Was sind D-AMPS in 2G?

D-AMPS (Digital Advanced Mobile Phone System) ist eine drahtlose Kommunikationstechnologie der zweiten Generation (2G), die im späten 20. Jahrhundert in den Vereinigten Staaten weit verbreitet war. D-AMPS stellte einen bedeutenden Fortschritt gegenüber seinem Vorgänger, dem analogen Advanced Mobile Phone System (AMPS), dar, indem es digitale Technologie für verbesserte Sprachqualität, verbesserte Kapazität und verschiedene andere Vorteile einführte. In dieser ausführlichen Erklärung werden wir uns mit den wichtigsten Aspekten von D-AMPS befassen, einschließlich seiner Geschichte, technischen Spezifikationen und seiner Funktionsweise.

Historischer Zusammenhang:

D-AMPS wurde als digitaler Ersatz für das analoge AMPS-System entwickelt, das das erste weit verbreitete Mobilfunknetz in den Vereinigten Staaten war. AMPS wurde in den 1980er Jahren eingeführt und nutzte analoge Modulationstechniken, um Sprache und Daten über Funk zu übertragen. Während AMPS zu seiner Zeit einen bedeutenden Fortschritt darstellte, litt es unter Einschränkungen hinsichtlich der Anrufkapazität, der Sprachqualität und der Störanfälligkeit. Um diese Probleme anzugehen, wurde D-AMPS eingeführt.

Digitale Fortschritte:

D-AMPS, auch bekannt als IS-54 und IS-136, brachte digitale Technologie in die Mobilfunkkommunikation. Dabei wurden verschiedene digitale Techniken eingesetzt, um die Effizienz und Leistung des Mobilfunknetzes zu steigern. Hier sind einige der wichtigsten digitalen Fortschritte in D-AMPS:

Digitale Sprachkomprimierung: D-AMPS nutzte digitale Sprachkomprimierungsalgorithmen, um analoge Sprachsignale in ein digitales Format umzuwandeln. Dies ermöglichte eine effizientere Nutzung der verfügbaren Bandbreite und verbesserte Sprachqualität im Vergleich zu AMPS.
Time Division Multiple Access (TDMA): D-AMPS nutzte TDMA, eine digitale Zugriffsmethode, um das Frequenzspektrum in Zeitschlitze zu unterteilen. Jeder Kanal wurde in drei Zeitfenster unterteilt, sodass mehrere Benutzer dieselbe Frequenz nutzen konnten. Dies erhöhte die Kapazität des Netzwerks im Vergleich zu AMPS, das ein kontinuierliches analoges Signal verwendete, erheblich.
Frequenzwiederverwendung: D-AMPS verwendete eine zellulare Architektur mit in Sektoren unterteilten Zellen. Dies ermöglichte die Wiederverwendung von Frequenzen über verschiedene Zellen hinweg, wodurch die Netzwerkkapazität weiter erhöht und Interferenzen reduziert wurden.
Fehlerkorrektur: Die digitale Technologie in D-AMPS ermöglichte Fehlerkorrekturtechniken, die die Zuverlässigkeit der Datenübertragung verbesserten.

Technische Spezifikationen:

Um ein detaillierteres Verständnis von D-AMPS zu vermitteln, schauen wir uns seine technischen Spezifikationen an:

Frequenzbänder: D-AMPS wurden in zwei Frequenzbändern betrieben: dem 800-MHz-Band und dem 1900-MHz-Band. Das 800-MHz-Band wurde hauptsächlich für städtische und vorstädtische Gebiete genutzt, während das 1900-MHz-Band, auch bekannt als PCS (Personal Communications Service), in dichter besiedelten städtischen Gebieten eingesetzt wurde.
Kanäle: D-AMPS-Kanäle hatten eine Breite von 30 kHz und waren in drei Zeitschlitze unterteilt, die jeweils ein einzelnes Gespräch aufnehmen konnten. Diese TDMA-Struktur ermöglichte bis zu drei gleichzeitige Gespräche auf einem einzigen Kanal.
Modulationsschema: D-AMPS nutzte für die Datenübertragung eine Form der digitalen Modulation, die als π/4 Differential Quadrature Phase Shift Keying (π/4 DQPSK) bekannt ist. Dieses Modulationsschema sorgte für eine effiziente Nutzung der Bandbreite und einen Widerstand gegen Mehrwegestörungen.
Datenraten: D-AMPS bot Datenraten von bis zu 14,4 kbps, was für grundlegende Datendienste wie Textnachrichten und einfache Datenanwendungen geeignet war.

Betrieb:

D-AMPS arbeitete auf eine Weise, die eine effiziente Sprach- und Datenkommunikation innerhalb seines Versorgungsgebiets ermöglichte. So hat es funktioniert:

Registrierung: Wenn ein mobiles Gerät eingeschaltet wurde oder einen D-AMPS-Versorgungsbereich betrat, leitete es einen Registrierungsprozess bei der nächstgelegenen Mobilfunkzelle ein. Während der Registrierung übermittelte das Gerät Informationen an das Netzwerk, beispielsweise seine mobile Identifikationsnummer (MIN) und seine elektronische Seriennummer (ESN).
Anrufeinrichtung: Um einen Anruf zu tätigen, wählte der Benutzer die gewünschte Nummer auf seinem Mobilgerät. Die Anrufanforderung wurde an die nächstgelegene Zelle gesendet, die den Anruf dann an das entsprechende Ziel weiterleitete.
Sprachkomprimierung: Die Stimme des Benutzers wurde mithilfe digitaler Sprachkomprimierungsalgorithmen abgetastet, digitalisiert und komprimiert. Diese komprimierten Sprachdaten wurden dann in einem der Zeitschlitze auf dem zugewiesenen Kanal übertragen.
TDMA-Betrieb: TDMA ermöglichte mehreren Benutzern die gemeinsame Nutzung derselben Frequenz durch Aufteilung in Zeitfenster. Jedem Benutzer wurde ein bestimmtes Zeitfenster für seine Konversation zugewiesen, um sicherzustellen, dass mehrere Konversationen gleichzeitig auf demselben Kanal stattfinden konnten.
Übergaben: Wenn ein mobiles Gerät von einer Zelle in eine andere wechselte, ermöglichte D-AMPS nahtlose Übergaben. Das System würde den laufenden Anruf von einer Zelle in eine andere weiterleiten, ohne das Gespräch zu unterbrechen.

Vorteile und Einschränkungen:

D-AMPS brachte mehrere Vorteile für die Welt der mobilen Kommunikation:

Verbesserte Sprachqualität: Digitale Sprachkomprimierungs- und Modulationstechniken führten zu einer besseren Sprachqualität im Vergleich zu analogen Systemen wie AMPS.
Erhöhte Kapazität: Durch die TDMA-Struktur und die Wiederverwendung von Frequenzen konnten mehr Benutzer im gleichen Frequenzspektrum untergebracht werden, wodurch die Gesamtkapazität des Netzwerks erhöht wurde.
Datendienste: Während D-AMPS in erster Linie für die Sprachkommunikation konzipiert wurde, unterstützte es grundlegende Datendienste wie Textnachrichten und langsame Datenanwendungen.

D-AMPS hatte jedoch auch Einschränkungen:

Begrenzte Datengeschwindigkeit: D-AMPS hatte eine maximale Datenrate von 14,4 Kbit/s, was es für Hochgeschwindigkeits-Datendienste ungeeignet machte, die in späteren Generationen der Mobiltechnologie populär werden würden.
Kompatibilitätsprobleme: D-AMPS war nicht global standardisiert, was seine internationale Kompatibilität einschränkte. Es wurde hauptsächlich in den Vereinigten Staaten und einigen anderen Ländern verwendet.
Spektrumseffizienz: Obwohl D-AMPS effizienter als analoge Systeme ist, stand es im Vergleich zu späteren 2G-Technologien wie GSM dennoch vor Herausforderungen hinsichtlich der Spektrumseffizienz.

Vermächtnis und Entwicklung:

D-AMPS spielte eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung der mobilen Kommunikation, indem es digitale Technologie einführte und den Weg für fortschrittlichere 2G- und 3G-Technologien ebnete. Da die Nachfrage nach höheren Datengeschwindigkeiten und fortschrittlicheren Diensten zunahm, wurde D-AMPS schrittweise zugunsten von Technologien wie GSM (Global System for Mobile Communications) und CDMA (Code Division Multiple Access) abgeschafft.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass D-AMPS (Digital Advanced Mobile Phone System) ein bedeutender Meilenstein in der Geschichte der Mobilkommunikation war. Es brachte digitale Technologie in 2G-Netze, verbesserte die Sprachqualität, erhöhte die Kapazität und bereitete die Voraussetzungen für weitere Fortschritte in der Welt der drahtlosen Kommunikation. Während es in der Neuzeit weitgehend durch fortschrittlichere Technologien ersetzt wurde, beeinflusst sein Erbe auch heute noch das Design und den Betrieb von Mobilfunknetzen.