Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Огляд поколінь мобільного зв ’ язку для передачі даних

Скачати 66.71 Kb.

Огляд поколінь мобільного зв ’ язку для передачі даних




Скачати 66.71 Kb.
Дата конвертації18.05.2017
Розмір66.71 Kb.
ТипПротокол

ОГЛЯД ПОКОЛІНЬ МОБІЛЬНОГО ЗВЯЗКУ ДЛЯ ПЕРЕДАЧІ ДАНИХ

Романюк В.Г.

Передача даних (обмін даними, цифрова передача, цифровий зв'язок) - фізичне перенесення даних цифрового (бітового) потоку у вигляді сигналів від точки до точки або від точки до множини точок засобами електрозв'язку каналом зв'язку; як правило, для подальшої обробки засобами обчислювальної техніки.

Науковий керівник – д.т.н, проф. Мясіщев О.А.

Хмельницький національний університет


До недавнього часу основним фактором, який мав найбільший вплив на розвиток мобільних комунікацій, була традиційна передача голосу. Проте впровадження нових технологій високошвидкісної передачі даних, включаючи GPRS і EDGE, і еволюція до систем UMTS WCDMA дозволила операторам мобільного зв'язку надавати необмежені бездротові мультимедійні послуги, наприклад, передача електронних листів, повідомлень, перегляд Web-сторінок, доступ до корпоративних мереж.

Розпочнемо огляд з першої технології пакетної передачі даних в мобільних мережах – GPRS, яка належить до другого покоління мобільних технологій 2G (саму технологію відносять до покоління 2,5G).

Електро́нна по́шта або е-пошта (англ. e-mail, або email, скорочення від electronic mail) - спосіб обміну цифровими повідомленнями між людьми використовуючи цифрові пристрої, такі як комп'ютери та мобільні телефони, що робить можливим пересилання даних будь-якого змісту (текстові документи, аудіо-, відеофайли, архіви, програми).
Корпоративна мережа - це мережа, головним призначенням якої є підтримка роботи конкретного підприємства, що володіє даною мережею. Користувачами корпоративної мережі є тільки співробітники даного підприємства.
Технологія Техноло́гія (від грец. τεχνολογια, що походить від грец. τεχνολογος; грец. τεχνη - майстерність, техніка; грец. λογος - (тут) передавати) - наука («корпус знань») про способи (набір і послідовність операцій, їх режими) забезпечення потреб людства за допомогою (шляхом застосування) технічних засобів (знарядь праці).
GPRS Загальний сервіс пакетної радіопередачі (англ. General Packet Radio Service, GPRS) - стандарт, який використовує не зайняту голосовим зв'язком смугу частот для передачі інформації. Використовується в мобільних пристроях для передачі MMS, WAP-серфінгу та повноцінного з'єднання з Інтернетом.
При використанні GPRS інформація збирається в пакети і передається через невикористовуванні в даний момент голосові канали, така технологія передбачає більш ефективне використання ресурсів мережі GSM. При цьому, що є пріоритетом передачі - голосовий трафік або передача даних - вибирається оператором зв'язку. GPRS за принципом роботи аналогічна Інтернету: дані розбиваються на пакети і відправляються одержувачу (необов'язково одним і тим же маршрутом), де відбувається їх з’єднання.

Протокол GPRS прозорий для TCP/IP, тому інтеграція GPRS з Internet непомітна кінцевому користувачеві. Пакети можуть мати формат IP або X.25, при цьому не має значення, які протоколи використовуються поверх IP, тому є можливість використання будь-яких стандартних протоколів транспортного і прикладного рівнів, що застосовуються в мережі Internet (TCP, UDP, HTTP, HTTPS, SSL, POP3, XMPP та ін.).

Щодо одного з найважливіших характеристик будь-якої технології передачі даних – швидкості, то теоретичний максимум GPRS сягає 171,2 Кбіт/с, використовується виключно в маркетингових цілях і ніколи на практиці. З 4 схем кодування, що застосовуються в GPRS-мережах (від схеми кодування залежить швидкість передачі даних в одному каналі), найчастіше використовують саме другу, що дозволяє передавати не більше 13,4 Кбіт/с в одному часовому слоті. Беручи до уваги велику поширеність телефонів з підтримкою 10-го класу (з максимальним числом слотів для отримання даних, рівним 4), можна з упевненістю говорити про практичний максимумі швидкості отримання даних у мережі GPRS - це: 13,4 Кбіт/с х 4 канали = 53,6 Кбіт/с.

Наступна технологія EDGE (EGPRS) – цифрова технологія бездротової передачі даних для мобільного зв'язку, яка функціонує як надбудова над 2G і 2.5G мережами. Ця технологія працює в TDMA і GSM-мережах.

EDGE забезпечує передачу даних зі швидкістю до 474 Кбіт/с в режимі пакетної комутації (8 тайм-слотів x 59,2 Кбіт/с на схемі кодування MCS-9) відповідаючи, таким чином, вимогам ITU до мереж 3G.

Для EDGE на практиці швидкість навряд чи перевищить: 59,2 Кбіт/с в каналі х 4 канали в один час = 236,8 Кбіт/с.

Технологію EDGE відносять до мережі 2,75G, що характеризує її як перехідну технологію від мереж 2G до 3G.

Після екскурсу в історію перейдемо до більш сучасної технології, а точніше покоління 3G, що означає "3rd Generation" - третє покоління комунікаційних технологій мобільних телефонів.

Комуніка́ція (від лат. communicatio - єдність, передача, з'єднання, повідомлення, пов'язаного з дієсловом лат. communico - роблю спільним, повідомляю, з'єдную, похідним від лат. communis - спільний) - це процес обміну інформацією (фактами, ідеями, поглядами, емоціями тощо) між двома або більше особами, спілкування за допомогою вербальних і невербальних засобів із метою передавання та одержання інформації.
Мобільний телефон Стільниковий телефон - автономний мобільний телефон, призначений для роботи в мережах стільникового зв'язку; використовує приймач радіодіапазону і традиційну телефонну комутацію для здійснення телефонного зв'язку на території зони покриття мережі.
Хоча цю технологію можна використовувати лише на тих телефонах, які свідомо підтримують 3G, її популярність зростає з надзвичайною швидкістю по всьому світу.

За час існування покоління 3G воно збагатилось великою кількістю технологій для передачі даних мобільними мережами, основні з яких ми далі розглянемо.

3G включає в себе 5 стандартів сімейства IMT-2000 (UMTS / WCDMA, CDMA2000/IMT-MC, TD-CDMA/TD-SCDMA (власний стандарт Китаю), DECT і UWC-136).

Найбільшого поширення в світі отримали два стандарти: UMTS (або W-CDMA) і CDMA2000 (IMT-MC), в основі яких лежить одна і та ж технологія - CDMA (Code Division Multiple Access - множинний доступ з кодовим поділом каналів).

CDMA (англ. Code Division Multiple Access, Множинний доступ з кодовим розділенням каналів) - одна з можливих технологій мультиплексування, тобто одночасної передачі даних у спільному діапазоні (так званому каналі) радіочастот.
Також можливе використання стандарту CDMA450.

UMTS (Universal Mobile Telecommunications System - Універсальна мобільна телекомунікаційна система) - технологія стільникового зв'язку, розроблена Європейським інститутом стандартів телекомунікацій (ETSI) для впровадження 3G в Європі.

UMTS, використовуючи розробки W-CDMA, дозволяє підтримувати швидкість передачі інформації на теоретичному рівні до 21 Мбіт/с. (при використанні HSPA ).

Перша модифікація цього стандарту мала багато технологічних недоліків: низьку місткість мережі, порівняно невелику швидкість передачі даних - 386 Кбіт/с, що ненабагато перевищувала швидкість для EDGE. На сьогоднішній стандартом третього покоління є надбудова HSPA (HSDPA - швидкісна передача даних від базової станції абоненту, до 15 Мбіт/с, і HSUPA - швидкісна передача даних від абонента до базової станції, до 5,8 Мбіт/с).

В радіозв'язку ба́зова ста́нція - це системний комплекс приймально-передавальної апаратури, що здійснює централізоване обслуговування групи кінцевих абонентських пристроїв.

Конкурентом технології UMTS є CDMA. CDMA (Code Division Multiple Access) - технологія множинного доступу з кодовим поділом каналів, стандарт зв'язку третього покоління. Стандарт CDMA був розроблений в 1993 році і на даний момент є найбільш перспективним в плані розвитку та прийняття загального стандарту зв'язку. Кількість абонентів стандарту CDMA у рази перевищує кількість абонентів UMTS.

Подальший розвиток CDMA ґрунтується на технології CDMA2000. У таблиці 1 відображено різні покоління стандарту CDMA на основі технології EV-DO.
Таблиця 1 – Порівняльна таблиця поколінь стандарту CDMA технології EV-DO

Стандарт

Покоління (реліз)

Швидкість завантаження

Швидкість передачі

CDMA


Rel.0

2,4 Мбіт/с

0,153 Мбіт/с

Rev.A

3,1 Мбіт/с

1,8 Мбіт/с

Rev.B

73,5 Мбіт/с

27 Мбіт/с

Rev.C*

280 Мбіт/с

75 Мбіт/с

Rev.D*

500 Мбіт/с

120 Мбіт/с

* Покоління стандарту не реалізовано на практиці
При побудові системи мобільного зв'язку на основі технології CDMA2000 1Х перша фаза забезпечує передачу даних зі швидкістю до 153 Кбіт/с, що дозволяє надавати послуги голосового зв'язку, передачу коротких повідомлень, роботу з електронною поштою, мережею Internet, базами даних, передачу даних та фотографій.

Перехід до наступної фази CDMA2000 1X EV-DO відбувається при використанні тієї ж смуги частот 1,23 МГц, швидкість передачі - до 2,4 Мбіт/с в прямому каналі і до 153 Кбіт/с у зворотному, що робить цю систему зв'язку відповідною вимогам 3G і дає можливість надавати самий широкий спектр послуг, аж до передачі відео в режимі реального часу.

Реальний час - режим роботи автоматизованої системи обробки інформації і керування, при якому враховуються обмеження на часові характеристики функціювання.

Наступною фазою розвитку стандарту в напрямку збільшення мережевої ємності і передачі даних є 1X EV-DO Rev A: передача даних зі швидкістю до 3,1 Мбіт/с у напрямку до абонента і до 1,8 Мбіт/с - від абонента. Оператори зможуть надавати ті ж послуги, що і на базі Rev. 0, крім того, передавати голос, дані і здійснювати широкомовні розсилки по IP мережам.

Розробники обладнання CDMA зв'язку запустили нову фазу - 1X EV-DO Rev B, - з метою досягти наступних швидкостей на одному частотному каналі: 4,9 Мбіт/с до абонента і 2,4 Мбіт/с від абонента. До того ж буде забезпечуватися можливість об'єднання декількох частотних каналів для збільшення швидкості передачі. Наприклад, об'єднання 15-ти частотних каналів (максимально можлива кількість) дозволить досягати швидкостей 73,5 Мбіт/с до абонента і 27 Мбіт/с від абонента.

У зв’язку з поширенням 3G технологій багато розробників комунікаційного обладнання створили продукти для перетворення 3G мережі у мережу Wi-Fi. Дане рішення є досить корисним при розриву широкосмугових провідних каналів доступу до Internet та для підключення пристроїв які мають лише модуль Wi-Fi для доступу до цієї мережі.

На сьогоднішній день перевага стандарту CDMA2000 над іншими аналогами є беззаперечною а подальший розвиток 3G мереж базуватиметься саме на цій технології. Дане домінування зможе змінити лише впровадження мереж наступного покоління – 4G.

4G – четверте покоління мобільного зв'язку, що характеризується високою швидкістю передачі даних і підвищеною якістю голосового зв'язку. До четвертого покоління прийнято відносити перспективні технології, що дозволяють здійснювати передачу даних зі швидкістю, що перевищує 10 Мбіт/с рухомим абонентам.

Перспективні технології - технології, які, як очікується, мають змінити рівень технологічного та соціального розвитку людства. Перспективні технології базуються на досягненнях останніх років та окремих досягненнях минулого століття, які до цих пір залишалися спірними та не отримали розвитку свого потенціалу, такі як 3D-друк, передімплантаційна генетична діагностика і генотерапія, які датуються 1981, 1989 і 1990 роках відповідно.

Найпоширенішою версією 3G на даний час є LTE.

Швидкість передачі даних за стандартом 3GPP LTE в теорії досягає 326,4 Мбіт/с (демонстраційно 1 Гбіт/с на обладнанні для комерційного використання) на прийом і 172,8 Мбіт/с на передачу даних, в міжнародному стандарті же прописано 173 Мбіт/с на прийом і 58 Мбіт/с на передачу.

Як підсумок наведемо таблицю огляду поколінь мобільного зв’язку (Таблиця 1.2).


Таблиця 1.2 – Огляд поколінь мобільного зв’язку для передачі даних


Покоління мобільного зв’язку

Стандарт передачі даних

Швидкість передачі даних

2.5G

GPRS

171,2 кбіт/с

2.75G

EDGE

384 кбіт/с

3G

WCDMA, CDMA2000, UMTS

2 Мбіт/с

3.5G

HSDPA

3-14 Мбіт/с

3.75G

HSPA ,EV-DO

11-28 Мбіт/с

4G

LTE

58-326,4 Мбіт/с

Література



  1. Технология 3G - http://www.cti.com.ua/products/articles/3g.html.

  2. CDMA - Code Division Multiplie Access (Множественный доступ с кодовым разделением) - http://www.ixbt.com/mobile/cdma.html

  3. GSM, GPRS and EDGE Performance - Evolution Towards 3G-UMTS T.Halonen, 2003


Скачати 66.71 Kb.