cdmaOne和cdma2000標準體系及演進

2019-11-05 02:34:50

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　　摘要本文簡要描述了基于IS-95的CDMA系統和cdma2000系統的標準體系結構及其演進過程，其中包括無線接口、A接口、移動應用部分、智能網、短消息、定位和分組數據等部分。
　　
　　要害詞標準 CDMA cdma2000
　　
　　在我國，GSM系統已經經過充分的發展，很多從事移動通信行業的人士對GSM系統的標準體系已經非常熟悉了。而CDMA系統的標準體系采用了一種與GSM系統完全不同的思路。
　　
　　GSM系統的標準體系可以理解為“橫切”，也就是說，將整個系統劃分為若干“階段”，整個系統的所有部分都步調一致地按照“階段”向前發展。CDMA系統的標準體系則可以理解為“豎切”，也就是說，將整個系統劃分為相對獨立的部分，每個部分按照自己的步調前進。
　　
　　CDMA標準體系的這個特點在2G向3G過渡過程中可以明顯地顯示它的優越性。整個系統中，除了修改空中接口和A接口，增加分組部分以外，其他部分（包括智能網、電路核心網、短消息等）都與2G或3G無關，可以在兩個系統間共享。
　　
　　下面將分別介紹CDMA標準體系中的各個部分。
　　
　　1 無線接口
　　CDMA系統的無線接口經歷了IS-95、IS-95A、IS-95B、cdma2000、1x/EV-DO和1x/EV-DV幾個發展階段。
　　
　　其中IS-95是最早期的一個版本，由于不成熟，實際上并沒有投入商用。第一個大規模進入商用的版本是IS-95A。IS-95A的先進性和成熟性經過了時間的充分檢驗，直到現在，該系統仍然在廣泛使用。
　　
　　IS-95B是一個生不逢時的版本。在發布IS-95B后僅半年的時間就發布了cdma2000標準，所以，大多數運營商選擇了跳過IS-95B，直接使用cdma2000的過渡方式。從技術上來說，IS-95B也沒有大的進步，主要改進是采用信道捆綁方式提供中速的數據業務。
　　
　　cdma2000是IMT2000系統的主要模式之一。按照標準的規定， cdma2000系統一個載波的帶寬為1.25MHz。假如系統分別獨立使用每個載波，則被叫做1x系統；假如系統將3個載波捆綁使用，則叫做3x系統。從商用情況來看，絕大多數CDMA運營商計劃使用1x系統，幾乎沒有人考慮使用3x系統。
　　
　　1x系統的下一個發展階段被叫做1x/EV-DO，其中EV是演進的縮寫，而DO是指僅支持數據（Data Only）。這項技術的特點是在CDMA技術的基礎上引入了TDMA技術的一些特點，從而大幅度提高了數據業務的性能。在單個載波中，數據傳輸速率最高可以達到2.4Mbit/s，平均吞吐量大約為600kbit/s。但是，由于引入了很多TDMA的技術，使1x/EV-DO不能前向兼容。在實際使用，1x/EV-DO系統需要使用獨立的載波，移動臺也需要使用雙模方式來支持語音和數據。到目前為止，3GPP2已經完成了1x/EV-DO的空中接口和A接口的標準，而網絡部分采用基于ip技術的分組網絡。
　　
　　為了克服1x/EV-DO技術在前向兼容方面的缺點，3GPP2正在制定1x/EV-DV的標準。1x/EV-DV仍然采用了CDMA體系一貫的前向兼容思路，即可以與1x系統共存在同一個載波中。1x/EV-DV的標準預計將在2002年4月發布第一個版本。
　　
　　2 A接口
　　A接口一直是CDMA標準體系中最有爭議的部分。在早期，美國TIA制定了IS634和IS634A標準。但由于多方面的原因，這兩個標準一直缺乏可操作性。
　　
　　　　第一個具有可操作性的A接口標準是由CDG發布的IOS 2系列標準。這個系列的標準是為了配合IS-95A空中接口標準而制定的。在這個標準系列中，IOS2.4版本是為了滿足中國的需要而制定的，我國也發布了對應的行業標準。
　　
　　IOS3系列標準是與IS-95B空中接口對應的A接口標準。由于IS-95B沒有廣泛的應用，所以IOS3標準也沒有實際的使用。
　　
　　在cdma2000系統中，絕大部分標準都是3GPP2制定的。但在A接口部分，由于CDG在制定IOS2系列和IOS3系列標準中建立的影響力，使得CDG在制定cdma2000系統的A接口標準中仍然占有重要的地位。最后發布的標準實際上是兩個組織共同努力的結果。3GPP2的Release 0的A接口標準對應于CDG的IOS 4.0。而3GPP2的Release A的A接口標準對應于CDG的IOS 4.1。
　　
　　到目前為止，A接口可以分為9個小的部分。其中，A1、A2和A5接口用于基站控制器（BSC）和交換機（MSC）之間，分別傳送信令、話路和電路型數據，其物理層仍然使用傳統的PCM電路。A3和A7接口用于兩個BSC之間，分別傳送信令和用戶數據，主要用于支持BSC間的軟切換。A8和A9兩個接口用于BSC和分組控制功能（PCF）之間，但在實際的運用中，幾乎沒有采用開放這兩個接口。PCF和分組數據服務節點（PDSN）間的接口是A10和A11，這是無線網路和分組網路間的重要接口點。
　　
　　3 移動應用部分
　　移動應用部分包括MSC、VLR、HLR、AC和短消息中心間的接口。CDMA系統采用的移動應用部分叫做3GPP2 N.S0005，對應的美國標準叫做ANSI-41D，它的最大特點就是與空中接口的無關性。在美國，除了CDMA系統以外，還有AMPS、TDMA等技術，而這些技術都統一使用ANSI-41D作為其核心網絡的標準。對基于IS-95A的CDMA系統來說，可以使用ANSI-41D標準作為其移動應用部分的標準，而cdma2000也可以使用ANSI-41D作為其移動應用部分的標準。換句話說，從IS-95到cdma2000的過渡在這個部分是完全平滑過渡。
　　
　　ANSI-41的下一個版本正在制定的過程中。但是新版本中主要技術內容已經通過多種形式發布了，其中部分內容已經在當前網絡中使用，其中包括與七號信令有關的內容。由于ANSI-41系列標準對空中接口的獨立性，新增加的內容將不會影響cdma2000的實施。
　　
　　4 智能網
　　智能網是當前移動通信網標準體系中非常重要的一個部分，現在的很多新業務都需要利用智能網技術來開展。
　　
　　在CDMA標準體系中，智能網部分被稱為WIN，它劃分為4個部分：第一階段、預付費部分、第二階段和第三階段。
　　
　　第一階段可以認為是起步階段，從技術上來說，在這個階段的WIN還很不完善。但它明確定義了在移動通信網中使用智能網技術的基本概念，其中包括各個功能平面等。可以認為這是WIN的一個良好的開端。
　　
　　事實上，預付費部分的名稱與其內容并不完全相符。預付費部分是WIN發展過程中的一個重要階段，而不是僅僅定義了預付費業務。它完善了WIN中的很多細節部分，WIN中使用的很多觸發器、消息和參數都在這個部分中進行了定義。相對而言，在第二階段和第三階段僅新定義了很少的觸發器。
　　
　　假如說前面兩個部分完善了WIN的理論部分，則第二階段豐富了WIN的業務。第二階段定義的業務包括各種基于計費的業務、入呼屏蔽等。第三階段主要是基于位置信息的業務，它與下面將討論的定位業務是緊密結合在一起的。
　　
　　5 短消息
　　對IS-95A系統和cdma2000系統來說，短消息部分的標準是共用的。在3GPP2，短消息的標準是C.S0015-0，事實上它是直接引用美國很早以前就發布的IS637標準。這個標準規定了短消息的應用層結構以及在空中接口上的傳送方法。在網絡上，短消息利用ANSI-41消息傳送。
　　
　　6 定位
　　定位業務是非常具有CDMA特色的業務之一。在CDMA系統中，為了軟切換的需要，移動臺需要不停地掃描來自不同基站的信號，并計算這些信號的時延。而時延可以轉換為與基站的距離。假如能夠接收到多個基站的信號，就可以確定移動臺的相對位置。除了這個技術以外，在室外條件下，還可以使用GPS定位技術以提高精度。所以，CDMA系統中采用的定位技術叫做“混合定位技術”。
　　
　　在無線接口上，支持上述兩個要害技術的標準是3GPP2 C.S0022，對應的美國標準是IS801。在網絡部分，有多個標準與C.S0022配合。除了用于美國緊急呼叫業務的以外，最主要的一個是3GPP2 N.P0013，對應的美國標準為IS881。這個標準主要規定了定位系統的網絡結構，及其網絡實體間的信令。它規定定位系統由兩個功能實體構成，其中定位實體（PDE）負責實現具體的定位操作；而移動定位中心（MPC）負責接口功能，對外提供位置信息，并保證安全和個人隱私。
　　
　　在應用部分的標準還不完善，正在制定的標準有智能網第三階段的標準。它主要規定了智能網如何使用定位信息提供業務。在3GPP2，這個標準是N.P0011，對應的美國標準為IS843。定位部分的標準也同樣適用于IS-95A系統和cdma2000系統。
　　
　　7 分組數據
　　CDMA數據業務的最大特點是充分利用IP技術。在分組數據領域，3GPP2實際上僅僅制定了一個標準文件——P.S0001。與GSM系統中GPRS多達數千頁文件不同，3GPP2制定的這個標準文件僅僅是63頁！
　　
　　這份文件僅說明了幾個基本的內容：
　　
　　• 分組網絡的參考模型，它由PDSN/FA、RADIUS和HA等有限的幾個功能實體構成。
　　
　　• 引用IETF已經發布IP標準的非凡要求。
　　
　　• 為了解決無線系統計費的非凡要求，定義了話單的格式。
　　
　　除了上述內容以外，所有的具體協議都直接引用IP標準，從而將分組網絡構建在IP技術基礎上。綜上所述，CDMA系統的標準體系采用了一種非常具有自己特點的方式。這種方式的一個重要原則是將各個部分相對獨立開來，從而保證在演進的過程中能夠平滑過渡。

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