla nopeudella kuin markkinat, kun taas muita tekniikoita (harmaa) ollaan poistamassa käytöstä
Langattoman Internet-standardin vertailu
Seuraavaksi verrataan langattomien ja langattomien langattomien Internet-standardien vertailua.
Yleinen nimi |
Perhe | Ensisijainen käyttö | Radio Tech |
Alavirtaan (Mbit / s) |
Ylävirtaan (Mbit / s) |
Huomautuksia |
---|---|---|---|---|---|---|
HSPA + | 3GPP | Mobiili internet |
CDMA / TDMA / FDD MIMO |
21 42 84 672 |
5,8 11,5 22 168 |
HSPA + on laajasti käytössä . 3GPP: n versiossa 11 todetaan, että HSPA +: n siirtokapasiteetin odotetaan olevan 672 Mbit / s. |
LTE | 3GPP | Mobiili internet | OFDMA / TDMA / MIMO / SC-FDMA / LTE-FDD / LTE-TDD | 100 Cat3 150 Cat4 300 Cat5 (20 MHz: n FDD-muodossa) |
50 Cat3 / 4 75 Cat5 (20 MHz: n FDD-muodossa) |
LTE-Advanced- päivityksen odotetaan tarjoavan huippunopeudet jopa 1 Gbit / s kiinteillä nopeuksilla ja 100 Mb / s mobiilikäyttäjille. |
WiMax rel 1 | 802,16 | WirelessMAN | MIMO - SOFDMA | 37 (10 MHz TDD) | 17 (10 MHz TDD) | 2x2 MIMO: lla. |
WiMax rel 1.5 | 802.16-2009 | WirelessMAN | MIMO - SOFDMA | 83 (20 MHz TDD) 141 (2x20 MHz FDD) |
46 (20 MHz TDD) 138 (2x20 MHz FDD) |
2x2 MIMO: lla, parannettu 20 MHz: n kanavilla 802.16-2009 |
WiMAX rel 2.0 | 802,16m | WirelessMAN | MIMO - SOFDMA |
2x2 MIMO 110 (20 MHz TDD) 183 (2x20 MHz FDD) 4x4 MIMO 219 (20 MHz TDD) 365 (2x20 MHz FDD) |
2x2 MIMO 70 (20 MHz TDD) 188 (2x20 MHz FDD) 4x4 MIMO 140 (20 MHz TDD) 376 (2x20 MHz FDD) |
Myös matalan liikkuvuuden käyttäjät voivat koota useita kanavia saadakseen jopa 1 Gbit / s: n lataustehon |
Flash-OFDM | Flash-OFDM | Mobiilin Internet- liikkuvuus jopa 200 mph (350 km / h) |
Flash-OFDM | 5,3 10,6 15,9 |
1,8 3,6 5,4 |
Mobiilialue 30 km (18 mailia) Laajennettu kantama 55 km (34 mailia) |
HIPERMAN | HIPERMAN | Mobiili internet | OFDM | 56.9 | ||
Wi-Fi | 802.11 ( 11n ) |
langaton LAN | OFDM / CSMA / MIMO / puoliksi kaksipuolinen | 288,8 (käyttäen 4x4-kokoonpanoa 20 MHz: n kaistanleveydessä) tai 600 (käyttäen 4x4-kokoonpanoa 40 MHz: n kaistanleveydessä) |
Antenni- , RF-käyttöliittymän parannukset ja pienet protokolla-ajastinmuutokset ovat auttaneet ottamaan käyttöön pitkän kantaman P2P- verkkoja, mikä vaarantaa radiaalisen peiton, läpäisykyvyn ja / tai spektrien tehokkuuden ( 310 km ja 382 km ) |
|
iBurst | 802,20 | Mobiili internet | HC-SDMA / TDD / MIMO | 95 | 36 | Solun säde: 3–12 km Nopeus: 250 km / h Spektrin hyötysuhde: 13 bittiä / s / Hz / solun spektrin uudelleenkäyttökerroin: "1" |
EDGE Evolution | GSM | Mobiili internet | TDMA / FDD | 1.6 | 0.5 | 3GPP- julkaisu 7 |
UMTS W-CDMA HSPA ( HSDPA + HSUPA ) |
UMTS / 3GSM | Mobiili internet |
CDMA / FDD CDMA / FDD / MIMO |
0,384 14,4 |
0,384 5,76 |
HSDPA on laajasti käytössä . Tyypilliset laskevan siirtotien nopeudet ovat tällä hetkellä 2 Mbit / s, ~ 200 kbit / s nouseva linkki; HSPA + downlink jopa 56 Mbit / s. |
UMTS-TDD | UMTS / 3GSM | Mobiili internet | CDMA / TDD | 16 | Ilmoitetut nopeudet IPWireless-tekniikan mukaisesti käyttämällä 16QAM-modulaatiota, joka on samanlainen kuin HSDPA + HSUPA | |
EV-DO Suhteellinen 0 EV-DO Rev.A EV-DO Rev.B |
CDMA2000 | Mobiili internet | CDMA / FDD | 2,45 3,1 4,9xN |
0,15 1,8 1,8xN |
Rev B-huomautus: N on käytettyjen 1,25 MHz: n kantoaaltojen määrä. EV-DO ei ole suunniteltu ääntä varten, ja se vaatii 1xRTT: n palautuksen, kun äänipuhelu soitetaan tai vastaanotetaan. |
Huomautuksia: Kaikki nopeudet ovat teoreettisia maksiminopeuksia, ja ne vaihtelevat useista tekijöistä, mukaan lukien ulkoisten antennien käyttö, etäisyys tornista ja maan nopeus (esim. Junan tiedonsiirto voi olla huonompaa kuin paikallaan pysyttäessä). Yleensä kaistanleveys jaetaan useiden päätelaitteiden välillä. Kunkin tekniikan suorituskyky määräytyy joukon rajoituksia, mukaan lukien tekniikan spektritehokkuus , käytetyt solukoot ja käytettävissä olevan spektrin määrä. Lisätietoja on ohjeaiheessa Langattomien tietostandardien vertailu .
Lisää vertailutaulukoita, katso bittinopeuden edistymisen trendit , matkapuhelimen standardien vertailu , spektritehokkuuden vertailutaulukko ja OFDM-järjestelmän vertailutaulukko .
Katso myös
- Langattomien datastandardien vertailu
- Spektrin hyötysuhteen vertailutaulukko
- SMS - sisältää sen standardoinnin sisällön
Viitteet
- ^ "Tilaajatilastot vuoden 2007 ensimmäisen vuosineljänneksen lopussa" (PDF) . Arkistoitu alkuperäisestä (PDF) 27. syyskuuta 2007 . Haettu 22. syyskuuta 2007 .
- ^ "CDMA Development Group ilmoittaa" SVDO ": käsittelee puheluja ja dataa samanaikaisesti" . Wpcentral.com . 18. elokuuta 2009 . Haettu 30. heinäkuuta 2018 .
- ^ "Kansakunnan suurin ja luotettavin verkosto - AT&T" . Wireless.att.com . Arkistoitu alkuperäisestä 15. elokuuta 2018 . Haettu 30. heinäkuuta 2018 .
- ^ "IS-95 (CDMA) ja GSM (TDMA)" . Arkistoitu alkuperäisestä 26. helmikuuta 2011 . Haettu 3. helmikuuta 2011 .
- ^ "Arkistoitu kopio" . Arkistoitu alkuperäisestä 23. tammikuuta 2011 . Haettu 18. tammikuuta 2011 .CS1 maint: arkistoitu kopio otsikkona ( linkki )
- ^ "Arkistoitu kopio" . Arkistoitu alkuperäisestä 9. toukokuuta 2006 . Haettu 14. kesäkuuta 2006 .CS1 maint: arkistoitu kopio otsikkona ( linkki )
- ^ "Usein kysytyt PCS-kysymykset" . Arkistoitu alkuperäisestä 9. toukokuuta 2005.
- ^ a b "LTE" . 3GPP-verkkosivusto . 2009 . Haettu 20. elokuuta 2011 .
- ^ a b c "WiMAX ja IEEE 802.16m Air Interface Standard" (PDF) . WiMax-foorumi. 4. huhtikuuta 2010 . Haettu 7. helmikuuta 2012 .