We leven in een tijdperk waarin het leven zonder onze mobiele telefoons op zijn zachtst gezegd zeer ongebruikelijk lijkt. Volgens een rapport van Ericsson (Ericsson Mobility Report Nov 2019) waren er in het derde kwartaal van 2019 ongeveer 8 miljard mobiele abonnementen, wat zou kunnen betekenen dat we misschien al meer mobiele abonnementen in deze wereld hebben dan mensen. Begin jaren tachtig, toen het allemaal begon, waren mobiele telefoons meer een luxeartikel voor degenen onder ons die belangrijke telefoongesprekken moesten voeren terwijl ze onderweg waren. We hadden toen nog vaste telefoons, maar de vraag naar mobiliteit groeide gestaag van alleen spraakcommunicatie in de vroege jaren 80 tot vrijwel elke vorm van communicatie vandaag. De opkomst van smartphones is de echte game-changer geweest die onze mobiele telefoons heeft getransformeerd in mini-computers waarbij spraakbellen slechts een van de vele beschikbare opties is.
De evolutie van mobiele apparaten mag dan een voor de hand liggend onderdeel zijn geweest, het zijn de technologische ontwikkelingen in het totale ecosysteem van mobiele communicatie die dit allemaal mogelijk hebben gemaakt. Mobiele netwerken hebben sinds hun ontstaan grote verbeteringen ondergaan om de belangrijkste uitdagingen op het gebied van capaciteit, kwaliteit en veiligheid te overwinnen. Ze zijn voortdurend geëvolueerd van de eerste generatie (1G) van mobiele netwerken in de vroege jaren 1980 tot de vijfde generatie (5G) die we vandaag hebben. U kunt meer te weten komen over 5G in een andere post door op deze link te klikken.
Waren mobiele netwerken altijd al digitaal?
In de wereld van vandaag wordt het woord ‘digitalisering’ vrij vaak gebruikt door mobiele operators en andere aanbieders van communicatiediensten. Nu er al 5G-netwerken beschikbaar zijn die in potentie veel industrieën kunnen digitaliseren, is het moeilijk voor te stellen dat er een tijd was waarin mobiele netwerken zelf niet digitaal waren. De eerste generatie mobiele netwerken (1G) was analoog en maakte gebruik van Frequency Division Multiple Access (FDMA) voor de luchtinterface om draadloze connectiviteit mogelijk te maken. Het digitale tijdperk van mobiele netwerken begon in het begin van de jaren 90 met de introductie van netwerken van de tweede generatie (2G) die veiliger waren. De belangrijkste technologieën die 2G mogelijk maakten waren GSM (Global System for Mobile Communications) en D-AMPS (Digital Advanced Mobile Phone System). U kunt meer te weten komen over digitale en analoge netwerken door dit bericht te bekijken.
2G
De tweede generatie (2G) van mobiele netwerken introduceerde twee nieuwe toegangstechnologieën TDMA (Time Division Multiple Access) en CDMA (Code Division Multiple Access) in de mix. Eenvoudigheidshalve wordt onder toegangstechnologie verstaan datgene wat een mobiele telefoon met het mobiele netwerk verbindt door draadloos signalen via de luchtinterface te zenden en te ontvangen.
GSM was de meest verbreide standaard voor de tweede generatie mobiele netwerken. Het maakte gebruik van een combinatie van FDMA en TDMA om mobiele communicatiediensten aan te bieden. Bij GSM wordt het beschikbare frequentiespectrum eerst opgesplitst in kleinere frequentiekanalen, en vervolgens verder opgesplitst op basis van tijdslots. De oorspronkelijke frequentieband voor GSM-netwerken liep van 890 MHz tot 915 MHz voor de uplink en van 935 MHz tot 960 MHz voor de downlink. Deze frequentieband staat bekend als de primaire GSM-band of P-GSM. De primaire GSM-band werd later uitgebreid met 10 MHz voor zowel de uplink als de downlink.
GPRS of General Packet Radio Service was een verbetering van het bestaande GSM-netwerk om mobiele datadiensten efficiënt te kunnen aanbieden. GPRS kon maximale downlink-snelheden tot 171,2 kbps bieden. Later kwam er nog een verbetering, EDGE (Enhanced Data for Global Evolution) genaamd, die de pieksnelheden op de downlink verhoogde tot 384 kbps. GPRS en EDGE worden soms respectievelijk 2.5G en 2.75G genoemd. U kunt meer te weten komen over GSM in onze speciale post over GSM door hier te klikken.
Even vandaag, na bijna 30 jaar na hun eerste introductie, kunt u nog steeds GSM-telefoons krijgen. Als u denkt over GSM vanuit een cellulair perspectief, dan bent u beter af met een smartphone die 2G/3G/4G ondersteunt. Maar als u denkt aan GSM als een alternatief voor uw vaste telefoon, kunt u nog steeds een mooi ogende GSM telefoon krijgen en gebruiken als uw huistelefoon voor telefoongesprekken. Er is een GSM telefoon van Easyfone die wordt geleverd met een oplaadstation en er bijna uitziet als een draadloze telefoon. Omdat het een GSM-telefoon is, kunt u hem buitenshuis gebruiken en er zelfs mee op reis gaan zonder dat u zich zorgen hoeft te maken over het wegvallen van de verbinding, zolang er GSM-dekking is. U kunt deze telefoon hier op de website van Amazon of hier op de website van Amazon UK vinden.
D-AMPS of Digital AMPS was de andere 2G-standaard die ook een combinatie van FDMA en TDMA gebruikte voor de luchtinterface. De timing van D-AMPS was vergelijkbaar met die van GSM, d.w.z. in het begin van de jaren negentig. D-AMPS gebruikt dezelfde frequentieband voor communicatie als zijn 1G tegenhanger AMPS (Advanced Mobile Phone System), namelijk 824 MHz tot 894 MHz. U kunt meer te weten komen over D-AMPS en AMPS in onze speciale bijdrage hier. In dezelfde periode werd een derde technologie geïntroduceerd, de Interim Standard 1995 (IS-95), die gebruik maakte van CDMA (Code Division Multiple Access) voor de luchtinterface. Details over IS-95 zijn te vinden in onze specifieke bijdrage over dit onderwerp hier.
3G
Er waren twee belangrijke sporen voor de derde generatie mobiele netwerken (3G) en beide waren gebaseerd op Code Division Multiple Access (CDMA). Het eerste spoor was Universal Mobile Telecommunications Systems (UMTS), dat werd gebruikt voor de migratie van GSM-netwerken naar 3G. Het andere spoor was CDMA2000, dat zowel IS-95 (cdmaOne) als D-AMPS in staat stelde naar 3G te migreren.
UMTS was gebaseerd op Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA) en kon piekdownlink-snelheden tot 2 Mbps bieden. Aangezien GSM, GPRS en EDGE gebruik maakten van een andere radiotoegangstechnologie, was het voor de UMTS-migratie nodig de radiobasisstations te upgraden om WCDMA te ondersteunen. UMTS-netwerken maakten gebruik van dezelfde pakketgeschakelde aanpak als GPRS en EDGE en maakten gebruik van SGSN en GGSN in het kernnetwerk om mobiele datadiensten te ondersteunen. Aangezien UMTS-netwerken ontworpen waren om naast de GSM-netwerken te bestaan, waren zij goed geïntegreerd om ervoor te zorgen dat inter-technologie handovers (IRAT – Inter Radio Access Technology) konden plaatsvinden. De high-level architectuur van de op WCDMA gebaseerde UMTS-netwerken kan in het onderstaande diagram worden gezien. Als u geïnteresseerd bent in de gedetailleerde ontwerpaspecten van WCDMA-netwerken, kunnen wij u aanbevelen het WCDMA Design Handbook te lezen op de website van Amazon hier of de website van Amazon UK hier.
Voor klanten betekende dit nieuwe 3G/UMTS-compatibele mobiele telefoons die de nieuwe toegangstechnologie konden ondersteunen, evenals de nieuwe frequenties die UMTS-netwerken gebruikten. Net zoals de GPRS- en EDGE-technologieën werden ingevoerd als verbeteringen aan GSM, werd HSPA (High-Speed Packet Access) ingevoerd als een verbetering aan UMTS-netwerken. Deze verbetering was erop gericht de datasnelheden van de 3G-netwerken nog verder op te voeren. HSPA is een combinatie van HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access) en HSUPA (High-Speed Uplink Packet Access). Het kan pieksnelheden voor downlink en uplink bieden tot respectievelijk 14,4 Mbps en 5,76 Mbps. Met verdere verbeteringen in de vorm van HSPA+ zijn deze snelheden opgeschoven naar 42 Mbps en 11,5 Mbps. Als u meer informatie over HSPA en HSPA+ nodig hebt, kunt u ons speciale bericht over dit onderwerp bekijken door hier te klikken.
Als u snel een overzicht wilt krijgen van UMTS-netwerken, kunt u deze 3 minuten durende video bekijken.
De 3G-migratie voor de twee andere 2G-technologieën D-AMPS en IS-95 volgde een ander pad en maakte gebruik van CDMA2000. CDMA2000, ook bekend als CDMA2000 1xRTT of IS-2000 is een opvolger van de eerdere standaard IS-95 (cdmaOne) en biedt 3G mobiele diensten zoals gespecificeerd in IMT2000 (International Mobile Telecommunication specifications for the year 2000). CDMA2000 is achterwaarts compatibel met zijn voorganger IS-95, waardoor de upgrade van IS-95 naar CDMA2000 gemakkelijk en naadloos verloopt. Het maakt gebruik van dezelfde carrierbandbreedte van 1,25 MHZ en is zowel circuitgeschakeld als pakketgeschakeld. Net zoals HSPA werd geïntroduceerd om de datasnelheden in de UMTS-netwerken te verbeteren, werd een technologie genaamd EVDO (Evolved Data Optimized) geïntroduceerd in CDMA2000 om hogere datasnelheden te bieden. EVDO kan piek downlink en uplink snelheden bieden tot respectievelijk 14.7 Mbps en 5.4 Mbps. Indien u geïnteresseerd bent, kunt u onze specifieke post over IS-95 en CDMA2000 bekijken door hier te klikken. We hebben ook een artikel over EVDO, dat u hier kunt vinden.
4G
De vierde generatie mobiele netwerken (4G) werd mogelijk gemaakt door een nieuwe technologie genaamd LTE, wat staat voor Long Term Evolution (van mobiele netwerken). LTE is het 4G-migratiepad voor de belangrijkste 3G-technologieën, waaronder Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) en CDMA2000. Een andere technologie, WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access), kan ook een 4G-upgradepad bieden, maar LTE is wereldwijd de belangrijkste technologie voor de uitrol van 4G-netwerken.
In tegenstelling tot GSM en UMTS maakt LTE gebruik van afzonderlijke meervoudige toegangstechnologieën voor de downlink (van basisstation naar mobiel) en de uplink (van mobiel naar basisstation). Het maakt gebruik van orthogonale FDMA (OFDMA) voor de downlink en Single-Carrier FDMA (SC-FDMA) voor de uplink. LTE is veel efficiënter dan de vroegere 3G-technologieën, en vermindert ook de latentie bij de gegevensoverdracht. De haalbare datasnelheden hangen af van de LTE-smaak waarover we het hebben, maar de volgende piekdatasnelheden kunnen worden gehaald:
- LTE – tot 300 Mbps in de downlink
- LTE Advanced – tot 1Gbps in de downlink
- LTE Advanced pro – tot 3 Gbps in de downlink
Zoals je misschien al denkt, zijn deze snelheden bijna nooit haalbaar in het echte leven omdat dit piek-snelheden zijn. Kijk eens naar dit bericht om de werkelijke gemiddelde snelheden te weten te komen die u kunt krijgen met 4G LTE-netwerken.
U kunt meer te weten komen over LTE in onze speciale post door hier te klikken. Als u op zoek bent naar een diepgaande referentie over LTE Advanced, raden wij u LTE-Advanced: A Practical Systems Approach to Understanding 3GPP LTE Releases 10 and 11 Radio Access Technologies. U vindt dit boek hier op de website van Amazon of hier op de website van Amazon UK.
Samengevat staan GSM, UMTS en LTE voor respectievelijk 2G-, 3G- en 4G-mobiele-netwerktechnologieën. GSM staat voor Global System for Mobile Communications, UMTS staat voor Universal Mobile Telecommunications System, en LTE staat voor Long Term Evolution (van mobiele netwerken). GSM gebruikt TDMA en FDMA voor de etherinterface, UMTS gebruikt WCDMA, en LTE gebruikt een combinatie van OFDMA en SC-FDMA.
Sommige links in dit bericht zijn “affiliate links”, een link met een speciale trackingcode. Dit betekent dat als u op een affiliate-link klikt en het artikel koopt, wij een affiliate-commissie kunnen ontvangen zonder extra kosten voor u.
Commsbrief Limited neemt deel aan het Amazon Services LLC Associates Program, een affiliate advertentieprogramma dat is ontworpen om een manier te bieden voor sites om advertentiegeld te verdienen door te adverteren en linken naar Amazon.com en Amazon.co.uk.