Matkapuhelinten sukupolvet

Matkaviestintä on tilaajien välistä radioviestintää , josta yhden tai useamman sijainti muuttuu. Yksi matkaviestintyyppi on solukkoviestintä .

Johdanto

1G

Kaikki varhaiset solukkoviestintäjärjestelmät olivat analogisia. Nämä sisältävät:

• AMPS (Advanced Mobile Phone Service - edistynyt matkaviestinpalvelu, 800 MHz taajuus) - laajalti käytössä Yhdysvalloissa, Kanadassa, Keski- ja Etelä-Amerikassa, Australiassa; tunnetaan myös nimellä "Pohjois-Amerikan standardi"; oli maailman yleisin standardi, joka palvelee lähes puolta kaikista matkapuhelintilaajista (yhdessä D-AMPS:n digitaalisen muunnoksen kanssa, jota käsitellään alla); käytettiin Venäjällä aluestandardina (lähinnä D-AMPS-versiossa), missä se oli myös yleisin. Tällä hetkellä vanhentunut. 18. huhtikuuta 2008 Pietarissa sijaitseva kaksistandardiverkko AMPS / CDMA-800 Fora Communications (omistaja Tele2), viimeinen suuri AMPS-standardin verkko, lopetti toimintansa.
• TACS (Total Access Communications System - julkinen viestintäjärjestelmä, 900 MHz taajuus) - käytössä Englannissa, Italiassa, Espanjassa, Itävallassa, Irlannissa, muutoksilla ETACS (Englanti) ja JTACS / NTACS (Japani); tämä on toiseksi yleisin standardi analogisten joukossa; viime aikoina, vuonna 1995, se oli myös maailman toisella sijalla tilaajamäärässä mitattuna, mutta vuonna 1997 se nousi neljännelle sijalle nopeammin kehittyvien digitaalisten standardien ansiosta;

• NMT-450 ja NMT 900 (Nordic Mobile Telephone - Pohjoismaiden matkapuhelin, vastaavasti 450 ja 900 MHz taajuudet) - käytössä Skandinaviassa ja monissa muissa maissa; tunnetaan myös nimellä "skandinaavinen standardi"; kolmanneksi yleisin analogisten standardien joukossa maailmassa. NMT 450 -standardi on yksi kahdesta solukkoviestintästandardista, jotka Venäjällä on otettu käyttöön liittovaltion standardeina (toinen on digitaalinen GSM 900 -standardi);

• S-450 (450 MHz taajuus) - käytössä Saksassa ja Portugalissa;
• RTMS (Radio Telephone Mobile System - matkapuhelinjärjestelmä, 450 MHz taajuus) - käytössä Italiassa;
• Radiocom 2000 (kaistat 170, 200, 400 MHz) - käytössä Ranskassa;
• NTT (Nippon Telephone and Telegraph -järjestelmä - japanilainen puhelin- ja lennätinjärjestelmä, 800 ... 900 MHz - kolme versiota) on käytössä Japanissa.

Kaikki analogiset standardit käyttävät taajuusmodulaatiota puheen siirtoon ja taajuusmodulaatiota ohjausinformaation (tai signaloinnin - signaloinnin) lähettämiseen. Tämä aiheutti myös signaalihäiriöitä. Pääsääntöisesti ensimmäisen sukupolven matkaviestimen teho oli suuri (3-5 W). Eri kanavien tietojen lähettämiseen käytetään taajuusspektrin eri osia - käytetään monikäyttömenetelmää kanavien taajuusjaolla (Frequency Division Multiple Access - FDMA), kanavakaistoilla eri standardeissa 12,5 - 30 kHz. Tämä liittyy suoraan analogisten järjestelmien päähaittoon - suhteellisen alhaiseen kapasiteetiin, joka on suora seuraus varatun taajuuskaistan riittämättömästä järkevästä käytöstä kanavien taajuusjaossa. Tämä puute tuli selväksi jo 80-luvun puolivälissä, matkapuhelinviestinnän laajan käytön alussa johtavissa maissa, ja heti merkittäviä ponnisteluja suunnattiin edistyneempien teknisten ratkaisujen etsimiseen. Näiden ponnistelujen ja hakujen tuloksena on syntynyt toisen sukupolven digitaalisia solukkojärjestelmiä. Digitaalisiin solukkoviestintäjärjestelmiin siirtymistä vauhditti myös digitaalisen tekniikan laaja ottaminen käyttöön viestinnässä yleensä, ja sen varmisti suurelta osin alhaisen nopeuden koodausmenetelmien kehitys ja pienten integroitujen piirien ilmaantuminen digitaaliseen signaalinkäsittelyyn.

2G

Yhdysvalloissa analoginen AMPS-standardi on levinnyt niin laajalle, että suora korvaaminen digitaalisella on osoittautunut käytännössä mahdottomaksi. Ulospääsy löytyi kaksimuotoisen analogisen digitaalisen järjestelmän kehittämisessä, joka mahdollistaa analogisten ja digitaalisten järjestelmien toiminnan yhdistämisen samalla alueella. Standardin laatiminen aloitettiin vuonna 1988 ja se valmistui vuonna 1992; standardin nimi oli D-AMPS tai IS-54 (IS on lyhenne sanoista Interim Standard, eli "väliaikainen standardi"). Sen käytännön käyttö alkoi vuonna 1993. Euroopassa tilannetta monimutkaisi monien yhteensopimattomien analogisten järjestelmien ("tilkkutyö") läsnäolo. Tässä ratkaisuksi osoittautui yhden yleiseurooppalaisen GSM -standardin (GSM 900 - 900 MHz taajuus) kehittäminen. Vastaava työ aloitettiin vuonna 1982, vuoteen 1987 mennessä määritettiin kaikki järjestelmän pääominaisuudet ja vuonna 1988 hyväksyttiin standardin pääasiakirjat. Standardin käytännön soveltaminen aloitettiin vuonna 1991. Japanissa kehitettiin vuonna 1993 toinen digitaalisen standardin versio, joka oli teknisiltä ominaisuuksiltaan samanlainen kuin D-AMPS; sen nimi oli alun perin JDC, ja vuodesta 1994 lähtien - PDC (Personal Digital Cellular - kirjaimellisesti "personal digital cellular communication").

Mutta digitaalisten solukkoviestintäjärjestelmien kehitys ei pysähtynyt tähän.

D-AMPS-standardia on parannettu entisestään ottamalla käyttöön uudentyyppiset ohjauskanavat. Tosiasia on, että IS-54:n digitaalinen versio säilytti analogisen AMPS:n ohjauskanavien rakenteen, mikä rajoitti järjestelmän ominaisuuksia. Uudet puhtaasti digitaaliset ohjauskanavat otettiin käyttöön vuonna 1994 kehitetyssä IS-136-versiossa, joka otettiin käyttöön vuonna 1996. Samanaikaisesti yhteensopivuus AMPS:n ja IS-54:n kanssa säilyi, mutta ohjauskanavan kapasiteetti säilyi. lisääntyi ja järjestelmän toiminnallisuutta laajennettiin merkittävästi. GSM-standardi, joka jatkui teknisesti kehittyen (peräkkäin otettiin käyttöön vaiheet 1, 2 ja 2+), siirtyi vuonna 1989 uuden 1800 MHz:n taajuusalueen kehittämiseen. Tämä suunta tunnetaan henkilökohtaisena viestintäjärjestelmänä. Ero jälkimmäisen ja alkuperäisen GSM 900 -järjestelmän välillä ei ole niinkään tekninen kuin markkinointi teknisellä tuella: leveämpi toimintataajuus yhdessä pienempien solukokojen (solujen) kanssa mahdollistaa huomattavasti suuremman kapasiteetin matkapuhelinverkkojen rakentamisen. on laskelma massamatkaviestinjärjestelmälle, jossa on suhteellisen kompaktit, kevyet, kätevät ja edulliset tilaajapäätelaitteet, oli tämän järjestelmän perusta. Vastaava standardi (alkuperäisen GSM 900 -standardin lisäyksenä) kehitettiin Euroopassa vuosina 1990-1991. Järjestelmä sai nimekseen DCS 1800 (Digital Cellular System - digitaalinen solukkoviestintäjärjestelmä; alun perin käytettiin myös nimeä PCN - Personal Communications Network, joka tarkoittaa kirjaimellisesti "henkilökohtaista viestintäverkkoa") ja sitä alettiin käyttää vuodesta 1993. Vuonna 1996 tehtiin päätös sitä kutsuttiin GSM 1800:ksi. Yhdysvalloissa 1800 MHz:n taajuus oli muiden käyttäjien käytössä, mutta havaittiin mahdolliseksi varata taajuuskaista 1900 MHz:n kaistalle, jota Amerikassa kutsuttiin PCS (Personal Communications Systems) -kaistaksi. , toisin kuin 800 MHz kaistalla , jota seuraa solun nimi (solukko). 1900 MHz:n taajuusalueen kehittäminen aloitettiin vuoden 1995 lopulla; toiminnasta tällä alueella tarjoaa D-AMPS-standardi (IS-136-versio, mutta 1900 MHz:n kaistalla ei ole enää analogista AMPS:ää), ja vastaava versio GSM-standardista on kehitetty ("amerikkalainen" GSM 1900 - IS-661 standardi).

2.5G

GPRS (eng. General Packet Radio Service - general pakettiradio) on GSM-matkaviestintekniikan lisäosa, joka suorittaa pakettidatan siirtoa. GPRS:n avulla matkapuhelimen käyttäjä voi vaihtaa tietoja muiden GSM-verkon laitteiden ja ulkoisten verkkojen, mukaan lukien Internetin, kanssa. GPRS olettaa veloituksen lähetetyn/vastaanotetun tiedon määrän, ei ajan mukaan.

EDGE (eng. Enhanced Data rates for GSM Evolution ) - GPRS:n jatkokehitys, joka eroaa vain tietojen koodaustavasta, jonka avulla voit siirtää enemmän dataa yhdessä aikavälissä . EDGE:stä käytetään joskus nimitystä 2.75G.

XRTT (One Times Radio Transmission Technology) on CDMA-tekniikkaan perustuva 2.5G mobiili digitaalinen tiedonsiirtotekniikka. Käyttää pakettivälitteisen lähetyksen periaatetta. Teoreettisesti mahdollinen siirtonopeus on 144 Kbps, mutta käytännössä todellinen nopeus on alle 40-60 Kbps. XRTT käyttää lisensoitua radiotaajuuskaistaa ja on muiden mobiilitekniikoiden tavoin laajalle levinnyt.

3G

Kaikki yllä luetellut toisen sukupolven digitaaliset järjestelmät perustuvat TDMA (Time Division Multiple Access) -järjestelmään. Olennainen ero 3G-verkkojen välillä on Code Division Multiple Access ( CDMA ) -tekniikan käyttö.

Ensimmäinen 3G-standardi kehitettiin vuosina 1992-1993. Yhdysvalloissa ja sen nimi oli IS-95 (800 MHz taajuus). Sitä alettiin soveltaa vuosina 1995-1996. Hongkongissa, Yhdysvalloissa, Etelä-Koreassa ja Etelä-Koreassa - laajimmin, ja Yhdysvalloissa on myös alettu käyttää tämän standardin versiota 1900 MHz:n kaistalle. Henkilökohtaisen viestinnän suunta löysi taittumuksensa Japanissa, jossa vuosina 1991-1992. on kehitetty vuodesta 1995 lähtien. 1800 MHz PHS -järjestelmä ( Personal Handy-phone System  - kirjaimellisesti "personal hand phone system") alkoi olla laajalti käytössä .

Samaan aikaan kehitettiin UMTS -standardi , jota käytetään laajimmin Euroopassa ja IVY-maissa. Tämän standardin perustana oli W-CDMA-tekniikka , joka on yksi CDMA :n muunnelmista . UMTS-standardi on suunniteltu toimimaan yhdessä GSM :n kanssa – molempiin verkkoihin päästään SIM-kortilla . Näin ollen, riippuen puhelimen UMTS-verkkojen tuesta ja myös ollessaan tämän verkon peittoalueella, viestintä voidaan tarjota joko GSM:n tai CDMA:n kautta.

3.5G

HSPA ( High Speed ​​​​Packet Access  - nopea pakettidatasiirto) on tekniikka , joka on 3G :hen kuuluvan UMTS-standardin jatkokehitys . HSPA perustuu standardiin HSDPA , joka ohjaa tiedon siirtoa tukiasemalta tilaajalle ja HSUPA , joka säätelee siirtoa tilaajalta tukiasemalle.

4G

Tekniikat, jotka väittävät olevansa 4G (ja joita lehdistössä usein kutsutaan 4G:ksi):

• LTE
• TD-LTE
• Mobiili WiMAX
• UMB
• HSPA+

WiMAX- ja LTE-verkot ovat tällä hetkellä käytössä. Maailman ensimmäisen LTE-verkon Tukholmassa ja Oslossa lanseerasi TeliaSonera/Ericsson-liittouma – maksimitiedonsiirtonopeuden laskennallinen arvo tilaajalle on 382 Mbps ja 86 Mbps – tilaajalta. UMB:n toteutussuunnitelmat eivät ole tiedossa, koska yksikään operaattori (maailmanlaajuisesti) ei ole allekirjoittanut sopimusta sen testaamisesta. On syytä huomata, että kaikki eivät viittaa WiMAX-standardiin 4G :nä , koska sitä ei ole integroitu aikaisempien sukupolvien verkkoihin, kuten 3G ja 2G , ja myös siksi, että WiMAX-verkossa operaattorit eivät itse tarjoa perinteistä viestintäpalvelut, kuten äänipuhelut ja tekstiviestit, vaikka niitä voidaan käyttää käytettäessä erilaisia ​​VoIP- palveluita. IMT on sallinut HSPA+ -verkkojen kutsumisen 4G:ksi, koska ne tarjoavat sopivat nopeudet.

5G

”Viidennen sukupolven verkkojen päätehtävänä on laajentaa käytettyjen taajuuksien kirjoa ja lisätä verkkojen kapasiteettia. Uuden teknologian odotetaan ratkaisevan haasteen, jonka parissa kaikki operaattorit ympäri maailmaa työskentelevät, mikä on verkkoinfrastruktuurin tehokkuuden parantaminen”, Huawei sanoi.

6G

5G 5G -matkapuhelinverkkojen käyttöönoton jälkeen tutkijoiden ja insinöörien kiinnostus seuraavan sukupolven matkapuhelinlaitteiden kehittämiseen on lisääntynyt. Asiantuntijat ovat yhtä mieltä siitä, että se kehittää edelleen tekoälyn käyttöön, kvanttiviestintään perustuvia lähestymistapoja, joita ei täysin otettu käyttöön edellisessä sukupolvessa, mikä mahdollistaa tiedonsiirtonopeuksien saavuttamisen sadoista Gbps:stä 1 Tbps:iin.

Katso myös

• Langattomat tekniikat

Muistiinpanot