cdmaOne和cdma2000标准体系及演进

2019-11-05 02:34:50

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供稿：网友

　　摘要本文简要描述了基于IS-95的CDMA系统和cdma2000系统的标准体系结构及其演进过程，其中包括无线接口、A接口、移动应用部分、智能网、短消息、定位和分组数据等部分。
　　
　　要害词标准 CDMA cdma2000
　　
　　在我国，GSM系统已经经过充分的发展，很多从事移动通信行业的人士对GSM系统的标准体系已经非常熟悉了。而CDMA系统的标准体系采用了一种与GSM系统完全不同的思路。
　　
　　GSM系统的标准体系可以理解为“横切”，也就是说，将整个系统划分为若干“阶段”，整个系统的所有部分都步调一致地按照“阶段”向前发展。CDMA系统的标准体系则可以理解为“竖切”，也就是说，将整个系统划分为相对独立的部分，每个部分按照自己的步调前进。
　　
　　CDMA标准体系的这个特点在2G向3G过渡过程中可以明显地显示它的优越性。整个系统中，除了修改空中接口和A接口，增加分组部分以外，其他部分（包括智能网、电路核心网、短消息等）都与2G或3G无关，可以在两个系统间共享。
　　
　　下面将分别介绍CDMA标准体系中的各个部分。
　　
　　1 无线接口
　　CDMA系统的无线接口经历了IS-95、IS-95A、IS-95B、cdma2000、1x/EV-DO和1x/EV-DV几个发展阶段。
　　
　　其中IS-95是最早期的一个版本，由于不成熟，实际上并没有投入商用。第一个大规模进入商用的版本是IS-95A。IS-95A的先进性和成熟性经过了时间的充分检验，直到现在，该系统仍然在广泛使用。
　　
　　IS-95B是一个生不逢时的版本。在发布IS-95B后仅半年的时间就发布了cdma2000标准，所以，大多数运营商选择了跳过IS-95B，直接使用cdma2000的过渡方式。从技术上来说，IS-95B也没有大的进步，主要改进是采用信道捆绑方式提供中速的数据业务。
　　
　　cdma2000是IMT2000系统的主要模式之一。按照标准的规定， cdma2000系统一个载波的带宽为1.25MHz。假如系统分别独立使用每个载波，则被叫做1x系统；假如系统将3个载波捆绑使用，则叫做3x系统。从商用情况来看，绝大多数CDMA运营商计划使用1x系统，几乎没有人考虑使用3x系统。
　　
　　1x系统的下一个发展阶段被叫做1x/EV-DO，其中EV是演进的缩写，而DO是指仅支持数据（Data Only）。这项技术的特点是在CDMA技术的基础上引入了TDMA技术的一些特点，从而大幅度提高了数据业务的性能。在单个载波中，数据传输速率最高可以达到2.4Mbit/s，平均吞吐量大约为600kbit/s。但是，由于引入了很多TDMA的技术，使1x/EV-DO不能前向兼容。在实际使用，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语音和数据。到目前为止，3GPP2已经完成了1x/EV-DO的空中接口和A接口的标准，而网络部分采用基于ip技术的分组网络。
　　
　　为了克服1x/EV-DO技术在前向兼容方面的缺点，3GPP2正在制定1x/EV-DV的标准。1x/EV-DV仍然采用了CDMA体系一贯的前向兼容思路，即可以与1x系统共存在同一个载波中。1x/EV-DV的标准预计将在2002年4月发布第一个版本。
　　
　　2 A接口
　　A接口一直是CDMA标准体系中最有争议的部分。在早期，美国TIA制定了IS634和IS634A标准。但由于多方面的原因，这两个标准一直缺乏可操作性。
　　
　　　　第一个具有可操作性的A接口标准是由CDG发布的IOS 2系列标准。这个系列的标准是为了配合IS-95A空中接口标准而制定的。在这个标准系列中，IOS2.4版本是为了满足中国的需要而制定的，我国也发布了对应的行业标准。
　　
　　IOS3系列标准是与IS-95B空中接口对应的A接口标准。由于IS-95B没有广泛的应用，所以IOS3标准也没有实际的使用。
　　
　　在cdma2000系统中，绝大部分标准都是3GPP2制定的。但在A接口部分，由于CDG在制定IOS2系列和IOS3系列标准中建立的影响力，使得CDG在制定cdma2000系统的A接口标准中仍然占有重要的地位。最后发布的标准实际上是两个组织共同努力的结果。3GPP2的Release 0的A接口标准对应于CDG的IOS 4.0。而3GPP2的Release A的A接口标准对应于CDG的IOS 4.1。
　　
　　到目前为止，A接口可以分为9个小的部分。其中，A1、A2和A5接口用于基站控制器（BSC）和交换机（MSC）之间，分别传送信令、话路和电路型数据，其物理层仍然使用传统的PCM电路。A3和A7接口用于两个BSC之间，分别传送信令和用户数据，主要用于支持BSC间的软切换。A8和A9两个接口用于BSC和分组控制功能（PCF）之间，但在实际的运用中，几乎没有采用开放这两个接口。PCF和分组数据服务节点（PDSN）间的接口是A10和A11，这是无线网路和分组网路间的重要接口点。
　　
　　3 移动应用部分
　　移动应用部分包括MSC、VLR、HLR、AC和短消息中心间的接口。CDMA系统采用的移动应用部分叫做3GPP2 N.S0005，对应的美国标准叫做ANSI-41D，它的最大特点就是与空中接口的无关性。在美国，除了CDMA系统以外，还有AMPS、TDMA等技术，而这些技术都统一使用ANSI-41D作为其核心网络的标准。对基于IS-95A的CDMA系统来说，可以使用ANSI-41D标准作为其移动应用部分的标准，而cdma2000也可以使用ANSI-41D作为其移动应用部分的标准。换句话说，从IS-95到cdma2000的过渡在这个部分是完全平滑过渡。
　　
　　ANSI-41的下一个版本正在制定的过程中。但是新版本中主要技术内容已经通过多种形式发布了，其中部分内容已经在当前网络中使用，其中包括与七号信令有关的内容。由于ANSI-41系列标准对空中接口的独立性，新增加的内容将不会影响cdma2000的实施。
　　
　　4 智能网
　　智能网是当前移动通信网标准体系中非常重要的一个部分，现在的很多新业务都需要利用智能网技术来开展。
　　
　　在CDMA标准体系中，智能网部分被称为WIN，它划分为4个部分：第一阶段、预付费部分、第二阶段和第三阶段。
　　
　　第一阶段可以认为是起步阶段，从技术上来说，在这个阶段的WIN还很不完善。但它明确定义了在移动通信网中使用智能网技术的基本概念，其中包括各个功能平面等。可以认为这是WIN的一个良好的开端。
　　
　　事实上，预付费部分的名称与其内容并不完全相符。预付费部分是WIN发展过程中的一个重要阶段，而不是仅仅定义了预付费业务。它完善了WIN中的很多细节部分，WIN中使用的很多触发器、消息和参数都在这个部分中进行了定义。相对而言，在第二阶段和第三阶段仅新定义了很少的触发器。
　　
　　假如说前面两个部分完善了WIN的理论部分，则第二阶段丰富了WIN的业务。第二阶段定义的业务包括各种基于计费的业务、入呼屏蔽等。第三阶段主要是基于位置信息的业务，它与下面将讨论的定位业务是紧密结合在一起的。
　　
　　5 短消息
　　对IS-95A系统和cdma2000系统来说，短消息部分的标准是共用的。在3GPP2，短消息的标准是C.S0015-0，事实上它是直接引用美国很早以前就发布的IS637标准。这个标准规定了短消息的应用层结构以及在空中接口上的传送方法。在网络上，短消息利用ANSI-41消息传送。
　　
　　6 定位
　　定位业务是非常具有CDMA特色的业务之一。在CDMA系统中，为了软切换的需要，移动台需要不停地扫描来自不同基站的信号，并计算这些信号的时延。而时延可以转换为与基站的距离。假如能够接收到多个基站的信号，就可以确定移动台的相对位置。除了这个技术以外，在室外条件下，还可以使用GPS定位技术以提高精度。所以，CDMA系统中采用的定位技术叫做“混合定位技术”。
　　
　　在无线接口上，支持上述两个要害技术的标准是3GPP2 C.S0022，对应的美国标准是IS801。在网络部分，有多个标准与C.S0022配合。除了用于美国紧急呼叫业务的以外，最主要的一个是3GPP2 N.P0013，对应的美国标准为IS881。这个标准主要规定了定位系统的网络结构，及其网络实体间的信令。它规定定位系统由两个功能实体构成，其中定位实体（PDE）负责实现具体的定位操作；而移动定位中心（MPC）负责接口功能，对外提供位置信息，并保证安全和个人隐私。
　　
　　在应用部分的标准还不完善，正在制定的标准有智能网第三阶段的标准。它主要规定了智能网如何使用定位信息提供业务。在3GPP2，这个标准是N.P0011，对应的美国标准为IS843。定位部分的标准也同样适用于IS-95A系统和cdma2000系统。
　　
　　7 分组数据
　　CDMA数据业务的最大特点是充分利用IP技术。在分组数据领域，3GPP2实际上仅仅制定了一个标准文件——P.S0001。与GSM系统中GPRS多达数千页文件不同，3GPP2制定的这个标准文件仅仅是63页！
　　
　　这份文件仅说明了几个基本的内容：
　　
　　• 分组网络的参考模型，它由PDSN/FA、RADIUS和HA等有限的几个功能实体构成。
　　
　　• 引用IETF已经发布IP标准的非凡要求。
　　
　　• 为了解决无线系统计费的非凡要求，定义了话单的格式。
　　
　　除了上述内容以外，所有的具体协议都直接引用IP标准，从而将分组网络构建在IP技术基础上。综上所述，CDMA系统的标准体系采用了一种非常具有自己特点的方式。这种方式的一个重要原则是将各个部分相对独立开来，从而保证在演进的过程中能够平滑过渡。

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