디지털 AMP

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IS-54 및 IS-136은 Digital AMPS(D-AMPS)로 알려진 2세대(2G) 휴대전화 시스템으로 북미 1G 모바일 시스템 Advanced Mobile Phone System(AMPS)의 새로운 개발입니다.1993년 ^[1]최초의 상용 네트워크가 도입된 이래, 한 때 미국 전역, 특히 미국과 캐나다에서 유행했습니다.D-AMPS는 수명이 다한 것으로 간주되며 기존 네트워크는 대부분 GSM/GPRS 또는 CDMA2000 테크놀로지로 대체되었습니다.

이 시스템은 TDMA라고 불립니다. 이 이름은 GSM을 포함한 대부분의 2G 표준에서 사용되는 일반적인 다중 액세스 기술인 시분할 다중 액세스(time-division multiple access)의 약자에 기초하고 있습니다. D-AMPS는 GSM 및 코드분할 다중 액세스(CDMA)에 기반한 시스템과 경쟁합니다.

D-AMPS는 기존 AMPS 채널을 사용하여 동일한 영역의 디지털 시스템과 아날로그 시스템 간의 원활한 전환을 가능하게 합니다.각 30 kHz 채널 쌍을 3개의 타임 슬롯으로 나누고(따라서 시분할), 음성 데이터를 디지털 압축하여 단일 셀의 통화 용량을 3배로 함으로써 이전 아날로그 설계보다 용량이 증가하였습니다.아날로그 스캐너는 디지털 신호에 접근할 수 없었기 때문에 디지털 시스템은 초기에는 통화의 보안을 강화했다.콜은 CMEA를 사용하여 암호화되었으며 나중에 ^[2]취약하다는 것이 판명되었습니다.

IS-136은 원래의 IS-54 사양에 텍스트 메시지, 회선 교환 데이터(CSD), 개선된 압축 프로토콜 등 많은 기능을 추가했습니다.SMS와 CSD는 둘 다 GSM 프로토콜의 일부로 제공되었고, IS-136은 거의 동일한 방식으로 그것들을 구현하였습니다.

미국의 AT&T, 캐나다의 로저스 와이어리스 등 이전의 대규모 IS-136 네트워크는 기존 IS-136 네트워크를 GSM/GPRS로 업그레이드했습니다.로저스 와이어리스는 2003년 1900MHz IS-136을 모두 제거하고 800MHz 스펙트럼도 기기에 장애가 발생함에 따라 동일한 작업을 수행했습니다.Rogers는 2007년 5월 31일에 (AMPS와 함께) IS-136 네트워크를 비활성화했습니다.AT&T는 곧이어 2008년 2월에 TDMA와 AMPS를 모두 폐쇄했습니다.

주로 CDMA2000 기술을 사용했지만 Western Wireless로부터 TDMA 네트워크를 인수한 Alltel은 2008년 9월에 TDMA 및 AMPS 네트워크를 폐쇄했습니다.현재는 CDMA2000 테크놀로지를 주로 사용하고 있는 US 셀룰러도 2009년 2월에 TDMA 네트워크를 폐쇄했습니다.

IS-54는 보안 기능을 갖춘 최초의 이동통신 시스템이며 TDMA ^[3]기술을 채용한 최초의 시스템이다.

역사

모바일 통신의 진화는 세 가지 다른 지리적 지역에서 시작되었습니다.북미, 유럽, 일본.이들 지역에서 사용되는 기준은 ^{[citation needed]}서로 상당히 독립적이었다.

최초로 도입된 모바일 또는 무선 테크놀로지는 완전히 아날로그이며, 1세대(1G) 테크놀로지로 통칭됩니다.일본에서 1G 표준은 다음과 같습니다.일본전신전화(NTT)와 그 고용량 버전(Hicap).유럽 전역에서 사용된 초기 시스템은 서로 호환되지 않았으며, 이는 공통의 '유럽 연합' 관점/기술 표준에 대한 나중에 나온 생각이 이 ^{[citation needed]}시점에는 없었다는 것을 의미한다.

유럽에서 사용되고 있는 다양한 1G 표준에는 C-Netz(독일 및 오스트리아), Comviq(스웨덴), Nordic Mobile Telephone/450(NMT450) 및 NMT900(북유럽 국가), NMT-F(프랑스판 NMT900), TMA-450(스페인어판 NM450) 등이 있습니다.m(이탈리아 및 아일랜드), 및 TMA-900(스페인판 TACS).북미 표준은 Advanced Mobile Phone System(AMPS)과 N-AMPS(Narrow-Band AMPS)였다.

1G 표준 중 가장 성공적인 것은 AMPS 시스템입니다^{[citation needed]}.북유럽 국가들의 협력에도 불구하고 유럽의 기술 노력은 여러 규격으로 나뉘어져 일본 규격은 그다지 주목을^{[by whom?]} 받지 못했다.1970년대에 Bell Labs에 의해 개발되어 1983년에 미국에서 처음으로 상업적으로 사용된 AMPS는 미국에서 800MHz 대역에서 작동하며 가장 널리 보급된 아날로그 셀룰러 표준입니다. (1994년에 설립된 1900MHz PCS 대역은 디지털 작동 전용입니다.)AMPS의 성공은 북미에서 모바일 시대를 열었다.

시장은 당시 기존 이동통신 표준이 감당할 수 있는 용량과 이동성이 더 높았기 때문에 증가하는 수요를 보였다.예를 들어 1970년대의 Bell Labs 시스템은 뉴욕시 전체에서 한 번에 12개의 콜만 전송할 수 있었습니다.AMPS는 Frequency Division Multiple Access(FDMA; 주파수 분할 다중 액세스)를 사용하여 각 셀 사이트를 서로 다른 주파수로 전송할 수 있게 되어 많은 셀 사이트를 서로 가까이 구축할 수 있게 되었습니다.

또한 AMPS에는 많은 단점도 있었다.우선, 모바일 통신 사용에 대한 증가하는 수요를 지원할 능력이 없었습니다.각 셀 사이트에는 더 많은 수의 콜을 전송할 수 있는 용량이 충분하지 않았습니다.AMPS는 또한 사람들이 불법 전화를 걸 때 사용하기 위해 전화기의 시리얼 코드를 훔칠 수 있는 열악한 보안 시스템을 가지고 있었다.이 모든 것이 보다 강력한 시스템을 찾는 계기가 되었습니다.

그 결과, 최초의 미국 2G 규격인 IS-54가 탄생했습니다.1990년 3월 북미 셀룰러 네트워크는 최초의 북미 듀얼 모드 디지털 셀룰러 표준인 IS-54B 표준을 통합했습니다.이 표준은 음성 채널을 30kHz에서 10kHz로 줄임으로써 용량을 늘린 아날로그 방식인 모토로라의 협대역 AMPS나 N-AMPS를 이겼다.반면 IS-54는 TDMA 프로토콜을 사용하여 디지털 방식으로 용량을 늘렸습니다.이 메서드는 콜을 시간별로 구분하여 개개의 컨버세이션 일부를 같은 빈도로 차례로 배치합니다.TDMA는 통화 용량을 3배로 늘렸습니다.

IS-54를 사용하면 셀룰러 통신사는 시스템의 아날로그 음성 채널을 디지털로 변환할 수 있습니다.듀얼 모드 전화기는 디지털채널을 사용할 수 있는 경우 디지털채널을 사용하며, 사용할 수 없는 경우 디폴트로 일반 AMPS가 됩니다.IS-54는 아날로그 셀룰러와 하위 호환성이 있으며 실제로 AMPS와 동일한 무선 채널에 공존했습니다. 아날로그 고객은 전혀 뒤쳐지지 않았습니다. 그들은 단순히 IS-54의 새로운 기능에 접근할 수 없었습니다.IS-54는 부정행위 방지에 도움이 되는 인증도 지원했습니다.

테크놀로지 사양

IS-54는 AMPS와 동일한 30kHz 채널 간격 및 주파수 대역(824-849 및 869-894MHz)을 사용합니다.각 30kHz 채널쌍을 3개의 타임슬롯으로 분할하여 음성 데이터를 디지털로 압축함으로써 1개의 셀에서 콜 용량의 3배를 산출함으로써 이전 아날로그 설계보다 용량이 증가했습니다.아날로그 스캐너는 디지털 신호에 액세스 할 수 없기 때문에, 디지털 시스템은 통화의 안전성도 높았습니다.

IS-54 규격에서는 84개의 제어채널이 지정되어 있으며 이 중 42개는 AMPS와 공유됩니다.기존 AMPS 휴대전화 시스템과의 호환성을 유지하기 위해 IS-54 셀룰러 시스템의 프라이머리 순방향 및 역방향 제어 채널은 AMPS와 동일한 시그널링 기술 및 변조 방식(바이너리 FSK)을 사용합니다.AMPS/IS-54 인프라스트럭처는 아날로그 AMPS 전화기 또는 D-AMPS 전화기 중 하나를 지원할 수 있습니다.

IS-54에 사용되는 접근 방식은 시분할다중접속(TDMA)으로 미국 최초로 개발된 디지털 표준이다.그것은 1992년에 TIA에 의해 채택되었다.TDMA는 각 30kHz AMPS 채널을 3개의 풀레이트 TDMA 채널로 세분화하여 각각1개의 음성 콜을 지원할 수 있습니다.그 후, 이러한 풀 레이트 채널 각각은 2개의 하프 레이트 채널로 더욱 세분화되었으며, 각 채널은 필요한 코딩과 압축을 통해 음성 콜도 지원할 수 있었습니다.따라서 TDMA는 AMPS 트래픽채널의 3~6배의 용량을 제공할 수 있습니다.TDMA는 당초 IS-54 표준에 의해 정의되어 현재는 EIA/TIA의 IS-13x 시리즈 사양에 규정되어 있습니다.

반송파를 디지털 변조하기 위한 채널 전송 비트환율은 48.6 kbit/s입니다.각 프레임에는 6.67밀리초의 타임슬롯이 6개 있어요각 타임 슬롯은 324비트의 정보를 전송합니다.이 중 260비트는 13kbit/s 풀레이트 트래픽데이터용입니다.나머지 64비트는 오버헤드입니다.이 중 28비트는 동기용이며 프레임 얼라인먼트를 확립하기 위해 모든 리시버가 알고 있는 특정 비트시퀀스를 포함하고 있습니다.또한 GSM과 마찬가지로, 알려진 시퀀스는 적응형 이퀄라이저를 초기화하기 위한 훈련 패턴으로 작용합니다.

IS-54 시스템은 프레임을 구성하는6개의 타임슬롯마다 다른 동기화 시퀀스를 가지며, 그 결과 각 리시버가 미리 할당된 타임슬롯에 동기할 수 있게 됩니다.각 타임 슬롯의 추가 12비트는 SACCH용입니다(즉, 시스템 제어 정보).Digital Verification Color Code(DVCC; 디지털 검증 컬러 코드)는 AMPS 시스템에서 사용되는 감시 오디오톤과 동등합니다(12, 8, 3) Hamming 코드에 의해 보호되는 256개의 8비트 컬러 코드가 있습니다.각 기지국은 미리 할당된 색 코드를 가지고 있기 때문에, 원거리 셀로부터의 착신 간섭 신호를 무시할 수 있습니다.

IS-54의 변조 방식은 7C/4 Differentary Phase Shift Keying(DQPSK; 4차차 위상 시프트 키잉)으로, 차동 7t/4 4-PSK 또는 δ/4 DQPSK라고도 불립니다.이 기술을 사용하면 30kHz 채널 간격에서 48.6k/s의 비트환율을 실현하여 대역폭 효율을 얻을 수 있습니다.이 값은 GSM보다 20% 우수합니다.이런 유형의 선형 변조 방식의 주요 단점은 전력 효율이 낮다는 것입니다. 즉, 휴대형 휴대 기기가 무거워지고 배터리 충전 간격이 더 짧아집니다.

콜 처리

컨버세이션의 데이터 비트는 DATA 필드를 구성합니다.6개의 슬롯이 완전한 IS-54 프레임을 구성합니다.슬롯 1과 4, 2와 5, 3과 6의 DATA는 음성회선을 구성합니다.DVC는 Digital Verification Color Code의 약자로 각 셀에 할당된 고유한8비트 코드값을 나타내는 난해한 용어입니다.G는 각 타임 슬롯 사이의 간격인 가드 타임을 의미합니다.RSVD는 reserved의 약자입니다.SYNC는 중요한 TDMA 데이터 필드인 동기화를 나타냅니다.모든 프레임의 각 슬롯이 다른 모든 슬롯과 동기화되어야 하며 모든 것이 작동하려면 마스터 클럭이 동기화되어야 합니다.

모바일에서 베이스 방향으로의 타임 슬롯은 베이스에서 모바일 방향으로의 타임 슬롯과는 다르게 구성되어 있다.기본적으로 동일한 정보를 전달하지만 배열은 다릅니다.모바일에서 베이스로의 방향에는 송신기 시간을 최대 출력으로 하기 위한6비트의 램프 타임과 아무것도 송신되지 않는6비트의 가드밴드가 있습니다Base-to-Mobile 방향의 이들 12개의 추가 비트는 향후 사용을 위해 예약되어 있습니다.

콜이 모바일로 착신하면 다른 주파수 쌍으로 전환됩니다.이 채널은 시스템 캐리어가 아날로그 또는 디지털로 만든 음성 무선 채널입니다.이 쌍이 콜을 전송합니다.IS-54 신호가 검출되면 사용 가능한 디지털트래픽 채널이 할당됩니다.Fast Associated Channel(FACCH)은 콜 중에 핸드오프를 실행하므로 모바일을 제어채널로 되돌릴 필요가 없습니다.노이즈가 높은 경우에는 디지털트래픽 채널 내에 내장된FACCH가 음성 페이로드보다 우선되어 제어정보를 전달하기 위한 음성품질이 저하됩니다.목적은 접속을 유지하는 것입니다.저속 관련 제어 채널(SACCH)은 핸드오프를 실행하지 않고 신호 강도 정보 등을 베이스 스테이션에 전달합니다.

IS-54 음성 코더는 벡터 총 들뜸 선형 예측(VSELP) 부호화라고 불리는 기술을 사용합니다.이것은 Code-Excited Linear Prediction(CELP; 코드 들뜸 선형 예측) 코더로 알려진 대규모 클래스 내의 특수한 유형의 음성 코더입니다.7.95 kbit/s의 음성 부호화 속도는 주파수 변조를 사용하는 아날로그 AMPS 시스템과 유사한 재구성 음성 품질을 달성합니다.그런 다음 7.95kbit/s 신호는 최대 13kbit/s의 비트환율을 로드하는 채널코더를 통과합니다.새로운 하프레이트 부호화 규격에서는 각 콜의 전체 비트환율이 6.5kbit/s로 낮아져 13kbit/s 레이트와 동등한 품질을 제공할 수 있습니다.이 하프 레이트는 아날로그 AMPS의 6배의 채널 용량을 제공합니다.

시스템 예시

통신 시스템에 대한 설명은 시스템 예에 대한 설명 없이는 완료되지 않습니다.IS-54 규격에 규정된 듀얼 모드 휴대폰에 대해 설명합니다.듀얼 모드 전화기는 아날로그 전용 셀 또는 듀얼 모드셀로 동작할 수 있습니다.송신기와 수신기는 모두 아날로그 FM 및 디지털 시분할다중접속(TDMA) 방식을 지원합니다.디지털 전송이 선호되기 때문에 셀룰러 시스템이 디지털 기능을 가지고 있을 때는 이동 장치에 먼저 디지털 채널을 할당한다.사용 가능한 디지털 채널이 없는 경우 셀룰러 시스템은 아날로그 채널을 할당합니다.송신기는 오디오 신호를 무선 주파수(RF)로 변환하고 수신기는 RF 신호를 오디오 신호로 변환합니다.안테나는 수신 및 송신을 위한 RF 에너지를 빈 공간으로 집중하여 변환합니다.제어판은 최종 사용자의 입력/출력 메커니즘으로 기능하며 키패드, 디스플레이, 마이크 및 스피커를 지원합니다.코디네이터는 변속기를 동기화하고 모바일 장치의 기능을 수신합니다.듀얼 모드 휴대 전화는, 다음과 같이 구성됩니다.

• 송신기
• 안테나 어셈블리
• 리시버
• 제어판
• 코디네이터

후계 테크놀로지

1993년까지 IS-54로의 광범위한 이동에도 불구하고 American 휴대폰은 다시 용량이 부족해졌다.미국 휴대폰 사업은 계속 호황을 누렸다.가입자는 1988년 150만 명에서 1993년 1300만 명 이상으로 늘었다.성장하는 시장에 맞춰 다른 기술들이 대응할 여지는 존재했다.IS-54에 이은 기술은 IS-54에 의해 정해진 디지털 백본에 충실했다.

IS-136

IS-54를 개선하기 위한 실용적인 노력이 시작되었고, 결국 IS-54 하이브리드 설계에 추가 채널을 추가했습니다.IS-54와는 달리 IS-136은 음성 및 제어 채널 전송에 시분할 다중화를 사용합니다.디지털 제어 채널을 통해 주거 및 건물 내 커버리지, 배터리 대기 시간 대폭 증가, 여러 메시징 애플리케이션, 무선 활성화 및 데이터 애플리케이션 확장이 가능합니다.수백만 대의 AMPS 전화를 지원하려면 IS-136 시스템이 필요했습니다.이들 대부분은 IS-54 및 IS-136 이전에 설계 및 제조되었습니다.IS-136은 원래의 IS-54 사양에 텍스트 메시지, 회선 교환 데이터(CSD), 개선된 압축 프로토콜 등 많은 기능을 추가했습니다.IS-136 TDMA 트래픽채널은 24.3kbaud 채널환율로 '/4-DQPSK' 변조를 사용하여 30kHz 채널의 1프레임으로 구성된6개의 타임슬롯에 걸쳐 유효한 48.6kbit/s 데이터 레이트를 제공합니다.

미국 및 캐나다의 D-AMPS 선셋

D-AMPS(TDMA)를 지원하는 미국 최대 통신사인 AT&T Mobility는 2007년 5월 30일에 시작된 19개 무선 시장에서 GSM 및 UMTS 플랫폼에 주파수를 공개하기 위해 기존 네트워크를 종료했으며, 그 후 6월과 7월에 이어 다른 분야도 마찬가지였습니다.이들 시장의 TDMA 네트워크는 1900MHz 주파수로 작동하며 AMPS 네트워크와 공존하지 않았습니다.나머지 850MHz TDMA 시장에서의 서비스는 2008년 2월 18일 AMPS 서비스와 함께 중단되었습니다(Dobson Communications가 서비스를 제공하는 지역은 제외).Dobson TDMA 및 AMPS 네트워크는 2008년 3월 1일에 종료되었습니다.

2007년 5월 31일, Rogers Wireless는 D-AMPS 및 AMPS 네트워크를 해체하고 이들 오래된 네트워크상의 나머지 고객을 GSM 네트워크로 이동시켰습니다.

Alltel은 2008년9월에 D-AMPS 및 AMPS 네트워크의 셧다운을 완료했습니다.미국에서 마지막으로 D-AMPS 네트워크를 운용한 통신사는 US Cellular로, 2009년 2월에 D-AMPS 네트워크를 폐쇄했습니다.

레퍼런스

이 문서에는 일반적인 참조 목록이 포함되어 있지만 대응하는 충분한 인라인 인용이 없습니다. 좀 더 정확한 인용문을 도입하여 이 기사의 개선에 협조해 주십시오.(2009년 4월) (이 템플릿메시지의 삭제 방법 및 삭제 타이밍에 대해 알아보기)

• CMEA에 관한 문서

외부 링크

• IS-136 및 IS-54의 타임슬롯 구조