Відмінності між версіями «Технологія CDMA»

Версія за 11:39, 3 грудня 2008

CDMA (Code Division Multiple Access) - цифрова безпровідна технологія, розроблена і вперше упроваджена QUALCOMM

CDMA (Code Division Multiple Access) - цифрова безпровідна технологія, розроблена і вперше упроваджена QUALCOMM. CDMA конвертує мову в цифрову інформацію, яка потім пересилається як радіосигнал по безпровідній мережі. Використовуючи унікальний код для розрізнення кожної окремої соти, CDMA дає можливість безлічі користувачів одночасно "ділити" ефір - без атмосферних перешкод, "перетину" розмов або інтерференції.

Стартує як комерційний продукт в 1995 році, CDMA швидко стала однією з самих безпровідних технологій, що швидко поширюються, в світі. У 1999 році міжнародний телекомунікаційний союз (International Telecommunications Union) вибрав CDMA як промислового стандарту для нових безпровідних систем "третього покоління" (3g). Багато ведучих безпровідні носії в даний час вбудовані або модифіковані в мережі 3g CDMA, для того, щоб забезпечити велику ємкість для голосового трафіку, поряд з можливістю високошвидкісної передачі даних.

Назву стандарту CDMA (Code Division Multiple Access) означає "Система множинного доступу з кодовим розділенням", і цю назву відображає принцип роботи цього стандарту. CDMA - технологія "розподіленого спектру", що означає розподіл інформації, що міститься в окремих сигналах на набагато більшу ширину смуги, чим в первинному сигналі. Виклик в CDMA починається із стандартної швидкості в 9600 біт/с (9.6 кбіт/с). Потім він поширюється до швидкості передачі - близько 1.23 Мбіт/с. "Розподіл" означає, що цифрові коди, вживані до біт даних, асоційовані з користувачами соти. На відміну від інших методів доступу абонентів до мережі, де потужність сигналу концентрується на вибраних частотах або тимчасових інтервалах, сигнали CDMA розподілені в безперервному частотно-часовому просторі. Фактично метод маніпулює і частотою, і часом, і потужністю. Традиційне використання розподіленого спектру - для військових цілей. Із-за значної ширини смуги сигналу розподіленого спектру, його важко стискувати і важко ідентифікувати. Цим він кардинально відрізняється від технологій, що використовують точну ширину частотних смуг. Оскільки широкосмуговий сигнал розподіленого спектру дуже важкий у виявленні, він виявляється як не більше ніж легка піднесеність над "рівнем шуму" або рівнем інтерференції. У інших технологіях потужність сигналу концентрується усередині вузької, точно визначуваної смуги, яка легко обнаружіма.

Підвищена безпека є відмінною рисою технології CDMA. Дзвінки з телефону CDMA будуть захищені від випадкового підслуховування, оскільки, на відміну від взаємодії в аналоговому режимі, простий радіоприймач не зможе виділити окремі цифрові взаємодії із спільної маси RF випромінювання в смузі частот.

Синхронізація виконується на фінальних стадіях кодування радіосигналів від базової станції на мобільний телефон, CDMA вводить спеціальний "псевдовипадковий код" в сигнал, який відтворюється через певні проміжки часу. Базові станції в системі відрізняються один від одного тим, що передають різні порції коди протягом заданого проміжку часу. Іншими словами, базові станції передають зміщені за часом версії однієї і тієї ж псевдовипадкової коди. Для того, щоб гарантувати, що використовувані зсуви за часом залишаються унікальними (не збігаються для різних базових станцій), станції CDMA повинні залишатися синхронізованими в спільних тимчасових вічках. Точність такого спільного тимчасового вічка забезпечується за допомогою Global Positioning System (GPS).

Особливості побудови мережі CDMA

Мережа CDMA будується за принципом "сотів" (тому і називається стільниковою). Така структура дозволяє використовувати багато разів одні і ті ж частоти за рахунок того, що територіального розноситься передавачів і управління їх потужністю випромінювання. Стільникова (різновид комірчастої) структура мережі дозволяє ефективно організовувати естафетну передачу виклику, тобто м'який роумінг. Абонент не обмежений в пересуванні, він може переміщатися з однієї соти в іншу, непомітно для нього перемикаючись між базовими станціями. Крім того, в разі збоїв в роботі або браку власних абонентських радіоканалів базова станція може передати обслуговування абонентів сусіднім станціям. Це підвищує надійність і відмовостійку мережі, а значить, і якість обслуговування абонентського навантаження.

До телефонної мережі спільного користування (ТФСОП, ССОП або PSTN) підключається так званий цифровий центр комутації (ЦК, або Switch). У свою чергу, в нього включені контроллери базових станцій (BSC - Base Station Controller), які управляють базовими станціями і мультіплексируют абонентський трафік. У один контроллер може включатися декілька базових станцій. Базова станція (BTS - Base Telecommunication Station) організовує радіоінтерфейс між абонентом і мережею стільникового зв'язку. Особливістю БС є використання рознесеного прийому, для чого станція повинна мати дві приймальні антени. Крім того, вона може мати роздільні антени на передачу і на прийом. Інша особливість - наявність декількох приймачів і такого ж числа передавачів, що дозволяють вести одночасну роботу на декількох каналах з різними частотами.

Центр комутації рухливих абонентів - це повнофункціональна комутаційна цифрова система, яка відрізняється від систем комутації фіксованого зв'язку наявністю гостьового і домашнього регістрів, центру аутентифікації і регістра апаратури. Домашній регістр (місця розташування - Номі Location Register, HLR) містить відомості про всіх абонентів, зареєстрованих в даній системі, і про види послуг, які можуть бути їм надані. У нім фіксується місце розташування абонента для організації його виклику і реєструються фактично надані послуги. Гостьовий регістр (місця розташування - Visitor Location Register, VLR) містить відомості про абонентів-гостей (роумерах), тобто про абонентів, зареєстрованих в іншій системі, але що користуються в даний час послугами стільникового зв'язку в даній системі. Центр аутентифікації (Authentication Center) забезпечує процедури аутентифікації абонентів і шифрування повідомлень. Регістр апаратури (ідентифікації - Equipment Identity Register), якщо він існує, містить відомості про експлуатованих рухливих станцій на предмет їх справності і санкціонованого використання. Зокрема, в нім можуть наголошуватися вкрадені абонентські апарати, а також апарати, що мають технічні дефекти, що наприклад є джерелами перешкод неприпустимо високого рівня. Центральний комутатор (Switch Matrix) здійснює безпосередньо комутацію голосових каналів і в спільному випадку мало відрізняється від подібних пристроїв в аналогічних цифрових комутаційних системах. Його роботою управляє центральний процесор (Processor), інакше кажучи, пристрій, що управляє (УУ). Так само у функції УУ входить збереження реєстраційної і білінгової інформації на сервері біллінга (Billing Server) і її резервне копіювання на зовнішні носії (зокрема, стримери). Робота комутаційної системи передбачає участь операторів, тому до Центру Комутації підключається термінальний комп'ютер, з якого вводяться дані про абонентів і умови їх обслуговування, початкові дані по режимах роботи системи.

На Центрі Комутації замикаються потоки інформації зі всіх базових станцій, з іншого боку, він повинен забезпечувати вихід абонентів на мережі інших операторів зв'язку.

Центр комутації підключається до зовнішніх ліній зв'язку за допомогою спеціальних контроллерів, які проводять проміжну обробку (упаковку/розпаковування, буферне зберігання) потоків інформації. З іншого боку, в цифрову комутаційну систему за допомогою транскодерів підключаються контроллери базових станцій.

У ЦК передбачено резервування основних апаратних елементів, включаючи блоки живлення, процесори і бази даних. Це дозволяє істотно збільшити надійність і відмовостійку всієї мережі, адже образно кажучи, ЦК можна назвати "серцем" стільникової мережі.

Еволюція стандарту

Перші комерційні мережі CDMA забезпечували приблизно в 10 разів більшу потужність, чим аналогові, а також TDMA- і GSM-сети. Розроблена компанією Qualcomm і вперше представлена як комерційний продукт в 1995 р., CDMA стала однією з безпровідних технологій, що найшвидше розвиваються, в світі.

У своєму виступі щодо безпеки і конфіденційності цифрових безпровідних комунікацій в березні 1997 р. президент Qualcomm Dr. Irwin M. Jacobs говорив про те, що CDMA – унікальна з точки зору безпеки, оскільки забезпечує високий ступінь захищеності розмови від прослухування. «Вона практично робить неможливим створення пристрою, що дозволяє сканувати канали передачі і прослухувати які б то не було розмови в мережах CDMA».

Принцип роботи CDMA – переклад мови в цифрову інформацію, яка передається як радіосигнал по безпровідній мережі. Використовуючи унікальне кодування для розпізнавання кожного окремого дзвінка, CDMA робить можливим використання хвиль багатьма людьми одночасно – без перешкод, спотворень або втрати зв'язку, оскільки дозволяє забезпечити унікальний метод шифрування, який міняється для кожної нової розмови. В процесі шифрування може бути використано до 4,4 трлн різних код. «Батько» CDMA – компанія Qualcomm – визнає, що не існує технології, яка була б повністю захищена від «зломів», і постійно збільшує стійкість технології CDMA в плані її безпеки.

У 1999 р. Міжнародний союз по телекомунікаціях (International Telecommunication Union, ITU) стандартизував третє покоління безпровідного зв'язку (3g), яке може зробити реальними високошвидкісну передачу даних і інші можливості. Стандарт 3g включає три режими роботи, не засновані технології CDMA. Сьогодні більше 50 провідних виробників вже отримали ліцензії Qualcomm на використання нової технології.

З огляду на те, що стандарт Cdma2000 був розроблений як досконаліший в порівнянні із стандартами попереднього покоління, що довели свої переваги систем CDMA, Cdma2000 забезпечує найшвидший, простіший і прибутковий шлях до сервісів 3g. Тоді як всі технології 3g (Cdma2000, WCDMA і TD-SCDMA) можуть бути життєздатні після довгого часу за виробничими показниками, комерційним успіхом і визнанням ринку.

До справжнього моменту 20 операторів в 10 країнах запустили продукти і сервіси 3g в комерційне використання. Широкий асортимент чіпсетів Cdma2000, телефонів і систем мережевих інфраструктур зараз поставлені на потоково-масове виробництво, економлячи на зростанні масштабів виробництва, оскільки все більше операторів зв'язку розвертають і освоюють нові послуги стандарту Cdma2000.

Технологія Cdma2000 1x підтримує сервіси передачі і голосу, і даних в рамках звичайного 1,25 мегагерцового CDMA-канала і забезпечує безліч експлуатаційних переваг для інших технологій. Перш за все, вона практично подвоює потужність старіших CDMA-систем (враховуючи навіть крупніші доходи TDMA і GSM), сприяючи розвитку голосових сервісів і нових безпровідних сервісів Інтернет. Крім того, технологія забезпечує середні швидкості передачі даних від 50 до 90 кб/с (це набагато швидше, ніж дозволяє середнє dial-up з'єднання), аж до 144 кб/с.

Еволюція платформ і рішень

Розвиток самого стандарту для нового покоління мобільного зв'язку, безумовно, стимулює і створення нових рішень для всіх, хто працює над підвищенням якості і збільшенням кількості нових послуг мобільного зв'язку на базі CDMA.

Qualcomm активно підтримує всі розробки на базі стандарту і вивела на ринок вже другу версію програмного інструментарію BREW SDK для пристроїв безпровідного зв'язку.

BREW, Binary Runtime Environment for Wireless – орієнтована на CDMA програмна платформа для стільникових телефонів, смартфонов, коммуникаторов, КПК і так далі Це щось ніби моста між процесорами мобільних пристроїв і додатками для них, написаними на мові високого рівня. Основний конкурент BREW – Java Mobile Edition (J2me), просувна Sun.

BREW – повне, відкрите до змін рішення для створення і поширення додатків, конфігурації пристроїв, розрахунку вартості послуг і оплати. Провайдер безпровідних послуг, розробник або виробник – BREW – всім їм відкриває можливості для легкої і швидкої реалізації повного спектру технологічних і ділових досягнень в області безпровідних послуг.

Закінчене, але, в той же час, гнучке вирішення BREW включає базову систему додатків і їх перенесення для виробників устаткування, BREW Sdk™ (Software Development Kit – пакет розробки програмного забезпечення) і систему поширення BREW Distribution System (BDS) – потужний віртуальний сервіс, який об'єднує провайдерів і розробників в області безпровідного зв'язку.

BREW надає розробникам програмного забезпечення необхідні інструменти і підтримку, завдяки яким можна легко створювати додатки для безпровідних пристроїв. На його базі можна створювати безпровідне устаткування, що відповідає всім вимогам, крім того, що скорочує час виробництва і витрати на впровадження. BREW позволіяющийся асортимент додатків. Для користувачів тут теж є вельми істотна перевага: можливість персоніфікувати свої пристрої, які можуть викачувати по мережі різні застосування безпосередньо на телефон користувача без участі оператора.

Основна особливість нової версії набору для розробників BREW – покращувана підтримка додатків для електронної комерції і посилені функції безпеки.

Серед інших можливостей і новин BREW SDK – розширені інтернет-функції, включаючи роботу з HTML, XHTML (заснований на XML мова розмітки гіпертексту, максимально наближений до поточних стандартів HTML), chtml (compact HTML, мова розмітки для мобільних пристроїв), компоненти для браузеров, SMS-функции, розширена підтримка служби gpsone. Можна оцінити і багатші графічні і мультимедійні можливості: підтримку JPEG, спрайту і звукового формату CMX (Compact Multmedia extentions CMX, для одночасного відтворення музики MIDI, голосу, зображення).

Важливим моментом є просте портірованіє застосувань на різні пристрої: тут приділена увага перенесенню розробок на апарати з малим об'ємом пам'яті (наприклад, безпровідні модемні модулі або недорогі телефони). Виробникам пристроїв надається можливість при компіляції вибирати компоненти BREW, що включаються, і залишати тільки необхідні.

Отже, світ змінився. І вже сьогодні за допомогою BREW оператори безпровідних мереж можуть запропонувати більшу кількість послуг своїм користувачам, ніж коли-небудь, тим самим збільшуючи ARPU з мінімальними зусиллями і нульовими витратами на створення додатків. Це означає, що розвивати бізнес на базі нових технологій CDMA не лише цікаво, але і вигідно.