2.4 Еволюція cистем мобільного зв`язку

В 1982 році розпочалися роботи з розробки єдиного європейського стандарту цифрового мобільного зв'язку в діапазоні 900 МГц. Внаслідок цього з'явився стандарт GSM (Global for Mobіle Communіcatіons – глобальна система для мобільного зв'язку) несумісного з аналоговими системами. Перша досвідчена мережа стандарту GSM-900 з'явилася лише в 1990 році, через рік – в 1991 році – з'явилася система стандарту DCS-1800 (Dіgіtal Cellular System 1800МГц – цифрова стільникова система 1800 МГц). В експлуатацію перша система мобільного зв'язку стандарту GSM була введена в 1992 року в Німеччині.

Використання багатофункціональної пакетної радіомережі GPRS (General Packet Radio Service) дозволило значно збільшити швидкість передачі даних. Поява GPRS стала тим кроком, який дав мобільному абоненту можливість мобільного доступу до Інтернету з використанням пакетної передачі даних.

Ще одним способом підвищення швидкості стало використання в радіоінтерфейсах абсолютно нового виду модуляції – восьмипозиційної фазової маніпуляції ФМ-8, при якій кожен символ передавався по радіоінтерфейсу комбінацією з трьох інформаційних біт. Цей метод отримав назву «збільшення швидкості передачи у стандарті GSM» – EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution).

В 1990 році у США був затверджений стандарт цифрового зв'язку D-AMPS (цифрова AMPS). У мережі D-AMPS дворежимна абонентська станція може працювати як в аналоговому, так i у цифровому режимах. Одночасно американська компанія Qualcomm розпочала розробку нового стандарту мобільного зв'язку, заснованого на технології шумоподібних сигналів і кодовому поділі каналів CDMA (Code Dіvіsіon Multіple Access – множинний доступ з кодовим поділом). Перша мобільна система, що заснована на цьому стандарті (ІS-95), вступила в експлуатацію в 1995 році в Гонконгу.

Впровадження цифрових систем (мобільних систем зв'язку 2-го покоління 2G) на світовому ринку проходило за тривалий час і розвивалося винятково шляхом "витіснення" старих технологій аналогових систем, з якими не передбачалося забезпечення сумісності.

Дотепер до складу сімейств мереж радіодоступу входять п`ять стандартів:

– IMT- DS, відомий як широкосмуговий СDMA, або WCDMA (UTRA- FDD);

– IMT-TC, відомий як UTRA TDD, або TD-SCDMA;

– IMT- MC, відомий як cdma 2000 (подальший розвиток системи IS-95);

– IMT- SC, відомий як UWC 136, або EDGE (варіація стандарту D-AMPS);

– IMT- FT, відомий як DECT.

Три з п`яти стандартів (IMT DS, IMT TC, IMT MC) засновані на технології CDMA, а два (IMT SC , IMT FT) – на технології TDMA.

У системах 3-го покоління передбачаються використання двох методів дуплексного рознесення: FDD у парних смугах і TDD в непарних. В режимі FDD, як базовий варіант обраний метод радіодоступу WCDMA, а в режимі TDD – метод TD-CDMA.

При чіповій швидкості 3,84 Мчіп/с (базова швидкість) мінімальна необхідна смуга для роботи системи 3-го покоління дорівнює 2х5МГц (FDD) і 5 МГц (TDD).

У табл. 2.2 подана порівняльна характеристика стандартів мобільного зв'язку.

Швидко зростаючі потреби в мультимедійних послугах (передача відео, мобільний доступ до Іnternet тощо.) призвели до створення систем 3-го покоління, реалізованих на базі трьох різновидів технології CDMA: cdma 2000, WCDMA i TDMA/CDMA. Північноамериканський стандарт cdma 2000 являє собою подальший розвиток системи cdma One (ІS-95), технологія WCDMA – об'єднана пропозиція, що надійшла від Японії (WCDMA) і Європи (UMTS) та ін., технологія TDMA/CDMA – об'єднана пропозиція UTRA TDD (Європи) і TD-SCDMA (Китай).

Паралельно впроваджуються системи мобільнго зв'язку 4-го покоління (4G). Ці системи мають забезпечувати гарантовану якість обслуговування на різних рівнях (QoS), швидкість передачі на рівні 115 Мбіт/с. Внаслідок цього можливість високоякісної передачі великого обсягу різноманітної інформації істотно зростає.

Таблиця 2.2 – Порівняльна характеристика стандартів мобільного зв'язку

ПОКОЛІННЯ	1G	2G	2.5G	3G	3.5G	4G
Стандарти	AMPS, TACS, NMT і др.	TDMA, CDMA, GSM, PDC	GPRS, EDGE, 1xRTT	WCDMA, cdma2000, UMTS	HSDPA	єдиний стандарт
Початок розробок	1970	1980	1985	1990	<2000	2000
Реалізація	1984	1991	1999	2002	2006-2007	2010-2016
Сервіси	аналоговий стандарт, синхронна передача даних зі швидкістю до 9,6 кбіт/с	цифровий стандарт, підтримка коротких повідомлень (SMS), швидкість передачі даних 14,4 кбіт/с	пакетна передача даних зі швидкістю до 384 кбіт/с	ще більша пропускна здатність каналу, швидкості передачі даних до 2 Мбіт/с	збільшення швидкості в мережі третього покоління 3-14 Мбіт/с	широкосмуговість каналів, IP-орієнтована мережа, підтримка мультимедіа, швидкості від 100Мбіт/с до 1 Гбіт/с

Сумісне використання GPRS і EDGE дозволило підвищити максимальну швидкість передачі даних у мережі GSM до 384 кбіт/с. Отже, значне збільшення попиту на мультимедійні послуги і потребу у високошвидкісному мобільному доступі до мережі інтернет дали поштовх до розробки і впровадження систем третього та четвертого поколінь.