Sammenligning af mobiltelefonstandarder - Comparison of mobile phone standards

Dette er en sammenligning af standarder for mobiltelefoner . En ny generation af cellulære standarder har vist sig cirka hvert tiende år siden 1G- systemer blev introduceret i 1979 og begyndelsen til midten af ​​1980'erne.

Problemer

Global System for Mobile Communications (GSM, omkring 80-85% markedsandel) og IS-95 (omkring 10-15% markedsandel) var de to mest udbredte 2G-mobilkommunikationsteknologier i 2007. I 3G var den mest udbredte teknologi UMTS med CDMA-2000 i tæt strid.

Alle radioadgangsteknologier skal løse de samme problemer: at opdele det endelige RF-spektrum blandt flere brugere så effektivt som muligt. GSM bruger TDMA og FDMA til bruger- og celleseparation. UMTS, IS-95 og CDMA-2000 bruger CDMA . WiMAX og LTE bruger OFDM .

• Time-division multiple access (TDMA) giver adgang til flere brugere ved at hugge kanalen op i sekventielle tidsskiver. Hver kanalbruger skifter til at sende og modtage signaler. I virkeligheden bruger kun én person faktisk kanalen på et bestemt tidspunkt. Dette er analogt med tidsdeling på en stor computerserver.
• FDMA (Frequency-division multiple access) giver adgang til flere brugere ved at adskille de anvendte frekvenser. Dette bruges i GSM til at adskille celler, som derefter bruger TDMA til at adskille brugere i cellen.
• Code-division multiple access (CDMA) Dette bruger en digital modulation kaldet spread spectrum, der spreder stemmedataene over en meget bred kanal på en pseudorandom måde ved hjælp af en bruger- eller cellespecifik pseudorandom-kode. Modtageren fortryder randomiseringen til at samle bitsene sammen og producere de originale data. Da koderne er pseudorandom og valgt på en sådan måde, at de forårsager minimal interferens med hinanden, kan flere brugere tale på samme tid, og flere celler kan dele den samme frekvens. Dette medfører en ekstra signalstøj, der tvinger alle brugere til at bruge mere strøm, hvilket til gengæld nedsætter celleområdet og batteriets levetid.
• Orthogonal frekvensdeling multipel adgang (OFDMA) bruger bundtning af flere små frekvensbånd, der er ortogonale over for hinanden for at sørge for adskillelse af brugere. Brugerne multiplexeres i frekvensdomænet ved at tildele specifikke underbånd til individuelle brugere. Dette forbedres ofte ved også at udføre TDMA og ændre tildelingen med jævne mellemrum, så forskellige brugere får forskellige underbånd på forskellige tidspunkter.

I teorien har CDMA, TDMA og FDMA nøjagtigt den samme spektrale effektivitet, men praktisk talt har hver deres udfordringer - strømstyring i tilfælde af CDMA, timing i tilfælde af TDMA og frekvensgenerering / filtrering i tilfælde af FDMA.

For et klassisk eksempel til forståelse af den grundlæggende forskel på TDMA og CDMA, forestil dig et cocktailparty, hvor par taler med hinanden i et enkelt rum. Rummet repræsenterer den tilgængelige båndbredde:

TDMA: En højttaler skiftes til at tale med en lytter. Højttaleren taler i kort tid og stopper derefter for at lade et andet par tale. Der er aldrig mere end en højttaler, der taler i rummet, ingen behøver at bekymre sig om, at to samtaler blandes. Ulempen er, at det begrænser det praktiske antal diskussioner i rummet (båndbreddemæssigt).

CDMA: enhver højttaler kan tale når som helst; dog bruger hver et andet sprog. Hver lytter kan kun forstå deres partners sprog. Når flere og flere par snakker, bliver baggrundsstøjen (som repræsenterer støjgulvet ) højere, men på grund af forskellen i sprog blandes ikke samtaler. Ulempen er, at man på et tidspunkt ikke kan tale højere. Efter dette, hvis lyden stadig stiger (flere mennesker deltager i festen / cellen), kan lytteren ikke finde ud af, hvad taleren taler om uden at komme tættere på taleren. Faktisk falder CDMA-celledækningen, når antallet af aktive brugere øges. Dette kaldes celle vejrtrækning.

Sammenligningstabel

Styrker og svagheder ved IS-95 og GSM

Fordele ved GSM

• Mindre signalforringelse inde i bygninger.
• Evne til at bruge repeatere .
• Taletid er generelt højere i GSM-telefoner på grund af transmissionens puls.
• Tilgængeligheden af abonnentidentitetsmoduler giver brugerne mulighed for at skifte netværk og håndsæt efter ønske, bortset fra en subsidielås .
• GSM dækker stort set alle dele af verden, så international roaming er ikke et problem.
• Det langt større antal abonnenter globalt skaber en bedre netværkseffekt for GSM-håndsætproducenter, operatører og slutbrugere.

Ulemper ved GSM

• Forstyrrer noget elektronik, især visse lydforstærkere.
• Intellektuel ejendom er koncentreret blandt nogle få branchedeltagere, hvilket skaber adgangsbarrierer for nye aktører og begrænser konkurrencen blandt telefonproducenter. Situationen er dog værre i CDMA-baserede systemer som IS-95, hvor Qualcomm er den største IP-indehaver.
• GSM har en fast maksimal rækkevidde for celler på 120 km, hvilket er pålagt af tekniske begrænsninger . Dette udvides fra den gamle grænse på 35 km.

Fordele ved IS-95

• Kapacitet er IS-95s største aktiv; det kan rumme flere brugere pr MHz af båndbredden end nogen anden teknologi.
• Har ingen indbygget grænse for antallet af samtidige brugere.
• Bruger nøjagtige ure, der ikke begrænser den afstand et tårn kan tilbagelægge.
• Forbruger mindre strøm og dækker store områder, så cellestørrelsen i IS-95 er større.
• Kan producere et rimeligt opkald med lavere signalniveauer (mobiltelefonmodtagelse).
• Bruger blød overdragelse , hvilket reducerer sandsynligheden for afviste opkald.
• IS-95's stemmekodere med variabel hastighed reducerer hastigheden, der transmitteres, når højttaleren ikke taler, hvilket gør det muligt at pakke kanalen mere effektivt.
• Har en veldefineret vej til højere datahastigheder.

Ulemper ved IS-95

• De fleste teknologier er patenteret og skal licenseres fra Qualcomm .
• Åndedræt af basestationer, hvor dækningsområdet krymper under belastning. Da antallet af abonnenter, der bruger et bestemt sted, stiger, falder rækkevidden for dette websted.
• Da IS-95-tårne ​​forstyrrer hinanden, installeres de normalt på meget kortere tårne. På grund af dette fungerer IS-95 muligvis ikke godt i kuperet terræn.
• USSD, PTT, sammenkædet / E-sms understøttes ikke af IS-95 / CDMA
• IS-95 dækker en mindre del af verden, og IS-95-telefoner er generelt ikke i stand til at strejfe internationalt.
• Producenter er ofte tøvende med at frigive IS-95-enheder på grund af det mindre marked, så funktioner kommer undertiden sent til at komme til IS-95-enheder.
• Selv spærring af subsidielåse er CDMA-telefoner forbundet af ESN til et specifikt netværk, og telefoner er således typisk ikke bærbare på tværs af udbydere.

Udvikling af markedsandelen for mobile standarder

Denne grafik sammenligner markedsandele for de forskellige mobile standarder.

Mobiltelefonabonnenter efter teknologi (venstre Y-akse) og samlet antal abonnenter globalt (højre Y-akse)

På et hurtigt voksende marked vokser GSM / 3GSM (rød) hurtigere end markedet og vinder markedsandel, CDMA-familien (blå) vokser omtrent med samme hastighed som markedet, mens andre teknologier (grå) udfases

Sammenligning af trådløse internetstandarder

Som reference følger en sammenligning af mobile og ikke-mobile trådløse internetstandarder.

Bemærkninger: Alle hastigheder er teoretiske maksimumsgrader og vil variere efter en række faktorer, herunder brugen af ​​eksterne antenner, afstanden fra tårnet og kørehastigheden (f.eks. Kommunikation i et tog kan være dårligere end når man står stille). Normalt deles båndbredden mellem flere terminaler. Ydeevnen for hver teknologi bestemmes af et antal begrænsninger, herunder teknologiens spektrale effektivitet , de anvendte cellestørrelser og mængden af ​​tilgængeligt spektrum. Se Sammenligning af trådløse datastandarder for at få flere oplysninger .

For flere sammenligning tabeller, se bit rate fremskridt tendenser , sammenligning af mobiltelefon standarder , spektral sammenligning effektivitet bord og OFDM systemet sammenligning tabel .

Se også

• Sammenligning af trådløse datastandarder
• Spektral effektivitet sammenligningstabel
• SMS - indeholder indholdet af dets standardisering

Referencer