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Internet Message Format  |  1994-02-20  |  7KB

  1. From: pprice@qualcomm.com (Phil Price)
  2. Subject: Roaming, CDMA, TDMA etc. (was Re: GSM Interference)
  3. Date: 29 Nov 1993 23:37:19 GMT
  4. Organization: Qualcomm Inc.
  5.  
  6.  
  7. In article <telecom13.781.2@eecs.nwu.edu>, lchiu@crl.com (Laurence Chiu)
  8. wrote:
  9.  
  10. > I don't pretend to understand all this technical stuff about TDMA, GSM
  11. > or CDMA but does this mean if various companies decided to implement
  12. > different standards for digital cellular, then is roaming, which is
  13. > pretty hard already, going to be that much harder as the poor user is
  14. > going to have to know if his phone is compatible in the area he is
  15. > roaming in?
  16.  
  17. Roaming problems are really unrelated to whether the phone uses AMPS,
  18. TDMA, E-TDMA, GSM or CDMA (I'll explain these later). Roaming between
  19. systems requires a supporting infrastructure and intersystem
  20. protocols. These protocols have been standardised, but are still
  21. evolving. The N.American standard is IS-41, and the European standard
  22. is GSM (more precisely, the MAP protocols). These protocols define the
  23. messaging and procedures for exchanging information between systems to
  24. allow roaming. Most of the new phones will be dual-mode -- AMPS plus
  25. one of the others, so you should be able to use it just about anywhere
  26. (without having to know about the system that you are currently
  27. using). Roaming is already available in Europe, and is rapidly being
  28. implemented in N.America.
  29.  
  30. On a related issue, you should start seeing information about
  31. 'roaming' systems fairly soon. One company has just released a system
  32. claiming coverage over the whole of N.America (MobiLink?), but I think
  33. that is a PCN system. There are also several projects under way to
  34. provide global (i.e.  world-wide) roaming -- the front runners in this
  35. are Qualcomm's Globalstar, Motorolla's Iridium and TRW's Odessey
  36. systems. These systems are all satellite-based but have fundamentally
  37. different operating strategies. I know the most about Globalstar, and
  38. I'm probably biased in my views, but I'll try to summarize them:
  39.  
  40. Globalstar - has 48 low earth orbiting satellites covering 70 degrees
  41. north and south of the Equator. The satellites act as a communications
  42. link to ground stations (called gateways) that connect the user to the
  43. land network. the satellites have a very large coverage area on the
  44. ground (roughly 2000 miles radius, I think) and so can be used as an
  45. 'extension' facility e.g. for rural or undeveloped areas. The user
  46. terminals will generally be dual mode (though single-mode phones are
  47. planned), where one mode is Globalstar and the other mode is that of
  48. the local system that you choose (AMPS, CDMA, GSM etc.). The idea here
  49. is that a user will use the local system when coverage is available,
  50. or Globalstar coverage when it is not (i.e. when roaming) -- since the
  51. satellite covers the temperate regions all around the globe, this
  52. means that global roaming is potentially possible (when you get into
  53. it, the problems become political or commercial in nature, rather than
  54. technical).
  55.  
  56. Iridium -- has lots (76? whatever the element number of Iridium is) of
  57. low-earth orbit satellites in polar orbits (I don't know what happens
  58. if a few of them get close to each other at the poles!?). The funky
  59. thing about Iridium is that the satellites do the switching in space
  60. between themselves and then sends the signal down to earth at some
  61. point close to the destination of the call i.e. it bypasses the
  62. terrestrial systems (but apparently they are discussing an option to
  63. interface to the terrestrial systems also). The advantages of this is
  64. that it doesn't depend upon the terrestrial network (especially if
  65. there isn't one!). The disadvantages are complexity (imagine all of
  66. that hardware and software in space) and cost.
  67.  
  68. Odessey -- this is a TDMA-based system utilising Medium-earth orbit
  69. satellites (i.e. you don't need as many satellites, but the user
  70. terminals have to be much more powerful and there is more delay). I
  71. don't know anything more about this system.
  72.  
  73. Maybe someone from Motorolla or TRW could clarify this a little?
  74.  
  75. > As an aside, are TDMA and CDMA implementations of a technology known
  76. > generically as digital AMPS?
  77.  
  78. All of the cellular technologies (except N-AMPS) are basically digital
  79. AMPS in that they are digital, use the AMPS call setup model and are
  80. based upon the original AMPS model (the architecture anyway). Just
  81. FYI, the main systems that are being pushed as successors to AMPS are:
  82.  
  83. N-AMPS -- This system is based upon FM waveform (as is AMPS), but
  84. splits up the bands into sub-bands (three, I think) and also carries
  85. signalling data overlayed on the voice signal. This provides a 3:1
  86. capacity gain over AMPS, but still has all of the old fading and
  87. error-correction problems of the old system (this is probably a biased
  88. opinion, since I have worked on both E-TDMA and CDMA ;-)
  89.  
  90. TDMA - Known in the standards as IS-54, this uses a TDMA approach
  91. where each frequency band is divided into six repeating timeslots
  92. (frames). A user will be assigned two of these slots for conversation
  93. (or data etc.) i.e.  there is a capacity gain of 3:1. Call setup is
  94. achieved using AMPS and then 'handed-off' to TDMA.
  95.  
  96. E-TDMA -- Enhanced TDMA, developed by Hughes Network Systems, is an
  97. extension of TDMA where a 'pool' of (TDMA) frequencies are used to
  98. support many mobiles. The technology uses half rate vocoders (i.e.
  99. doubles capacity) and digital speech interpolation (i.e. slots are
  100. only assigned when needed).
  101.  
  102. GSM -- the European equivalent of TDMA, but with a much more strongly
  103. defined architecture (on the network side) and a more integrated
  104. system.  The system is fairly similar to TDMA, but doesn't rely on
  105. AMPS for call setup and has lots of other features built into the
  106. standard (data, FAX, messaging etc.).
  107.  
  108. CDMA -- Code Division Multiple Access -- the relevant standard is
  109. IS-95. CDMA is a spread-spectrum technology i.e. instead of dividing
  110. the data into timeslots, the data is 'spread' across a wide band of
  111. frequencies using some pretty fancy coding tricks. All users can
  112. transmit on the same frequencies at the same time -- the signals are
  113. distinguished from each other by the coding schemes. Using this
  114. scheme, the number of users is limited by the coding, rather than the
  115. number of timeslots. I think the capacity gain is about 10:1 or more
  116. (over AMPS), but there have been plenty of articles in the trade
  117. magazines comparing CDMA to TDMA (and I'm no expert).
  118.  
  119. Hope this helps,
  120.  
  121.  
  122. Phil
  123.