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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。

CDMA2000 1x EV-DO 提出背景

 

  在20 世纪90 年代后期,随着无线接入到因特网(Internet)需求的增长,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美好的应用前景。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HDR(High Data Rate)技术,并于2000 年被TIA/EIA 接受为IS-856 标准(Release 0 版本),又称为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;EV(Evolution)表示它是CDMA2000 1x 的演进版本;DO(Data Optimization)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。

CDMA2000 1x EV-DO 设计思想

 

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 系统功能要求也将随之提高。在CDMA2000 1x 系统中,中低速数据业务和语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,对于中低速数据及语音业务而言,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语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语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,而传统的语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CDMA20001x/1x EV-DO 双模终端或混合终端(Hybrid Access Terminal)的互操作,来实现低速语音业务与高速分组数据业务的共同服务。

CDMA2000 1x EV-DO 发展情况

 

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,截止2005 年初,全球已经建立起十多个1x EV-DO 商用网络,其市场化步伐逐渐加快。下面分别从标准化进展、商用进展和市场前景等3 个方面来说明1x EV-DO的发展情况。
  标准化进展
  1x EV-DO 作为因特网的无线延伸,最初是为了提供非对称的高速分组数据业务而设计的,迄今为止,1x EV-DO 空中接口标准已经发展出Release 0 和Release A 两个版本,对应的TIA/EIA 标准分别是IS-856-0 和IS-856-A。
  IS-856-0 于2000 年10 月发布,它支持的前向单用户峰值速率为2.4576Mbit/s,反向单用户峰值速率为153.6kbit/s,适合提供基于文件下载、网页浏览和电子邮件等非对称的分组数据业务。
  为了支持部分实时多媒体业务,高通公司于2003 年在IS-856-0 的基础上进行了增强,增加了接收分集、QoS 保证、广播和信道均衡等功能,并对终端和系统的基带处理芯片进行了升级,引入了零中频技术。不过这些增强功能并未以标准的形式发布。
  随着多媒体数据业务的发展,各种新的业务形式不断出现,对系统带宽和QoS 保证等方面的要求也不断提高。由于存在反向链路带宽和QoS 保证等方面的局限性,1x EV-DO Release0 系统难以满足业务发展的相关要求。2004 年3 月,3GPP2 发布了1x EV-DO Release A 版本,并被TIA/EIA 接纳为IS-856-A。IS-856-A 支持单用户反向峰值速率为1.8Mbit/s,前向峰值速率进一步提高到3.1Mbit/s。IS-856-A 中采用了多用户分组和更小的分组封装,提供实时业务所需要的快速接入、快速寻呼及低延迟传送特性,以满足不同业务的不同QoS 要求;引入了多天线发射分集技术,有效地改善了高速分组数据在恶劣无线环境中的可靠性传送问题。随着1x EV-DO 空中接口标准的发展,其A 接口、终端技术规范及其新业务规范等也陆续制定出来,并不断发展。
  商用进展
  自从2002 年5 月SKT 开通全球首个1x EV-DO 商用网络以来,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Release 0 版本,少数设备厂家也正在开发或者已能提供基于Release 0 增强的1x EV-DO 设备,1x EV-DO Release A 系统产品预计将于2005 年底进入商用,终端产品预计将于2006 年进入商用。
  市场前景
  3G 服务能否成功的关键,主要在于无线数据业务是否能够深入人心,所提供的内容服务能否对用户产生巨大的吸引力。日本、韩国和美国的运营商正是通过高质量的音乐片断和高清晰度的电影剪辑下载等丰富多彩的内容服务,使得数据业务的流量大幅度增长,极大提高了ARPU 值。
  一方面,3G 服务要求网络具有较高的数据吞吐量,能够提供高速的数据服务,1x EV-DO的技术特性保证了这一点。1x EV-DO 可以支持CDMA2000 1x 提供的所有分组数据业务,对于速率和QoS 要求严格的业务,1x EV-DO 能够提供更好的服务和用户体验。比如,对于无线数据接入业务,1x EV-DO 接入服务的水平已经接近时下流行的有线ADSL 上网;对于无线数据增值业务,1x EV-DO 能够提供更高质量的流媒体服务和更快的音视频大文件下载服务。
  另一方面,3G 服务需要运营商、系统厂家、终端厂家和内容服务商之间的紧密合作,并在较短的时间内解决其产业链上的问题。首先,运营商与系统厂家共同合作,在很短的时间内解决网络覆盖和系统稳定性的问题,运营商为移动流媒体等业务提供了一个覆盖良好的网络,从而可以支撑业务的开展;其次,运营商与终端厂家共同努力,提供多款可以支持移动流媒体等业务的手机;最后,运营商与内容提供商共同努力,在内容方面,针对移动流媒体等业务的特点,结合用户的使用习惯和爱好,共同开发并快速更新移动流媒体等业务的内容。
  目前,1x EV-DO 在多个国家获得了成功的商业应用,验证了1x EV-DO 作为因特网的无线延伸,在提供高速分组数据业务方面的优良性能,也预示了1x EV-DO 广阔的市场前景。

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。
  首讯EVDO无线上网卡连接速度显示3.1M,实测开网页和有线宽带相差无几,下载速度平均在250KB/S,最低时160K左右,高峰达到300K左右。
  EV-DO是英文Evolution-Data Optimized或者Evolution-Data only的缩写。有时也写做EVDO或者EV。
  CDMA2000 1xEV-DO是一种可以满足移动高速数据业务的技术。一条EV-DO通道的频宽为1.25 MHz。实际建网时需要使用两个不同的载波支持语音与数据业务,这虽然降低了频率利用率,不过从频谱效率上看,CDMA2000 1X+CDMA2000 1xEV-DO的传输数据能力已经超过WCDMA(目前WCDMA能够实现的R4版本空中接口速率为2.4Mbps/5Mhz,而CDMA2000 1xEV-DO Release 0速率为2.4Mbps、CDMA2000 1xEV-DO Revision A速率为3.1Mbps)。而且从技术实现上面来看,语音业务和数据业务分开,既保持了高质量的语音,又获得了更高的数据传输速率。网络规划和优化上CDMA2000 1X和CDMA2000 1xEV-DO也相同,各个主要设备制造商的系统都能支持从CDMA2000 1X向CDMA2000 1xEV-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CDMA2000 1xEV-DO的推广。

技术优势

 

EV-DO技术的基本思想是把语音业务和数据业务分别放在两个独立的载波上承载。这样极大地简化了系统软件的设计难度,避免了复杂的资源调度算法。
  EV-DO虽然使用单独的载波进行数据传输,但是从射频角度来看,IS-95/2000 1X与EV-DO是完全兼容的。这就意味着基站的射频器件是与IS-95/2000 1X系统可以相同,设备制造商可以不改变设备元器件生产和采购方法,运营商可以在现有网络升级时使用现存的IS-95/2000 1X射频部分,从而在很大程度上保护了之前的投资。
  EV-DO技术提高了空中接口的传输速率;它采用速率控制而不是功率控制,可以始终使用最大功率发射前向链路信号,提高了可靠性;运用特有的调度算法合理处理小区内多个终端的业务竞争。

商用情况

 

到目前为止,CDMA2000 1xEV-DO已经开始在上海等地率先小规模试商用,不久将大规模正式商用,届时运营商将推出多种适合高速率的移动数据应用业务。

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