До недавнего времени сотовая связь была представлена тремя стандартами: AMPS, D-AMPS и GSM, считавшимися самыми современными и передовыми на момент их внедрения. Однако мир не стоит на месте, и на сегодняшний день разрабатываются и внедряются все более совершенные стандарты мобильной связи. В конце ХХ века произошел всплеск в развитии сотовых сетей благодаря появлению на рынке принципиально новой технологии коммерческой цифровой радиотелефонной связи с кодовым разделением каналов.

CDMA 2000 1X (Code Division Multiple Access - множественный доступ с кодовым разделением каналов) - это цифровая технология, которая обеспечивает качественную передачу звука в новом поколении устройств и сервисов беспроводной связи.

ПОДРОБНЕЕ О ВОЗМОЖНОСТЯХ CDMA 2000 1X

1. Улучшенное качество передачи звука и разговора. Отличная помехоустойчивость.

В отличие от других технологий, где для передачи сигнала используется узкая полоса частот, в CDMA сигнал распределяется по широкому диапазону, что делает его более устойчивым к внешним помехам. Благодаря использованию более современных систем кодирования и высокой помехоустойчивости CDMA имеет наилучшее качество передачи голоса по сравнению с другими технологиями сотовой связи. CDMA обеспечивает такое же высокое качество передачи голоса, как и при использовании обычной кабельной связи. Кроме этого, CDMA устраняет фоновые шумы, разговоры по параллельным каналам и помехи, увеличивая конфиденциальность информации и качество связи.

2. Минимальная излучаемая мощность. Повышенная экологичность. Меньший расход энергии. Увеличение времени разговора.

Благодаря хорошей помехоустойчивости терминалы CDMA работают на минимальной мощности, необходимой для поддержания связи. В результате энергопотребление телефонов в сети CDMA значительно ниже. По сравнению с другими технологиями, CDMA требуется минимальная мощность излучения для поддержания высококачественной связи. Благодаря этой особенности существенно улучшаются экологические параметры телефона CDMA по сравнению с телефонами других стандартов. Телефоны CDMA затрачивают на передачу данных существенно меньше энергии, чем телефоны, использующие другие технологии, в результате увеличивается срок работы батареи, продолжительность разговора и время ожидания. Используя меньшие батареи, производители могут выпускать меньшие по размеру, более легкие телефоны.

3. Меньшее число прерванных разговоров. Устойчивая работа в зданиях и тоннелях.

В городах с высокой плотностью застройки и в гористой местности зона покрытия и качество обслуживания могут ухудшаться из-за эффекта переотражения радиоволн. Технология CDMA разработана таким образом, что принимаемый сигнал складывается из нескольких распространяющихся сигналов, что позволяет без потери качества работать в зданиях и тоннелях. CDMA увеличивает пропускную способность системы, виртуально устраняя сигналы о занятой линии, параллельные и прерванные разговоры, являющиеся результатами переполнения системы. Используемая в CDMA техника «мягкого» переключения позволяет одному мобильному терминалу получать сигнал от нескольких базовых станций. Используя запатентованный метод передачи звонков между ячейками, называемый "soft handoff" («мягкий переход»), CDMA значительно сократил вероятность срывов звонков или прерываний разговоров во время работы в режиме громкоговорящей связи. Поэтому при переходе от одной ячейки к другой соединение со следующей ячейкой устанавливается раньше, чем обрывается связь с предыдущей. Аналогичный подход может применяться и при переходе из одного сектора в другой в пределах одной ячейки. В результате, обрывы связи при переходах из ячейки в ячейку происходят значительно реже.

4. Расширенная зона действия. Широкий охват местности.

Использование новейших технологий и алгоритмов обработки сигналов позволяет обеспечивать значительно более широкую зону покрытия по сравнению с другими стандартами. Сигнал CDMA, охватывающий более широкий спектр, обеспечивает большую зону действия, чем другие беспроводные технологии, как в помещениях, так и за их пределами. Кроме того, CDMA используют другие типы телекоммуникационных систем, предоставляя единую, широкую зону действия и согласованность.

5. Безопасность и секретность информации. Обеспечение высокого уровня информационной безопасности.

Благодаря многоступенчатому кодированию, повышенной криптостойкости и объединению разговорных каналов на основе "белого шума", выделить и декодировать передаваемую информацию практически невозможно. Кроме устранения параллельных разговоров и посторонних шумов, широкого спектра передачи сообщений, закодированных в цифровом виде, технология CDMA защищает от прослушивания. Кодирование голосовых сообщений CDMA также обеспечивает защиту от несанкционированного вмешательства.

6. Повышенная скорость передачи данных и разнообразие дополнительных услуг.

CDMA позволяет пользователям получать доступ к широкому диапазону новых услуг, включая идентификацию позвонившего абонента, передачу оперативных сообщений и передачу данных (мобильный Интернет, WAP) на скорости до 153,6 Кбит в секунду.

7. Широкие возможности, предоставляемые поставщикам услуг: более высокая пропускная способность, гибкость, быстрый ввод в эксплуатацию, возможность взаимодействия сетей, разнообразный выбор и высокое качество услуг.

• CDMA обеспечивает пропускную способность примерно в 10 - 20 раз большую, чем аналоговые беспроводные технологии, и в 3 раза большую, чем пропускная способность других цифровых технологий, позволяя поставщикам услуг обслуживать большее число абонентов и больший объем беспроводного трафика в пределах данного диапазона радиочастот. В условиях быстрого увеличения количества беспроводных абонентов и времени использования, пропускная способность является решающим фактором. Благодаря улучшенным характеристикам сигнала и более широкому диапазону, в CDMA расширена зона, в которой возможен прием и передача сообщений. Сетям CDMA требуется только часть узлов сотовой сети, необходимых для других беспроводных технологий, чтобы охватить данную зону. Благодаря меньшему количеству узлов сотовой сети, поставщики услуг могут сократить свои первоначальные капиталовложения, а также расходы по эксплуатации и обслуживанию.

• CDMA является беспроводной технологией, предоставляющей как стационарные так и мобильные услуги в пределах одной платформы, поддерживая два источника получения доходов, позволяя поставщикам работать со своими клиентами по схеме "один телефон". Кроме того, на разработку и проектирование сетей CDMA затрачивается меньше средств, чем на другие типы беспроводных систем, что упрощает их расширение и изменение конфигурации.

• Системы CDMA могут быть введены в эксплуатацию и расширены более быстро и эффективно, чем большинство беспроводных сетей. А поскольку они требуют меньшего числа узлов сотовой сети, то сети CDMA могут быть введены в эксплуатацию быстрее других типов беспроводных сетей.

В отличие от других методов доступа абонентов к сети, где энергия сигнала концентрируется на выбранных частотах или временных интервалах, сигналы CDMA распределены в непрерывном частотно-временном пространстве.

Для стандарта CDMA характерны отличное качество звука и низкий уровень фоновых шумов. Повышенная емкость системы, которая примерно в 10 раз выше чем у AMPS и в 3-5 раз больше чем у GSM, определяется максимально возможным количеством активных пользователей системы на территории зоны ее обслуживания.

Сети, построенные на основе CDMA, эффективно используют радиочастотный ресурс, благодаря возможности многократного использования одних тех же частот в сети.

CDMA улучшает качество связи в перенаселенных районах, и местностях с холмистым рельефом, где возникают помехи от отраженных сигналов, увеличивает емкость системы "виртуально», отсеивая занятые, перекрестные и повисшие вызовы. Это становится возможным благодаря многократному использованию одного частотного канала во всех сотах. Повышению емкости системы способствует применение механизма контроля мощности и речевой активности, что уменьшает взаимные помехи, влияющие на емкость системы и другие факторы. В результате абоненты не страдают от блокировки вызовов в часы наибольшей нагрузки на сеть.

Международным институтом электросвязи подтверждено, что в мобильных системах связи 3-го поколения будет широко использован радиоинтерфейс на базе технологии CDMA. Тем самым на высшем техническом уровне признается лидерство самой эффективной технологии CDMA по сравнению с технологиями TDMA систем мобильной связи GSM, DAMPS.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТАНДАРТЕ

Немногие знают, чем отличается один стандарт сотовой связи от другого, новое поколение от старого, а ведь это очень важно. При выборе автомобиля или персонального компьютера мы уже научились обращать внимание на признаки нового поколения этих высокотехнологичных товаров, на различия в технологиях. Пришло время и для сотовых телефонов.

Сотовой связью правит Ее Величество, - Радиочастота. В поисках любимых радиостанций на приемнике мы перебираем их радиочастоты и каждый раз на одной конкретной частоте звучит только одна конкретная радиостанция. Можно ли несколько радиостанций «посадить» на одну частоту? Нет, скажете вы. Ведь все, что они передают в эфир смешается в одну невообразимую мешанину звуков, мелодий, голосов.

А в сотовой радиосвязи одну и ту же частоту можно использовать не только повторно, не только одновременно в разных районах, но еще и разделить эту частоту на изолированные друг от друга радиочастотные каналы. Представьте себе полосу радиочастот как группу людей в одном помещении, разделенную на парочки, общающиеся между собой. Если каждую пару поместить в звукоизолированную кабинку, - это разделение по частотам (стандарт FDMA). Если все пары будут говорить по очереди, это будет разделением по времени (стандарт TDMA, например, GSM). А вот если все могут говорить одновременно и на разных языках (причем, совершенно не мешая друг другу), - это и можно сравнить с кодовым разделением каналов (стандарт CDMA).

Разделение каналов - это очень важный принцип, позволяющий еще эффективнее использовать имеющуюся полосу частот. В отличие от разделения каналов по частоте или времени, кодовое разделение позволяет достичь максимальной эффективности и является наиболее перспективной технологией на сегодняшний день СDMA (Code Division Multiple Access) - система множественного доступа с кодовым разделением - стала, возможно, самой многообещающей системой, появившейся на мировом рынке.

Благодаря таким своим свойствам, как защищенность канала связи от перехвата, помех и прослушивания технология, лежащая в основе стандарта CDMA, была изначально разработана и использовалась в вооруженных силах крупных мировых держав. Например, в США подобные системы связи использовались для организации обмена речевыми сообщениями между военным самолетом и наземными службами, а так же получили распространение в военных спутниковых системах связи. Долгое время эта технология применялась исключительно в военных целях и была секретной, а сегодня известна всем как глобальный цифровой стандарт для коммерческих систем коммуникаций.

За последние годы технология использования CDMA была протестирована, стандартизирована, лицензирована и запущена в производство большинством поставщиков беспроводного оборудования и уже применяется во всем мире. В отличие от других методов доступа абонентов к сети, где энергия сигнала концентрируется на выбранных частотах или временных интервалах, сигналы CDMA распределены в непрерывном частотно-временном пространстве.

По сути, метод, разработанный корпорацией QUALCOMM Inc., манипулирует и частотой, и временем, и энергией.

Группа стандартов CDMA коренным образом отличается от своих собратьев по сотовой телефонии и эти стандарты по праву считаются стандартами 2.5 поколения. Если FDMA (NMT, AMPS, NAMPS) и его продолжение - TDMA (GSM, DAMPS) используют набор частотных диапазонов с разделением каждого канала на временные интервалы (для TDMA) для множественного доступа абонетов к услугам сотовой сети, то в CDMA всё по-другому.

CDMA использует технологию Direct Sequence (Pseudo Noise) Spread Spectrum (прямая последовательность (псевдошум) с широким спектром). Основа DSSS - использование шумоподобной несущей, и гораздо более широкой полосы, чем необходимо для обычных способов модуляции.

Представьте себе узкополосный сигнал, промодулированный неким потоком данных со скоростью, например 9600 bps. Пусть есть уникальная, повторяющаяся, псевдослучайная цифровая последовательность со значительно большей скоростью, скажем 1.25 Mbps. Если менять фазу узкополосного сигнала в соответствии с псевдослучайной последовательностью, то мы получим шумоподобный сигнал с широким спектром, содержащий в себе информацию.

Если рассмотреть, что происходит с точки зрения частоты - то получится что информационный сигнал "расплылся" (spread) по спектру шумоподобного сигнала (pseudonoise). Теперь осталось выдать этот широкополосный сигнал в эфир.

На пути от передатчика к приёмнику к сигналу добавятся помехи и сигналы других передатчиков. Принятый и демодулированный сигнал перемножим с точной копией шумоподобного сигнала, который использовался для модуляции (здесь необходима очень высокая степень синхронизации приёмника и передатчика) и получим узкополосную составляющую с высокой энергией на единицу частоты - переданный поток данных. Так как помехи и сигналы от других передатчиков не совпадают с использованным шумоподобным сигналом, то после перемножения они ещё больше расползутся по спектру и их энергия на единицу частоты уменьшится.

Таким образом, используя разные псевдослучайные последовательности (коды) можно организовать несколько независимых каналов передачи данных в одной и той же полосе частот.

Ведя по телефону конфиденциальные переговоры, или осуществляя передачу данных, Вам бы хотелось максимально обезопасить их от доступа и прослушивания со стороны третьих лиц. Учитывая тот факт, что технология CDMA изначально разрабатывалась для применения в армии США, нетрудно сделать вывод, что вопросам надежности работы системы и защиты передаваемой информации уделялось первоочередное внимание, поэтому технология CDMA гарантирует конфиденциальность Ваших переговоров.

CDMA получил международное признание и является одним из основных и наиболее перспективных стандартов беспроводной передачи данных.

ЭВОЛЮЦИЯ CDMA2000

CDMA2000 - это беспроводный радиодоступ, который, как определил ITU IMT-2000, поддерживает третье поколение услуг связи 3G.

Изначально, при разработке CDMA2000 закладывались следующие условия: полное соответствие объема и качества услуг связи требованиям ITU к 3G уменьшение риска и защита капиталовложений операторских компаний облегчение работы операторским компаниям по развертыванию сетей Сети CDMA 2000 предлагают значительное улучшение качества звука и увеличение емкости звуковых каналов при высокой скорости и мультимедийности передачи данных. Эволюционный переход к CDMA 2000 подразделяется на две фазы, известные как 1X и 3X. Чтобы реализовать эволюционный переход к IMT-2000 в полосе частот 1,25 МГц рассматривается еще одна фаза развития стандарта 1XEV, которая позволяет расширить возможности CDMA2000 свыше 1X. На Конгрессе CDMA в Гонконге были приняты требования к этому стандарту, ранее собранные операторами всего мира и обобщенные CDG.

CDMA 2000 1X

Сети CDMA 2000 1X функционируют в той же полосе частот, что и сети CDMAOne, но они обладают в 2 раза большей пропускной способностью голосовых каналов и повышенной скоростью передачи данных (до 153,6 Кбит/с). Сети CDMA2000 1X и CDMAOne полностью совместимы, их следует рассматривать как дальнейшее усовершенствование одной сети другой. TIA опубликовал CDMA 2000 1Х как стандарт IS-2000. Название 1Х происходит от технического термина 1XRTT, который относится к сетям CDMA2000, занимающим в спектре частот полосу 1,25 МГц. 1Х означает технологию радиопередачи в полосе 1,25 МГц. 1Х может занимать полосу 1,25 МГц в различных участках частотного спектра.

CDMA 2000 1XEV

Данный стандарт является дальнейшим усовершенствованием стандарта 1Х. С его помощью достигается наиболее эффективное использование частотного спектра, увеличивается пропускная способность передачи данных, достигается наивысшая скорость передачи информации от 2 до 5 Мбит/с все в той же полосе частот 1,25 МГц. При этом снижается риск и защищаются капиталовложения операторских компаний. Определившиеся потребности операторов в 1XEV указывают на два этапа усовершенствования. В ходе первого этапа для более эффективного способа передачи информации потребуется достижение скорости передачи данных более 2,4 Мбит/с. В ходе реализации второго этапа достигаются скорости передачи звука и данных в реальном масштабе времени.

CDMA 2000 3X

Это вторая фаза стандарта CDMA 2000. Усовершенствования в данной фазе обеспечивают увеличение скорости передачи информации свыше того, что достигнуто в 1Х, до 2 Мбит/с с использованием многоканальной системы передачи. Название 3Х происходит от термина 3XRTT, то есть используется три канала по 1,25 МГц для предоставления услуг 3G.

CDMA — технология будущего, основа систем мобильной связи нового поколения. Благодаря своим многочисленным преимуществам перед всеми остальными стандартами, технология CDMA легла в основу большей части новых стандартов, разрабатываемых для глобальных систем мобильной связи нового поколения.

ЭТАПЫ ЭВОЛЮЦИОННОГО РАЗВИТИЯ СЕТЕЙ CDMA

Основные понятия и определения

Решением Международного совета по телекоммуникациям(International Telecommunications Union - ITU) установлены новые спецификации стандартов наземной и спутниковой радиосвязи третьего поколения IMT - 2000.

Данные спецификации позволяют без потери совместимости оптимизировать производительность большинства беспроводных сетей и представляют операторам возможность обеспечить совместимость своих сервисов со стандартом 3G.

В мире сложилась как бы двоякая ситуация с созданием сотовых сетей связи 3G. Базовой для них выбрана прогрессивная технология с кодовым разделением каналов (CDMA), но она по-разному реализуется технически. Это связано с двумя основными направлениями перехода существующих систем сотовой связи в поколение 3G - европейским, которое базируется на постепенной модернизации систем связи с временным разделением каналов (TDMA), известных как GSM, и американским, в основе построения систем связи которого заложена модернизация уже существующих систем cdmaOne.

Под сетями стандарта cdmaOne обычно подразумевают сети наиболее раннего стандарта с кодовым разделением каналов - IS-95A. Общепринято также объединять в это понятие сети стандарта IS-95В.

Под сетями стандарта cdma2000 подразумевают сети стандарта IMT-2000 c радиоинтерфейсом IMT-MC, который, в свою очередь подразделяется на две фазы - cdma2000 1Х и cdma2000 3Х. Стандарт cdma2000 1Х называют также IS-95C.

Однако, фактически, в CDMA сообществе до последнего времени не было единого мнения по поводу фазы следующей за cdma2000 1X. В качестве альтернативы перехода к cdma2000 3X активно рассматривался предложенный группой LMNQS (Lucent, Motorola, Nortel, Qualcomm, Samsung) стандарт HDR или 1X-EV. За последние полгода основные поставщики оборудования CDMA и операторы пришли к единому мнению, что за основу следует взять именно 1X-EV. В ходе последующих дискуссий были выделены две фазы этого стандарта cdma2000 1X EV-DO и cdma2000 1X EV-DV. Таким образом, схема эволюции сетей IS-95A к третьему поколению приобретает в настоящее время следующий вид:

Cтандарт cdma2000 1X EV-DO был принят ITU как стандарт третьего поколения IMT-2000.

Следует также отметить, что стандарты семейства cdma2000 не требуют организации отдельной полосы частот и в ходе их эволюционного развития от cdmaOne могут быть реализованы во всех частотных диапазонах используемых системами сотовой подвижной связи (450, 700, 800, 900, 1700, 1800, 1900, 2100 МГц) и могут быть наложены как на инфраструктуру сети ANSI-41 так и на GSM-MAP.

Большинство операторов сетей IS-95A решило пропустить этап перехода к IS-95B и перейти сразу к первой фазе стандарта третьего поколения - стандарту cdma2000 1X.

Основными отличиями данного стандарта от IS-95A являются:

• наличие пилота в обратном канале, т. е. реализован когерентный прием в обратном канале
• использование большего количества кодов Уолша и, соответственно, большего числа служебных каналов и каналов трафика на одном частотном канале
• наличие быстродействующей схемы контроля мощности в прямом и обратном канале
• организация дополнительных каналов трафика в случае необходимости передачи больших массивов данных

Все перечисленное выше позволило увеличить пиковую скорость передачи данных до 153,6 Кбит/сек и увеличить спектральную эффективность в 1,7 раза, как для голосового, так и для IP трафика. Иначе говоря, использование cdma2000 1X позволяет обслужить на одной базовой станции в 1,7 раза больше абонентов с голосовым трафиком, чем использование IS-95A в той же полосе частот.

Несмотря на то, что применение cdma2000 1X по различным оценкам дает также увеличение покрытия для голосового сервиса примерно на 35% с применением той же топологии базовых станций, антенн и антенно-фидерных трактов, при развертывании сети cdma20001X все же может понадобиться установка дополнительных базовых станций или репитеров. Это обусловлено тем, что отношение сигнал/шум влияет на скорость передачи данных и для получения однородного качества услуги по всей сети может понадобится некоторое улучшение покрытия по сравнению с сетью IS-95A.

«Поколения мобильной связи», «первое», «второе», «третье», 1G, 2G, 2.5G, 3G, 4G...

Сейчас все эти термины можно услышать на любой дискуссии, посвященной мобильной связи: в прессе, от производителей оборудования, операторов сотовых сетей. Давайте определимся, что за "поколения" и какой в них смысл.

А всё очень просто: деловому человеку постоянно нужна связь для получения информации. Получает он её уже из развитых инфраструктур — книг, газет, радио, телевиденья, Интернета, телефона и т.д. Но также деловой человек всегда находится в движении, соответственно, ему нужна постоянная мобильная связь для получения всей нужной информации с высокой скоростью. В эту сторону и развивается мобильная связь, сменяя поколения за поколениями.

Сравним визуально возможности всех поколений: