Что такое cdma связь
Что такое CDMA
Последнее обновление: 27/08/2020
Многие современные смартфоны поддерживают работу в CDMA сети. Из-за этого многих пользователей интересует вопрос о типе связи, возможностях и преимуществах в сравнении с существующими сетями. Поэтому мы подготовили статью с развернутыми ответами на перечисленные вопросы.
Что такое CDMA
Сокращение CDMA — Code Division Multiple Access, что в переводе с английского означает «множественный доступ с кодовым разделением». Технология связи относится к сети третьего поколения 3G. Наибольшее распространение сеть получила в США, Китае и Японии.
Особенности CDMA
В радиосистеме выделяют два основных ресурса – время и частоту. Разделение по времени предполагает выделение для приемника и передатчика весь спектр или большую часть на определенное время. Разделение по частоте – выделение части спектра на всё время соединения. Соответственно в сети GSM абонент ограничен по времени разговора или ширине канала.
В CDMA для каждого абонента выделяется весь спектр и время, а для передачи сигнала используется вся ширина канала в 5 ГГц, против 200 кГЦ на канал в GSM. Каждый передатчик внутри мобильного устройства модулирует сигнал с использованием присвоенного кода, что способен выделить приемник сотовой вышки и передать на приемник другого абонента. Благодаря использованию всей ширины канала качество связи заметно лучше, чем в GSM, а так же чище за счет отсутствия шумов. Кроме того CDMA сеть безопаснее, поскольку вещание абонентов накладывается друг на друга и выделить определенный сигнал из эфира не так просто.
Ещё одна особенность CDMA – возможность работы без SIM карты. В таком случае номер зашивается внутрь устройства через программное обеспечение посредством компьютера, после чего мобильный аппарат работает как обычный GSM телефон. Поэтому большинство CDMA аппаратов выпускаются без слота под установку SIM карты. Если же телефон или смартфон оснащен слотом для карточки, то возможна традиционная установка посредством R-UIM карты.
Кроме того в сравнении с GSM на работу CDMA уходит меньше энергии, следовательно мобильное устройство работает дольше на одном заряде батареи. Причем на энергопотребление влияет расстояние к базовой станции. Чем ближе вышка, тем ниже энергопотребление.
Актуальность CDMA
Стандарт мало распространен. Страны с поддержкой CDMA легко сосчитать на пальцах одной руки. Кроме того стандарт сотовой связи устарел и активно замещается сетью 4G LTE, ввиду увеличенной емкости и скорости передачи данных. Поэтому в США, где ещё 3-4 года назад стандарт CDMA считался востребованным, операторы постепенно сворачивают работу. Пока новые абоненты не могут быть зарегистрированы в CDMA.
Если же в вашей стране имеются операторы, предоставляющие услуги связи в сети CDMA, рассматривать подключение следует только в качестве альтернативы. Поскольку развитие стандарта не предполагается, в дальнейшем операторы либо закроются, либо перейдут на 4G LTE.
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.
«Что такое CDMA?»
С развитием мобильных технологий в обиход входят новые термины.
GSM, GPRS, EDGE, 3G, LTE — эти аббревиатуры вам уже давно знакомы. А что вы скажете насчёт CDMA? Это словечко не очень-то и знакомо, ведь в России CDMA не имеет широкого распространения. Что такое CDMA?
Обратившись за ответом к Википедии, вы прочитаете следующее:
CDMA — технология связи, обычно радиосвязи, при которой каналы передачи имеют общую полосу частот, но разную кодовую модуляцию.
Что-нибудь поняли? Подозреваю, что не совсем… Если вы найдёте в Интернете статьи на тему CDMA, то наткнётесь на заумные определения с графиками и формулами, запутаетесь ещё больше и бросите эту затею.
В этой статье я максимально понятным языком постараюсь объяснить вам, что такое CDMA.
Чтобы сразу прояснить, о чём будет идти речь, скажу, что CDMA — это стандарт мобильной связи.
Все мобильные радиосистемы имеют 2 основные характеристики — частоту и время. Соединение двух абонентов в сотовой сети может осуществляться следующими способами:
— Когда канал связи делится на частотные интервалы, и им выделяется определённый спектр частот на всё время соединения (стандарт FDMA — Frequency Division Multiple Access).
— Когда канал связи делится на временные интервалы, и абонентам выделяется большая часть спектра на выделенный отрезок времени (стандарт TDMA — Time Division Multiple Access)/
— Когда выделяется весь спектр частот и всё время, а для идентификации соединений используются специальные коды (это и есть стандарт CDMA — Code Division Multiple Access).
Как же множество абонентов, осуществляющих соединение в одном спектре, не создают помехи друг другу? Вот для этого и нужно кодовое разделение. Стандарт CDMA позволяет кодировать информацию, превращая её в шумоподобный широкополосный сигнал, не мешающий другим подобным сигналам.
Кстати, стандарт GSM, который широко используется в нашей стране, относится к TDMA, поскольку использует временное разделение каналов.
Что такое CDMA — мы разобрали. Перейдём к преимуществам этого стандарта связи.
Преимущества CDMA
— Высокая защищённость информации.
— Высокая скорость передачи данных, позволяющая задействовать все возможности мобильного интернета.
— Повышенная ёмкость сотовой сети.
— Мобильные телефоны стандарта CDMA гораздо безопаснее, поскольку мощность их излучения ниже (советую статью про SAR телефонов).
Немного истории
История CDMA уходит корнями в далёкие 30-е годы 20 века, когда советский академик Агеев Дмитрий Васильевич опубликовал свою работу под названием «Кодовое разделение каналов». В то время существовало лишь метод частотного разделения.
В 40-е годы в СССР и США ведутся исследования на эту тему и делаются первые шаги на пути к новейшим технологиям связи.
В 50-е годы в США появляется первое оборудование, использующее кодовое разделение каналов. Первоначально оно использовалось только в военных системах, и лишь в 80-е годы военное ведомство США рассекретило технологию.
Именно после этого получила своё рождение современная CDMA. Своим появлением она обязана американскому инженеру Ирвину Марку Джейкобсу, который в 1985 году основал компанию «QUALCOMM». В 1991 году эта компания провела первые испытания сетей нового поколения, а в 1992 году стандарт CDMA был признан официально.
В последующие годы сети CDMA были развёрнуты более чем в 30 странах мира.
В 2000 году появляется новая разновидность стандарта CDMA, работающая на частоте 450 МГц. Этот стандарт получил имя CDMA-450 или CDMA-2000.
Стандарт CDMA-450 получил своё развитие и в России, где используется в некоторых регионах такими компаниями как СКАЙЛИНК, «Удмуртские сотовые сети — 450», Кузбасская сотовая связь, Московская сотовая связь, Уралвестком, ВолгаТелеком, ДельтаТелеком, «Сотел-Нижний Новгород» и некоторыми другими. Вполне возможно, что CDMA-450 постепенно будет охватывать всё большие территории.
Уважаемые читатели, вы получили исчерпывающий ответ на вопрос «что такое CDMA»? Если нет, задавайте свои вопросы в комментариях к статье.
Поделитесь статьёй сдрузьями с помощью кнопок Retweet, +1 и кнопок соцсетей.
В ближайшее время — обзор мобильных телефонов стандарта CDMA. Не пропустите!
Что такое cdma связь
В общем случае CDMA относится к двум основным категориям: синхронным (ортогональным кодам) и асинхронным (псевдослучайным кодам).
Как работает CDMA?
CDMA позволяет до 61 одновременным пользователям в канале с частотой 1.2288 МГц обрабатывать каждый речевой пакет двумя кодами PN. Для различения вызовов и теоретических ограничений доступно 64 кода Уолша. Операционные ограничения и проблемы качества уменьшают максимальное количество вызовов, несколько ниже этого значения.
На самом деле, многие различные «сигналы» с большей разницей спектра могут быть модулированы на одной и той же несущей, чтобы иметь поддержку многих разных пользователей. Используя разные ортогональные коды, интерференция между сигналами минимальна. И наоборот, когда сигналы принимаются от нескольких мобильных станций, базовая станция способна изолировать каждый, поскольку они имеют разные ортогональные коды расширения.
На следующем рисунке показана техническая характеристика системы CDMA. Во время распространения смешиваются сигналы всех пользователей, но тем самым вы используете тот же код, который использовался во время отправки принимающей стороны. Так вы можете вытащить отдельно сигнал каждого пользователя.
Емкость CDMA
Факторами, определяющими емкость CDMA, являются:
● Отношение сигнал шум
● Фактор активности голоса
● Эффективность повторного использования частоты
CDMA имеет всех пользователей на каждой частоте, но они разделены кодом. Это означает, что CDMA работает при наличии шума и помех.
Кроме того, соседние ячейки используют одни и те же частоты, что означает отсутствие повторного использования. Поэтому вычисления емкости CDMA должны быть очень простыми. Нет кодового канала в ячейке, умноженной на ни одну ячейку. Но это не так просто. Хотя недоступными кодовыми каналами являются 64, возможно, не удастся использовать один раз, так как частота МДКР одинакова.
Централизованные методы
● Полоса, используемая в CDMA, составляет от 824 МГц до 894 МГц (разделение 50 МГц + 20 МГц).
● Канал частоты делится на кодовые каналы.
● 1,25 МГц канала FDMA разделен на 64 кодовых канала.
Преимущества CDMA
Технология CDMA наиболее эффективна для использования в военных целях и для передачи конфиденциальных данных посредством связи, поскольку никакая внешняя сторона не может вмешиваться в связь, даже не может получать и видеть сообщение, транслируемое. В случае с военными конкретный код присваивается каждому человеку. Сначала этот код сопоставляется с обеих сторон, тогда сообщение может быть восстановлено. Назначение и идентификация дескриптора спектра до получения сообщения.
Использование CDMA предлагает несколько преимуществ, и именно по этой причине технология CDMA была принята для многих телекоммуникационных систем сотовой связи.
Повышение пропускной способности: одна из главных претензий к CDMA заключается в том, что она значительно улучшает пропускную способность сети. Первоначальные ожидания некоторых сторонников технологии CDMA были для некоторых очень значительных улучшений:
● 18-кратное увеличение мощности по сравнению с AMPS (технология 1G, используемая в США)
На самом деле первоначальные ожидания не были выполнены, хотя по сравнению с США TDMA и GSM наблюдались увеличения примерно в два раза. Это само по себе стало значительным улучшением.
Улучшение передачи: Используя CDMA, терминал может взаимодействовать сразу с двумя базовыми станциями. В результате, старый линк должен быть сломан, когда новый будет прочно установлен. Это обеспечивает значительные улучшения в плане надежности передачи от одной базовой станции к другой.
CDMA была особенно успешной технологией. Технология CDMA использовалась во всех 3G-сетях сотовой связи в той или иной форме и позволила, например, добиться значительных улучшений в отношении ранее используемых технологий, используемых в системах 2G.
CDMA vs GSM
Большинство пользователей, вероятно, не должны беспокоиться о том, какую сеть сотовых телефонов они выбирают, с точки зрения технологии. Однако есть некоторые ключевые отличия, которые мы рассмотрим здесь.
В то время как CDMA и GSM конкурируют с более высокой пропускной способностью, GSM имеет более полный глобальный охват из-за роуминга и международных роуминговых контрактов.
Технология GSM имеет тенденцию охватывать сельские районы в США более полно, чем CDMA. Со временем CDMA выиграла более сложную технологию TDMA (множественный доступ с временным разделением), которая была включена в более продвинутый GSM.
Совместимость устройств и SIM-карты
Недостатки CDMA
Недостатки использования CDMA заключаются в следующем:
● Длина кода должна быть тщательно отображена. Большая длина кода может вызвать задержку или может вызвать помехи.
● Требуется синхронизация времени.
● Постепенная передача увеличивает использование радиоресурсов и может уменьшить емкость.
● Поскольку сумма мощности, принимаемой и передаваемой от базовой станции, требует постоянного жесткого контроля мощности. Это может привести к нескольким передачам.
Что такое cdma связь
CDMA (англ. Code Division Multiple Access — множественный доступ с кодовым разделением) — технология связи, обычно радиосвязи, при которой каналы передачи имеют общую полосу частот, но разную кодовую модуляцию. Наибольшую известность на бытовом уровне получила после появления сетей сотовой мобильной связи, ее использующих, из-за чего часто ошибочно исключительно с ней (сотовой мобильной связью) и отождествляется.
Содержание
Принцип работы
Преимущества
Эволюция систем сотовой связи, использующих технологию CDMA
Технология множественного доступа с кодовым разделением каналов известна давно. В СССР первая работа, посвящённая этой теме, была опубликована ещё в 1935 году Д. В. Агеевым в работе «Кодовое разделение каналов». В ней было показано, что при использовании линейных методов возможны три вида разделения сигналов: частотное, временное и компенсационное (по форме).
Технология кодового разделения каналов CDMA, благодаря высокой спектральной эффективности, является радикальным решением дальнейшей эволюции сотовых систем связи.
CDMA2000 является стандартом 3G в эволюционном развитии сетей cdmaOne (основанных на IS-95). При сохранении основных принципов, заложенных версией IS-95A, технология стандарта CDMA непрерывно развивается.
Последующее развитие технологии CDMA происходит в рамках технологии CDMA2000. При построении системы мобильной связи на основе технологии CDMA2000 1Х первая фаза обеспечивает передачу данных со скоростью до 153 кбит/с, что позволяет предоставлять услуги голосовой связи, передачу коротких сообщений, работу с электронной почтой, интернетом, базами данных, передачу данных и неподвижных изображений.
Переход к следующей фазе CDMA2000 1X EV-DO происходит при использовании той же полосы частот 1,23 МГц, скорость передачи — до 2,4 Мбит/с в прямом канале и до 153 кбит/с в обратном, что делает эту систему связи отвечающей требованиям 3G и даёт возможность предоставлять самый широкий спектр услуг, вплоть до передачи видео в режиме реального времени.
Следующей фазой развития стандарта в направлении увеличения сетевой ёмкости и передачи данных является 1XEV-DO Rev A: передача данных со скоростью до 3,1 Мбит/с по направлению к абоненту и до 1,8 Мбит/с — от абонента. Операторы смогут предоставлять те же услуги, что и на базе Rev. 0, а, кроме того, передавать голос, данные и осуществлять широковещание по IP сетям. В мире уже есть несколько таких действующих сетей.
Разработчики оборудования CDMA связи запустили новую фазу — 1XEV-DO Rev B, — с целью достигнуть следующих скоростей на одном частотном канале: 4,9 Мбит/с к абоненту и 2,4 Мбит/с от абонента. К тому же будет обеспечиваться возможность объединения нескольких частотных каналов для увеличения скорости. Например, объединение 15-ти частотных каналов (максимально возможное количество) позволит достигать скоростей 73,5 Мбит/с к абоненту и 27 Мбит/с от абонента. Применение таких сетей — улучшенная работа чувствительных к временным задержкам приложений типа VoIP, Push to Talk, видеотелефония, сетевые игры и т. п.
Основными компонентами коммерческого успеха системы CDMA2000 являются более широкая зона обслуживания, высокое качество речи (практически эквивалентное проводным системам), гибкость и дешевизна внедрения новых услуг, высокая помехозащищённость, устойчивость канала связи от перехвата и прослушивания.
Также немаловажную роль играет низкая излучаемая мощность радиопередатчиков абонентских устройств. Так, для систем CDMA2000 максимальная излучаемая мощность составляет 250 мВт. Для сравнения: в системах GSM-900 этот показатель равен 2 Вт (в импульсе, при использовании GPRS+EDGE с максимальным заполнением; максимум при усреднении по времени при обычном разговоре — около 200мВт). В системах GSM-1800 — 1 Вт (в импульсе, средняя чуть меньше 100мВт). Справедливости ради отметим, что мнение о вредном влиянии излучения мобильных телефонов на организм человека учёными не опровергнуто. (опыты на крысах выявлено, что появляется риск развития онкологических заболеваний).
CDMA: достоинства и недостатки
Встречая последний год уходящего тысячелетия, мы начинаем серию публикаций, которые призваны высветить «затененные» грани некоторых известных технологий связи. Специализированные издания нередко грешат тем, что из цельной концепции выхватываются лишь отдельные аспекты, обычно — интересные в практическом отношении. Существующие монографии (к сожалению, многие из них написаны более 5 лет назад) предназначены для специалистов и слишком сложны для широкого круга пользователей. Задача новой рубрики — дать по возможности краткое систематизированное представление о рассматриваемых технологиях, фокусируя ваше внимание на недостаточно «знакомых» аспектах. А начнем мы с одного из самых «модных» и нашумевших имен — CDMA.
Основой технологии кодового разделения каналов (CDMA) является передача шумоподобных, или широкополосных, сигналов (ШПС), что обеспечивает использование существенно более широкой полосы частот, чем в случае передачи узкополосных. В качестве ШПС обычно применяются фазоманипулированные сигналы, сформированные на базе кодовых (псевдослучайных) последовательностей с «хорошими» корреляционными свойствами. Свертка сигнала в приемнике осуществляется с помощью согласованного фильтра.
Использование различных кодов (псевдослучайных последовательностей) ШПС позволяет абонентам систем CDMA работать в общей полосе частот и получать доступ к любому каналу (он не закрепляется «жестко» за каким-либо пользователем). И хотя сигналы разных абонентов накладываются друг на друга, создавая взаимные помехи, они легко выделяются из общего спектра.
ШПС применяются в радиосвязи уже много лет, но до 60-х гг. метод кодового разделения каналов был доступен только военным структурам, а любая информация о создававшихся системах основательно засекречивалась. Однако к концу 70-х технология CDMA практически была сформирована (в те годы ее главным недостатком считалась сложность технической реализации), а в 1998 г. появились первые коммерческие системы.
Каковы же достоинства CDMA, определившие интерес к этой технологии разработчиков оборудования и операторов связи?
Прежде всего упомянем высокую помехоустойчивость к узкополосным помехам, трансформируемым в процессе свертки полезного сигнала в обычный шум. Причем по мере расширения спектра передаваемого сигнала выигрыш становится все больше.
Другое важная характеристика, обусловившая привлекательность CDMA для мобильной связи, — эффективная работа приемных устройств в условиях многолучевого распространения сигнала. Поскольку длительность одного символа ШПС меньше разности времен прихода двух лучей, то при приеме можно суммировать энергии разных лучей и тем самым повысить значение сигнал/шум.
В CDMA-системах процедура мягкого переключения каналов (soft handover) при переходе абонента из одной соты в другую достаточно проста, поскольку реализация базового принципа этой технологии («разрыв после установления нового соединения», make before break) позволяет избежать скачков уровня сигнала и помех. Отметим для сравнения: в системах, основанных на стандарте TDMA, абонентская станция сначала завершает связь с БС одной соты и лишь затем устанавливает новое соединение.
Связь между соседними сотами или секторами одной БС организуется на одной несущей частоте, что обеспечивает более эффективное использование частотного ресурса (особенно если положения абонентов фиксированы). Это дает возможность избежать частотного планирования, упрощает развертывание сети и ее развитие. Архитектура CDMA-системы позволяет гибко и эффективно управлять радиоресурсами (т.е. назначать полосы частот, интервалы времени, уровни мощности) и, что еще важнее, естественным образом реализовать процедуру динамического перераспределения каналов. Именно благодаря этим качествам CDMA стала основой большинства проектов систем подвижной связи третьего поколения.
Конфиденциальность и защищенность от несанкционированного доступа в CDMA-системах достаточно высоки, поскольку каждому абоненту присваивается своя, индивидуальная, кодовая последовательность.
Стандарт, использующий в качестве «ядра» ШПС, дает возможность снизить пиковый уровень мощности, излучаемой абонентской станцией. Учет статистики активности абонентов, а также реализация в абонентских станциях режима дежурного приема обеспечивают энергосбережение, а значит, увеличение ресурса непрерывной работы аккумуляторов без подзарядки.
Недостатков у CDMA немного, хотя на решение некоторых проблем понадобился не один десяток лет. Главным сдерживающим фактором ее практического применения долгие годы была, как уже отмечалось, сложность оборудования. И хотя появление DSP-процессоров привело к некоторому его упрощению, круг производителей, которым по плечу создавать такую аппаратуру (особенно базовые станции), не назовешь широким.
Другой недостаток — возникновение взаимных помех, ухудшающих условия приема при возрастании числа активных абонентов, что сказывается на связи периферийных удаленных абонентских станций. Так, по мере увеличения загрузки системы могут уменьшаться размеры зоны обслуживания и ухудшаться помеховая обстановка («дыхание» соты, cell breathing). Главные же камни преткновения на пути внедрения технологии CDMA — высокая чувствительность к разбросу мощностей абонентских станций и сложность синхронизации базовых станций. Первая из этих проблем была решена за счет создания уникальной высокоточной системы управления мощностью (шаг 0,5—1 дБ, скорость 0,8 или 1,6 кбит/с), а вторая — с помощью сигналов GPS.
Для повышения качества связи одной абонентской станции с помощью мягкого переключения каналов нужно одновременно выделять для нее два или более каналов, что снижает пропускную способность общего канала радиосвязи. Наконец, для российских пользователей серьезным недостатком является необходимость выделения операторам CDMA-сетей широких участков спектра.
От ШПС к CDMA
50-60-е гг. Формирование теории ШПС и CDMA как самостоятельного научного направления. Начало экспериментальных исследований
70-80-е гг. На базе ШПС созданы первые военные системы связи и навигации (JTIDS, SINCGARS, FLEETSATCOM)
1988 г. Развернута спутниковая система Omnitracs (Северная Америка)
1991 г. Развернута спутниковая система Euteltracs (Европа)
1993 г. Утвержден проект стандарта IS-95 (TR-45.5 TIA, США)
1995 г. МО США объявило о начале эксплуатации системы GPS
1995 г. В Гонконге введена в эксплуатацию первая система стандарта IS-95
1998 г. В МСЭ представлены 12 из 16 проектов систем 3-го поколения на базе CDMA (cdma2000, W-CDMA и др.)
1999 г. Введена в эксплуатацию спутниковая система Globalstar
Историческая справка
Огромную роль в разработке и реализации CDMA сыграла американская компания Qualcomm, организованная в 1985 г. известными американскими учеными Эндрю Витерби и Ирвином Джекобсом. Накопленный ими опыт позволил создать первые коммерческие спутниковые систеы для сопровождения грузоперевозок — Omnitracs и Euteltracs. Следующий важный шаг Qualcomm (1991 г.) — разработка проекта стандарта CDMA для сотовых систем общего пользования. После двухлетней доработки базовую версию стандарта CDMA утвердила Ассоциация производителей оборудования связи TIA (США). Реальное воплощение технологии (согласно международной классификации стандартов — IS-95) началось в сентябре 1995 г., когда в Гонконге была развернута система на базе CDMA — cdmaOne.20.
Наиболее горячими поклонниками CDMA стали азиатские страны — Япония, Китай, Малайзия и особенно Южная Корея, где построена крупнейшая в мире сеть сотовой связи на 2,6 млн абонентов. В России первая сеть фиксированной связи на базе оборудования компании Qualcomm была развернута АО «Связьинформ» Челябинской области в конце 1996 г, а ее коммерческая эксплуатация осуществляется с сентября 1997 г.
Поделитесь материалом с коллегами и друзьями