Sammenligning av mobiltelefonstandarder - Comparison of mobile phone standards

Dette er en sammenligning av standarder for mobiltelefoner . En ny generasjon mobilstandarder har dukket opp omtrent hvert tiende år siden 1G- systemer ble introdusert i 1979 og tidlig til midten av 1980-tallet.

Problemer

Globalt system for mobilkommunikasjon (GSM, rundt 80–85% markedsandel) og IS-95 (rundt 10-15% markedsandel) var de to mest utbredte 2G-mobilkommunikasjonsteknologiene i 2007. I 3G var den mest utbredte teknologien UMTS med CDMA-2000 i nær strid.

Alle radiotilgangsteknologier må løse de samme problemene: å dele det endelige RF-spekteret blant flere brukere så effektivt som mulig. GSM bruker TDMA og FDMA for separasjon av brukere og celler. UMTS, IS-95 og CDMA-2000 bruker CDMA . WiMAX og LTE bruker OFDM .

• Time-division multiple access (TDMA) gir tilgang til flere brukere ved å hugge kanalen i sekvensielle tidssnitt. Hver bruker av kanalen bytter på å sende og motta signaler. I virkeligheten er det bare én person som faktisk bruker kanalen i et bestemt øyeblikk. Dette er analogt med tidsdeling på en stor datamaskinserver.
• Frequency-division multiple access (FDMA) gir tilgang til flere brukere ved å skille de brukte frekvensene. Dette brukes i GSM for å skille celler, som deretter bruker TDMA til å skille brukere i cellen.
• Code-division multiple access (CDMA) Dette bruker en digital modulering kalt spread spectrum som sprer taledataene over en veldig bred kanal på en pseudorandom måte ved hjelp av en bruker- eller cellespesifikk pseudorandom-kode. Mottakeren angrer randomiseringen for å samle biter sammen og produsere originaldataene. Ettersom kodene er pseudorandom og valgt på en slik måte at de forårsaker minimal interferens til hverandre, kan flere brukere snakke samtidig, og flere celler kan dele den samme frekvensen. Dette fører til en ekstra signalstøy som tvinger alle brukere til å bruke mer strøm, noe som i bytte reduserer celleområdet og batterilevetiden.
• Orthogonal frekvensdelingsmultipel tilgang (OFDMA) bruker samling av flere små frekvensbånd som er ortogonale mot hverandre for å sørge for separasjon av brukere. Brukerne blir multipleksert i frekvensdomenet ved å tildele spesifikke underbånd til individuelle brukere. Dette forbedres ofte ved også å utføre TDMA og endre tildelingen med jevne mellomrom slik at forskjellige brukere får forskjellige underbånd til forskjellige tider.

I teorien har CDMA, TDMA og FDMA nøyaktig samme spektrale effektivitet, men praktisk talt har hver sine utfordringer - effektkontroll i tilfelle CDMA, timing i tilfelle TDMA og frekvensgenerering / filtrering i tilfelle FDMA.

For et klassisk eksempel for å forstå den grunnleggende forskjellen mellom TDMA og CDMA, forestill deg et cocktailparty der par snakker med hverandre i et enkelt rom. Rommet representerer tilgjengelig båndbredde:

TDMA: En høyttaler bytter på å snakke med en lytter. Høyttaleren snakker en kort stund og stopper så for å la et annet par snakke. Det er aldri mer enn en høyttaler som snakker i rommet, ingen trenger å bekymre seg for at to samtaler blandes. Ulempen er at den begrenser det praktiske antallet diskusjoner i rommet (båndbredde).

CDMA: enhver høyttaler kan snakke når som helst; men hver bruker hvert sitt språk. Hver lytter kan bare forstå språket til partneren. Når flere og flere par snakker, blir bakgrunnsstøyen (som representerer støygulvet ) sterkere, men på grunn av forskjellen i språk blandes ikke samtaler. Ulempen er at man på et eller annet tidspunkt ikke kan snakke noe høyere. Etter dette hvis støyen fremdeles stiger (flere blir med på festen / cellen), kan ikke lytteren finne ut hva taleren snakker om uten å komme nærmere taleren. Faktisk reduseres CDMA-celledekning etter hvert som antallet aktive brukere øker. Dette kalles cellepuste.

Sammenligningstabell

Styrker og svakheter ved IS-95 og GSM

Fordeler med GSM

• Mindre signalforringelse inne i bygninger.
• Evne til å bruke repeatere .
• Taletid er generelt høyere på GSM-telefoner på grunn av overføringen av puls.
• Tilgjengeligheten av abonnementsidentitetsmoduler gjør det mulig for brukere å bytte nettverk og telefoner etter eget ønske, bortsett fra en subsidiesperre .
• GSM dekker nesten alle deler av verden, så internasjonal roaming er ikke et problem.
• Det mye større antallet abonnenter globalt skaper en bedre nettverkseffekt for produsenter, operatører og sluttbrukere av GSM-håndsett.

Ulemper ved GSM

• Forstyrrer litt elektronikk, spesielt visse lydforsterkere.
• Immateriell eiendom er konsentrert blant noen få bransjedeltakere, noe som skaper adgangsbarrierer for nye aktører og begrenser konkurransen blant telefonprodusenter. Situasjonen er imidlertid verre i CDMA-baserte systemer som IS-95, hvor Qualcomm er den største IP-innehaveren.
• GSM har en fast maksimal rekkevidde på celleområdet på 120 km, som er pålagt av tekniske begrensninger . Denne utvides fra den gamle grensen på 35 km.

Fordeler med IS-95

• Kapasitet er IS-95s største ressurs; det kan romme flere brukere pr MHz av båndbredde enn noen annen teknologi.
• Har ingen innebygd grense for antall samtidige brukere.
• Bruker presise klokker som ikke begrenser avstanden et tårn kan tilbakelegge.
• Forbruker mindre strøm og dekker store områder, så cellestørrelsen i IS-95 er større.
• Kunne produsere en rimelig samtale med lavere signalnivå (mobiltelefonmottak).
• Bruker myk overlevering , noe som reduserer sannsynligheten for at samtaler blir droppet.
• IS-95s talekodere med variabel hastighet reduserer hastigheten som overføres når høyttaleren ikke snakker, noe som gjør at kanalen kan pakkes mer effektivt.
• Har en veldefinert vei til høyere datahastigheter.

Ulemper med IS-95

• De fleste teknologier er patentert og må lisensieres fra Qualcomm .
• Puste av basestasjoner, der dekningsområdet krymper under belastning. Etter hvert som antallet abonnenter som bruker et bestemt nettsted øker, går rekkevidden til nettstedet ned.
• Fordi IS-95-tårnene forstyrrer hverandre, blir de normalt installert på mye kortere tårn. På grunn av dette kan IS-95 ikke fungere bra i kupert terreng.
• USSD, PTT, sammenkoblet / E-sms støttes ikke av IS-95 / CDMA
• IS-95 dekker en mindre del av verden, og IS-95-telefoner klarer generelt ikke å streife internasjonalt.
• Produsenter er ofte nølende med å frigjøre IS-95-enheter på grunn av det mindre markedet, så funksjoner kommer noen ganger sent til å komme til IS-95-enheter.
• Selv sperring subsidie låser , er CDMA telefoner koblet av ESN til et bestemt nettverk, og dermed telefoner er vanligvis ikke portable over leverandører.

Utvikling av markedsandelen av mobile standarder

Denne grafikken sammenligner markedsandelen til de forskjellige mobilstandardene.

Mobiltelefonabonnenter etter teknologi (venstre Y-akse) og totalt antall abonnenter globalt (høyre Y-akse)

I et raskt voksende marked vokser GSM / 3GSM (rød) raskere enn markedet og får markedsandel, CDMA-familien (blå) vokser omtrent i samme hastighet som markedet, mens andre teknologier (grå) avvikles

Sammenligning av trådløse Internett-standarder

Som referanse følger en sammenligning av mobile og ikke-mobile trådløse Internett-standarder.

Merknader: Alle hastigheter er teoretiske maksimum og vil variere av en rekke faktorer, inkludert bruk av eksterne antenner, avstand fra tårnet og bakkehastighet (f.eks. Kan kommunikasjonen i et tog være dårligere enn når man står stille). Vanligvis deles båndbredden mellom flere terminaler. Ytelsen til hver teknologi bestemmes av en rekke begrensninger, inkludert spektraleffektiviteten til teknologien, cellestørrelsene som brukes, og mengden tilgjengelig spektrum. For mer informasjon, se Sammenligning av trådløse datastandarder .

For flere sammenligning tabeller, se bithastighet fremgang trender , sammenligning av mobiltelefon standarder , spektral effektivitet sammenligning tabellen og OFDM system sammenligning tabellen .

Se også

• Sammenligning av trådløse datastandarder
• Tabell for sammenligning av spektral effektivitet
• SMS - inneholder innholdet i standardiseringen

Referanser