EV-DO

目录·简介
·发展概况
·EV-DO Rev A技术特点
·EVDO无线上网卡设置



简介

EVDO(EV-DO)实际上是三个单词的缩写:Evolution(演进)、 Data Only。

其全称为:CDMA2000 1xEV-DO,是CDMA2000 1x演进(3G)的一条路径的一个阶段。这一路径有两个发展阶段,第一阶段叫1xEV-DO,即“Data Only”,它可以使运营商利用一个与IS-95或CDMA2000相同频宽的CDMA载频就可实现高达2.4Mbps的前向数据传输速率,目前已被国际电联ITU接纳为国际3G标准, 并已具备商用化条件。第二阶段叫1xEV-DV。1xEV-DV意为“Data and Voice”,它可以在一个CDMA载频上同时支持话音和数据。2001年10月 3GPP2决定以朗讯、高通等公司为主提出的L3NQS标准为框架,同时吸收摩托罗拉、诺基亚等提出的1xTREME标准的部分特点,来制定1xEV-DV标准。2002年6月,该标准最终确定下来,其可提供6Mbps甚至更高的数据传输速率。

CDMA2000 1xEV-DO技术分析1xEV-DO是一种针对分组数据业务进行优化的、高频谱利用率的CDMA无线通信技术,可在1.25MHz带宽内提供峰值速率达2.4Mbps的高速数据传输服务。这一速率甚至高于WCDMA 5MHz带宽内所能提供的数据速率。为了在不影响现有网络话音通信的前提下支持高速数据业务,1xEV-DO 采用了将语音信道和数据信道分离的方法。这是因为数据和语音具有不同的特性。如延时,数据速率对实时性要求低于语音业务;误码率,数据业务对误比特率的要求高于语音业务;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。而语音业务则为严格的对称业务。

1xEV-DO与现有 IS-95 和 CDMA2000 1x网络兼容,从而很好地保护了IS-95 及 CDMA2000 1x运营商的现有投资。其中,1xEV-DO的码片速率、功率需求、信道带宽与 IS-95及 CDMA2000 1X相同;1xEV-DO可沿用现有网络规划及射频部件,基站可与IS-95或 CDMA2000 1x合一,成本低廉。1xEV-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。在 1xEV-DO中,接入点总以最高功率发送,使处于有利位置的用户得到非常高的速率。前向信道上, 1xEV-DO采用虚拟软切换机制,移动台在同一时刻只接收来自同一接入点的数据。根据实时的DRC(动态速率控制)信息,基站可快速地相互切换。同时,基站测量载干比(C/I)并在DRC信道向移动台指示最佳接入点;移动台不断测量导频强度,并不断要求一个与当前信道条件相符合的数据速率。接入点按当时移动台所能支持的最大速率进行编码。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。在反向,1xEV-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;还有,支持高速分组数据突发。1xEV-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,CDMA2000 1xEV-DO采用增强的无线链路协议(RLP),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。

发展概况

CDMA2000 1x EV-DO标准最早起源于Qualcomm公司的HDR技术,早在1997年的时候Qualcomm就向CDG提出了HDR(高速数据)的概念,此后经过不断地完善和实验在2000年3月份以CDMA2000 1x EV-DO的名称向3GPP2提交了正式的技术方案。1xEV的意思是 ''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''Evolution'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''',也表示标准的发展,DO的意思为Data Only(后来有为了能够更好地表达此技术的含义,把Data Only改为Data Optimized,表示EV-DO技术是对CDMA2000 1X网络在提供数据业务方面的一个有效的增强手段)。同年10月份3GPP2投票表决把该标准定义为C.S0024, 在美国的TIA/EIA称为IS-856。2001年12月在ITU的会议上,CDMA2000 1x EV-DO技术作为CDMA2000家族的一个分支被吸纳为IMT-2000标准之一。

标准发展的同时有技术实现手段的支持才能够最快速地把技术应用到市场,由于EV-DO技术实际上是来源于Qualcomm公司的HDR技术,因此Qualcomm公司也能够及时地推出相应的MODEM芯片,在2001年第二季度Qualcomm公司已经宣布可以批量生产EV-DO的网络侧和终端用的芯片CSM5500和MSM5500.其实技术标准与芯片的竞争归根结底是为了取得市场上的领导地位,众所周知Qualcomm公司依靠CDMA技术专利和芯片制造能力得到了丰厚的利润。对于CDMA技术专利的收益,其它公司自然无法染指,但是对于CDMA芯片的利润早已是众多实力雄厚的芯片制造商和通信设备制造商觊觎已久的了,目前世界上已经有三星、德州仪器、诺基亚等公司有能力制造CDMA2000系列的MODEM芯片了,实际上三星公司从1999年起就在其基站中使用自己制造的CDMA2000 1X芯片,在其EV-DO基站中仍然是使用自己开发的EV-DO芯片。“我们欢迎竞争,但不愿意丢失市场份额”,这是Qualcomm的看法,有些像现在的乒乓球运动,不过从长远的角度看,竞争的出现的确是利大于弊。

从系统设备制造商看,目前为止,已经宣布支持EV-DO的设备制造商有:Hitachi, Samsung, Lucent, LGIC, Nortel, Ericsson, Airvana, ComDev, Motorola以及中兴、华为等。而且原来有CDMA2000 1X设备的厂家几乎都声称自己的设备可以“平滑升级到EV-DO”。确实,韩国的SKT和KT Freetel就是采用三星的基站,花了小的代价从1X升级到1X+EV-DO.现在网络运行良好。

这里我们可以稍微讲一下EV-DV。在CDMA2000 1X阶段之后,从技术本身讲应该说EV-DV是1X的后续演进阶段,EV-DV也兼容CDMA2000 1X。因此曾经有人想跳过DO,直接到达DV阶段,在以前的通信展会上也曾经有公司进行过EV-DV的演示。但是EV-DV是要把语音和数据业务放在同一个载波里面传输,而且是更高速的数据业务,因此从技术实现本身和实际组网上都存在很大难度,还有很多问题需要进行实验、仿真来分析、解决。从最基础和最关键的芯片制造角度看,制造EV-DO芯片需要具有CDMA2000 1X的芯片制造经验,目前来看只有Qualcomm和三星有自己的CDMA2000 1X芯片,而Qualcomm又是一直大力宣扬源自其HDR的EV-DO,韩国和日本也已经采用三星提供的EV-DO基站进行组网商用,所以虽然在去年5月份3GPP2确定了CDMA2000 1x EV-DV的标准,但是距离实际的商用设备出现还需要有很长一段时间。


EV-DO Rev A技术特点

  前反向峰值速率大幅度提高

  与EV-DO Rev 0相比,在EV-DO Rev A中不仅前向链路峰值速率从2.4Mbps提升到3.1Mbps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HybridARQ和更高阶调制等技术在反向链路的引入,DO Rev A实现了反向链路峰值速率从DO Rev0的153.6Kbps到1.8Mbps的飞跃。

  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,EV-DO Rev A的前向扇区平均容量可以达到1500Kbps,较EV-DO Rev 0(平均小区容量850Kbps)提高75%。EV-DO Rev A的反向平均小区容量也得到大幅度的提升,从EV-DO Rev 0的300Kbps增加100%,达到600Kbps。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1200Kbps。

  全面支持QoS

  与EV-DO Rev 0相比,EV-DO Rev A在QoS支持方面进行了优化,取得了显著提高,具体体现在以下方面:

  灵活和有效的QoS控制机制

  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,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数据传输。此外,EV-DO Rev A还引入了更多的数据传输速率和数据包格式,使系统可以更灵活地进行调度。总之,EV-DORevA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。

  低接入时延

  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,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,如即按即讲(PTT)和即时通信(IMM)等非常重要。

  低传输时延

  在进行数据传输时,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包的各子信息包。对首先传输的子信息包采用较高功率发射,从而使该数据包提前终止传输的概率提高,降低了平均传输时延。这对支持入VoIP和可视电话等实时业务十分重要。

  低切换时延

  EV-DO Rev A中引入了DSC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。

  EV-DO Rev A支持的新业务

  得益于大幅度提高的前反向峰值速率和平均小区容量以及对QoS的支持,EV-DO Rev A系统除了可以明显提高用户对于已在CDMA1X和EV-DO Rev 0网络上开展的服务的体验外,还可以支持很多对QoS有较高要求的新业务。

  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语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、可视安全系统等等。

  可视电话具有高带宽和高实时性的要求,因此应在能保证QoS的EV-DO Rev A网络上开展。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。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。

  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,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。EV-DO Rev A中针对VoIP将数据包格式进行了优化。同时,为更好地支持语音特性的数据包的传输,3GPP2还制定了C.S0063规范,定义了基于segment的成帧技术和头压缩技术。

  EV-DO Rev A每扇区可以支持高达44个VoIP呼叫,已超过CDMA1X网络上的电路型语音的容量。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EV-DO Rev A网络上开展VoIP业务,用户不仅可以获得与电路型语音业务相同的话音质量,还可以通过一部终端,进行语音和数据的并发通信。例如在通话时收发Email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),发起和接听语音呼叫。

  Push-to-Connect和即时多媒体通信

  Push-to-Connect(PTC)业务是一种一对一或群组间半双工的即按即讲业务。即时多媒体通信又使PTC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,PTC和IMM还要求网络有能力支持频繁和快速的呼叫建立和释放。EV-DORevA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。

  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包。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EV-DO Rev A还针对数据量较少、但数据包很频繁的游戏应用设计的非常灵活的组包方式。如可以将若干个用户小的数据包组成一个较大的数据包进行传送,即保证了传输效率,又减小了数据包的传输等待时延。

  基于BCMCS的多播业务

  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先是于2004年3月完成了基于DO Rev0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1.2Mbps的数据速率(DORev0在双天线接收的情况下为409.6Kbps)。金牌多播和铂金多播可以与DO共享一个载波,使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CDMA1X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。

  EV-DO Rev A系统可以支持很多对QoS有较高要求的新业务。

EV-DO的速率控制机制

根据相关的理论研究,已经得到如下的结论:“在SNR高的时候增加数据传输量和在SNR较差的时候减少数据的传输量,这样的传输机制相对于使用变化的功率来传输恒定速率的数据可以得到更大的系统容量”(Goldsmith and Varaiya, IEEE Trans. On Information Theory, Nov. 1997)。因此,功率控制对于电路类型的连接是有益处的,但是在进行分组数据业务时会减少系统吞吐量。所以,在针对分组数据业务的EV-DO系统中采用了速率控制的机制。

前向调度机制

系统吞吐量也与调度算法有很大关系。1xEV-DO系统采用了Fair调度方法,每个希望得到服务的用户的DRC申请将被保存在基站系统,并计算出一段时间内单个用户的平均DRC数值,当此用户当前通过DRC申请的速率大于上面的平均DRC速率时,此用户得到服务,否则不给予服务。这样,对于每个用户得到服务的机率都是相同的,系统总是在当前用户无线环境最好的状态下提供业务服务。增大了系统容量,同时又保证了用户之间的平等。

EV-DO的协议设计

EV-DO空中接口采用分层的结构,共分为七层,这样做的好处是使协议各层间相互独立,信令简化,便于维护。每个协议可以单独进行谈判,在进行系统开发时,模块化的设计允许单独对某个协议/软件进行更新。空中接口协议分层不会对数据业务吞吐量造成影响。

从EV-DO总体的网络协议栈来看,只有物理层, RLP层, 和相关的信令是由1xEV-DO标准定义的,PPP 和上层协议基于IETF 标准。

EV-DO的网络结构

EV-DO标准中定义了两种网络结构,分别称为Phase 1和Phase 2,实际上这两种网络结构并没有演进的关系,可以说是实现EV-DO网络的两种不同方法。从上图我们可以看出Phase 1结构对原有的1X网络改变不大,在接口上增加了A12和A13两个接口,这两个接口都是从AN中新增加的SC/MM(会话控制/移动性管理)模块中发出的,分别与AN_AAA和其它AN连接,用于EV-DO终端的鉴权认证和切换。因此要从现有1X网络升级到EV-DO只须在原来的BSC中增加SC/MM模块即可,有的厂家的设备为了最大限度地减少对原有设备的改动和对现有网络的影响,把SC/MM模块单独拿出来形成一个新的网元设备,并提供公开的A12和A13接口。公开的A13接口比较重要,它可以支持AT在不同设备厂家之间的切换和漫游,如日本KDDI的EV-DO网络分别是由三星和日立公司提供的网络设备,两家公司都提供公开的A13接口,因此能够做到AN之间的互联。如果没有A13接口,那么在AT从一个AN切换到另一个AN时,将需要重新进行协商、登记(即重新建立session),这不仅会使AT的响应速度变慢,而且还会增加系统的负荷。

Phase 2结构是把SC/MM功能模块从AN中分离出来,搬到PCF中。从而增加了新的接口如A14, A15, Ax.接口。实际上SC/MM功能模块与AN内呼叫处理模块联系非常紧密,放在AN内部是比较合理的结构,放在PCF中意义不大,而且目前多数厂家的设备都是将PCF集成在BSC内,如果按Phase II架构进行标准化需要AN和PCF都进行改动,无法做到在1x系统上的平滑过渡。

双模终端的混合操作模式

关于双模混合终端的操作模式目前没有明确的定义和规范,一般来说都是运营商来确定双模手机在自己的网络中如何选择网络和进行状态间的转换。Qualcomm公司层提出过双模终端的状态迁移图:

一般来说,当手机在两个网络中都成功地进行了登录以后,手机就工作在时隙模式(slotted),可以是只监视1X网络的时隙模式也可以是同时监视1X和EV-DO网络的时隙模式,总之是永远要对1X网络进行监听,因为和数据业务比起来语音业务还是要优先保障的。但是经过实验显示,双模终端在同时监视1X和EV-DO网络的时候会很费电,因此应该设定一个时长,当超过这个时长的时候就转入只监听1X网络的时隙模式。


EVDO无线上网卡设置
  将即插即用的无线上网卡插入笔记本电脑中,windows xp能识别并装好驱动。接下来就配置ap,ap分为带网关和不带网关的,不带网关的ap就相当于集线器,在这里笔者重点介绍一下不带网关的ap配置。
  以netgear me102 ap为例,用ap自带的usb连接线把ap和笔记本电脑上的usb接口连接,安装自带的设置软件。
  1、“开始”的“程序”中找到“netgear me102 apaccess point usb management”并点击,在ap的设置界面中,点击“configure”,进入配置窗口。
  2、在“general”项,access point name和essid中可随意填写便于记忆的名称。channel也可任意选取,但笔记本电脑中的无线网卡要与其统一。
  3、“rates”设为“auto”。
  4、在“ip setting”项,如果使用的是dhcp(动态分配ip地址),选上“dhcp enable”即可,将“dhcp primary prot”设为ethernet。
  5、在“encryption”项,家庭内使用的笔记本电脑,一般采用disable,即禁用标准加密算法wap。以后两项均可不用考虑。
  到此,ap设置完成。
  打开“网上邻居”的“属性”到“无线网络连接状态”,在“属性”中的“无线网络连接属性”,点击“无线网络配置”,在“首选网络”下的“添加”点击“关联”项,将服务名ssid设为与ap的essid统一,然后在用dhcp,将ip设为自动获取。全部设置完成。


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