foxmax
21.11.2006, 21:04
CDMA: молодой и амбициозный
Сергей Митилино, Александр Шерстюк
Напишите свой комментарий
Долгое время мы думали, что «мобильная связь» и «GSM» – это тождественные термины. Однако далеко не все согласны с таким утверждением. В Северной Америке и Азии уже давно получила распространение совершенно иная технология связи. А с тех пор как на ее основе было принято решение строить сети третьего поколения, игнорировать этот факт стало невозможно. В данной статье мы расскажем о стандарте CDMA, а также о рынке услуг связи, базирующихся на его основе. В мире и Украине.
История CDMA
Основы технологии CDMA (Code Division – Multiple Access) были заложены компанией Qualcomm в 1988 г. Поначалу перспективы были довольно туманны, однако ее внедрение сулило большие выгоды, и к процессу разработки подключились Motorola и AT&T. В 1990 г. альянс обратился к ассоциации Cellular Telecommunications Industry Association (CTIA) с предложением создать официальный стандарт. После того как удалось убедить CTIA в жизнеспособности теоретических наработок, все пошло «как по маслу». Три года спустя свет увидел первый «временный» набор спецификаций – Interim Standard – 95a/b. Он получил неофициальное название cdmaOne.
Технология сразу стала очень популярной и уже через три года коммерческие операторы всего мира смогли собрать под свои знамена 16 млн абонентов. Первой компанией, которая внедрила CDMA в своей сотовой сети, стала гонконгская Hutchison. В конечном итоге наибольшее распространение этот стандарт получил именно в Северной Америке и Азии.
Благодаря принципиально иному методу кодирования данных cdmaOne позволяет одной базовой станции (БС) обслуживать более значительную, чем в случае с GSM, по площади территорию. Еще одна инновационная особенность технологии – soft handoff, или «мягкий разрыв связи». Дело в том, что здесь соседние соты функционируют на одних и тех же частотах (в GSM они делят зоны влияния посредством использования разных поддиапазонов). Мобильные терминалы вычленяют сигнал «своего» передатчика, выполняя цифровую обработку полученных данных. Поэтому технически относительно просто реализуется одновременное прослушивание сразу нескольких базовых станций. Таким образом, передвигаясь в пространстве или при перегруженности текущей соты, терминал переключается на другую БС без разрыва логического соединения. А вот его GSM-собратьям приходится полагаться на случай – переходя в другую соту, они не имеют стопроцентной гарантии, что им сразу удастся подключиться. Кроме того, они не могут предварительно сравнить степень загруженности БС, а ведь иногда лучше оставаться в удаленной соте с более слабым уровнем сигнала, чем вообще оказаться «третьим лишним».
Как уже говорилось, cdmaOne включает в себя два варианта: a и b, которые позволяют передавать данные со скоростью 14,4 и 64 Kbps соответственно.
Необходимо также упомянуть об одном принципиальном различии между стандартами GSM и CDMA. Первый определяет, помимо физического (радио) уровня, общую инфраструктуру системы и набор сервисов, а второй ограничивается только вопросами, связанными с технологией передачи информации. Внедрение различных дополнительных услуг и архитектура сети оставлены на усмотрение операторов.
В середине 80-х организация International Telecommunication Union начала разработку мобильной связи третьего поколения (3G) и в 2000 г. опубликовала спецификации IMT-2000. Это был настоящий бенефис CDMA, так как три (CDMA2000, TD-SCDMA и W-CDMA) из пяти радиоинтерфейсов, положенных в основу 3G, базируются именно на этом стандарте. Впрочем, все могло закончиться ничем, поскольку в августе 1998 г. компании Qualcomm и Ericsson попытались сохранить за собой права собственности на большинство патентов, связанных с различными аспектами технологии.
CDMA2000 включает в себя группу стандартов. Наибольшую популярность получили версии 1x и 1xEV-DO (EVolution-Data Optimized). В этом случае «1x» означает использование единственной полосы пропускания шириной 1,25 MHz, что позволяет передавать данные со скоростью 153 Kbps (вариант Release 0) или 307 Kbps (вариант Release 1). Это значительный прогресс по сравнению с cdmaOne, однако вполне сопоставимый с 2,5G-сервисами GPRS и EDGE. Простейший путь к увеличению производительности, который как раз и привел к появлению вышеупомянутых расширений для GSM, пригоден и для CDMA. Поэтому, несмотря на то что сегодня все разработки, в основном, сконцентрированы на версии 1x, в будущем предполагается внедрить варианты 2x и 3x. Соответственно, они будут использовать удвоенный (2,5 MHz) и утроенный (3,75 MHz) по ширине частотные диапазоны.
Что касается EV-DO, то данная модификация тоже имеет несколько ревизий. 1xEV-DO Release 0 теоретически дает пропускную способность 2,4 Mbps. В реальных коммерческих сетях она достигает 300–600 Kbps. Затем технологию несколько трансформировали в соответствии с реальной ситуацией: ведь пользователь в основном потребляет информацию, а не отправляет ее. Согласно версии 1xEV-DO Revision A, данные пересылаются со скоростью до 3,1 Mbps в канале, направленном к мобильному терминалу, и до 1,8 Mbps в обратном направлении. И наконец, последнюю модификацию стандарта, обозначенную как CDMA Revision B, должны опубликовать в этом году. Она позволит увеличить пропускную способность до 4,9 Mbps для одного диапазона – 1,25 MHz. Кроме того, спецификации позволяют объединять до 15 (15x) таких полос в единый канал мощностью 73,5/27 Mbps (к/от пользователя).
Первый коммерческий запуск CDMA2000 состоялся в Южной Корее в октябре 2000 г. А 29 августа текущего года CDMA Development Group, которая занимается продвижением стандарта, заявила о 275 млн абонентов, работающих в таких сетях. Из них 36 млн пользуются версией 1xEV-DO. Общее же количество абонентов cdmaOne и CDMA2000 достигло 335 млн. Наиболее активно переходят на новую технологию жители Азии – 53% от общего количества подписчиков, Северной Америки – 36%, а также Карибского региона и Латинской Америки – 17%. В Европе пока лишь 6 млн подключений в 3G-стандарте.
Теперь немного о частотном спектре. CDMA2000 функционирует в широком диапазоне частот. В частности, CDMA Development Group приводит следующий список значений: 450, 700, 800, 900, 1700, 1800, 1900 и 2100 MHz. Естественно, чем меньше частота, тем больше максимальный радиус покрытия для базовой станции. Это означает уменьшение затрат на развертывание сети. Поэтому, к примеру, ясны мотивы, которыми руководствовалась UMC, приняв решение открыть свой сервис по передаче данных в диапазоне 450 MHz.
Кроме того, аналоговые сети NMT-450, занимавшие данную полосу, уже отошли в прошлое и спектр можно повторно использовать. Оборудование для построения сетей в данном диапазоне выпускают компании Airvana, Ericsson, Huawei, Lucent Technologies, Nortel Networks, QUALCOMM и ZTE. Терминалы производят AnyDATA, Axesstel, Compal, Curitel, Giga Telecom, GTRAN Wireless, Hantel, Huawei, Hyundai Syscomm, RWT, Synertek, Topex, Ubiquam и та же ZTE.
Еще одним наследником 2G-систем стала Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), радиоинтерфейс которой основан на стандарте W-CDMA (Wideband-CDMA). Она оперирует в полосе шириной 5 MHz и обеспечивает скорость передачи до 2 Mbps или до 100 одновременных голосовых соединений. В случае использования модификаций HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access) и HSUPA (High-Speed Uplink Packet Access) ее максимальная пропускная способность увеличивается до 14,4 Mbps. UMTS является прямым наследником GSM и сохраняет многие черты этой системы. Здесь даже нашлось применение для методик TDD (Time Division Duplex) и FDD (Frequency Division Duplex). Они разделяют каналы, направленные к и от пользователя по времени и частоте соответственно. В первом случае мобильный терминал и базовая станция общаются как уоки-токи-радиостанция, т. е. пересылают информацию по очереди. Во втором – каналы разнесены по разным частотам и могут работать одновременно, не интерферируя друг с другом, как это происходит в обычном CDMA, но с большей производительностью.
UMTS продвигает ассоциация 3GPP (3-rd Generation Partnership Project), основанная в 1998 г. группой индустриальных стандартизирующих организаций: японских ARIB и TTC, американской ATIS, китайской CCSA, европейской ETSI и корейской TTA.
Согласно данным UMTS Forum, на второй квартал 2006 г. в мире функционировало 105 W-CDMA-сетей. Практически все они расположены в Западной Европе и Азии, которые пока сохраняют паритет по количеству подключений. Среди стран по степени проникновения лидируют Япония, Брунэй, Италия и Гонконг. Большинство операторов работают в спаренных диапазонах 1920–1980 MHz и 2110–2170 MHz, однако есть несколько реализаций на частоте 850 MHz. В мае организация GSA (Global mobile Suppliers Association) сообщила о значительном росте предложения новых терминалов в описываемом стандарте. В частности, в мае 2006 г. на рынке были зарегистрированы 355 W-CDMA-устройств от 41 производителя (по сравнению со 166 устройствами от 25 поставщиков год назад).
В Украине внедрение CDMA было связано со значительными трудностями регулятивного характера. По существовавшему на момент запуска технологии в нашей стране законодательству запрещалось использование такой связи для обслуживания мобильных терминалов. Поэтому долгое время этот перспективный стандарт применялся исключительно для установки стационарных телефонов в зонах, где отсутствует возможность прокладки кабельного подключения: например, в пригородах Киева или в офисах, которые арендуют помещения у крупных государственных объединений со своей собственной закрытой телефонной сетью.
Сергей Митилино, Александр Шерстюк
Напишите свой комментарий
Долгое время мы думали, что «мобильная связь» и «GSM» – это тождественные термины. Однако далеко не все согласны с таким утверждением. В Северной Америке и Азии уже давно получила распространение совершенно иная технология связи. А с тех пор как на ее основе было принято решение строить сети третьего поколения, игнорировать этот факт стало невозможно. В данной статье мы расскажем о стандарте CDMA, а также о рынке услуг связи, базирующихся на его основе. В мире и Украине.
История CDMA
Основы технологии CDMA (Code Division – Multiple Access) были заложены компанией Qualcomm в 1988 г. Поначалу перспективы были довольно туманны, однако ее внедрение сулило большие выгоды, и к процессу разработки подключились Motorola и AT&T. В 1990 г. альянс обратился к ассоциации Cellular Telecommunications Industry Association (CTIA) с предложением создать официальный стандарт. После того как удалось убедить CTIA в жизнеспособности теоретических наработок, все пошло «как по маслу». Три года спустя свет увидел первый «временный» набор спецификаций – Interim Standard – 95a/b. Он получил неофициальное название cdmaOne.
Технология сразу стала очень популярной и уже через три года коммерческие операторы всего мира смогли собрать под свои знамена 16 млн абонентов. Первой компанией, которая внедрила CDMA в своей сотовой сети, стала гонконгская Hutchison. В конечном итоге наибольшее распространение этот стандарт получил именно в Северной Америке и Азии.
Благодаря принципиально иному методу кодирования данных cdmaOne позволяет одной базовой станции (БС) обслуживать более значительную, чем в случае с GSM, по площади территорию. Еще одна инновационная особенность технологии – soft handoff, или «мягкий разрыв связи». Дело в том, что здесь соседние соты функционируют на одних и тех же частотах (в GSM они делят зоны влияния посредством использования разных поддиапазонов). Мобильные терминалы вычленяют сигнал «своего» передатчика, выполняя цифровую обработку полученных данных. Поэтому технически относительно просто реализуется одновременное прослушивание сразу нескольких базовых станций. Таким образом, передвигаясь в пространстве или при перегруженности текущей соты, терминал переключается на другую БС без разрыва логического соединения. А вот его GSM-собратьям приходится полагаться на случай – переходя в другую соту, они не имеют стопроцентной гарантии, что им сразу удастся подключиться. Кроме того, они не могут предварительно сравнить степень загруженности БС, а ведь иногда лучше оставаться в удаленной соте с более слабым уровнем сигнала, чем вообще оказаться «третьим лишним».
Как уже говорилось, cdmaOne включает в себя два варианта: a и b, которые позволяют передавать данные со скоростью 14,4 и 64 Kbps соответственно.
Необходимо также упомянуть об одном принципиальном различии между стандартами GSM и CDMA. Первый определяет, помимо физического (радио) уровня, общую инфраструктуру системы и набор сервисов, а второй ограничивается только вопросами, связанными с технологией передачи информации. Внедрение различных дополнительных услуг и архитектура сети оставлены на усмотрение операторов.
В середине 80-х организация International Telecommunication Union начала разработку мобильной связи третьего поколения (3G) и в 2000 г. опубликовала спецификации IMT-2000. Это был настоящий бенефис CDMA, так как три (CDMA2000, TD-SCDMA и W-CDMA) из пяти радиоинтерфейсов, положенных в основу 3G, базируются именно на этом стандарте. Впрочем, все могло закончиться ничем, поскольку в августе 1998 г. компании Qualcomm и Ericsson попытались сохранить за собой права собственности на большинство патентов, связанных с различными аспектами технологии.
CDMA2000 включает в себя группу стандартов. Наибольшую популярность получили версии 1x и 1xEV-DO (EVolution-Data Optimized). В этом случае «1x» означает использование единственной полосы пропускания шириной 1,25 MHz, что позволяет передавать данные со скоростью 153 Kbps (вариант Release 0) или 307 Kbps (вариант Release 1). Это значительный прогресс по сравнению с cdmaOne, однако вполне сопоставимый с 2,5G-сервисами GPRS и EDGE. Простейший путь к увеличению производительности, который как раз и привел к появлению вышеупомянутых расширений для GSM, пригоден и для CDMA. Поэтому, несмотря на то что сегодня все разработки, в основном, сконцентрированы на версии 1x, в будущем предполагается внедрить варианты 2x и 3x. Соответственно, они будут использовать удвоенный (2,5 MHz) и утроенный (3,75 MHz) по ширине частотные диапазоны.
Что касается EV-DO, то данная модификация тоже имеет несколько ревизий. 1xEV-DO Release 0 теоретически дает пропускную способность 2,4 Mbps. В реальных коммерческих сетях она достигает 300–600 Kbps. Затем технологию несколько трансформировали в соответствии с реальной ситуацией: ведь пользователь в основном потребляет информацию, а не отправляет ее. Согласно версии 1xEV-DO Revision A, данные пересылаются со скоростью до 3,1 Mbps в канале, направленном к мобильному терминалу, и до 1,8 Mbps в обратном направлении. И наконец, последнюю модификацию стандарта, обозначенную как CDMA Revision B, должны опубликовать в этом году. Она позволит увеличить пропускную способность до 4,9 Mbps для одного диапазона – 1,25 MHz. Кроме того, спецификации позволяют объединять до 15 (15x) таких полос в единый канал мощностью 73,5/27 Mbps (к/от пользователя).
Первый коммерческий запуск CDMA2000 состоялся в Южной Корее в октябре 2000 г. А 29 августа текущего года CDMA Development Group, которая занимается продвижением стандарта, заявила о 275 млн абонентов, работающих в таких сетях. Из них 36 млн пользуются версией 1xEV-DO. Общее же количество абонентов cdmaOne и CDMA2000 достигло 335 млн. Наиболее активно переходят на новую технологию жители Азии – 53% от общего количества подписчиков, Северной Америки – 36%, а также Карибского региона и Латинской Америки – 17%. В Европе пока лишь 6 млн подключений в 3G-стандарте.
Теперь немного о частотном спектре. CDMA2000 функционирует в широком диапазоне частот. В частности, CDMA Development Group приводит следующий список значений: 450, 700, 800, 900, 1700, 1800, 1900 и 2100 MHz. Естественно, чем меньше частота, тем больше максимальный радиус покрытия для базовой станции. Это означает уменьшение затрат на развертывание сети. Поэтому, к примеру, ясны мотивы, которыми руководствовалась UMC, приняв решение открыть свой сервис по передаче данных в диапазоне 450 MHz.
Кроме того, аналоговые сети NMT-450, занимавшие данную полосу, уже отошли в прошлое и спектр можно повторно использовать. Оборудование для построения сетей в данном диапазоне выпускают компании Airvana, Ericsson, Huawei, Lucent Technologies, Nortel Networks, QUALCOMM и ZTE. Терминалы производят AnyDATA, Axesstel, Compal, Curitel, Giga Telecom, GTRAN Wireless, Hantel, Huawei, Hyundai Syscomm, RWT, Synertek, Topex, Ubiquam и та же ZTE.
Еще одним наследником 2G-систем стала Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), радиоинтерфейс которой основан на стандарте W-CDMA (Wideband-CDMA). Она оперирует в полосе шириной 5 MHz и обеспечивает скорость передачи до 2 Mbps или до 100 одновременных голосовых соединений. В случае использования модификаций HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access) и HSUPA (High-Speed Uplink Packet Access) ее максимальная пропускная способность увеличивается до 14,4 Mbps. UMTS является прямым наследником GSM и сохраняет многие черты этой системы. Здесь даже нашлось применение для методик TDD (Time Division Duplex) и FDD (Frequency Division Duplex). Они разделяют каналы, направленные к и от пользователя по времени и частоте соответственно. В первом случае мобильный терминал и базовая станция общаются как уоки-токи-радиостанция, т. е. пересылают информацию по очереди. Во втором – каналы разнесены по разным частотам и могут работать одновременно, не интерферируя друг с другом, как это происходит в обычном CDMA, но с большей производительностью.
UMTS продвигает ассоциация 3GPP (3-rd Generation Partnership Project), основанная в 1998 г. группой индустриальных стандартизирующих организаций: японских ARIB и TTC, американской ATIS, китайской CCSA, европейской ETSI и корейской TTA.
Согласно данным UMTS Forum, на второй квартал 2006 г. в мире функционировало 105 W-CDMA-сетей. Практически все они расположены в Западной Европе и Азии, которые пока сохраняют паритет по количеству подключений. Среди стран по степени проникновения лидируют Япония, Брунэй, Италия и Гонконг. Большинство операторов работают в спаренных диапазонах 1920–1980 MHz и 2110–2170 MHz, однако есть несколько реализаций на частоте 850 MHz. В мае организация GSA (Global mobile Suppliers Association) сообщила о значительном росте предложения новых терминалов в описываемом стандарте. В частности, в мае 2006 г. на рынке были зарегистрированы 355 W-CDMA-устройств от 41 производителя (по сравнению со 166 устройствами от 25 поставщиков год назад).
В Украине внедрение CDMA было связано со значительными трудностями регулятивного характера. По существовавшему на момент запуска технологии в нашей стране законодательству запрещалось использование такой связи для обслуживания мобильных терминалов. Поэтому долгое время этот перспективный стандарт применялся исключительно для установки стационарных телефонов в зонах, где отсутствует возможность прокладки кабельного подключения: например, в пригородах Киева или в офисах, которые арендуют помещения у крупных государственных объединений со своей собственной закрытой телефонной сетью.