Сотовая связь WCDMA, которая является аббревиатурой для широкополосного многопользовательского доступа с кодовым делением каналов или широкополосного CDMA, является стандартом мобильного телефона, который объединяет CDMA и GSM для создания совершенно новой системы.
Стандарт связи CDMA: подробная характеристика
В этом обзоре мы поговорим о стандарте связи CDMA – обсудим характеристики и принцип работы, приведем полное подробное описание. Рассмотрим отличия от других стандартов, распространение технологии в России и расскажем про особые смартфоны.
Начнем статью с определения, что это такое, CDMA в смартфоне.
CDMA — это (от англ. Code Division Multiple Access) это стандарт связи второго поколения, являющийся аналогом GSM .
Обратите внимание, это не взаимозаменяемые технологии, а два способа связи, конкурирующие друг с другом. Чем отличается CDMA от GSM? Подробно поговорим чуть ниже.
Соединение двух абонентов в рамках данной технологии происходит с помощью выделения спектра частот, идентификация соединений проводится с помощью специальных кодов.
Пока рассмотрим преимущества технологии:
- Отличная защищенность информации;
- Хорошее звучание голоса при звонке, отсутствие помех;
- Минимизация сбоев связи;
- Высокая скорость передачи данных;
- Высокая емкость сотовой сети;
- Экономный расход батареи;
- Снижение уровня излучения мобильного устройства.
Стандарт был принят в 1992 году , хотя разработки велись намного раньше, и получил широкое распространение во множестве стран мира. До сих пор CDMA телефоны активно используются в различных государствах – в странах Африки, Китае и других.
CDMA-450 или CDMA 2000 появился в 2000 году – стандарт работает в широте 450 МГц и активно распространялся и в России, в основном стандарт связи CDMA присутствовал в Москве.
На данный момент – в 2018 году в России все CDMA операторы закрыты, ни одна телекоммуникационная компания не оказывает подобных услуг. В нашей стране используется более привычный формат – GSM.
Отличия от GSM
Выделим отличия между описанной выше технологией и GSM. Несмотря на то, что оба стандарта относятся к одному поколению, они имеют небольшую разницу в принципах работы:
- Способность взаимодействия с частотным ресурсов. GSM используется разделенные по времени и частоте каналы, тогда как вторая технология базируется на кодовом разделении каналов;
- Полоса частот СДМА шире, чем у конкурента, что улучшает качество передачи речи и снижает уровень помех;
- Меньший уровень энергопотребления, так как мощность сигнала значительно снижена и зависит от расстояния до базовой станции;
- СДМА имеет большую емкость станций, широкий радиус действия и простую настройку сети.
А в чем разница между WCDMA и CDMA — технология WCDMA является производной от СДМА и принадлежит третьему поколению мобильной связи (3G). В данный момент эти технологии не могут быть использованы одновременно и являются переходным этапом к самому последнему стандарту – LTE.
Это специальные устройства, ориентированные на применение в двух сетях одновременно – возможности расширены за счет установки специального программного обеспечения. Смартфоны оснащены возможностью получать сигнал двумя разными способами, характерными для этих сетей.
В чем основные отличия?
Ключевое отличие между этими стандартами – способ работы с частотным ресурсом.
В GSM используется разделение каналов по времени и частоте. На каждого абонента выделяется маленькая частотная полоса, на которой телефон общается с базовой станцией. При этом «сеансы» обмена данными фиксированы по времени. С определенным упрощением скажем, что сигнал прерывается, но из-за высокой частоты передачи данных абонент этого не замечает. В реальной жизни прерывания заметны разве что по характерному пищащему звуку динамиков, когда рядом лежит телефон, на который звонят или приходит сообщение.
В свою очередь в CDMA используется кодовое разделение сигналов. Каждый абонент, подключенный к базовой станции использует весь доступный частотный ресурс, общий для всех абонентов, а базовая станция общается со всеми одновременно. Сигнал от конкретного пользователя выделяется с помощью кодовой модуляции – каждому абоненту соответствует специфический «код», что позволяет выделить его из общего радиоэфира.
Разные схемы проще описать одним простым примером. Представим, что в комнате находится несколько человек, разбитых на пары. Первая часть общается на одном языке, они говорят по очереди, например, по 20 секунд – это описание GSM. Вторая часть разговаривает одновременно, но на разных языках – это CDMA. В обоих случаях люди нормально общаются, но непрерывный разговор, очевидно, является более комфортным, тем более что соседи просто не понимают, о чем говорят рядом.
Какие есть преимущества?
Разница в принципах работы, более широкая полоса частот, выделяемая на CDMA-абонента, выливаются в определенные преимущества CDMA над GSM. Для абонента они заключаются в:
- лучшем качестве передачи речи – большая полоса частот устойчива к помехам
- безопасности – со стороны перехваченный CDMA сигнал выглядит как шум, выделить из него отдельного абонента тяжело
- меньшее энергопотребление устройства связи – мощность сигнала в сети CDMA меньше, по сравнению с GSM и линейно зависит от расстояния до базовой станции. Это влияет и на безопасность, так как сигнал меньшей мощности тяжелее зафиксировать
Для операторов преимущества CDMA заключаются в большей емкости базовых станций, их радиусе действия, более простой настройке сети, устойчивости к перегрузкам и возможности адаптации под конкретные задачи. CDMA-операторы могут покрывать большую площадь меньшим количеством оборудования, которое легче конфигурируется.
Возникает закономерный вопрос – если CDMA на столько лучше, почему самым распространенным стандартом является GSM? Причины довольно просты. На момент создания CDMA GSM уже существовал, был выбор готовых решений как операторского оборудования, так и потребительского. Более совершенный CDMA требовал больших вычислительных мощностей, создания новых решений для менее распространенной технологии и, например, обычные телефоны стоили дороже своих GSM-аналогов и были с ними не совместимыми.
Кроме этого, существовала проблема удобства для пользователя. В сети GSM идентификатором абонента является SIM-карта, на ней хранится необходимая оператору информация. Пользователь, желающий сменить старый мобильный телефон на новый, просто переставлял симку. Для работы в сетях CDMA необходимые данные записывались (прошивались) в сам телефон, в нем в принципе не было слота для SIM-карты. Поэтому смена мобильного телефона несла за собой необходимость визита в салон оператора, а имеющийся телефон нельзя было использовать в других странах, например, в роуминге. Аналог SIM для CDMA появился в 2002 году, и получил название R-UIM. Начали появляться и телефоны, работающие как в CDMA, так и в GSM, проблема ограниченного выбора устройств постепенно решилась. Свою роль в этом сыграли американские операторы, которые стали локомотивом развития стандарта. На украинском рынке CDMA операторы занимают заметно меньшею долю, выбор совместимых смартфонов или телефонов меньше, но часть оборудования импортируют операторы, а пользователи при желании могут сами купить подходящий смартфон на международных площадках.
Если учесть плюсы и минусы, получится, что технологии с потребительской точки зрения выглядят сравнимыми, окончательный выбор сводится только к покрытию оператора.
Чтобы предотвратить «столкновение» нескольких сообщений, был изобретен первый протокол конкурентного доступа к каналу связи, который в дальнейшем стал применяться в сетях Ethernet и Wi-Fi.
Code Division Multiple Access (CDMA)
(с)
GSM и CDMA – это разные способы достижения одной и той же цели. В конечном счете, ответ на вопрос «что лучше?» заключается в качестве инфраструктуры оператора – у кого лучше построена сеть и шире охват, тот и становится победителем. Технически ни один из этих стандартов существенно не превосходит другой.
Разница между GSM и CDMA заключалась в методах передачи данных: GPRS (General Packet Radio Service) в GSM обеспечивала более медленную пропускную способность, чем CDMA (1xRTT — One Times Radio Transmission Technology), которая имела возможность работать со скоростью до 144 Кбит/сек.
Но у CDMA были свои недостатки: технология 1xRTT требует выделенного соединения с сетью, тогда как GPRS отправляет пакеты, поэтому обращение к данным на GSM-телефонах не блокирует голосовые вызовы, как на CDMA-телефонах.
Кроме того, в GSM вы легко можете поменять SIM-карту телефона. В CDMA-сетях необходимые данные записывались (прошивались) в телефон, а SIM-карта отсутствовала. CDMA-телефон нельзя было использовать в роуминге. Аналог SIM для CDMA-телефонов — так называемый R-UIM — появился только в 2002 году.
GSM и CDMA несовместимы друг с другом, поэтому пользователи оказались «заперты» в этой сети. В то время, как Европа быстро перешла на GSM, в США абоненты нескольких операторов оказались «заложниками» CDMA. При этом в Европе связь стала дешевле, а охват лучше.
Более совершенный CDMA требовал больших вычислительных мощностей и мощных финансовых вложений, в то время как инфраструктура GSM была уже создана в Европе и Азии и не требовала существенных денежных вложений для поддержания. Все эти факторы привели к постепенному падению интереса к развитию CDMA.
В 1996 году сотовый оператор «Сонет» первым в России получил лицензию на оказание услуг связи в стандарте CDMA. Уже через два года на базе оборудования Qualcomm сеть CDMA заработала в Москве. Во второй половине 90-х годов разрозненные сети CDMA стали появляться по всей России. К 2003 году было зарегистрировано 350 000 пользователей сетей CDMA (менее 2% от всей российской абонентской базы), причем 40% из них находилось в Центральном федеральном округе.
Сеть «Сонет» прекратила существование в 2004 году по причине отказа в продлении лицензии на диапазон частот 800 Мгц, где и работала первоначальная сеть CDMA 800. Эти частоты планировалась использовать для развития цифрового телевидения.
В 2002 году заработала сеть, построенная по стандарту CDMA2000 в диапазоне 450 МГц, ее оператором стала компания «Дельта Телеком». В момент запуска компания утверждала, что «эта технология CDMA2000 в 7,5 раз более эффективно использует частотные ресурсы, чем GSM».
Однако темпы роста абонентской базы стали снижаться и к 2006 году «не соответствовали даже самым пессимистичным прогнозам». Угасание CDMA растянулось на долгие годы – последний оператор стандарта в нашей стране прекратил работу в 2018 году.
Circuit Switched Data (CSD)
Технология передачи данных из 1990-х годов, которая использовалась в сетях GSM до появления GPRS. Она впервые позволила передавать цифровые данные и подключаться к интернету (с поминутной тарификацией) на скорости 9,6 Кбит/сек.
До CSD передача данных в мобильных телефонах шла (при подключении к внешнему модему) со скоростью до 2,4 Кбит/сек (из определения стандарта GSM от мая 1996 года).
Улучшение технологии привело к появлению High-Speed Circuit-Switched Data (HSCSD), в которой скорость возросла до 14,4 Кбит/сек, а за счет использования четырех параллельных каналов скорость увеличивалась до 57,6 Кбит/сек.
Технология CSD окончательно прекратила развитие, когда большинство телекоммуникационных компаний отказались от поддержки CSD и перешли на GPRS и EDGE (E-GPRS), в которых используются более совершенные методы кодирования сигнала для увеличения пропускной способности.
GSM является первым стандартом телекоммуникаций второго поколения (2G) с поддержкой цифровых устройств, в отличие от сотовых сетей 1G. Он был впервые представлен в Финляндии в Европе в 1991 году. В настоящее время стандарт GSM принадлежит Ассоциации GSM, и он используется во всем мире, за исключением Японии и Южной Кореи.
Вывод
В статье детально описано, что такое CDMA. Стандарт завоевал высокую популярность в начале и середине 2000х годов благодаря высокому качеству связи, защищенности и скорости передачи данных. В современных реалиях CDMA уступает в возможностях сети LTE, что остается наиболее доминирующей на рынке телекоммуникационных услуг. Отчасти это объясняется высокой распространенностью и совместимостью с мобильными устройствами.
Какие у вас остались вопросы? Спрашивайте и делитесь мнением в комментариях под статьей.
