- cdma2000 1x EV-DO网络优化理论与实践
- 徐卸土 麦菁 杨炼
- 8743字
- 2020-06-27 19:38:57
1.1 CDMA通信概况
1.1.1 CDMA移动通信起源
19世纪末,得益于电子技术的发展,人类首次通过无线电波发送了电报,从此以后,电报广泛应用于军事通信。军事通信对保密、抗干扰、防阻塞、防窃听等所提出的严格要求,促使扩频(SS, Spread Spectrum)无线技术的产生。
最早的扩频技术是采用跳频(FH, Frequency Hopping)技术,跳频通过按照预定序列改变通信的载频来避免窃听和干扰。早在第一次世界大战中,德国已经使用这种技术,成功阻止了未掌握扩频技术的英国谍报机构通信窃听。跳频有两种基本实现方法:一是物理方法,发信端同时有多个频率的发射机,接收端配置多个频率的接收机,通过外接控制跳频发送与接收;二是编码方法,用一个编码轮控制可变频率发射机。
第二次世界大战期间,美国军方关于无线制导导弹的控制系统研发将跳频扩频推向高潮,通过琴键式切换,做到了在88个频点中切换频率,这个技术使得无线制导导弹被敌方发现和拦截的概率降低。这个发明进一步促成了民用化扩频技术CDMA的研究。
到1976年,《扩频系统(Spread Spectrum System)》一书问世,开启了扩频技术商用化时代。20世纪80年代,上至甚小口径(VSAT, Very Small Aperture)卫星终端系统及飞机无线侦察系统,下至陆地上的卡车通信系统,都开始应用扩频技术,通过扩频的处理增益中去除干扰,增加接收信号的分辨能力,通过增加信号带宽来提高接收机解调能力。
CDMA技术源于军事目的,因而其研究局限于政府资助领域,虽然20世纪40年代不少实力雄厚的私人公司加入了扩频技术的研究,但是民用技术与军用通信系统设计思路相比有很大的差异。这也是CDMA作为一个民用无线通信标准出现之前,其规范标准的制订会经历重重磨难的原因。
1.1.2 第二代商用CDMA移动通信
IS-95(Interim Standard 95)系统是美国高通(Qualcomm)公司开发的码分多址(CDMA)无线通信系统,于1993年成为美国通信工业协会(TIA, Telecommunications Industry Association)颁发的一个CDMA暂时标准。后经过多年的发展演进,IS-95标准系列包括IS-95、IS-95A、IS-99、IS-657、TSB74、J-STD-008和IS-95B,人们将以上CDMA标准系列通称为IS-95标准。下面简单介绍一下IS-95标准系列内容。
1.IS-95A
IS-95A制订800MHz频段IS-95基站和手机之间的通信规范,以及IS-95和模拟AMPS共存的规范。支持速率为14.4kbit/s的电路域数据业务。
2.IS-99
IS-99为IS-95提供无线数据链接协议。将点对点协议(PPP, Point to Point Protocol)、因特网协议(IP, Internet Protocol)、传输控制协议(TCP, Transmission Control Protocol)纳入到IS-99,支持14.4kbit/s的分组域数据速率,并兼容IS-95电路域数据业务标准。IS-99于1998年第三季度完成。
3.IS-657
IS-657制订了CDMA系统中无线分组数据业务的应用标准,专门为IS-95提供直接接入Internet标准协议,支持所有的TCP/IP/PPP。IS-657于1999年第一季度完成。
4.J-STD-008
扩展CDMA技术的使用频段,支持1.9GHz频段使用的CDMA个人通信业务(PCS, Personal Communications Service)。
5.TSB74
TSB74标准支持速率为14.4kbit/s的电路域数据及13kbit/s的话音编码器。
6.IS-95B
IS-95B是为了提高IS-95的数据速率而制订的。允许多个业务信道组合在一起,其数传速率将取决于使用的信道数。支持高级的数据接入协议,如TCP和非对称数字用户线(ADSL, Asymmetric Digital Subscriber Line)等,为Internet的接入提供高速、灵活、方便的服务。IS-95B的硬件网络将是全透明的。支持最大速率115.2kbit/s分组域数据业务。
基于IS-95的CDMA技术自1995年10月商用实践以来,迅速覆盖韩国、日本、美国、欧洲和南美洲的一些主要市场,取得了巨大的商业成功。目前国际上3个主流3G标准基本上都是采用CDMA作为无线接入技术。
1.1.3 第三代商用CDMA移动通信
1985年,国际电信联盟(ITU, International Telecommunication Union)提出了未来公众陆地移动通信系统(FPLMTS, Future Public Land Mobile Telecommunications System)的概念。1994年,ITU-R和ITU-T开始合作研究FPLMTS。1995年,ITU将FPLMTS更名为国际移动电信2000(IMT-2000, International Mobile Telecommunications),即第三代移动通信系统(3G)。1997年4月,ITU向全世界征求IMT-2000无线传输技术(RTT, Radio Transmission Technology)的全球标准建议。
1999年11月,在ITU-R会议上,以“第三代移动通信系统无线接口技术规范”建议的形式通过了5种无线传输技术,其中前3种技术是:美国通信工业协会(TIA)提出的cdma2000技术、欧洲电信标准协会ETSI提出的WCDMA技术和中国无线通信标准组织(CWTS, China Wireless Telecommunications Standards group)提出的TD-SCDMA技术。WCDMA和TD-SCDMA后向兼容GSM, cdma2000后向兼容IS-95。这些技术都以CDMA技术为基础,继承了扩频、Rake接收、快速功控等抗扰特征。IS-95与3种3G标准的联系和差异见表1-1。
表1-1 IS-95与3G标准比较
3G标准确立后,相关的产业成员根据各自利益成立了相关的标准化组织,第三代合作伙伴计划(3GPP,3rd Generation Partnership Project)和第三代合作伙伴计划2(3GPP2[4],3rd Generation Partnership Project 2)。其中3GPP2由美国高通、摩托罗拉以及CDMA产业的制造商和运营商组成。短短10年时间中,已经推出了cdma2000 1x的多个系列标准。IS-95向cdma2000 1x技术标准的演进如图1-1所示。
从图1-1可以看出,IS-95首先演进到cdma2000 1x Release0,之后cdma2000 1x Release0演进分两条路线,即cdma2000 1x EV-DO和cdma2000 1x EV-DV。1x EV-DO是Data Only或Data Optimization意思。cdma2000 1x完全后向兼容IS-95,目前已经推出cdma2000 1x Release0、cdma2000 1x Release A、cdma2000 1x Release B、cdma2000 1x Release C、cdma2000 1x Release D版本,商用比较多的是Release0版本。一般将cdma2000 1x Rel0/A/B称作2.5代。cdma2000 1x Release C&D的1x EV-DV版本基本没有商用系统。
图1-1 IS-95向cdma2000技术演进路线图
cdma2000 1x EV-DO已经推出了Release0、Release A、Release B、Advance版本,商用主要的是Release0、Release A版本。1x EV-DO系统一般被称作CDMA制式的第三代移动通信网络。
cdma2000是IMT-2000系统体制之一。按照标准的规定,cdma2000系统一个载波的带宽为1.25MHz。如果系统独立使用每个载波,则被叫作1x系统;如果系统将3个载波捆绑使用,则叫作3x系统。从商用情况来看,绝大多数CDMA运营商使用1x系统。
cdma2000 1x与IS-95A/B的终端可以接入cdma2000 1x系统,cdma2000 1x系统可以通过不同的无线配置(RC, Radio Configuration)同时支持1x终端和IS-95A/B终端。
cdma2000 1x在无线接口性能上较IS-95系统有了很大的增强,主要表现为:
① 可支持高速补充业务信道,RC4峰值速率可达307.2kbit/s;
② 采用了前向快速功控,提高了前向信道的容量;
③ 可采用发射分集方式可采用正交发送分集(OTD, Orthogonal Transmit Diversity)或空时扩频(STS, Space Time Spreading),提高了信道的抗衰落能力;
④ 提供反向导频信道,使反向相干解调成为可能,反向增益较IS-95提高3dB,反向容量提高1倍;
⑤ 业务信道可采用比卷积码更高效的Turbo码,使容量进一步提高;
⑥ 引入了快速寻呼信道,减少了移动台功耗,提高了移动台的待机时间,此外,新的接入方式减少了移动台接入过程中切换的影响,提高了接入成功率;
⑦ 仿真结果表明,cdma2000 1x系统的话音业务容量是IS-95系统的2倍,而数据业务容量是IS-95的3.2倍;
⑧ cdma2000 1x的无线IP网络接口采用成熟的、开放的因特网工程任务组(IETF, Internet Engineering Task Force)协议,支持简单IP和移动IP的Internet/Intranet的接入方式,实现了真正的Internet接入的移动性;
⑨ 从传输速率来看,IS-95标准的速率集是cdma2000 1x速率集的一个子集(RC1, RC2)。同时,cdma20001x提供增强速率集:前向RC3~RC9,反向RC3~RC6,从而在满足第三代移动通信高速分组数据业务的同时实现了从IS-95到cdma2000 1x的平滑过渡,cdma2000 1x能实现对IS-95系统的完全兼容,技术延续性好,可靠性较高。
1.cdma2000 1x EV-DV
1x EV-DV是对cdma2000 1x技术标准的继承和发展,它继承了cdma2000 1x的网络架构,使用与cdma2000 1x相同的频段,话音业务和数据业务用同一个载波传送,并且在cdma2000 1x数据业务的基础上提升前向和反向分组数据传输速率,以及提供QoS保证。这样使得1x EV-DV技术标准比1x EV-DO技术标准更复杂,在技术实现上和实际组网上都存在一定的困难,因此cdma2000 1x Release0演进到cdma2000 1x Release B后,1x EV-DV Release C&D只在实验室范围内有案例,基本上没有1x EV-DV系统部署商用。
由于1x EV-DV没有真正商用,而全球主要cdma2000运营商普遍认为1x EV-DO能够支持高速无线数据传输及提供QoS保证,在1x EV-DO Release A也可以支持IP话音(VoIP, Voice over IP)业务,因此1x EV-DV也就没有进一步发展的市场,本文不再详细介绍这一技术。
2.cdma2000 1x EV-DO
20世纪90年代后期,随着无线接入技术和因特网相互融合,对无线分组数据业务的需求也随之增长。以无线局域网为代表的无线接入技术虽然能提供较高的带宽,但是在安全性、计费和覆盖等方面的局限性,限制了它们的广泛应用。蜂窝移动通信网络可以提供广域的覆盖,具有良好的计费体系和安全架构,如果结合新的高速无线接入技术,在提供无线因特网业务方面将具有很好的应用前景。同时考虑到与以ADSL为代表的有线数据网络竞争的需要,要求这种新的蜂窝网络至少能提供与ADSL相比拟的数据带宽。鉴于此,高通公司从1996年开始开发了高数据速率(HDR, High Data Rate)技术,并于2000年被美国电信工业协会和美国电子工业协会(TIA/EIA, Electronic Industries Association)接受为IS-856标准(Release 0版本),又称为高速率分组数据(HRPD, High Rate Packet Data)或1x EV-DO。1x表示它与cdma2000 1x系统所采用的射频带宽和码片速率完全相同,具有良好的后向兼容性;1x EV-DO表示它是专门针对分组数据业务而经过优化了的技术。1x EV-DO于2001年被ITU-R接受为3G技术标准之一。
1x EV-DO是一种专为高速分组数据传送而设计的版本,频谱利用率较高,目前已经发展出Release0、Release A、Release B和Advance版本。Release0前向信道可在1.25MHz带宽内提供峰值速率达2.4Mbit/s, Release A前向信道可在1.25MHz带宽内提供峰值速率达3.1Mbit/s的高速数据传输服务。由于引入了TDMA的技术,1x EV-DO载波不能后向兼容cdma2000 1x手机终端话音业务,1x EV-DO系统需要使用独立的载波,移动台也需要使用双模方式来支持1x话音和1x EV-DO高速数据。cdma2000 1x采用了将话音信道和数据信道分离的方法演进到3G系统,这是因为数据和话音具有不同的特性。如延时,数据速率对实时性要求低于话音业务;误码率,数据业务对误比特率的要求高于话音业务;前反向非对称,一般而言,前向数据业务(基站到移动台)的速率需求较反向高出数倍,而话音业务则为严格的对称业务。
1x EV-DO可以在现有IS-95和cdma2000 1x网络平滑升级,和现有cdma2000 1x系统共基站或共天馈系统,从而很好地保护了IS-95及cdma2000 1x运营商的现有投资。1x EV-DO的功率控制与软切换的方式与IS-95及cdma2000 1x不同,其核心思想是通过动态控制数据速率而非功率,使每个用户以可能得到的最高速率通信。前向链路使用可变时隙的方式时分复用,1x EV-DO中的前向信道总以最高功率发送,使处于有利位置的用户得到非常高的速率。1x EV-DO前向信道采用虚拟软切换机制,终端连续测量激活集内所有导频的信噪比,从中选择信噪比最大的基站,作为自己当前服务基站,终端发送动态速率控制(DRC, Dynamic Rate Control)信道,该DRC信道由所选定的基站标识调制,基站可快速地相互切换。移动台不断测量导频强度,并不断请求一个与当前信道条件相符合的数据下载速率。基站按当时移动台所能支持的最大速率指配。当用户需求改变及信道条件改变时,动态地确定优化的数据速率,移动台在同一时刻只接收来自同一基站的数据。在反向,1x EV-DO用与IS-95、cdma2000 1x相同的软切换技术,移动台发送的信息被多个接入点接收,并支持高速分组数据突发。1x EV-DO采用Turbo编码技术,反向具有连续的导频,使解调性能得到改善。此外,cdma20001x EV-DO采用增强的无线链路协议(RLP, Radio Link Protocol),与TCP协议共同减少误帧率。其强大的空中链路鉴权与加密算法保证了用户的安全。
1x EV-DO系统最初是针对非实时、非对称的高速分组数据业务而设计的。高速传送是对1x EV-DO系统设计的核心功能要求,高速意味着需要基于有限的带宽资源,利用蜂窝网络向移动用户提供类似于有线网络(如ADSL)那样的高速数据业务。最初设计1x EV-DO系统时,主要是为了提供网页浏览、文件下载等无线因特网业务,它们要么具有非实时的特点,对业务的QoS保证没有严格的要求;要么具有非对称的特点,要求前向链路的传送速率和吞吐量明显高于反向链路。显然,随着业务的发展,对1x EV-DO系统功能的要求也将随之提高。在cdma2000 1x系统中,中低速数据业务和话音业务是码分复用的,共享基站发射功率、扩频码和频率资源。基站通过快速闭环功率控制技术补偿因信道衰落带来的影响,从而获得较高的频谱利用效率,对于中低速数据及话音业务而言,这是最佳的选择。但是,对于高速分组数据业务,这种快速功率控制并不能保证系统具有很高的频谱利用效率,尤其是当高速分组数据业务与传统的话音业务采用码分方式共享频率和基站功率资源时,系统效率会较低。1x EV-DO系统的基本设计思想是将高速分组数据业务与低速话音及数据业务分离开来,利用单独载波提供高速分组数据业务,而传统的话音业务和中低速分组数据业务由cdma2000 1x系统提供,这样可以获得更高的频谱利用效率,网络设计也比较灵活。在具体设计时,应充分考虑到1x EV-DO系统与cdma2000 1x系统的兼容性,并利用cdma2000 1x/1x EV-DO双模终端或混合接入终端(HAT, Hybrid Access Terminal)的互操作,来实现话音业务与高速分组数据业务的共同服务。
从1996年高通公司开始研发HDR技术,2000年形成1x EV-DO标准,2002年1x EV-DO产品进入商用阶段。2002年5月SKT开通全球首个1x EV-DO商用网络,1x EV-DO保持了快速的发展势头,截至2005年1月,已有SKT、KTF、KDDI、Verizon、Vesper、Monet等13家运营商成功部署了1x EV-DO商用网络,并有上百款1x EV-DO终端和十余款上网卡进入商用,全球的1x EV-DO用户数已超过1200万。目前,绝大多数1x EV-DO商用系统和终端都基于Rev. 0&A版本,正在向Rev. B演进中。下面对1x EV-DO的技术特征及相关业务进行简单描述。
(1)1x EV-DO Rev. A技术特征
① 前反向峰值速率大幅度提高
与1x EV-DO Rev. 0相比,在1x EV-DO Rev. A中前向链路峰值速率不仅从2.4Mbit/s提升到了3.1Mbit/s的新高度,更重要的是反向链路得到了质的提升。随着应用增量传送及灵活的分组长度的结合,以及混合自动请求(HARQ, Hybrid Automatic Request)重传和更高阶调制等技术在反向链路的引入,1x EV-DO Rev. A实现了反向链路峰值速率从1x EV-DO Rev. 0的153.6kbit/s到1.8Mbit/s的飞跃。
② 小区前反向容量均衡
通过在手机中采用双天线接收分集技术和均衡技术,1x EV-DO Rev. A的前向扇区平均容量可以达到1500kbit/s,较1x EV-DO Rev. 0(平均小区容量850kbit/s)提高75%。1x EV-DO Rev. A的反向平均小区容量也得到大幅度的提升,从1x EV-DO Rev. 0的300kbit/s增加到600kbit/s。如果基站上采用4分支接收分集技术,反向平均小区容量还可进一步提高至1200kbit/s。
③ 全面支持QoS
与1x EV-DO Rev. 0相比,1x EV-DO Rev. A在QoS采取了更为灵活和有效的QoS控制机制,QoS水平取得了显著提高,1x EV-DO Rev. A中引入了多流机制,使系统和终端可以基于应用的不同QoS要求,对每个高层数据流进行资源分配和调度控制。同时,1x EV-DO Rev. A中还提高了反向活动指示信道的传输速率,使终端可以实时跟踪网络的负载情况,在系统高负载时,保证低传输时延数据流的传输。此外,1x EV-DO Rev. A还引入了更多的数据传输速率和数据分组格式,使系统可以更灵活地进行调度。总之,1x EV-DO Rev. A在保证系统稳定性的前提下,可以灵活而有效地满足不同数据流的传输要求,从而在一部终端上可以同时支持实时和非实时等多种业务。
④ 低接入时延
1x EV-DO Rev. A对接入信道和控制信道均进行了优化。首先,在接入信道上可以支持更高的传输速率和更短的接入前缀,使用户可以在发起服务请求时更快地接入网络;其次,在控制信道上可以支持更短的寻呼周期,使用户可以较快地响应来自网络的服务请求;此外,1x EV-DO Rev. A高层协议中引入了三级寻呼周期机制,使终端可以适配网络服务情况的同时降低功耗,提高待机时间。这对支持需要频繁建立和释放信道的业务,如按键通话(PTT, Push-to-Talk)和即时消息(IM, Instant Message)等非常重要。
⑤ 低传输时延
在进行数据传输时,1x EV-DO Rev. A引入了高容量模式和低时延模式。采用低时延模式可以采用不同的功率来传输某数据分组的各子信息分组。对首先传输的子信息分组采用较高功率发射,从而使该数据分组提前终止传输的概率提高,降低了平均传输时延。这对支持VoIP和可视电话等实时业务十分重要。
⑥ 低切换时延
1x EV-DO Rev. A中引入了数据源控制(DSC, Data Source Control)信道,使终端基于信道情况选择其他服务小区时,可以向网络进行预先指示,提前同步数据传输队列,大大降低了前向切换时延。这对支持VoIP和可视电话等实时业务十分重要且效果显著。
(2)1x EV-DO Rev. B技术特征
由于WCDMA的HSPA技术已经推出7.2Mbit/s的下载速率,而且5MHz带宽内WCDMA可以达到14.4Mbit/s。因此1x EV-DO Rev. A技术将继续演进,以确保其可以和WCDMA相抗衡。1x EV-DO Rev. A后续演进1x EV-DO Rev. B, Rev. B将分为两个阶段,第一阶段对Rev. A软件升级,实施多载波捆绑技术(未提升单载波速率),3载波捆绑单用户前向峰值速率为9.3Mbit/s,反向峰值速率5.4Mbit/s。第二阶段进行信道板硬件替换,采用前向支持64QAM和8192大分组新技术,单载波前向峰值速率提高到4.9Mbit/s,3载波捆绑可使单用户前向峰值速率进一步提高到14.7Mbit/s。
从技术实现上面来看,话音业务和数据业务分开,既保持了高质量的话音,又获得了更高的数据传输速率。网络规划和优化上1x EV-DO和cdma2000 1x也基本相同,各个主要设备制造商的系统都能支持从cdma2000 1x向1x EV-DO的平滑升级,这对于电信运营商在技术和投资方面的选择都很理想,有助于1x EV-DO的推广。目前1x EV-DO Rev. B已经有实验网在测试,相信不久的将来就能实现商用。
(3)基于1x EV-DO技术的新业务
得益于前反向峰值速率和平均小区容量大幅度提高,以及对QoS的支持,1x EV-DO Rev. A系统除了可以明显提高用户在现有网络上开展服务的体验外,还可以支持很多对QoS有较高要求的新业务。
① 可视电话
作为一项有代表性的3G业务,可视电话业务一直受到运营商的特别关注。可视电话业务可以提供实时的话音和视频的双向通信。移动用户可以通过可视电话与其亲友和朋友分享重要的时刻及其感受。运营商还可以在可视电话之上开发其他的增值服务,如可视会议、多人交互游戏、保险理赔、远距离医护、可视安全系统等。可视电话具有高带宽和高实时性的要求,因此可以在保证QoS的1x EV-DO Rev. A网络上开展。1x EV-DO Rev. A中大幅提高的反向速率和反向的频谱效率,是可视电话业务顺利开展的保证。1x EV-DO Rev. A的QoS机制可以支持可视电话要求的快速呼叫建立、低端到端延时、快速切换。另外,采用接收分集技术将可以更好地提升可视电话的服务质量。
② VoIP及VoIP和数据的并发业务
顺应网络和业务向全IP化演进的趋势,1x EV-DO Rev. A还可以支持分组网络上的VoIP业务。与可视电话一样,VoIP有较高的实时性要求,这些都可以通过1x EV-DO Rev. A特有的QoS机制得到保证。但另一方面,相比于可视电话业务,VoIP所需的带宽较低,而对打包效率和抗时延抖动有更高的要求。1x EV-DO Rev. A中针对VoIP将数据分组格式进行了优化。同时,为更好地支持话音特性的数据分组的传输,3GPP2还制定了C.S0063规范,定义了基于分段成帧技术和分组头压缩技术。1x EV-DO Rev. A每载扇区可以支持高达44个VoIP呼叫,已超过CDMA1x网络上的电路型话音的容量。若采用如接收分集和干扰消除等技术,容量还可进一步增大。在1x EV-DO Rev. A网络上开展VoIP业务,用户不仅可以获得与电路型话音业务相同的话音质量,还可以通过一部终端,进行话音和数据的并发通信。例如在通话时收发E-mail和上网浏览,或是在通话的同时,向对方传送多媒体内容,如文本、图片、音频、视频等。甚至可以在进行数据应用的同时(如下载或移动游戏等),发起和接听话音呼叫。
③ 按键通话和即时多媒体通信
按键通话(PTT, Push-to-Talk)业务是一种一对一或一对多的群组间半双工通话即按即讲业务。即时多媒体通信又使PTT扩展到可以包含文本、图片和视频等多媒体。除了和可视电话及VoIP一样,要求快速呼叫建立、低端到端延时及快速切换等之外,PTT和IM还要求网络有能力支持频繁和快速的呼叫建立和释放。1x EV-DORev. A在接入信道上引入的更高的传输速率和更短的接入前缀,在高层协议中引入的三级寻呼周期机制,可以使终端在满足上述要求的同时降低功耗,提高待机时间。
④ 移动游戏
联机在线式移动游戏,可以是单人(人与服务器间交互)或多人交互式游戏。有了移动交互式游戏,用户就可以在路上继续进行其在家时玩的游戏。不同的交互式游戏,对带宽的要求差异较大。如有的场景式游戏需要较高的带宽以实时传送场景地图,而有的游戏则需要在游戏者按键操控时传送较少的数据分组。1x EV-DO Rev. A在前/反向上都可以支持较高的数据速率,可以满足实时场景式游戏的要求。同时1x EV-DO Rev. A还针对数据量较少、但数据分组发送很频繁的游戏应用设计了非常灵活的组包方式。如可以将若干个小的数据分组组成一个较大的数据分组进行传送,既保证了传输效率,又减小了数据分组的传输等待时间。
⑤ 广播多播业务(BCMCS, Broadcast Multiple Cast Services)
1x EV-DO提供更高的前反向扇区容量和峰值速率,使用户可以快速下载或上传大量数据。但是1x EV-DO网络提供的是单播技术,即网络上传输的数据仅能够为一个用户所接收。当小区内的很多用户需要同时接收相同的内容时,如很多用户同时观看相同的流媒体内容,单播方式将占用大量的网络资源,使网络处于高负载状态。这种情况下单播方案是一种很不经济的传输方式。为了以较经济的方式向大量用户同时传送多媒体内容,3GPP2于2004年3月完成了基于1x EV-DO Rev. 0的金牌多播标准,后又于2005年8月完成了采用OFDM调制方式的铂金多播标准,相关BCMCS地面网络标准也已于2005年完成。通过在广播时隙上采用OFDM调制方式,铂金多播较基于1x EV-DO Rev. 0的金牌多播可以实现大约3倍的容量提升,在98%的覆盖范围内可实现1.2Mbit/s的数据速率(1x EV-DORev. 0在双天线接收的情况下为409.6kbit/s)。广播多播可以与1x EV-DO共享一个载波,使1x EV-DO载波在网络忙时和闲时均能得到充分地利用。运营商可以在部署1x EV-DO Rev. A系统的同时,在同一个载波上分配一些时隙部署BCMCS并在BCMCS平台上逐步开发一些有特色的服务,如与移动电视和1x EV-DO单播相捆绑的综合多媒体传送服务;也可将现在受到广泛关注和认可的基于1x单播分组网络的流媒体业务过渡到BCMCS平台,提升网络传送视频流媒体的容量,以降低业务成本。
1.1.4 CDMA向4G演进途径
随着3G移动通信系统大规模商用,业界已经开始了4G网络的技术研究。由于3GPP和3GPP2两大3G技术标准阵营代表各自的利益不同提出了不同的演进路线,3GPP阵营提出了长期演进(LTE, Long Term Evolution)的4G演进路线,3GPP2提出了超移动宽带(UMB, Ultra Mobile Broadband)的4G演进路线。在3G标准研究中,高通公司占据大部分的专利,获得了超额的经济利益,因此高通主导的UMB技术体制没有得到系统设备厂商及运营商的支持,世界上最大的CDMA运营商中国电信及美国CDMA运营商Verizon均选择了LTE作为4G网络的演进技术,因此UMB技术基本处于停滞状态。
LTE无线接入技术采用了正交频分多址(OFDMA)和多路输入/输出(MIMO)等新技术,LTE细分为频分双工(FDD, Frequency Division Duplex)和时分双工(TDD, Time Division Duplex)两种技术,两种技术的差别是上行和下行是频分还是时分。其中TDD-LTE是中国3G制式TD-SCDMA的演进路线。LTE的无线信道带宽可以从1.4~20MHz灵活变化,在20MHz带宽时下行最大速率可以达到174Mbit/s,上行最大速率达到53Mbit/s,极大地提高了用户的体验,降低了数据流量的传输成本。频率资源是一种稀缺资源,在近半个世纪的现代无线通信发展过程中,不断有新的频率增容技术出现。从最初的FDMA到TDMA/CDMA,再到4G的OFDMA,相同频带下传输的速率不断增大。
WCDMA演进到LTE相对比较顺利,因为3GPP组织在研究LTE技术时已经考虑了WCDMA及HSPA系统和LTE系统之间的互操作问题,但cdma2000 1x和1x EV-DO网络演进到LTE网络将面临较多的挑战。因为CDMA网络之前是考虑演进到UMB技术体系,现在改为演进到LTE技术体系,这需要1x EV-DO技术标准组织3GPP2制订和LTE技术标准之间的互操作标准规范,使得CDMA/LTE的双模终端可以在CDMA和LTE网络之间享受到无缝切换和漫游。