![]() |
Статьи : Телефония / Сотовая телефония / CDMA /CDMA 2000 1x (IMT-MC-450)Добавлено пользователем RN6LMR 05.03.2025 в 07:00.
|
ВведениеCDMA 2000 — Североамериканский цифровой стандарт IMT MC-450 (International Mobile Telephone Multi Carrier). CDMA 2000 был предложен в 2002 году фирмой "Lucent Technologies", как альтернатива выработавшему себя аналоговому стандарту NMT-450 специально для России и стран СНГ с их значительными территориальными пространствами.Стандарт IMT-MC входит в группу стандартов 3G, одобренных решением Международного Союза Электросвязи (International Telecommunication Union, ITU) в ноябре 1999 г. Стандарт CDMA-450 (IMT-MC) рассчитан на частоты диапазона 450 МГц, в котором на момент его создания работали сети сотовой связи аналогового стандарта NMT450. Однако сети не мешают друг другу. Большинство выбранных для IMT-2000 (Международная система мобильной связи) систем радиодоступа базируется на технологии с кодовым разделением каналов (CDMA). CDMA — Цифровая система многостанционного доступа с кодовым разделением каналов на основе шумоподобных сигналов (Code Division Multiple Access). В системе CDMA пользователи сотовой связи дифференцируются уникальными цифровыми кодами, а не отдельными частотами или каналами. Стандарт CDMA 2000 объединил в себе все преимущества новейших цифровых стандартов и "дальнобойность" диапазона 450 МГц. Как известно, в сетях cdmaOne для передачи сигналов используются радиоканалы с шириной полосы частот 1,25 МГц. Повысить скорость передачи первоначально планировалось путем параллельного использования нескольких радиоканалов. Однако впоследствии выяснилось, что необходимые скорости передачи могут быть достигнуты и в пределах одной полосы частот — при реализации другого алгоритма кодирования и модуляции сигналов. Стандарт, описывающий это решение, получил длинное наименование CDMA2000 1x RTT, в котором «1x» и означает использование одного типового радиоканала шириной 1,25 МГц. При обеспечении совместимости с cdmaOne новая технология позволила бы повысить скорость передачи данных сразу в несколько раз, до 153 Кбит/с. На основе этого стандарта американская компания Lucent Technologies модифицировала технологию cdmaOne для работы в диапазоне 450 МГц. Данная модификация получила обозначение IMT-MC-450, или, как ее называют в России, CDMA-450. Однако исследования, нацеленные на совершенствование систем cdmaOne, на этом не закончились. Была разработана целая группа совместимых технологий, различающихся максимальными скоростями передачи данных:
Преимущества стандарта IMT-MC-450Благодаря своей структуре стандарт IMT-MC-450 обладает следующими преимуществами по отношению к другим сотовым стандартам:
Мобильные устройства IMT-MC-450 подключаются к компьютерным устройствам через последовательный порт и выполняют функцию высокоскоростных модемов для передачи данных. Сейчас средняя скорость работы обычных компьютерных модемов — 56 кбит/с, а сотовые телефоны связываются с Интернетом не на много быстрее. Новая технология позволит поддерживать скорость в 153 Кбит/с. А в принципе, IMT-MС может обеспечивать передачу информации со скоростью 2,4 Мбит/с. Возможность просмотра Интернет в формате HTML непосредственно на экране телефона. Сравнение CDMA 2000 1X с GPRS и EDGEВ стандарте GSM изначально не была заложена возможность передачи данных на скоростях более 9,6 кбит/с. Возможность увеличить скорость передачи до 13 кбит/с появилась позднее. Следующий шаг состоял во внедрении технологии GPRS. Однако это потребовало от операторов, во-первых, значительных инвестиций, а во-вторых, и это главное, не обеспечило высокой скорости передачи данных в реальных ситуациях. Наиболее распространенные терминалы работают в режиме GPRS по схеме 4/2(1), т.е. 4 тайм-слота на линии "вниз" и 1—2 слота на линии "вверх".Таким образом, пиковые скорости GPRS равны 4 × 13,4 = 53,2 кбит/с на линии "вниз" и 26,8 (13,4) кбит/с — на линии "вверх". В условиях значительной загруженности сетей GSM голосовым трафиком средняя скорость, которую получает абонент GPRS, как правило, не превышает 20—30 кбит/с, особенно в часы наибольшей нагрузки. Кроме того, зоны покрытия GPRS при использовании базовых станций диапазона 1800 МГц крайне малы, а использование для этой цели базовых станций диапазона 900 МГц ограничено недостаточностью ресурса (емкости) этих станций, который необходим для пропуска голосового трафика. Внедрение на сети GSM технологии EDGE означает внедрение новой модуляции в радиоканале между базовой станцией и мобильным терминалом. Для этого нужно иметь EDGE-совместимые передатчики на базовых станциях и, соответственно, телефоны, поддерживающие EDGE. Большинство коммерчески доступных терминалов — двуслотовые, что при максимальной скорости в одном EDGE-слоте 59,2 кбит/с обеспечивает в среднем около 100 кбит/с, т.е. ненамного больше, чем в сети IMT-MC-450 1x (rel. 0). Технические характеристики
FDD (Frequency Division Duplex) — дуплексный канал с частотным разделением; DBPSK — двоичная фазовая манипуляция; QPSK — квадратурная фазовая модуляция; 8-PSK — 8-позиционная фазовая манипуляция; 16-QAM — 16-позиционная квадратурная амплитудная манипуляция. Уровни побочных излучений
Скорости передачи, поддерживаемые абонентской радиостанцией
Допустимые значения выходных мощностей абонентских радиостанций Допустимые значения выходных мощностей абонентских радиостанций:
Допустимые значения выходных мощностей абонентских радиостанций в режиме 1x-EVDO (класс 0):
Допустимые значения выходных мощностей абонентских радиостанций в режиме 1x-EVDO (класс 1):
Допустимые значения выходных мощностей абонентских радиостанций в режиме 1x-EVDO (класс 5/11):
Преимущества использования диапазона 450 МГцДиапазон 450 МГц, как наиболее низкочастотный из диапазонов, используемых для сотовой связи, обеспечивает минимальное затухание на трассе распространения сигнала, что обусловливает максимально возможный радиус действия соты IMT-MC-450.В сочетании с другими преимуществами сетей IMT-MC-450, о которых говорилось выше, это позволяет иметь большее по сравнению с другими системами затухание на трассе: система cdma2000 имеет выигрыш в бюджете по сравнению с системой NMT-450 около 10 дБ, а по сравнению с системой GSM — около 3—4 дБ. 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). Развитие семейства систем cdma2000 1x необходимо особо отметить, что развитие семейства систем cdma2000 1x (и соответственно IMT-MC-450 1х) не закончилось и его отличает эволюционный подход. Определилось два направления развития систем cdma2000 1х:
Оптимизация системы с точки зрения передачи данных позволяет максимально повысить ее спектральную эффективность — до 1,6 Мбит/МГц (для версий стандарта EV-DO rev. О и EV-DV rel. С) и 2,07 Мбит/с (для EV-DO rev. А и EV-DV rel. D). При этом системы 1x EV-DO требуют использования отдельной несущей и других (двухмодовых) абонентских терминалов, а системы 1x EV-DV обеспечивают полную обратную совместимость с системой cdma2000 1х, в том числе работу на общей несущей частоте (в одной полосе частот) и допускают использование старого абонентского оборудования 1х. В системе 1x EV-DO передача речи может осуществляться только в режиме голос-поверх-ip (VoIP), в то время как в системе EV-DV rel. D обеспечивается также передача речи в режиме коммутации каналов (режим 1х). Необходимо отметить, что с развитием систем помимо основного параметра — скорости передачи данных — улучшается ряд других важных параметров, в частности уменьшается время соединения, что позволит реализовать некоторые возможности транкинговых сетей, в частности групповую связь нажатием одной кнопки (push-to-talk, PTT), и повысить эффективность передачи речи в режиме VoIP. Наконец, увеличение скорости на линии "вверх" наряду с уменьшением времени реакции системы существенно расширяет возможности предоставления мультимедийных услуг. Услуги для абонентовСреди услуг, которыми технология IMT-MC-450 позволит дополнить традиционный перечень (голосовая связь, SMS, WAP и другие), уже сейчас можно назвать следующие:
Идентификация абонентовВ аппаратах IMT-MC предусматривается использование специальных RUIM-карт (Removable User Identity Module — съёмный модуль идентификации пользователя). Эти компоненты являются аналогом SIM-карт стандарта GSM.ОборудованиеИзначально было ограниченное число поставщиков оборудования.Серийное базовое оборудование сперва была готова поставлять только компания Lucent Technologies, причем отнюдь не по низким ценам. Правда, ситуация начинает меняться, и о возможностях поставки альтернативных решений заявили две китайские компании — Huawei Technologies и ZTE Corporation. Затем стало известно, что сети стандарта NMT-450 могут быть реорганизованы с использованием и отечественных разработок. Соответствующее оборудование может выпускаться на предприятиях отечественной радиопромышленности, но после некоторой их модернизации. В результате стоимость таких устройств и затраты на развертывание цифровых сетей должны существенно снизиться. Схожим образом обстояли дела и с абонентским оборудованием. Сперва для работы в новых сетях были применимы лишь две модели телефонов — НХ-510В и S200, выпускаемые на базе микросхем Qualcomm южно-корейскими фирмами Curitel Communications и Synertek. Это вполне современные аппараты, мало отличающиеся по внешнему виду, функциям и параметрам от привычных телефонов стандарта GSM. Пожалуй, главное отличие заключается в мощности радиопередатчика: 0,2 Вт против типовых 2 Вт. Однако из-за малой серийности выпуска розничные цены таких устройств на тот момент времени превышали 300 долларов США. Затем к производству абонентского оборудования подтянулись и другие производители микроэлектроники. Абонентские терминалы IMT-MC 450 в России предоставляются фирмами Hyundai-Curitel, Synertek, Pantech-Curitel, Ubiquam, Huawei:
Сети стандарта IMT-MC 450 в России и миреПервая коммерческая сеть IMT-MC-450 запущена 7 декабря 2001 года в Румынии — сеть оператора ZAPP. Первая беспроводная сеть cdma-2000 запущена в коммерческую эксплуатацию корейской компанией-оператором SK Telecom, а в декабре 2001 г. единая сеть IMT-MC (1X) соединила пользователей мобильной связи Кореи, Японии и Китая. Американские операторы Sprint PCS, Verizon Wireless, Теlus также заявили о своих планах развертывания сети IMT-MC (1X).Компания "Дельта телеком" первой в России начала предлагать услуги мобильной связи, запустив сеть стандарта NMT450. В первой половине 2000-х операторы, входящие в федеральную ассоциацию «СОТЕЛ» и работающие в стандарте NMT-450, обеспечивают связь более чем в 600 городах. К середине 2000-х годов технологические и бизнес-возможности этой сети были полностью исчерпаны. Компании Nokia и Ericsson, бывшие основные поставщики для сетей NMT450, прекратили выпуск коммутационного оборудования и базовых станций этого стандарта еще в 2000 г. К тому моменту уже несколько лет не выпускаются и новые абонентские терминалы. Также в сети NMT450 не было возможности внедрять новые услуги. А в марте 2005 года истёк срок лицензии "Дельта телеком" на предоставление услуг связи в стандарте NMT450. Таким образом, переход от действующей аналоговой сети к цифровым технологиям стал неизбежен. В течение последних нескольких лет они искали оптимальный вариант решения такой задачи. Выяснилось, что с инженерных и экономических позиций наиболее эффективен переход на технологию IMT-MC-450. Это позволит поставщикам услуг постепенно осваивать новую технологию без получения дополнительных частотных присвоений и обеспечит сохранение лояльности клиентов. Не исключено даже, что на переходный период абонентам будут предоставлены возможности подключения сразу двух телефонов (аналогового и цифрового) по одному номеру и использования переадресации вызовов. Кроме того, не последнюю роль играет экономичность и скорость развертывания сети IMT-MC-450. Для нее может пригодиться большая часть инфраструктуры прежней сети NMT-450 — линии связи, площадки для базовых станций, мачты, антенны и т. д. Началом перехода на новый стандарт можно считать 2001 год, когда путём модернизации сетей стандарта NMT450 в России Министерством связи было признано внедрение технологии IMT-MC-450 (cdma2000 1х в диапазоне 450 МГц). В июле 2001 года «Московская Сотовая Связь» заключила договор с компанией Lucent Technologies на поставку оборудования для создания опытной зоны сети IMT-MC-450 (центра мобильной коммутации и семи базовых станций Flexent 450 МГц Modular Cell). Несколько позже, в октябре 2001 года, аналогичный договор с Lucent на поставку такого же комплекта оборудования заключил петербургский оператор «Дельта Телеком». В декабре 2002 года компания "Дельта телеком" запустила сеть IMT-MC-450 под торговой маркой "Скай Линк". Многочисленные исследования и испытания, проводившиеся в опытных зонах, подтвердили высокие технические, эксплуатационные и экономические характеристики новой технологии. Дальность связи при мощности передатчика сотового телефона всего 0,25 Вт составила 50 км, а фактическая скорость передачи данных для стационарных и движущихся абонентов достигала 153 Кбит/с. По результатам опытной эксплуатации Министерство связи и ГКРЧ РФ приняли ряд документов. Так, решением ГКРЧ от 24 декабря 2001 года компании МСС было выдано разрешение на развертывание на территории Москвы и Московской области коммерческой сети сотовой связи стандарта IMT-MC-450. «Дельта Телеком» получила аналогичное разрешение в конце апреля 2002 года. Кроме того, решением Минсвязи от 20 марта 2002 года стандарт IMT-MC-450 получил статус федерального, что позволяет внедрять его во взаимоувязанной сети связи России наравне с GSM и NMT-450. Другими словами, курс на «цифровизацию» аналоговых сотовых сетей (переход от стандарта NMT-450 к технологии IMT-MC) можно считать утвержденным в общероссийском масштабе. Как уже говорилось, первой к коммерческой эксплуатации своей сети приступила компания «Дельта Телеком». Основной сегмент ее сети, состоящий из 60 базовых станций и коммутатора на 300 тыс. абонентов, был построен буквально за пару месяцев. Он обеспечил охват услугами связи территории всего Санкт-Петербурга и его ближайших пригородов. К концу 2003 года «Дельта Телеком» рассчитывает расширить зону действия CDMA-450 на всю Ленинградскую область и большую часть Северо-Западного региона (республику Карелия, Псковскую и Новгородскую области). В масштабах всей страны в первую очередь будут модернизироваться сети крупных операторов, действующих в районах с устойчивым спросом на мобильные услуги. Затем намечено дальнейшее расширение географии применения CDMA-450, вплоть до построения федеральной сети с национальным роумингом. По оценкам «СОТЕЛ», к 2009 году в новой сети могут обслуживаться более 6,5 млн клиентов. При этом территория действия услуг вырастет в 1,4 раза — по сравнению с зоной охвата сетей NMT-450. Потенциальная численность абонентов сетей CDMA-450 в России оценивается экспертами не менее чем в 13 млн человек (в том числе 3 млн — в Москве и Санкт-Петербурге). Что касается «Московской Сотовой», недавно был подписан контракт на развертывание коммерческой сети мобильной связи IMT-MC-450 в Москве и московском регионе. Основу решения составит оборудование Lucent Technologies (его поставку выполняет компания Verysell Telecom). В рамках проекта построения сети IMT-MC-450 в столице и ближнем Подмосковье будет установлена платформа FlexentO Autoplex Wireless Network System, включающая в себя ATM-оборудование семейства PSAX. Для организации транспортной сети планируется задействовать технологию SDH. Сервисное подразделение Lucent Worldwide Services (LWS) выполнит целый комплекс работ — от шеф-монтажа и интеграции всего оборудования до ввода сети в коммерческую эксплуатацию. Кроме того, LWS совместно со специалистами МСС проведет радиочастотное планирование и оптимизацию новой сети. В результате реализации проекта в московской сети будут установлены до 150 базовых станций и существенно увеличится емкость центра мобильной коммутации. При этом будет обеспечено полное радиопокрытие территории, необходимое для предоставления качественных услуг передачи голоса и данных. Всед за «Московской Сотовой» новый стандарт будут внедрять «Кузбасская сотовая связь», «Калининградские мобильные сети», «Ульяновская сотовая связь» и другие фирмы. В скором будущем на работу по технологии IMT-MC-450 планируют перейти 39 операторов сетей стандарта NMT-450, акционером которых является ЗАО «Аккорд-Тел». О желании перейти на IMT-MC, но уже в одном из «традиционных» для этой технологии диапазонов (1900 МГц), объявила в октябре 2002 года и российская Ассоциация операторов сетей CDMA, которая объединяет компании, действующие в стандарте IS-95. Таким образом, перспективы внедрения технологий семейства IMT-MC на сотовом рынке России кажутся сейчас даже более определенными, чем у европейской разработки сетей третьего поколения — стандарта UMTS. К середине 2000-х в четырех странах — Румынии, России, Белоруссии и Китае — сети CDMA-450 уже во всю работали, а суммарное число их абонентов превышало 300 тысяч человек. На том момент времени в России действуют 4 сети IMT-MC-450 (CDMA2000 1X). В первую очередь это «Скайлинк» операторов «Московская сотовая связь» и «Дельта Телеком». Количество абонентов — 70 тысяч («Дельта Телеком» — около 60 000 пользователей и МСС — около 10 000 человек). Работает «SkyNet» — сибирский сотовый оператор («Кузбасская сотовая связь»). Кроме того — сеть IMT-MC-450 оператора «Сотовая связь Башкортостана», запущенная в коммерческую эксплуатацию в мае 2004 года. К середине 2000-х коммерческие сети IMT-MC-450 работали в Московской, Псковской и Новгородской областях, в Карелии и в Челябинске, в Мурманске, в Калининграде, в Краснодарском крае и Хабаровске, а также в Северной Осетии. Таким образом, было покрыто 16% территории России, на которой проживало порядка 40% населения. В странах СНГ, первым ввел в коммерческую эксплуатацию сеть 3-го поколения оператор сотовой связи Приднестровья СЗАО «Интерднестрком». Lucent Technologies провела модернизацию действующей сети «Интерднестркома», работающей в стандарте IS-95, и компания перешла к стандарту сотовой связи третьего поколения CDMA2000 1X. Для перехода мобильной сети «Интерднестркома» на стандарт следующего поколения не потребовалось существенного изменения действующей инфраструктуры. Была запущена сеть работающая в стандарте CDMA2000 (IMT-MC-450) белорусским оператором сотовой связи «БелСел». 13 февраля 2004 года компания «Алтел», национальный оператор сотовой связи в Республике Казахстан, осуществила коммерческий запуск нового припейд-бренда — PAThWORD. Это первая в Казахстане сеть мобильной связи третьего поколения (3G) стандарта CDMA2000 1X, с карточной системой обслуживания. В настоящий момент пользоваться услугами 3G-связи можно в 11 крупных городах Казахстана. Во марте 2004 года Комитет по электронным средствам связи (Electronic Communications Committee, ECC) Европейской конференции администраций почт и электросвязи (European Conference of Postal and Telecommunications Administrations, CEPT) одобрил Решение «О доступности полос частот для развертывания широкополосных цифровых систем подвижной связи PMR/PAMR в диапазонах 400 и 800/900 МГц». Это решение, открывает возможности для широкого внедрения сетей CDMA-450 в Европе и, в частности, в России. Принятый документ определяет условия развертывания. В первую очередь — это диапазоны частот, а также технологии, которые могут быть использованы при развертывании широкополосных цифровых систем подвижной связи. В качестве таких технологий в Приложении к Решению обозначены TETRA TAPS с шириной канала 200 кГц (европейская система, построенная на основе спецификаций GSM) и CDMA-PAMR с шириной канала 1,25 МГц (американская система — по сути версия CDMA2000 с поддержкой типичных PAMR-услуг для диапазонов 400 и 800/900 МГц). Заявлено, что системы CDMA-PAMR полностью совместимы с российскими сетями IMT-MC-450, предоставляющими услуги под брэндом «Скай Линк». ЗаключениеИтак, по сравнению с сетями NMT-450 и GSM сети IMT-MC-450 имеют следующие основные преимущества:
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. Благодаря перечисленным преимуществам системы IMT-MC-450 должны получать и уже получают все более широкое распространение в странах, где есть обширные территории с невысокой плотностью населения. В то же время, эти сети могут эффективно использоваться и в мегаполисах, особенно при выделении дополнительных полос частот и/или при построении многочастотных сетей IMT-MC. В заключение следует отметить, что оборудование 1x EV-DO-450 уже прошло первые испытания в сети "Скай Линк" в Санкт-Петербурге и Москве. Внедрение системы 1x EV-DO в сети "Скай Линк" в Санкт-Петербурге входит в планы компании "Дельта телеком" на 2005 год. Более дальняя перспектива развития сети "Скай Линк", и в частности, выбор той или иной версии стандарта cdma2000 1х, зависят от целого ряда факторов: наличия частотного ресурса, роста абонентской базы, ситуации на рынке услуг сотовой связи и т.д. Тем не менее очевидно, что развитие технологии cdma2000 1х и в будущем открывает все большие перспективы перед операторами, ее использующими, за счет повышения скорости передачи данных и улучшения других характеристик системы. Литература[ Все статьи ]
|