В чем его принципиальные отличия от стандарта GSM (кроме частотного диапазона)? Каковы его преимущества и недостатки в сравнении с GSM? Спасибо.
Ответ редакции:
CDMA (Code Division Multiple Access) — технология цифровой связи с кодовым разделением каналов. Изначально технология CDMA была разработана для вооруженных сил США и достаточно активно там использовалась. Затем компания Qualcomm на ее основе создала первый стандарт CDMA — cdmaOne. Свое развитие технология CDMA получила в стандарте IMT-MC 450 (CDMA-450).
В системе IMT-MC-450 используются шумоподобные (псевдослучайные) сигналы и расширение спектра, а также более эффективные, чем в системах 2G, методы модуляции и кодирования (в частности, энергетический выигрыш от кодирования в системе CDMA-450 на 5 дБ больше, чем в GSM-системах). В целом это обеспечивает более высокую спектральную эффективность систем IMT-MC при передаче как речи, так и данных.
Использование энергии нескольких лучей при многолучевом распространении радиоволн. Одно из замечательных свойств систем IMT-MC — эффективная работа в условиях многолучевого распространения сигналов, особенно ярко проявляющегося в условиях плотной городской застройки.
Многолучевое распространение сигналов резко отрицательно сказывается на работе сотовых систем первого и второго поколений, которые используют сигнал только одного из лучей, а остальные лучи создают помехи и могут приводить к значительным замираниям сигнала (федингу). В системах IMT-MC многолучевое распространение не ведет к ухудшению связи благодаря использованию rake-приемников, которые имеют несколько каналов корреляционного приема. Rake-приемники обрабатывают сигналы, прошедшие разными путями (лучами), выравнивая их по фазе и складывая по амплитуде, что позволяет использовать практически всю мощность принимаемого сигнала. Rake-приемники позволяют складывать мощности не только разных лучей от одной ячейки базовой станции (БС), но и от разных ячеек одной БС (сверхмягкий хэндовер), а также от разных БС (мягкий хэндовер — soft handover, sho), что делает возможным снижение мощности излучения БС и повышения емкости системы.
Динамическая регулировка мощности передачи абонентских терминалов и базовых станций — одна из принципиальных особенностей систем IMT-MC, без которой было бы невозможно реализовать их основные преимущества и, прежде всего, обеспечить высокую спектральную эффективность. В системах CDMA-450 используется весьма сложная и эффективная система регулировки мощности с параметрами, которые существенно превосходят аналогичные параметры в системе GSM: глубина — 80 дБ, шаг — 0,5 дБ, точность — 0,5 дБ, скорость передачи команд — 800 Гц. Это позволяет передатчикам абонентских и базовых станций работать на минимально возможной мощности и тем самым максимизировать емкость системы. Одновременно это уменьшает влияние электромагнитных излучений терминалов на абонентов и увеличивает срок службы аккумуляторов между подзарядками. Максимальная мощность, излучаемая телефоном IMT-MC-450, составляет около 200 мВт (в системах GSM эта величина равна 2 Вт). С учетом регулировки мощности среднее значение мощности, излучаемое передатчиками абонентских и базовых станций стандарта IMT-MC, значительно меньше максимальных значений.
Спектральная эффективность систем IMT-MC является результирующим параметром, который обусловливается совместным действием перечисленных выше свойств этих систем.
Возможность улучшения одних параметров за счет других. В системах IMT-MC все основные параметры сети — зона обслуживания, пропускная способность (емкость) подсистемы радиодоступа и качество обслуживания — взаимосвязаны, и есть возможность улучшения одних параметров за счет других. Поэтому в системах IMT-MC нет жестких ограничений по емкости (soft capacity), и при возрастании нагрузки на некоторые сектора их пропускная способность может быть увеличена за счет уменьшения зоны покрытия и/или некоторого увеличения вероятности ошибочных фреймов (frame error rate, per), которое не приводит к существенному снижению качества речи и параметров передачи данных.
Вокодеры, применяемые в системе CDMA-450 (EVRC), обеспечивают не только более эффективную передачу речи, чем в системе GSM (8 кбит/с вместо 13 кбит/с), используют адаптивную скорость передачи в зависимости от степени активности речи, но и обеспечивают снижение уровня окружающего шума за счет адаптивной регулировки порогов перехода к различным скоростям передачи в зависимости от уровня шума.
Таким образом, повышение скорости передачи происходит только при увеличении активности речи, а не при возрастании уровня окружающего шума.
Следует также отметить, что для обеспечения одинаковой пропускной способности по передаче речи системе GSM потребуется в несколько раз более широкая полоса частот по сравнению с системой IMT-MC-450.
Одним из важнейших преимуществ технологии IMT-MC является изначально заложенная в стандарт возможность высокоскоростной пакетной передачи данных (ВСПД) на скорости до 153 кбит/с. Спецификации используемой сейчас версии стандарта (IS-2000 rev. 0) были разработаны в 1999 г. На базе стандарта IS-95b. Причем заложенные в спецификации возможности ВСПД максимально ориентированы на пользователей интернета, работающих в интерактивном режиме. Так, скорость, которая будет предоставляться пользователю мобильного интернета, зависит в том числе от ресурса, к которому обращен запрос. В режиме ВСПД пользователю кроме фундаментального канала (со скоростью 9,6 Кбит/с) может быть предоставлен дополнительный канал со скоростью 19,2; 38,4; 76,8 или (максимум) 153,6 кбит/с.
Диапазон 450 МГц, как наиболее низкочастотный из используемых для сотовой связи, обеспечивает минимальное затухание на трассе распространения сигнала, что обусловливает максимально возможный радиус действия соты IMT-MC-450.
Требуемое число БС резко растет с ростом рабочей частоты (в 3 раза при использовании диапазона 900 МГц, в 10–12 раз — для диапазона 1800 МГц и в 15–16 раз — для диапазона 2100 МГц).
По сравнению с сетями GSM сети CDMA-450 имеют следующие основные преимущества:
— значительно большую зону охвата (радиус действия базовых станций);
— более высокую емкость (в расчете на базовую станцию и на полосу частот);
— возможность высокоскоростной передачи данных в пакетном режиме, которая является основой для организации большого числа разнообразных мультимедийных услуг;
— обеспечение плавного перехода от сетей первого поколения к сетям следующего поколения;
— большую экологическую безопасность.
Кроме того, необходимо подчеркнуть, что сети CDMA-450 строятся за счет использования части полосы частот в диапазоне 450 МГц, ранее выделенной для сетей стандарта NMT-450.
Выделение дополнительных полос и/или диапазонов частот может потребоваться в дальнейшем при интенсивном росте абонентской базы и необходимости обеспечения высокой плотности трафика. Такая ситуация может возникнуть в мегаполисах и, может быть, в городах, имеющих более миллиона жителей.
В то же время CDMA-450 имеет и определенные недостатки, на которые также считаем необходимым обратить Ваше внимание:
— малая распространенность и, соответственно, сложности при организации роуминга;
— не слишком широкий ассортимент сотовых телефонов этого стандарта, часто недостаточную привлекательность некоторых их потребительских свойств (хуже по сравнению с аппаратами GSM дисплеи, мало моделей со встроенными фотокамерами, полное отсутствие смартфонов). Кроме того, в настоящее время аппараты стандарта CDMA-450 производят только китайские и корейские компании;
— ориентированность тарифных планов, предлагаемых операторами, работающими в стандарте CDMA-450, на так называемых «тяжелых» абонентов, готовых ежемесячно вносить немалую абонентскую плату за пользование услугами.
Впрочем, последний «недостаток» вполне может обернуться достоинством как раз для многоговорящих и активно использующих мобильный интернет абонентов, поскольку высокий «порог вхождения» и абонентская плата автоматически «отсекают» от сети нового стандарта разного рода «халявщиков», лишь загружающих сеть, что неизбежно ухудшает ее эксплуатационные показатели.
Остальные упомянутые недостатки также относятся не к стандарту как таковому, не к его техническим особенностям, но к инфраструктурным и экономическим вопросам. Можно предположить, что проблема роуминга может быть впоследствии решена «карточным» путем, то есть посредством выпуска R-UIM/SIM-карт, подходящих для аппаратов обоих стандартов. Кроме того, уже сейчас действующие операторы CDMA-450 практикуют выдачу абонентам, отправляющимся в роуминг туда, где отсутствует покрытие сетей этого стандарта, GSM-телефонов.
Что же касается крупнейших производителей телефонов, до сих пор игнорирующих стандарт CDMA-450, можно предположить, что развитие соответствующих сетей может все-таки заставить их выйти на данный рынок, дабы окончательно его не упустить. Впрочем, справедливость такого предположения покажет только время.
«Красноярская Горбушка» внимательно следит за развитием новых стандартов в нашем регионе, мы постараемся сразу же после запуска сети CDMA–450 «Енисейтелекомом» в коммерческую эксплуатацию провести ее всестороннее тестирование.