Table of Contents
הקדמה: הצורך הקריטי ברשתות עצמאיות באסון טבעי
כאשר ההוריקן, רעידות אדמה, שיטפונות או שביתת שריפות פרא, הקונטרנס הראשון הוא לעתים קרובות תשתית התקשורת. מגדלי תאים התמוטטות, רשתות חשמל נכשלות, וסיבים כבלים אופטיים להתחבר, אך ברגעים אלה, תקשורת אמינה היא קו החיים המתאם חיפוש והצלה, מפיץ סיוע, ומחברת משפחות נפרדות (CDMA) טכנולוגיות, למרות דור מבוגר יותר של רשתות סלולריות, הוכיח שוב ושוב את הערך של מערכות רדיו מתקדמות.
רשתות מודרניות מסתמכות יותר ויותר על 4G LTE ו-5G, אך אזורים רבים עדיין מפעילים תשתיות מבוססות CDMA (למשל, בארצות הברית, Verizon ו-Sprint השתמשו ב- CDMA במשך שנים, והוא נשאר פעיל בחלקים של אסיה ואפריקה) עקרונות העיצוב של CDMA, כגון עציצים קלים, בקרת חשמל ודחייה, להפוך אותו לתאים במיוחד לתנאים מוזנחים.
טכנולוגיית CDMA
להפיץ קודים ספציפיים ו Orthogonal
CDMA הוא צורה של תקשורת פרוספקטרום שבו האות של כל משתמש מתפשט על פני להקה תדר רחב באמצעות קוד פסאודו-random ייחודי.בניגוד Frequency Division Access (FDMA) או חטיבת זמן מרובות Access (TDMA), שבו משתמשים מופרדים על ידי חריצים בתדרים או פרוסות זמן, CDMA מאפשר למשתמשים לשדר בו זמנית על אותו נפח נושא.
Soft Handoff: No Drop in Coverage
אחת מתכונות הסטנדאפ של CDMA היא FLT:0 Soft HandoffofFLT:1 (נקרא גם לעשות-לפני-Break) במערכות TDMA או GSM, שיחה חייבת להיזרק ממגדל אחד לפני חיבור אחר (קשה ידוף), גרימת הפרעות קצרות.ב- CDMA, מכשיר נייד יכול לתקשר עם מספר תחנות בסיס בו-זמנית.
בקרת חשמל ושימור סוללות
מערכות CDMA מעסיקות לולאות בקרת חשמל מתוחות, הן פתוחות והן יכולות סגורות, כדי להבטיח שכל נייד משדרת במינימום הנדרש.זה מקטין את ההתערבות ומרחיב את חיי הסוללה - גורם קריטי כאשר תשתיות טעינה מושמדים.באסון, טלפון שיכול לרוץ 48 שעות על מטען מלא במקום 12 יכול להיות ההבדל בין החיים למוות.
ההרחבה Interference Rejection and Processing
האופי המפוזר של CDMA מספק מערכת של 1.2288 מ"מ לעיבוד רווח 1FLT 1 שווה ביחס של שיעור השבבים לקצב הנתונים.לדוגמה, מערכת 1.2288 מ"ג'ס CDMA הנושאת 9.6 kbps קולו יש רווח עיבוד של כ 21 dB. זה אומר שהמערכת יכולה לסבול התערבות חזקה - עד 20 dB מעל אות - התקשר איכות לפני תרחיש זה עשוי ליצור אלקטרוניקה מרובים, או במקרה זה עשוי להיות משדר חירום.
כיצד CDMA משפר את עמידות הרשת
« « « ⁇ ⁇ ⁇
בניגוד ל-TDMA או GSM, שבו מספר קבוע של מגבלות זמן, CDMA הוא קיבולת FLT:0 רכה קיבולת FLT:1 (כמשתמשים נוספים נכנסים לתא, כל קשקשים האיכותיים של שיחות מעט יותר מאשר פיזור קשרים קיימים במהלך אסון טבע, נפח קריאה יכול לגרור פי עשרה ככל שאנשים מחפשים או בודקים על יקירים.
תדירות השימוש והכיסוי
תאי CDMA יכולים להשתמש באותה תדירות על פני מגזרים סמוכים כי קודים אורטוקונים נפרדים משתמשים.זה נותן CDMA 1:1 תדירות reuse גורם, בעוד GSM בדרך כלל משתמש 1:3 או 1:7 שימוש חוזר.באסון, כאשר כמה מגזרים לרדת ואחרים חייבים לכסות אזורים רחב יותר, התדירות חלקה של CDMA מאפשר תאים סמוכים להרחיב באופן מיידי את הכיסוי שלהם ללא תכנון תדר מורכב.
חידוש התקשורת החירום
רשתות CDMA יכולות להקצות:0 ,גבוהות יותר קודים מדרגה ראשונה (CDC) או לגשת לשיעורי חירום (או שיעורי הגישה להודעות חירום) במהלך אסון, רשתות יכולות לשמור חלק מיכולתן של סוכנויות ממשלתיות, בתי חולים, והודעות ראשונות.זה ניתן על ידי רשת CDMA להתאים באופן דינמי את מספר המשתמשים הפעילים ולהקצות רמות כוח גבוהות יותר לעדיפות.
כוח יעיל באזורים מרוחקים או פגומים
מכיוון שמכשירי CDMA משתמשים בשליטה על כוח רב-לשוני, הם יכולים לפעול בעוצמה נמוכה מאוד כאשר קרוב לתחנת בסיס עבודה.באסון שבו גנרטורים ניידים יכולים כמה מגדלים ששרדו, צריכת החשמל המצומצמת של RF פירושה תחנת הבסיס יכולה לתמוך יותר משתמשים.בנוסף, טלפונים סלולריים יכולים להיכנס ל-FLT:0slotted pagingFLT:1), שבו הם מקשיבים לרשת רק מתוכננת, כדי לחסוך זמן לסוללות.
CDMA לעומת רפואת תאים אחרים באסון
GSM/TDMA: Hard Handoff and Permanent Capacity
רשתות GSM (Global System for Mobile) משתמשות ב-TDMA עם הפסקות יד קשות.כאשר משתמש יוצא מטווח של מגדל אחד, השיחה נשרה לזמן קצר במהלך הפסקת יד.באסון שבו מגדלים נכשלים וכיסוי משתנים במהירות, זה יכול להוביל לקריאות תכופות שנופלות.יתר על ידי GSM, מבנה הזמן הקבוע של GSM פירושו שלכל תא יש גבול קשה על משתמשים בו זמנית, ברגע שכל הזמן תפוס, הם שיחות חדשות חסומות לחלוטין.
4G LTE ו-5G: אתגרים מתקדמים אך שונים
LTE ו-5G מבוססים על מחלקת תדירות אורתגונל (OFDMA) ומציעים כלי טיס גבוה, אבל הם רגישים יותר לבעיות סינכרון דרישות תזמון הדוקות.באסון שבו מגדלי תאים עלולים לאבד תזמון GPS או לסבול נזק חלקי, תאי LTE/5G אינם יכולים לסנכרון ולהפוך לחסרי ערך.
תקשורת: גישה משלימה
טלפונים לווייניים (למשל, Iridium, Inmarsat) מציעים כיסוי עולמי אבל יקר, יש יכולת נמוכה, וסובלים מבעיות קו-of-sight בשטח העירוני או ההררי.רשתות של CDMA יכול לכסות אלפי משתמשים בעלות נמוכה.באסונות, backhaul לוויין ניתן להשתמש כדי לחבר תחנות בסיס CDMA ששרדו, שילוב האמינות של קישורים לווייניים עם יכולת הגישה של רדיוMA.
יישומים אמיתיים ודוגמאות
הוריקן קתרינה (2005) - רגע ההוכחה של CDMA
כאשר הוריקן קתרינה החריב את חוף המפרץ, רוב רשתות הסלולר סבלו מכשלים קטסטרופליים, (FLT:0) רשתות מבוססות DCDMA המופעלות על ידי Verizon ו-SprintofLT:1 הוכיחו עמידות ניכרת על פי דיווחים של רשתות FLT:2FCC של קטרינה השפעה של קטרינה 3, מגדלי CDMA שנותרו סיפקו שירות במשך ימים ארוכים יותר מאשר מקבילי GSM לטלפונים קלים, אשר שימשו להורדת השפעתם של תאים חשמליים.
רעידת אדמה גדולה במזרח יפן וטסונאמי (2011)
יפן, שפעלה הן CDMA (au על ידי KDDI) ו- W-CDMA (NTT DoCoMo) רשתות CDMA התאוששו מהר יותר באזור טוהוקו מושפע.הדוח התקשורת של ממשלת יפן:0disaster תקשורת דו-קרבהארט (NTT DoCoMo) ציין כי תחנות בסיס CDMA עם סוללות גיבוי נותרו באינטרנט במשך יותר מ-48 שעות, מה שמאפשר אזהרות צונאמי להיות משודרים.
רעידת אדמה בנפאל (2015) - CDMA in Mountainous Terrain
השטח ההררי של נפאל הופך את קווי-of-sight תחנות בסיס CDMA, עם רדיוס הכיסוי הגדול שלהם ויכולת להתמודד עם התערבות רב-פתית מהשתקפות הרים, הוכיח קריטי.רשת CDMA נפאל נותרה מבצעית עבור שירותי חירום גם לאחר רעידת האדמה בגודל 7.8, בעוד מגדלי GSM רבים נהרסו על ידי מפולות אדמה.האסון הדגיש את היתרון של CDMA בתנאים שאינם קו-ofsight.
סופת העל סנדי (2012) - Flooding and Power Loss
במהלך סופת העל סנדי, CDMA נשאs בצפון מזרח ארה"ב הצליחו לשמור על שירותי קול הפועלים מאתרי תאים על בניינים גבוהים, בעוד רשתות נתונים LTE נאבקו עם קישורים אחוריים מוצפים.היכולת של תחנות בסיס CDMA לפעול על גנרטורים גיבוי לתקופות מורחבות, בשילוב עם מכשירים ניידים יעילים כוח, אפשרו עשרות אלפי שיחות במהלך תוצאות הסערה.
אתגרים ומגבלות של CDMA באסון
הבעיה הקרובה-Far
הביצועים של CDMA מידרדרים אם בקרת חשמל נכשלת.באסון, מכשיר נייד משדר בעוצמה מלאה מרחוק יכול להציף את מקלט תחנת הבסיס ולחסום את כל המשתמשים האחרים.רשתות CDMA יש שליטה מתוחכמת על כוח כדי להפחית את זה, אבל נזק חלקי לתחנות הבסיס יכול לשבש את הלולאות האלה.מהנדסים חייבים לעצב רשתות CDMA עם ערוצי בקרה מחוסנים.
רשת CDMA
חברות רבות ברחבי העולם ביטלו את רשתות CDMA כדי לנסח מחדש את הספקטרום עבור 4G/5G. לדוגמה, Verizon סגרה את רשת ה- 3G CDMA שלה בדצמבר 2022.זה אומר שיתרונות החוסן של ה- CDMA לא זמינים עוד במדינות מפותחות רבות.אבל, תשתית CDMA מורשת עדיין קיימת בחלקים של אפריקה, אסיה ואמריקה הלטינית, והבנת הביצועים שלה עוזרות המעבר עבור קיים לפחות עבור מדינות מתפתחות, כמו CDMA, כמו CDMA, כמו CDMA, כמו CDMA, כמו גם עבור כמה מדינות אבטחה חלקית, כמו CDMA, כמו CDMA, כמו CDMA, כמו גם קיימות, כמו CDMA, כמו גם במדינות מסוימות, כמו CDMA, כמו CDMA, כמו CDMA, כמו גם חלק מ- CDMA, עם כמה מדינות, עם כמה מדינות, עם קצת, עם קצת יותר, עם כמה מדינות שעדיין קיימות עדיין קיימות עדיין קיימות עדיין קיימות בחלקים של שירותי חירום, עם כמה מדינות, עם כמה מדינות אבטחה חלקית, עם קצת יותר, עם קצת יותר, כמו CDMA, עם קצת יותר, עם קצת יותר, כמו CDMA, כמו CDMA, כמו CDMA, עם כמה מדינות, כמו CDMA, כמו CDMA, כמו CDMA, כמו CDMA, כמו CD
נתונים באמצעות מגבלות
CDMA2000 1xEV-DO מציע נתונים מהירויות עד 2.4 Mbps - החל לקול וטקסט אבל לא מספיק עבור מענה אסון מודרני צריך כמו הזרמת וידאו או עלייה נתונים גדולה. במהלך אסונות, המשיבים הראשונים מסתמכים יותר ויותר על יישומים גבוהים (אכילה, מיפוי נתונים נמוכים של CDMA) באמצעות חישובים נמוכים של LTE או לוויין עבור פעולות עתירי נתונים.
ההבדל בין מערכות חדשות
כמו 4G ו-5G מערכות תופסות ספקטרום סמוך, פליטות מחוץ לפס יכולות להפליג מקלטי CDMA.באסון שבו רשתות מרובות פועלות בסמיכות ספקטרום הדוק, הפרעה יכולה להפיג את שולי הרעש של CDMA.
עתיד העקרונות של CDMA בניהול אסון
אינטגרציה עם רשת 5G
בעוד CDMA עצמו הוא fading, החדשנות הליבה שלה - שימוש בקודים עבור גישה מרובה והפרעה חוסן - המשפיעים על העיצוב של 5G. 5G מציג את FLT:0spread-spectrum כמו טכניקותFLT:1 בשכבה הפיזית שלו (למשל, CP-OFD עם נומרולוגיה גמישה) ו- קידוד כדי ליצור משאבים וירטואליים עבור תקני בטיחות הציבור: F2G.
CDMA ב-IoT ו-NB-IoT עבור אסון
מערכות Narrowband IoT (NB-IoT) בנויות על LTE, משתמשות רוחב פס 180 kHz ויכולות לנצל את התפשטות דמוית CDMA עבור הרחבה של כיסוי.רשתות אלה הן אידיאליות עבור חיישנים סביבתיים שמפקחים על רמות הצפות, פעילות סיסמית', או גשר שלמות.היכולות של CDMA לתמוך במכשירים בעלי כוח נמוך רבים באזור רחב ישירות מודיעה עיצוב רשת IoT עבור מערכות התראה מוקדמות אסון.
רשתות היברידיות: CDMA + LTE + לווין
רשתות עתידיות של אסון יכולות לשלב עמודת חירום מבוססת CDMA עם LTE עבור נתונים.לדוגמה, תחנת בסיס CDMA ניידת (picocell) ניתן להפליג באזור אסון כדי לספק קול וקישוריות נתונים נמוכה עבור המשיבים הראשונים, בעוד שגיבוי לווייני מקשר את התא לרשת הליבה.
רדיו ו-CDCMA
עם רדיו מוגדר תוכנה, רשתות חירום יכולות לשנות את הטיס כדי להשתמש בגלמות CDMA 700 MHz או 800 MHz להקות כאשר LTE קונבנציונלית הוא דחוס או overloaded. גישה רדיו קוגניטיבית זו מבטיחה כי במהלך אסון, הכיסוי הרחב ביותר האפשרי וסובלנות מושגת על ידי מעבר למצבים נרחבים.
שיעורים ל- Network Operaors and Disaster Planners
השיעור המתמשך מתיעוד המסלול של CDMA הוא כי FLT:0 פיזיקלי-שכבות משנה כמה יכולות FLT:1 מפעילי רשת צריכים להעריך את התשתית הקיימת שלהם עבור יכולות רכה, מנגנוני בקרת חשמל, והפרעה דחייה.גם כמו רשתות נודדות לכל ה-IP, שמירה על ערוץ נופל באמצעות טכניקות ספירת שתן (כגון תקליטורים ייעודיים 2000 קול) יכול לחקות את ה- 5G מאובטחים, אם הם אלה הם אלה אשר כוללים את הפחתת רעידות אבטחה, או יותר מ-D, אם הם אלה, אם הם אלה, כלומר, אם הם אלה, אם הם אלה, אם הם אלה, כלומר, אם הם אלה, אם הם מספקים, אם הם אלה הם אלה הם אלה הם אלה הם אלה הם אלה הם אלה הם אלה הם אלה הם אלה של אבטחה רשת אבטחה רשת אבטחה, אם הם אלה של אבטחה, אם הם מספקים, אם הם אלה של אבטחה, אם הם אלה של אבטחה רשת אבטחה, אם הם אלה של אבטחה, אם הם אלה של אבטחה, אם הם אלה, אם הם מספקים, אם הם מספקים, אם הם מספקים, אם הם מספקים, אם הם מספקים, אם הם מספקים, אם הם אלה של אבטחה של אבטחה של אבטחה של אבטחה רשת אבטחה רשת אבטחה רשת אבטחה של אבטחה של אבטחה של אבטחה של אבטחה
מסקנה
ליגת הקוד מספר גישה הוכיחה את עצמה טכנולוגיית תקשורת יעילה באסונות טבע בשל עיצוב הספקטרום המפוזר שלה, אזיקים רכים, שליטה בעוצמה חזקה, וקיבולת רכות. דוגמאות בעולם האמיתי של הוריקן קתרינה ועד צונאמי יפן מוכיחות את היכולת שלה לשמור קול ונתונים דלתיים זורם כאשר מערכות אחרות נכשלות.