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cdma2000 1x 和1xEV-DO的发展与应用

2010-10-20   来源:互联网   点击:
  一、前言  自20世纪90年代中期以来,商用CDMA数字无线网络优越的性能引起了全球的广泛认可。它除了能提供清晰、高质量的话音服务,其在蜂窝系统的创新也极大地提高了频谱使用率。第一个商用部署的IS-95A

  一、前言

  自20世纪90年代中期以来,商用CDMA数字无线网络优越的性能引起了全球的广泛认可。它除了能提供清晰、高质量的话音服务,其在蜂窝系统的创新也极大地提高了频谱使用率。第一个商用部署的IS-95A CDMA系统实现的话音容量是第一代模拟蜂窝技术的10~20倍,超过GSM和TDMA系统3~4倍。因此,国际电信联盟在充分考察了CDMA技术出色的性能和潜力后,决定将CDMA作为第三代无线系统的技术平台。

  二、标准与技术的成熟度

  cdma2000标准是由CDMA IS-95标准演进而来的,话音容量为IS-95A系统的两倍,并提供高达307.2kbit/s(A版本)的峰值速率。cdma2000是一种成熟的、经过商用验证的技术,目前全球已超过11 800万用户。

  cdma2000 1x增强型技术1xEV-DO已于2000年11月被标准化组织接受为IS-856标准。1xEV-DO是目前在3G标准中数据速率最高的技术(在1.25MHZ的带宽内,可支持高达2.4Mbit/s的峰值速率)。

  1. cdma2000 1x概述

  cdma2000 1x是由IS-95A/B演化而来的,它是cdma2000移动通信系统的第一个阶段。其主要特点就是与现有的IS-95A/B系统后向兼容。cdma2000 1x的话音容量大约是IS-95A/B的1.5~2倍,其在无线信道类型、物理信道调制和无线分组接口功能上都有很大的增强。由于快速寻呼信道的功能,极大地减少了终端的电源消耗,提高了终端近一半的待机时间。网络部分则根据数据传输的特点引入了分组交换机制,支持移动IP业务,支持QoS,能适应更多、更复杂的第三代业务。

  cdma2000 1x 0版本是cdma2000 1x的最初版本,于1999 年8月公布。它为多载波模式定义了物理层,可实现约为IS-95A/B两倍的话音业务和分组数据业务,其数据速率可达153kbit/s。0版本采用了QIB模式的前向快速功率控制和OTD模式的前向发送分集技术,支持快速寻呼信道和反向导频信道,并可为用户同时提供多种类型的业务。

  2000年3月公布的A版本,数据速率可达307kbit/s,其前向快速功率控制采用QIB模式,前向发送分集为STS模式,支持辅助导频,支持QoS功能。它在0版本的基础上增加了新的公共信道(F-BCCH,F-CCCH,F-CACH,F-CPCCH,R-EACH和R-CCCH),采用了无线链路协议(RLP)来保证全速率数据业务的可靠传输,并支持并发业务和增强型的加密协议,同时还提供对多媒体业务的信令支持。

  2000年5月公布的B版本与A版本基本相同,主要增加了“援救”信道,以增加通话的可靠性,降低掉话率。

  cdma2000 1x C版本公布于2002年5月,在前向链路(也就是从基站到移动台)中引入了高速数据支持能力,前向链路最大数据速率可达3.1Mbit/s。cdma2000 1x D版本反向链路(也就是从移动台到基站)最大数据速率可达1.8 Mbit/s。cdma2000 1x C版本和D版本又称为本1xEV-DV。

  2. cdma2000 1xEV-DO 概述

  cdma2000 1xEV-DO(IS-856)主要是为了优化数据应用而设计的。EV-DO(版本0)在反向链路可以达到 153.6kbit/s 而在前向链路则可以达到2.4Mbit/s。EV-DO版本A的反向链路可以达到1.8Mbit/s,而前向链路则可达到 3.1Mbit/s 的峰值速率。 由于大多数因特网的应用上下行是不对称的, 所以设计较高的前向数据速率是适当的。EV-DO优越性能的关键是它使用了“闭路速率控制”(Closed-loop rate control)和“增强容量调度算法”(Capacity enhancing scheduler)将可能的最高速率以突发的方式将数据传送给每个用户。换句话说,调制方法和传送时间选择可以根据信道环境而做动态的控制以获取最佳的效果。

  EV-DO 吞吐量优于其他3G 技术,在一个3扇区的基站中,平均的链路吞吐量为:

  (1)前向链路(徒步环境):3.2Mbps/cell(一个接收天线),4.4Mbps/cell(二个接收天线);

  (2)反向链路:660kbps/cell。

  除此之外, 版本 A 将数据速率再次提高, 同时也有其他方面的增强。增强包括服务质量(QoS),“即时多媒体”, 定位服务(LBS),均衡器,接收分集,VoIP和多载波。QoS允许EV-DO 以不同的方式处理不同的应用(例如IP电话和可视电话),因此,运营商可以为不同的数据用量和QoS级别提供不同等级的计费。事实上QoS可以用软件升级的方式在EV-DO版本 0 实施。均衡器可以消除干扰并可增加话音和数据容量。分集天线迅速地成为 EV-DO装置的标准配备。 越多用户使用具有分集天线的EV-DO装置就可使网络吞吐量大大增加。VoIP的使用可使EV-DO话音品质,话音容量和频谱效率都达到1x的水平。未来使用多载波技术可使数据速率达到 44Mbit/s。 cdma2000 1xEV-DO是基于IP设计的,并支持使用虚擬专用网(VPN)。 它使用标准的RADIUS服务器来执行鉴权和授权程序,能借由0.5秒的接续时间让用户有“始终在线”的体验。

  三、3G业务与应用

  1. 支持3G业务的技术平台

  (1)BREW

  BREW——无线二进制运行时环境是一个端到端的解决方案。完整的BREW解决方案包括为终端用户提供应用下载的方式;为开发商提供的BREW SDKTM(软件开发包);为设备厂商提供的BREW应用平台和移植包;以及由移动运营商控制和管理的BREW发布系统(BDS)。

  对手机而言,BREW平台的功能是与嵌入芯片的操作系统的接口,包括:BREW启动、终止、暂停、重启各种应用以及向应用发送各种事件。

  BREW平台为开发商编写应用提供了一个简单的标准化的平台,让一种应用在多种不同的手机上运行。BREW平台解放了开发商,使他们不必去了解每一部手机的操作系统的细节。BREW还为开发商方便地分发他们的应用以及从应用中获取收入提供了一条途径。

  BREW让运营商通过空中下载的方式向他们的客户提供应用。BREW分发系统还帮助运营商管理BREW应用的鉴权、分发和计费。最后,BREW应用需要通过严格测试的过程,以保证应用的发布不会意外地或故意地破坏他们的网络。

  BREW 应用平台上能开发下列类型的应用:

  ◆移动文本通信:增强的电子邮件,增强的即时报文传送;

  ◆信息:新闻,天气预报,体育信息,电影指南,饭店指南;

  ◆企业:日历程序和工商名录;

  ◆定位业务:导航助手,找朋友;

  ◆娱乐:视频流,多媒体图铃下载,无线互联网游戏,离线和在线,3D动作、影像和音乐。

  (2)gpsOne移动定位解决方案

  gpsOne是无线辅助GPS与CDMA三角定位技术相结合的混合定位技术。简单讲,gpsOne技术首选CDMA网络辅助GPS定位,在GPS定位环境较为恶劣的情况下(如地下室,大型百货商店内等)采用CDMA三角定位技术(AFLT-Advanced Forward Link Trilateration)进行辅助定位。这种CDMA网络辅助GPS与CDMA三角运算的有机结合可以使两种不同的定位技术在不同的定位环境中优劣势得到互补:在农村或郊外CDMA三角定位因无线基站稀少精度较差,而CDMA网络辅助GPS定位在这些环境中正好充分发挥优势;反之,在城市繁华地区或大型商厦、写字楼环境下,CDMA网络辅助GPS定位较为困难,而在这些地区由于CDMA基站往往分布较密,因此CDMA三角定位技术的优势得以充分发挥。gpsOne技术也可以支持Cell ID定位方式,以确保定位成功率。

  (3)MediaFLOTM

  MediaFLOTM是一个端到端的系统,可使运营商在现有的网络上增强多媒体业务。MediaFLO是专门为用户在使用无线手机时享受的高品质视频和音频业务而设计的。MediaFLO解决方案是由一个发送系统,一个媒体分配系统(MDS)和一个新的仅有前向链路(FLO)的传送器所组成的。MDS是一个客户服务器,它能在网络预定时间表内安全高效地传送高品质多媒体内容给广大的用户群。MDS使用实时视频和音频流以及在非高峰时间利用网络空闲的容量,采用背后影片下载。FLO是一个新的空中接口可在最优化的情况下同时将多媒体内容传输达给大量用户。多媒体内容包括视频和音频,非即时多媒体和IP数据。

  2. 3G应用

  (1)普遍覆盖的宽带服务

  cdma2000 1xEV-DO与其他无线和有线宽带不同之处在于,它能在覆盖区和移动性方面提供普遍深入的覆盖。cdma2000 1xEV-DO 能够在任何地方提供服务。 不像DSL、Cable MODEM和固定无线服务,它们通常使用户受限于一个特定区域。 cdma2000 1xEV-DO允许用户在不同的地点和在移动的情况时使用。cdma2000 1xEV-DO 使得许多新的应用和服务更能引起人们的兴趣。

  (2)Cable MODEM/DSL扩充服务

  宽带因特网接入受限于两个方面:它们只能在网络能到达的地点提供高速因特网接入,而且通常都不能支持移动和漫游。Cable MODEM/DSL运营商可以使用 EV-DO,他们可获得自己的频谱或者购买空中使用时间, 以便在他们目前的服务区之外提供宽带因特网服务。他们也可以把固定网和EV-DO 服务捆绑以便支持移动业务。

  (3)音频流业务

  cdma2000 1xEV-DO拥有足够吞吐量和容量为市场提供音频流业务。多数因特网广播电台音频流为 56~64 kbit/s。EV-DO可以在负载较重的情况下维持 500kbit/s 的平均吞吐量,它应该可以支持大量音频流的音乐用户。

  长期看来, 无线音频流业务可能会成为一个极大的市场。只要广播公司经由因特网播放节目,移动用户就能在世界任何地点听任何广播电台,也允许用户根据需求点播音乐。这项应用可能引起无线电广播事业的根本改变,数字式无线电广播产业可能推动现有的广播公司寻求如EV-DO 般的双向数字媒介。

  (4)短视频业务(SVS)

  近来由于 wireless LANs,cdma2000 1x和EV-DO 的成功显示无线产业的彻底转变。虽然无线产业容量和吞吐量限制无法和有线电视直接相比,但移动接入提供了网页浏览和电子邮件的速度也已超过最快的拨号上网,并与 Cable MODEM 和DSL 的速度相配(甚至更快)。短视频业务的应用有许多重要的机会。 它的应用包括:新闻报道,电影预告片,体育运动集锦,电视音乐,简短视频(由数字相机上载),卡通动画片,商业广告和即时培训。

  在韩国, 已有许多电视广播公司将他们的电视节目以视频流传送给EV-DO用户。 用户可在活动时收看他们喜爱的电视节目和运动项目,虽然观看小银幕的体验不大相同, 但在许多情况它是足够好了。

  (5)多媒体短信业务(MMS)

  多媒体短信业务借着蓬勃的短消息业务(SMS)而更进一步发展到包含文字, 声音, 图像和视频的消息。 MMS 最少需要一个像GPRS这种的“2.5G”业务。 然而使用3G网络它会更为强大和快速。

  cdma2000 1xEV-DO提供的吞吐量大约是GPRS的25倍。 具有照相功能的电话正在快速成长,它能加速MMS业务的发展。

  (6)移动游戏业务

  短消息业务(SMS)激活了以文字为基础的游戏。NTT DoCoMo 的i-mode引进下载游戏到手机的能力。cdma2000 1xEV-DO 有能力将移动游戏提升到另一个水平,更为强大及内容丰富的游戏可以下载到笔记本电脑,多人游戏给移动终端提供一个非常重要的发展机会。

  (7)定位业务(LBS)

  定位业务并不一定需要cdma2000 1xEV-DO, 但它能够大大加强此项业务的功能。EV-DO 可使下载地图、说明书和餐馆菜单更快速和更容易。因此 EV-DO 可以促进内容丰富的定位业务,它可以经常更新最新的地图甚至道路构筑工程。移动广告业也给定位业务提供了巨大的机会。

  (8) 移动商务

  大多数的电子交易并不包括大量数据,似乎它并不能因 1xEV-DO而获益,然而EV-DO 能够采用多媒体内容而加强售前售后的信息。例如用户可以使用银行和信用卡的帐户信息,使得出差的人可以追踪观察他的开支并在出差之后自动上载传递开支报告。

  (9)无所不在的虚拟专用网(VPN)业务

  一种最受欢迎WLAN的应用似乎是在旅行中经由虚擬专用网(VPN)接入企业网络。在推出cdma 2000 1x and WCDMA之前,移动数据网并没有足够吞吐量支持企业网络。虽然cdma2000 1x 和 WCDMA改善了这种情形,但由于受速度和覆盖的限制VPN的使用并没有被广泛的接受。cdma2000 1xEV-DO 解决了速度的问题。如果分散的 Wi-Fi热点能推动移动用户接入企业网络,覆盖无所不在的EV-DO应该能做得更好。事实上,只有结合广域的 EV-DO和局部的(主要是室内)Wi-Fi才可能使移动用户接入企业网络成为主流应用。最引人注目的应用是定购产品,服务和查询帐单。这些功能都必须在消费者或顾客所处的任何地点。

  四、全球商用情况

  目前cdma2000 1x和1xEV-DO 商用网和用户正在蓬勃发展,WCDMA 经过一段缓慢的发展期,目前也渐渐有些起色。截至2004 年10月份,已有113个运营商在50个国家发展了1.4亿cdma 2000 和WCDMA用户。其中68个运营商发展了1.18亿cdma 20001x用户,9个运营商发展了1020万1xEV-DO用户,43 个运营商发展了1190万WCDMA用户。目前3G市场已有484种cdma 2000 1x终端,69 种 1xEV-DO终端和 53种WCDMA终端。根据EMC的预测,到2008年底,全球将有24亿无线移动用户。

  北美市场移动电话普及率已达54%。为满足高速无线数据业务发展需要,Verizon已在华盛顿、洛杉矶、圣地亚哥等城市部署cdma2000 1xEV-DO网络,目前正在进行全国部署。Sprint PCS 也宣布部署EV-DO的计划。Sprint PCS计划投资10亿美金于2004年下半年在部分城市进行,而2005年将进行大部分市场部署。AT&T于7月已开始进行WCDMA网络部署。截至2004年7月,已有20家北美运营商运营22个3G网络,其中19个cdma2000 1x网络,2个1xEV-DO网络和1个WCDMA网络。

  韩国市场移动电话普及率已达74%。韩国1xEV-DO用户预计在年底可超过1000万,并计划于2005年将1xEV-DO网络升级为A版本并提供多播服务。KTF于7月1日提供号码携带功能服务,LGT也将于2005年1月1日提供号码可携带功能。由于1xEV-DO的迅速发展,SKT无线互联网收入已超过总数收入的20%。

  日本移动电话普及率已达64%。KDDI 和DoCoMo都制定了全新数据业务计划并降低了价格。KDDI新的固定资费数据计划:$18计划包括 40 000条数据业务(可发送3600 条电子邮件信息)。DoCoMo 提供了$35固定资费无限制数据计划并降低视频服务费。DoCoMo计划于2006财年将FOMA用户数达到2500万(目前,用户数为700万)。DoCoMo也计划于明年春季发布售价为$185(目前手机售价为$275)低端手机。中国移动电话普及率已达21.8%。截至2004年10月,中国联通CDMA用户已达到2860万。中国联通将继续扩展cdma2000 1x网络。预计在年底网络容量达7000万用户。中国联通于8月5日发布双模GSM1x世界风手机,这款手机提供了GSM用户使用CDMA的数据服务并且提供了由GSM 到 CDMA漫游的能力。

  印度移动电话普及率只达3.5%,2004年移动电话用户由3000万增至4600万。目前印度正积极推动CDMA市场发展。Reliance将在主要大城市部署cdma2000 1xEV-DO网络同时也将在5000个城镇推行CDMA业务(现有1100个城镇)并宣布对预付业务减少60%的资费。Tata将投资2.4亿美金扩大CDMA网络容量到150个城镇。预计于2005年3月,用户基数将加倍至500万。

  巴西移动电话普及率已达29%。截止至2004年9月,Vivo CDMA用户已达到1726万,并在里约热内卢和圣保罗为商业用户建立cdma2000 1xEV-DO试验网。百慕大、巴西、危地马拉和委内瑞拉的4家运营商部署或已有计划部署EV-DO。

  五、 结束语

  cdma20001x 和1xEV-DO提供运营商许多优势:占有市场先机,产品成熟,使用现有的频谱,1xEV-DO与cdma2000 1x向后兼容,可选择性地部署网络,在世界各地已有许多成功的发展例子。

  当cdma2000 1xEV-DO和cdma2000 1x 结合使用时,它提供了第一个完全而丰富的3G无线经验,EV-DO提供诸如音乐和VOD等吸引人的业务以满足消费者的需求。

  cdma20001x 和1xEV-DO能够提供非常重要的性能和经济效益给无线运营商,这个技术使得运营商能提供先进的数据服务,最有效地使用他们的频谱和网络资源,并能比其他技术领先相当的时间推出高性能的分组数据业务。事实上cdma2000系列的技术性能已超出ITU 3G的要求。

  由于EV-DO 使用专门频道发展移动数据业务,运营商可免于话音和数据资源竞争的困境。EV-DO 空中接口加上 IP核心网络是一个强而有力的组合。

  由于EV-DO借助了现有的软硬件设计,对设备制造商也能提供相当的利益,这个技术提供制造商较短的设计发展周期,从而使设备制造商获得了显著的经济效益。

  在ITU 定义的三代技术中,cdma2000 1xEV-DO 在未来几年内提供了用户最需要的业务,然而CDMA产业必须为EV-DO创造一个更迷人的和更亲近用户的全球品牌。

----《中国多媒体视讯》
作者:高通无线通信技术(中国)有限公司 Rick Shen    

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