Jämförelse av mobiltelefonstandarder - Comparison of mobile phone standards

Detta är en jämförelse av standarder för mobiltelefoner . En ny generation av cellulära standarder har dykt upp ungefär vart tionde år sedan 1G- system introducerades 1979 och tidigt till mitten av 1980-talet.

Problem

Global System for Mobile Communications (GSM, cirka 80–85% marknadsandel) och IS-95 (cirka 10–15% marknadsandel) var de två vanligaste 2G-mobilkommunikationsteknikerna under 2007. I 3G var UMTS den vanligaste tekniken. med CDMA-2000 i nära strid.

All radioåtkomstteknik måste lösa samma problem: att dela det ändliga RF-spektrumet mellan flera användare så effektivt som möjligt. GSM använder TDMA och FDMA för separering av användare och celler. UMTS, IS-95 och CDMA-2000 använder CDMA . WiMAX och LTE använder OFDM .

• Time-division multiple access (TDMA) ger åtkomst till fleranvändare genom att hugga upp kanalen i sekventiella tidsskivor. Varje kanalanvändare turas om att sända och ta emot signaler. I verkligheten använder bara en person kanalen vid ett visst ögonblick. Detta är analogt med tidsdelning på en stor datorserver.
• Frequency-division multiple access (FDMA) ger åtkomst till fleranvändare genom att separera de använda frekvenserna. Detta används i GSM för att separera celler, som sedan använder TDMA för att separera användare inom cellen.
• Code-division multiple access (CDMA) Denna använder en digital modulering som kallas spridningsspektrum som sprider röstdata över en mycket bred kanal på ett pseudorandom- sätt med en användar- eller cellspecifik pseudorandom-kod. Mottagaren ångrar randomiseringen för att samla ihop bitarna och producera originaldata. Eftersom koderna är pseudorandom och väljs på ett sådant sätt att de orsakar minimal störning till varandra, kan flera användare prata samtidigt och flera celler kan dela samma frekvens. Detta medför ett extra signalbrus som tvingar alla användare att använda mer ström, vilket i utbyte minskar cellomfånget och batteriets livslängd.
• Orthogonal frekvensdelning multipel åtkomst (OFDMA) använder buntning av flera små frekvensband som är ortogonala mot varandra för att möjliggöra separering av användare. Användarna multiplexeras i frekvensdomänen genom att allokera specifika delband till enskilda användare. Detta förbättras ofta genom att även utföra TDMA och ändra tilldelningen regelbundet så att olika användare får olika delband vid olika tidpunkter.

I teorin har CDMA, TDMA och FDMA exakt samma spektraleffektivitet men praktiskt taget har alla sina egna utmaningar - effektkontroll i fallet med CDMA, timing i fallet med TDMA och frekvensgenerering / filtrering när det gäller FDMA.

För ett klassiskt exempel för att förstå den grundläggande skillnaden mellan TDMA och CDMA, föreställ dig en cocktailparty där par pratar med varandra i ett enkelrum. Rummet representerar tillgänglig bandbredd:

TDMA: En högtalare turas om att prata med en lyssnare. Talaren pratar en kort stund och slutar sedan för att låta ett annat par prata. Det är aldrig mer än en högtalare som pratar i rummet, ingen behöver oroa sig för att två konversationer blandas. Nackdelen är att det begränsar det praktiska antalet diskussioner i rummet (bandbreddsmässigt).

CDMA: vilken högtalare som helst kan prata när som helst; dock använder de olika språk. Varje lyssnare kan bara förstå språket för sin partner. När fler och fler par pratar blir bakgrundsljudet (som representerar bullergolvet ) starkare, men på grund av skillnaden i språk blandas inte konversationerna. Nackdelen är att man vid något tillfälle inte kan prata något högre. Efter detta om ljudet fortfarande stiger (fler människor går med i festen / cellen) kan lyssnaren inte ta reda på vad talaren pratar om utan att komma närmare talaren. I själva verket minskar CDMA-celltäckningen när antalet aktiva användare ökar. Detta kallas cellandning.

Jämförelsetabell

Styrkor och svagheter hos IS-95 och GSM

Fördelar med GSM

• Mindre signalförsämring i byggnader.
• Möjlighet att använda repeater .
• Samtalstiden är i allmänhet högre i GSM-telefoner på grund av överföringens puls.
• Tillgängligheten av abonnentidentitetsmoduler gör det möjligt för användare att byta nätverk och telefoner efter eget val, förutom ett subventionslås .
• GSM täcker praktiskt taget alla delar av världen så internationell roaming är inte ett problem.
• Det mycket större antalet abonnenter globalt skapar en bättre nätverkseffekt för tillverkare, bärare och slutanvändare av GSM-telefoner.

Nackdelar med GSM

• Stör vissa elektronik, särskilt vissa ljudförstärkare.
• Immateriell äganderätt är koncentrerad till några få industrideltagare, vilket skapar inträdeshinder för nya aktörer och begränsar konkurrensen bland telefontillverkare. Situationen är dock värre i CDMA-baserade system som IS-95, där Qualcomm är den största IP-innehavaren.
• GSM har ett fast maximalt räckvidd för celler på 120 km, vilket införs av tekniska begränsningar . Detta utvidgas från den gamla gränsen på 35 km.

Fördelar med IS-95

• Kapacitet är IS-95s största tillgång; det kan rymma fler användare per MHz av bandbredd än någon annan teknik.
• Har ingen inbyggd gräns för antalet samtidiga användare.
• Använder exakta klockor som inte begränsar avståndet som ett torn kan täcka.
• Förbrukar mindre ström och täcker stora områden så cellstorleken i IS-95 är större.
• Kan producera ett rimligt samtal med lägre signalnivåer (mobiltelefonmottagning).
• Använder mjuk handoff , vilket minskar sannolikheten för tappade samtal.
• IS-95s röstkodare med variabel hastighet minskar hastigheten som sänds när högtalaren inte pratar, vilket gör att kanalen kan packas mer effektivt.
• Har en väldefinierad väg till högre datahastigheter.

Nackdelar med IS-95

• De flesta tekniker är patenterade och måste licensieras från Qualcomm .
• Andning av basstationer där täckningsområdet krymper under belastning. När antalet prenumeranter som använder en viss webbplats ökar, minskar räckvidden för den webbplatsen.
• Eftersom IS-95-torn stör varandra installeras de normalt på mycket kortare torn. På grund av detta kanske IS-95 inte fungerar bra i kuperad terräng.
• USSD, PTT, sammanfogad / E-sms stöds inte av IS-95 / CDMA
• IS-95 täcker en mindre del av världen och IS-95-telefoner kan i allmänhet inte ströva internationellt.
• Tillverkare tvekar ofta att släppa IS-95-enheter på grund av den mindre marknaden, så funktioner kommer ibland sent till att komma till IS-95-enheter.
• Även spärr av subventionslås är CDMA-telefoner länkade av ESN till ett specifikt nätverk, så telefoner är vanligtvis inte bärbara över leverantörer.

Utveckling av marknadsandelen för mobila standarder

Denna grafik jämför marknadsandelarna för de olika mobilstandarderna.

Mobiltelefonabonnenter efter teknik (vänster Y-axel) och totalt antal abonnenter globalt (höger Y-axel)

På en snabbt växande marknad växer GSM / 3GSM (röd) snabbare än marknaden och får marknadsandelar, CDMA-familjen (blå) växer i ungefär samma takt som marknaden, medan andra tekniker (grå) fasas ut

Jämförelse av trådlösa internetstandarder

Som referens följer en jämförelse av mobila och icke-mobila trådlösa internetstandarder.

Anmärkningar: Alla hastigheter är teoretiska maximum och varierar beroende på ett antal faktorer, inklusive användning av externa antenner, avstånd från tornet och markhastigheten (t.ex. kan kommunikationen i ett tåg vara sämre än när man står stilla). Vanligtvis delas bandbredden mellan flera terminaler. Prestanda för varje teknik bestäms av ett antal begränsningar, inklusive teknikens spektraleffektivitet , de använda cellstorlekarna och mängden tillgängligt spektrum. Mer information finns i Jämförelse av trådlösa datastandarder .

För mer jämförelsetabeller, se bithastighet framsteg trender , jämförelse av mobila standarder telefon , spektral jämförelse effektivitet bord och OFDM-system jämförelsetabell .

Se även

• Jämförelse av trådlösa datastandarder
• Tabell för jämförelse av spektraleffektivitet
• SMS - innehåller innehållet i dess standardisering

Referenser