Vi lever i en tid, hvor et liv uden vores mobiltelefoner mildest talt virker meget usædvanligt. Ifølge en rapport fra Ericsson (Ericsson Mobility Report Nov 2019) var der omkring 8 milliarder mobilabonnementer i 3. kvartal 2019, hvilket kunne betyde, at vi måske allerede har flere mobilabonnementer i denne verden end mennesker. I begyndelsen af 1980’erne, da det hele startede, var mobiltelefoner mere en luksusvare for dem af os, der havde brug for at foretage vigtige telefonopkald, mens vi var på farten. Dengang havde vi stadig faste telefoner, men efterspørgslen efter mobilitet voksede støt fra ren talekommunikation i begyndelsen af 80’erne til stort set alle kommunikationsformer i dag. Fremkomsten af smartphones har været den virkelige game-changer, som har forvandlet vores mobiltelefoner til mini-computere, hvor taleopkald blot er en af de mange tilgængelige muligheder.
Mens udviklingen af mobile enheder måske har været en indlysende del, er det de teknologiske fremskridt i det overordnede økosystem for mobilkommunikation, der har gjort alt dette muligt. Mobilnettene har gennemgået store forbedringer for at overvinde de vigtigste udfordringer med hensyn til kapacitet, kvalitet og sikkerhed, siden de blev oprettet. De har udviklet sig løbende fra den første generation (1G) af mobilnet i begyndelsen af 1980’erne til den femte generation (5G), som vi har i dag. Du kan få mere at vide om 5G i et andet indlæg ved at klikke på dette link.
Var mobilnetværk altid digitale?
I dagens verden bruges ordet “digitalisering” ret ofte af mobiloperatører og andre udbydere af kommunikationstjenester. Med de allerede tilgængelige 5G-net, der potentielt kan digitalisere mange brancher, er det svært at forestille sig en tid, hvor selve mobilnettene ikke var digitale. Den første generation af mobilnetværk (1G) var analoge og anvendte Frequency Division Multiple Access (FDMA) som luftgrænseflade for at muliggøre trådløs konnektivitet. Den digitale æra for mobilnetværk begyndte i begyndelsen af 90’erne med indførelsen af andengenerationsnetværk (2G), som var mere sikre. De vigtigste teknologier, der muliggjorde 2G, var GSM (Global System for Mobile Communications) og D-AMPS (Digital Advanced Mobile Phone System). Du kan få mere at vide om digitale og analoge netværk ved at læse dette indlæg.
2G
Med anden generation (2G) af mobilnet blev der indført to nye adgangsteknologier TDMA (Time Division Multiple Access) og CDMA (Code Division Multiple Access) i blandingen. For at gøre det enkelt, er adgangsteknologien det, der forbinder en mobiltelefon med mobilnettet ved at sende og modtage signaler trådløst gennem luftgrænsefladen.
GSM var den mest udbredte standard for anden generation af mobilnet. Den anvendte en kombination af FDMA og TDMA til at tilbyde mobilkommunikationstjenester. I GSM opdeles det tilgængelige frekvensspektrum først i mindre frekvenskanaler og derefter yderligere opdelt på grundlag af tidsfelter. Det oprindelige frekvensbånd for GSM-netværk var fra 890 MHz til 915 MHz for uplink og fra 935 MHz til 960 MHz for downlink. Dette frekvensbånd er kendt som det primære GSM-bånd eller P-GSM. Det primære GSM-bånd blev senere udvidet for at tilføje 10 MHz til både uplink- og downlink-området.
GPRS eller General Packet Radio Service var en forbedring af det eksisterende GSM-net med henblik på effektivt at levere mobile datatjenester. GPRS kunne tilbyde spidshastigheder i downlink på op til 171,2 kbps. Senere kom der en anden forbedring kaldet EDGE (Enhanced Data for Global Evolution), som øgede spidshastigheden i downlink-hastighederne til 384 kbps. GPRS og EDGE omtales undertiden som henholdsvis 2,5G og 2,75G. Du kan få mere at vide om GSM i vores dedikerede indlæg om GSM ved at klikke her.
Selv i dag, næsten 30 år efter deres første introduktion, kan du stadig få GSM-telefoner. Hvis du tænker på GSM ud fra et mobilperspektiv, er du bedre tjent med at få en smartphone, der understøtter 2G/3G/4G. Men hvis du tænker på GSM som et alternativ til din faste telefon, kan du stadig få en flot GSM-telefon, som du kan bruge som din hjemmetelefon til taleopkald. Der findes en GSM-telefon fra Easyfone, der leveres med en opladningsvugge og ligner næsten en trådløs telefon. Da det er en GSM-telefon, kan du tage den med uden for dit hjem og endda rejse med den uden at bekymre dig om at miste forbindelsen, så længe der er GSM-dækning. Du kan finde denne telefon på Amazons hjemmeside her eller Amazon UK’s hjemmeside her.
D-AMPS eller Digital AMPS var den anden 2G-standard, som også brugte en kombination af FDMA og TDMA som luftgrænseflade. Tidspunktet for D-AMPS var det samme som for GSM, dvs. i begyndelsen af 1990’erne. D-AMPS anvender det samme frekvensbånd til kommunikation som sin 1G-modpart AMPS (Advanced Mobile Phone System), dvs. 824-894 MHz til 894 MHz. Du kan få mere at vide om D-AMPS og AMPS i vores dedikerede indlæg her. I samme periode blev der indført en tredje teknologi kaldet Interim Standard 1995 (IS-95), som anvendte CDMA (Code Division Multiple Access) som luftgrænseflade. Nærmere oplysninger om IS-95 kan findes i vores dedikerede indlæg om dette emne her.
3G
Der har været to vigtige spor for tredje generation af mobilnet (3G), og begge var baseret på Code Division Multiple Access (CDMA). Det første spor var Universal Mobile Telecommunications Systems (UMTS), som blev brugt til at migrere GSM-net til 3G. Det andet spor var CDMA2000, som gjorde det muligt for IS-95 (cdmaOne) samt D-AMPS at migrere til 3G.
UMTS var baseret på Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA) og kunne tilbyde peak downlink-hastigheder på op til 2 Mbps. Da GSM, GPRS og EDGE anvendte en anden radioadgangsteknologi, krævede UMTS-migrationen, at radiobasisstationerne blev opgraderet til at kunne understøtte WCDMA. UMTS-nettene anvendte den samme pakkekoblede tilgang som GPRS og EDGE og gjorde brug af SGSN og GGSN i kernenettet til at understøtte mobile datatjenester. Da UMTS-nettene var designet til at eksistere side om side med GSM-nettene, var de velintegrerede for at sikre, at der kunne finde interteknologiske overgange sted (IRAT – Inter Radio Access Technology). Arkitekturen på højt niveau i de WCDMA-baserede UMTS-net kan ses i nedenstående diagram. Hvis du er interesseret i de detaljerede designaspekter af WCDMA-netværk, kan vi anbefale at læse WCDMA Design Handbook på Amazons websted her eller Amazon UK’s websted her.
For kunderne betød dette nye 3G/UMTS-kompatible mobiltelefoner, som kunne understøtte den nye adgangsteknologi samt de nye frekvenser, som UMTS-netværkene anvendte. Ligesom GPRS- og EDGE-teknologierne blev indført som en forbedring af GSM, blev HSPA (High-Speed Packet Access) indført som en forbedring af UMTS-nettene. Denne forbedring fokuserede på at øge datahastighederne i 3G-nettene endnu mere. HSPA er en kombination af HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access) og HSUPA (High-Speed Uplink Packet Access). Det kan tilbyde maksimale downlink- og uplink-hastigheder på henholdsvis op til 14,4 Mbps og 5,76 Mbps. Med yderligere forbedringer i form af HSPA+ er disse hastigheder steget til 42 Mbps og 11,5 Mbps. Hvis du har brug for flere oplysninger om HSPA og HSPA+, kan du læse vores dedikerede indlæg om dette emne ved at klikke her.
Hvis du vil have et hurtigt overblik over UMTS-netværk, kan du se denne video på 3 minutter.
3G-migrationen for de to andre 2G-teknologier D-AMPS og IS-95 fulgte en anden vej og anvendte CDMA2000. CDMA2000, også kendt som CDMA2000 1xRTT eller IS-2000, er en efterfølger til den tidligere standard IS-95 (cdmaOne) og tilbyder 3G-mobiltjenester som specificeret i IMT2000 (International Mobile Telecommunication specifications for the year 2000). CDMA2000 er bagudkompatibel med sin forgænger IS-95, hvilket gør opgraderingen fra IS-95 til CDMA2000 let og problemfri. CDMA2000 anvender den samme båndbredde på 1,25 MHZ og er både kredsløbskoblet og pakkekoblet. Ligesom HSPA blev indført for at forbedre datahastighederne i UMTS-nettene, blev en teknologi kaldet EVDO (Evolved Data Optimized) indført i CDMA2000 for at tilbyde højere datahastigheder. EVDO kan tilbyde maksimale downlink- og uplink-hastigheder på op til henholdsvis 14,7 Mbps og 5,4 Mbps. Hvis du er interesseret, kan du læse vores dedikerede indlæg om IS-95 og CDMA2000 ved at klikke her. Vi har også et indlæg om EVDO, som du kan finde her.
4G
Den fjerde generation af mobilnetværk (4G) blev muliggjort af en ny teknologi kaldet LTE, som står for Long Term Evolution (of mobile networks). LTE er 4G-migrationsvejen for de vigtigste 3G-teknologier, herunder Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) og CDMA2000. En anden teknologi WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access) kan også give en 4G-opgraderingsvej, men LTE har været den primære teknologi, der anvendes på verdensplan til etablering af 4G-net.
I modsætning til GSM og UMTS anvender LTE separate multiple-access-teknologier til downlink (basisstation til mobil) og uplink (mobil til basisstation). Det anvender Orthogonal FDMA (OFDMA) til downlink og Single-Carrier FDMA (SC-FDMA) til uplink. LTE er meget mere effektiv end de tidligere 3G-teknologier, og den reducerer også latenstiden i dataoverførslen. De opnåelige datahastigheder afhænger af, hvilken variant af LTE der er tale om, men følgende maksimale datahastigheder kan opnås:
- LTE – op til 300 Mbps i downlinket
- LTE Advanced – op til 1 Gbps i downlinket
- LTE Advanced pro – op til 3 Gbps i downlinket
Som du måske tænker, kan disse hastigheder næsten aldrig opnås i det virkelige liv, fordi der er tale om spidshastigheder. Tag et kig på dette indlæg for at finde ud af de faktiske gennemsnitshastigheder, du kan få med 4G LTE-netværk.
Du kan få mere at vide om LTE i vores dedikerede indlæg ved at klikke her. Hvis du er på udkig efter en dybdegående reference om LTE Advanced, kan vi anbefale LTE-Advanced: A Practical Systems Approach to Understanding 3GPP LTE Releases 10 and 11 Radio Access Technologies. Du kan finde denne bog på Amazons websted her eller på Amazon UK’s websted her.
For at opsummere: GSM, UMTS og LTE repræsenterer henholdsvis 2G-, 3G- og 4G-mobilnetværksteknologier. GSM står for Global System for Mobile Communications, UMTS står for Universal Mobile Telecommunications System, og LTE står for Long Term Evolution (of Mobile Networks). GSM anvender TDMA og FDMA til sin luftgrænseflade, UMTS anvender WCDMA, og LTE anvender en kombination af OFDMA og SC-FDMA.
Nogle af linkene i dette indlæg er “affilierede links”, dvs. et link med en særlig sporingskode. Det betyder, at hvis du klikker på et affilieret link og køber varen, kan vi modtage en affilieret provision uden yderligere omkostninger for dig.
Commsbrief Limited deltager i Amazon Services LLC Associates Program, et affilieret reklameprogram, der er designet til at give websteder mulighed for at tjene reklamegebyrer ved at annoncere og linke til Amazon.com og Amazon.co.uk.