Olyan korban élünk, amikor a mobiltelefonok nélküli élet enyhén szólva is nagyon szokatlannak tűnik. Az Ericsson egyik jelentése szerint (Ericsson Mobility Report Nov 2019) 2019 harmadik negyedévében mintegy 8 milliárd mobilelőfizetés volt, ami azt jelentheti, hogy talán már most több mobilelőfizetés van a világon, mint ember. Az 1980-as évek elején, amikor minden elkezdődött, a mobiltelefonok inkább luxuscikknek számítottak azok számára közülünk, akiknek fontos telefonhívásokat kellett intézniük, miközben úton voltak. Akkoriban még voltak vezetékes telefonjaink, de a mobilitás iránti igény a 80-as évek eleji kizárólag hangalapú kommunikációtól napjainkra gyakorlatilag minden kommunikációs módra folyamatosan nőtt. Az okostelefonok megjelenése jelentette az igazi változást, amely a mobiltelefonjainkat mini számítógépekké alakította át, ahol a hanghívás csak egy a sok elérhető lehetőség közül.
Míg a mobileszközök fejlődése nyilvánvaló szerepet játszott, mindezt a teljes mobilkommunikációs ökoszisztéma technológiai fejlődése tette lehetővé. A mobilhálózatok megalakulásuk óta jelentős fejlesztéseken mentek keresztül annak érdekében, hogy leküzdjék a képességek, a minőség és a biztonság körüli legfontosabb kihívásokat. A mobilhálózatok folyamatosan fejlődtek az 1980-as évek eleji első generációs (1G) mobilhálózatoktól a mai ötödik generációs (5G) mobilhálózatokig. Az 5G-ről többet megtudhat egy másik bejegyzésben, ha erre a linkre kattint.
A mobilhálózatok mindig is digitálisak voltak?
A mai világban a mobilszolgáltatók és más kommunikációs szolgáltatók elég gyakran használják a “digitalizáció” szót. A már elérhető 5G hálózatokkal, amelyek potenciálisan számos iparágat digitalizálhatnak, nehéz elképzelni azt az időt, amikor maguk a mobilhálózatok nem voltak digitálisak. A mobilhálózatok első generációja (1G) analóg volt, és frekvenciamegosztásos többszörös hozzáférést (FDMA) használt a légi interfészhez, hogy lehetővé tegye a vezeték nélküli összeköttetést. A mobilhálózatok digitális korszaka a 90-es évek elején kezdődött a biztonságosabb második generációs (2G) hálózatok bevezetésével. A 2G-t lehetővé tevő kulcsfontosságú technológiák a GSM (Global System for Mobile Communications) és a D-AMPS (Digital Advanced Mobile Phone System) voltak. A digitális és analóg hálózatokról többet megtudhat ebben a bejegyzésben.
2G
A mobilhálózatok második generációja (2G) két új hozzáférési technológiát vezetett be a TDMA (Time Division Multiple Access) és a CDMA (Code Division Multiple Access) technológiák közé. Az egyszerűség kedvéért a hozzáférési technológia az, ami összeköti a mobiltelefont a mobilhálózattal azáltal, hogy a jeleket vezeték nélkül küldi és fogadja a légi interfészen keresztül.
A GSM volt a második generációs mobilhálózatok legszélesebb körben elterjedt szabványa. Az FDMA és TDMA kombinációját használta a mobilkommunikációs szolgáltatások nyújtásához. A GSM-ben a rendelkezésre álló frekvenciaspektrumot először kisebb frekvenciacsatornákra bontották, majd tovább bontották az idősávok alapján. A GSM-hálózatok eredeti frekvenciasávja az uplink esetében 890 MHz és 915 MHz, a downlink esetében pedig 935 MHz és 960 MHz között volt. Ezt a frekvenciasávot elsődleges GSM-sávnak vagy P-GSM-nek nevezik. Az elsődleges GSM-sávot később kibővítették 10 MHz-cel mind az uplink, mind a downlink esetében.
A GPRS vagy General Packet Radio Service a meglévő GSM-hálózat továbbfejlesztése volt a mobil adatszolgáltatások hatékony biztosítása érdekében. A GPRS akár 171,2 kbps lefelé irányuló csúcssebességet is kínálhatott. Később megjelent egy másik fejlesztés, az EDGE (Enhanced Data for Global Evolution), amely a lefelé irányuló csúcssebességet 384 kbps-ra növelte. A GPRS-t és az EDGE-t néha 2,5G, illetve 2,75G néven emlegetik. A GSM-ről többet megtudhat a GSM-ről szóló külön bejegyzésünkben, ide kattintva.
Még ma, közel 30 évvel az első bevezetésük után is kaphatók GSM-telefonok. Ha a GSM-ről a mobiltelefonok szempontjából gondolkodik, akkor jobban jár, ha bármilyen okostelefont szerez be, amely támogatja a 2G/3G/4G-t. Ha azonban a GSM-re úgy gondol, mint a vezetékes telefon alternatívájára, akkor még mindig kaphat egy szép megjelenésű GSM-telefont, és otthoni telefonként használhatja hanghívásokhoz. Van egy GSM-telefon az Easyfone-tól, amelyhez töltőtartó bölcső tartozik, és majdnem úgy néz ki, mint egy vezeték nélküli telefon. Mivel ez egy GSM-telefon, kiviheti otthonából és akár utazhat is vele anélkül, hogy aggódnia kellene a kapcsolat megszakadása miatt, amíg van GSM-lefedettség. Ezt a telefont az Amazon weboldalán itt vagy az Amazon UK weboldalán itt találja.
A D-AMPS vagy Digital AMPS volt a másik 2G szabvány, amely szintén az FDMA és TDMA kombinációját használta a légi interfészhez. A D-AMPS időzítése hasonló volt a GSM-éhez, azaz az 1990-es évek elejére tehető. A D-AMPS ugyanazt a frekvenciasávot használja a kommunikációhoz, mint 1G-s megfelelője, az AMPS (Advanced Mobile Phone System), azaz 824 MHz és 894 MHz között. A D-AMPS-ről és az AMPS-ről többet megtudhat az erre a célra szánt bejegyzésünkben itt. Ugyanebben az időszakban vezették be az 1995-ös ideiglenes szabvány (IS-95) nevű harmadik technológiát, amely a CDMA-t (Code Division Multiple Access, kódosztásos többszörös hozzáférés) használta légi interfészként. Az IS-95-ről részletesen a témával foglalkozó bejegyzésünkben olvashat itt.
3G
A mobilhálózatok harmadik generációjának (3G) két fő irányvonala volt, és mindkettő a kódosztásos többszörös hozzáférésen (CDMA) alapult. Az első pálya az UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems) volt, amely a GSM-hálózatok 3G-re való átállását szolgálta. A másik pálya a CDMA2000 volt, amely lehetővé tette az IS-95 (cdmaOne), valamint a D-AMPS 3G-re való áttérését.
Az UMTS a WCDMA-n (Wideband Code Division Multiple Access) alapult, és akár 2 Mbps lefelé irányuló csúcssebességet is képes volt biztosítani. Mivel a GSM, a GPRS és az EDGE más rádió-hozzáférési technológiát használt, az UMTS-re való áttéréshez a rádiós bázisállomásokat a WCDMA támogatásához korszerűsíteni kellett. Az UMTS-hálózatok ugyanazt a csomagkapcsolt megközelítést használták, mint a GPRS és az EDGE, és a mobil adatszolgáltatások támogatásához a törzshálózatban SGSN-t és GGSN-t használtak. Mivel az UMTS-hálózatokat a GSM-hálózatokkal való együttélésre tervezték, jól integrálták őket, hogy biztosítsák a technológiák közötti átadás-átvételeket (IRAT – Inter Radio Access Technology). A WCDMA-alapú UMTS-hálózatok magas szintű felépítése az alábbi ábrán látható. Ha a WCDMA-hálózatok részletes tervezési szempontjai érdeklik, ajánljuk a WCDMA Design Handbook elolvasását az Amazon weboldalán itt vagy az Amazon UK weboldalán itt.
A vásárlók számára ez új 3G/UMTS-képes mobiltelefonokat jelentett, amelyek támogatták az új hozzáférési technológiát, valamint az UMTS-hálózatok által használt új frekvenciákat. Ahogy a GPRS és az EDGE technológiákat a GSM továbbfejlesztéseként vezették be, úgy a HSPA (High-Speed Packet Access) az UMTS-hálózatok továbbfejlesztéseként került bevezetésre. Ez a fejlesztés a 3G-hálózatok adatátviteli sebességének további növelésére összpontosított. A HSPA a HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access) és a HSUPA (High-Speed Uplink Packet Access) kombinációja. Akár 14,4 Mbps, illetve 5,76 Mbps lefelé és felfelé irányuló csúcssebességet kínál. A HSPA+ további fejlesztésével ezek a sebességek 42 Mbps-ra és 11,5 Mbps-ra emelkedtek. Ha további információra van szüksége a HSPA-ról és a HSPA+-ról, ide kattintva megtekintheti a témával foglalkozó bejegyzésünket.
Ha szeretne egy gyors összefoglaló képet kapni az UMTS-hálózatokról, nézze meg ezt a 3 perces videót.
A két másik 2G technológia, a D-AMPS és az IS-95 3G átállása más utat követett, és a CDMA2000-et használta. A CDMA2000, más néven CDMA2000 1xRTT vagy IS-2000 a korábbi IS-95 (cdmaOne) szabvány utódja, és az IMT2000-ben (International Mobile Telecommunication specifications for the year 2000) meghatározott 3G mobilszolgáltatásokat kínál. A CDMA2000 visszafelé kompatibilis elődjével, az IS-95-tel, ami megkönnyíti és zökkenőmentessé teszi az IS-95-ről a CDMA2000-re való átállást. Ugyanazt az 1,25 MHz-es vivősávszélességet használja, és mind áramköri, mind csomagkapcsolt kapcsolású. Ahogy a HSPA-t az UMTS-hálózatok adatsebességének növelése érdekében vezették be, úgy a CDMA2000-ben az EVDO (Evolved Data Optimized) nevű technológiát vezették be a nagyobb adatsebesség érdekében. Az EVDO akár 14,7 Mbps és 5,4 Mbps lefelé és felfelé irányuló csúcssebességet is képes biztosítani. Ha érdekli, ide kattintva megnézheti az IS-95-ről és a CDMA2000-ről szóló külön bejegyzésünket. Az EVDO-ról is van egy bejegyzésünk, amelyet itt talál.
4G
A mobilhálózatok negyedik generációját (4G) az LTE nevű új technológia tette lehetővé, amely a Long Term Evolution (of mobile networks) rövidítése. Az LTE a 4G migrációs útvonala a kulcsfontosságú 3G technológiáknak, köztük az UMTS-nek (Universal Mobile Telecommunication System) és a CDMA2000-nek. Egy másik technológia, a WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access, mikrohullámú hozzáférés világméretű átjárhatósága) szintén biztosíthat 4G átállási utat, de világszerte az LTE volt az elsődleges technológia a 4G hálózatok kiépítéséhez.
A GSM-től és az UMTS-től eltérően az LTE külön többszörös hozzáférési technológiát használ a lefelé irányuló (bázisállomásról a mobilra) és a felfelé irányuló (mobilról a bázisállomásra) kapcsolatra. Orthogonális FDMA-t (OFDMA) alkalmaz a downlinkhez és Single-Carrier FDMA-t (SC-FDMA) az uplinkhez. Az LTE sokkal hatékonyabb, mint a korábbi 3G technológiák, és csökkenti az adatátvitel késleltetését is. Az elérhető adatátviteli sebesség attól függ, hogy az LTE melyik változatáról van szó, de a következő csúcsadatátviteli sebességek érhetők el:
- LTE – akár 300 Mbps a downlinkben
- LTE Advanced – akár 1 Gbps a downlinkben
- LTE Advanced pro – akár 3 Gbps a downlinkben
Amint arra talán gondol, ezek a sebességek szinte soha nem érhetők el a való életben, mivel ezek csúcssebességek. Nézze meg ezt a bejegyzést, hogy megtudja, milyen tényleges átlagsebességeket érhet el a 4G LTE hálózatokon.
Az LTE-ről többet megtudhat dedikált bejegyzésünkben, ha ide kattint. Ha mélyreható referenciát keres az LTE Advancedről, ajánljuk az LTE-Advancedet: A Practical Systems Approach to Understanding 3GPP LTE Releases 10 and 11 Radio Access Technologies. Ezt a könyvet az Amazon weboldalán itt vagy az Amazon UK weboldalán itt találja.
Összefoglalva: a GSM, az UMTS és az LTE a 2G, a 3G és a 4G mobilhálózati technológiákat jelenti. A GSM a Global System for Mobile Communications, az UMTS az Universal Mobile Telecommunications System, az LTE pedig a Long Term Evolution (of Mobile Networks) rövidítése. A GSM TDMA-t és FDMA-t használ légi interfészként, az UMTS WCDMA-t, az LTE pedig az OFDMA és az SC-FDMA kombinációját.
A bejegyzésben található linkek egy része “affiliate link”, azaz speciális nyomkövető kóddal ellátott link. Ez azt jelenti, hogy ha rákattint egy affiliate linkre, és megvásárolja az adott terméket, akkor affiliate jutalékot kaphatunk anélkül, hogy Önnek további költségei lennének.
Commsbrief Limited részt vesz az Amazon Services LLC Associates Programban, egy affiliate hirdetési programban, amelynek célja, hogy hirdetési díjakat biztosítson a webhelyek számára az Amazon.com és az Amazon.co.uk oldalakra történő hirdetések és hivatkozások révén.