Czym są D-AMPS w 2G?

Czym są D-AMPS w 2G?

D-AMPS, czyli Digital Advanced Mobile Phone System, to technologia komunikacji bezprzewodowej drugiej generacji (2G), szeroko stosowana w Stanach Zjednoczonych pod koniec XX wieku. D-AMPS stanowi znaczący postęp w stosunku do swojego poprzednika, analogowego zaawansowanego systemu telefonii komórkowej (AMPS), poprzez wprowadzenie technologii cyfrowej zapewniającej lepszą jakość głosu, większą pojemność i różne inne korzyści. W tym szczegółowym wyjaśnieniu zagłębimy się w kluczowe aspekty D-AMPS, w tym jego historię, specyfikacje techniczne i sposób działania.

Kontekst historyczny:

D-AMPS został opracowany jako cyfrowy zamiennik analogowego systemu AMPS, który był pierwszą szeroko wdrożoną siecią komórkową w Stanach Zjednoczonych. AMPS, wprowadzony w latach 80. XX wieku, wykorzystywał techniki modulacji analogowej do przesyłania głosu i danych drogą radiową. Chociaż AMPS był znaczącym postępem w swoich czasach, cierpiał na ograniczenia w zakresie przepustowości połączeń, jakości głosu i podatności na zakłócenia. Aby rozwiązać te problemy, wprowadzono D-AMPS.

Postęp cyfrowy:

D-AMPS, znany również jako IS-54 i IS-136, wprowadził technologię cyfrową do komunikacji komórkowej. Zastosowano w nim różne techniki cyfrowe, aby zwiększyć wydajność i wydajność sieci komórkowej. Oto niektóre z kluczowych osiągnięć cyfrowych w D-AMPS:

1. Cyfrowa kompresja głosu:W projekcie D-AMPS zastosowano algorytmy kompresji głosu cyfrowego do konwersji analogowych sygnałów głosowych na format cyfrowy. Pozwoliło to na bardziej efektywne wykorzystanie dostępnego pasma i lepszą jakość głosu w porównaniu do AMPS.
2. Wielodostęp z podziałem czasu (TDMA):D-AMPS wykorzystał TDMA, metodę dostępu cyfrowego, do podziału widma częstotliwości na przedziały czasowe. Każdy kanał został podzielony na trzy przedziały czasowe, umożliwiając wielu użytkownikom współdzielenie tej samej częstotliwości. Zwiększyło to znacząco przepustowość sieci w porównaniu do AMPS-ów, które wykorzystywały ciągły sygnał analogowy.
3. Ponowne wykorzystanie częstotliwości:W projekcie D-AMPS zastosowano architekturę komórkową z komórkami podzielonymi na sektory. Umożliwiło to ponowne wykorzystanie częstotliwości w różnych komórkach, jeszcze bardziej zwiększając przepustowość sieci i redukując zakłócenia.
4. Korekcja błędów:Technologia cyfrowa w D-AMPS pozwoliła na zastosowanie technik korekcji błędów, co poprawiło niezawodność transmisji danych.

Specyfikacja techniczna:

Aby zapewnić bardziej szczegółowe zrozumienie D-AMPS, przyjrzyjmy się jego specyfikacjom technicznym:

1. Pasma częstotliwości:D-AMPS pracował w dwóch pasmach częstotliwości: 800 MHz i 1900 MHz. Pasmo 800 MHz było wykorzystywane głównie na obszarach miejskich i podmiejskich, natomiast pasmo 1900 MHz, znane również jako PCS (Personal Communications Service), było stosowane w gęsto zaludnionych obszarach miejskich.
2. Kanały:Kanały D-AMPS miały szerokość 30 kHz i były podzielone na trzy przedziały czasowe, z których każdy mógł pomieścić jedną rozmowę. Taka struktura TDMA pozwalała na prowadzenie do trzech jednoczesnych rozmów na jednym kanale.
3. Schemat modulacji:Do transmisji danych D-AMPS wykorzystywał formę modulacji cyfrowej znaną jako różnicowe kluczowanie kwadraturowe z przesunięciem fazowym π/4 (π/4 DQPSK). Ten schemat modulacji zapewnił efektywne wykorzystanie pasma i odporność na zakłócenia wielościeżkowe.
4. Szybkość transmisji danych:D-AMPS oferował szybkość transmisji danych do 14,4 kb/s, co było odpowiednie dla podstawowych usług transmisji danych, takich jak wiadomości tekstowe i proste aplikacje do transmisji danych.

Operacja:

D-AMPS działał w sposób pozwalający na sprawną komunikację głosu i danych w jego obszarze zasięgu. Oto jak to działało:

1. Rejestracja:Kiedy urządzenie mobilne włączyło się lub znalazło się w obszarze zasięgu D-AMPS, inicjowało proces rejestracji w najbliższej komórce. Podczas rejestracji urządzenie przekazało sieci informacje, takie jak numer identyfikacyjny telefonu komórkowego (MIN) i elektroniczny numer seryjny (ESN).
2. Ustawienia połączeń:Aby nawiązać połączenie, użytkownik wybrał żądany numer na swoim urządzeniu mobilnym. Żądanie połączenia zostało wysłane do najbliższej komórki, która następnie przekierowała połączenie do odpowiedniego miejsca docelowego.
3. Kompresja głosu:Głos użytkownika został pobrany, zdigitalizowany i skompresowany przy użyciu algorytmów cyfrowej kompresji głosu. Te skompresowane dane głosowe zostały następnie przesłane w jednym ze przedziałów czasowych przypisanego kanału.
4. Działanie TDMA:TDMA umożliwiła wielu użytkownikom współdzielenie tej samej częstotliwości poprzez podzielenie jej na przedziały czasowe. Każdemu użytkownikowi przydzielono określony przedział czasowy na rozmowę, dzięki czemu na tym samym kanale mogło odbywać się wiele rozmów jednocześnie.
5. Przejęcia:Gdy urządzenie mobilne przenosiło się z jednej komórki do drugiej, D-AMPS ułatwiał płynne przełączanie. System przeniesie trwające połączenie z jednej komórki do drugiej, nie przerywając rozmowy.

Zalety i ograniczenia:

D-AMPS wniósł kilka korzyści do świata komunikacji mobilnej:

1. Poprawiona jakość głosu:Techniki cyfrowej kompresji i modulacji głosu zapewniły lepszą jakość głosu w porównaniu z systemami analogowymi, takimi jak AMPS.
2. Zwiększona pojemność:Struktura TDMA i ponowne wykorzystanie częstotliwości umożliwiły zakwaterowanie większej liczby użytkowników w tym samym widmie częstotliwości, zwiększając ogólną przepustowość sieci.
3. Usługi danych:Choć przeznaczony głównie do komunikacji głosowej, D-AMPS obsługuje podstawowe usługi transmisji danych, takie jak wiadomości tekstowe i aplikacje do transmisji danych o niskiej prędkości.

Jednak D-AMPS miał również ograniczenia:

1. Ograniczona prędkość transmisji danych:D-AMPS miał maksymalną szybkość transmisji danych 14,4 kb/s, co czyni go nieodpowiednim dla szybkich usług transmisji danych, które stały się popularne w późniejszych generacjach technologii mobilnej.
2. Problemy ze zgodnością:D-AMPS nie był znormalizowany na całym świecie, co ograniczało jego międzynarodową kompatybilność. Był używany głównie w Stanach Zjednoczonych i kilku innych krajach.
3. Wydajność widma:Chociaż system D-AMPS jest bardziej wydajny niż systemy analogowe, nadal stoi przed wyzwaniami związanymi z wydajnością widma w porównaniu z późniejszymi technologiami 2G, takimi jak GSM.

Dziedzictwo i ewolucja:

D-AMPS odegrał kluczową rolę w ewolucji komunikacji mobilnej, wprowadzając technologię cyfrową i torując drogę bardziej zaawansowanym technologiom 2G i 3G. W miarę wzrostu zapotrzebowania na wyższe prędkości transmisji danych i bardziej zaawansowane usługi, D-AMPS był stopniowo wycofywany na rzecz technologii takich jak GSM (Globalny System Komunikacji Mobilnej) i CDMA (Wiele Dostępu z Podziałem Kodu).

Podsumowując, D-AMPS, czyli Digital Advanced Mobile Phone System, był znaczącym kamieniem milowym w historii komunikacji mobilnej. Wprowadził technologię cyfrową do sieci 2G, poprawiając jakość głosu, zwiększając pojemność i przygotowując grunt pod dalszy postęp w świecie komunikacji bezprzewodowej. Chociaż w dzisiejszych czasach został on w dużej mierze zastąpiony przez bardziej zaawansowane technologie, jego dziedzictwo w dalszym ciągu wpływa na projektowanie i działanie dzisiejszych sieci komórkowych.