CDMA系統(tǒng)：從IS-95到cdma2000

上海大唐移動通信設(shè)備有限公司 李付明
　　摘要：文章介紹了窄帶CDMA系統(tǒng)向?qū)拵�CDMA系統(tǒng)演進(jìn)的策略和步驟，討論了影響網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的因素和提供分組業(yè)務(wù)所必須的關(guān)鍵設(shè)備。


　　關(guān)鍵詞 移動通信 CDMA IS-95 IS-2000 cdma2000 PDSN


　　1 前言


　　電信業(yè)務(wù)飛速發(fā)展導(dǎo)致了移動通信業(yè)呈現(xiàn)了前所未有的發(fā)展。IS-95系統(tǒng)以其高語音質(zhì)量、穩(wěn)定的性能及空中接口的大容量而被廣泛配置在世界各地。現(xiàn)在人們對傳送大量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求以及對高速無線接入Internet的渴望，使僅能提供基本電信業(yè)務(wù)和低速率數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的IS-95系統(tǒng)顯得落伍了。


　　第三代（3G）無線技術(shù)旨于提供接近有線質(zhì)量的無線話音業(yè)務(wù)，支持普通多媒體和高速數(shù)據(jù)應(yīng)用所需的高速率和容量，以及其它先進(jìn)業(yè)務(wù)。由于第三代技術(shù)的細(xì)節(jié)逐漸成為人們關(guān)注的焦點，包括政府、運營商、生產(chǎn)商及各種標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)在內(nèi)的全球電信行業(yè)正努力制定使3G的優(yōu)點成為現(xiàn)實的方案和具體規(guī)劃。


　　IS-95向3G的演進(jìn)，即cdma2000，使用寬度CDMA技術(shù)來適應(yīng)IMT-2000的需求。cdma2000提供了從第二代IS-95系統(tǒng)的平滑過渡，業(yè)務(wù)供應(yīng)商可以在有附加容量和高級業(yè)務(wù)需求的區(qū)域有選擇性無縫地逐步建立cdma2000網(wǎng)絡(luò)。cdma2000可以提供下一代容量、數(shù)據(jù)率和業(yè)務(wù)。它包括增強(qiáng)的大帶寬、高容量且與IS-95移動臺后向兼容的空中接口，同時引入一有效的MAC層模型支持高速率（可達(dá)2Mb/s）、多并發(fā)業(yè)務(wù)。


　　2 IS-95系統(tǒng)向cdma2000系統(tǒng)的演進(jìn)


　　2.1網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)


　　cdma2000的第一階段，即1xRTT，使用1.25MHz的帶寬并為固定及移動應(yīng)用提供144Kkbit/s的峰值數(shù)據(jù)速率。由于cdma2000 1xRTT初其只能提供144kbit/s左右的數(shù)據(jù)速率，不能達(dá)到2Mbit/s的傳輸需要，為了在cdma2000 1x基礎(chǔ)上進(jìn)一步增強(qiáng)傳輸能力，3GPP2正在制定cdma2000 1xEV標(biāo)準(zhǔn)，其中高通公司的HDR（高數(shù)據(jù)速率）、摩托羅拉和諾基亞公司聯(lián)合提交的1xtreme，還有中國的LAS-CDMA都作為侯選技術(shù)在研討之中。


　　cdma2000的第二階段將使用5MHz的帶寬，將為移動、車載和低速應(yīng)用提供384kbit/s的峰值數(shù)據(jù)速率，為固定應(yīng)用提供2Mbit/s的速率。cdma2000的第一、二階段之間的主要區(qū)別是帶寬和所達(dá)到的吞吐速度，或者說峰值數(shù)據(jù)速率。第二階段將詳細(xì)闡述信號協(xié)議、數(shù)據(jù)管理以及將來從5MHz向10MHz、15MHz無線帶寬演進(jìn)的預(yù)期升級要求。


　　與GSM系統(tǒng)相比，窄帶CDMA系統(tǒng)無論是無線還是網(wǎng)絡(luò)部分在向第三代系統(tǒng)過渡時，都將采用演進(jìn)的方式。理論上，cdma2000 1xRTT的容量是IS-95系統(tǒng)的兩倍（實際現(xiàn)場試驗表明大致是IS-95系統(tǒng)的1.5-1.7倍），可支持144kbit/s的傳輸速率。在CDMA網(wǎng)絡(luò)部分則將引入分組交換方式，以支持未來的移動IP業(yè)務(wù)。也就是說，在CDMA 1xRTT商用初期，網(wǎng)絡(luò)部分在窄帶CDMA網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，保持電路交換支持話音業(yè)務(wù)，同時引入分組交換方式支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)。


　　2.2影響CDMA系統(tǒng)的演進(jìn)的因素


　　運營商的現(xiàn)有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將在很大程度上影響這一重要過渡的工作進(jìn)度。具有可平滑向上過渡結(jié)構(gòu)的先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)可以很容易獲得1xRTT功能，僅僅通過對無線基站進(jìn)行模塊化升級就可實現(xiàn)。較差的網(wǎng)絡(luò)可能需花費更多成本而且需采取更多步驟替換收發(fā)基站。為實現(xiàn)預(yù)期的144kbit/s峰值數(shù)據(jù)速率，運營商可升級網(wǎng)絡(luò)和基站的軟件，支持1xRTT數(shù)據(jù)協(xié)議。


　　為幫助網(wǎng)絡(luò)運營商從目前的IS-95技術(shù)順利轉(zhuǎn)向cdma-2000，大唐移動公司開發(fā)了一種無縫的演進(jìn)方案，使他們可以平滑、經(jīng)濟(jì)高效地在現(xiàn)有的頻譜分配范圍內(nèi)升級到支持3G功能。這種方案在運營商向IMT-2000標(biāo)準(zhǔn)過渡時可以實現(xiàn)與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的兼容、共存，并隨時轉(zhuǎn)向3G技術(shù)的硬件、軟件和設(shè)施，從而充分利用對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的投資。這種經(jīng)濟(jì)高產(chǎn)的3G方法可以直接用于新的市場，也適用于現(xiàn)有的市場和頻譜，它開了一條可管理的向上過渡路徑，同時在過渡的每一階段充分挖掘創(chuàng)收潛力。


　　大唐移動公司CDMA多載波基站正是為了實現(xiàn)這種平滑且經(jīng)濟(jì)高效的3G過渡方案。作為2G（IS-95）CDMA基站，可通過軟件升級和添加部分硬件模塊即可獲得1xRTT功能，并支持2G、1xRTT兼容共存。此外，大唐移動公司的BSC采用ATM結(jié)構(gòu)，可為3G提供大容量、高速率的硬件平臺。


　　2.3分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)節(jié)點PDSN


　　CDMA系統(tǒng)從IS-95向cdma2000演進(jìn)的一個關(guān)鍵設(shè)備是PDSN（分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)節(jié)點），這是支持分組數(shù)據(jù)與Internet/Intranet連接所必需的。目前有許多設(shè)備廠商都在提供融合了PDSN單元的解決方案，從而開通向第三代技術(shù)順利過渡的途徑。


　　分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)節(jié)點（PDSN-N）cdma2000進(jìn)入公眾數(shù)據(jù)網(wǎng)的無線分組數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)。從功能上講，它對應(yīng)于3GPP2 TSG-P無線IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中定義的“分組路由功能”實體。


　　大唐移動公司的CDMA 3G數(shù)據(jù)的RP接口采用第二層隧道協(xié)議（L2TP）。L2TP符合秘有TSG-P對RP妝口的要求。L2TP的實現(xiàn)主要基于IETF標(biāo)準(zhǔn)RFC2661，并為支持移動性和計費而進(jìn)行了擴(kuò)展。


　　3GPP2 TSG-P中定義的PDSN有以下功能：


　　*建立、維護(hù)和終止到移動用戶的點對點協(xié)議（PPP）；


　　*為簡單IP分配IP地址；


　　*在cdma2000網(wǎng)絡(luò)中作為移動IP的外埠處理；


　　*對于提供AAA功能的移動用戶分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，發(fā)起鑒權(quán)，授權(quán)和計費；


　　*將網(wǎng)絡(luò)地址識別（NAI）和移動用戶IP地址映射為唯一的鏈路層識別符，鏈路層識別符是用來與PCF進(jìn)行通信的；


　　*從移動用戶的AAA功能中接收業(yè)務(wù)參數(shù)；


　　*通過組合分組路由功能（PRF）中記錄的用戶數(shù)據(jù)和分組控制功能（PCF）中接收的計費信息來創(chuàng)建計費記錄。


　　3 3G的機(jī)遇的挑戰(zhàn)


　　隨著通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)日趨融合，話音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)日趨融合，無線互聯(lián)網(wǎng)，移動多媒體已初露端倪。未來移動通信網(wǎng)絡(luò)將向IP化的大方向演進(jìn)。在此過程中，移動網(wǎng)絡(luò)上的業(yè)務(wù)將逐步呈現(xiàn)分組化特征，而網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將逐步實現(xiàn)以IP方式為核心的模式。隨之而來將涌現(xiàn)大量新功能和增強(qiáng)型業(yè)務(wù)。其中最令人心動的功能可能是真正的多媒體業(yè)務(wù)，這將為無線業(yè)務(wù)運營商帶來更多的創(chuàng)收機(jī)會。


　　3G技術(shù)能夠以非常低的成本提供話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，使無線通信更具吸收力，為運營商提供強(qiáng)大工具，吸收更多用戶。反過來，隨著用戶需要更大的無線業(yè)務(wù)功能和便利性，向第三代技術(shù)的過渡將使運營商大受裨益，因為它支持更大的容量，降低網(wǎng)絡(luò)成本，增加總體收入。


摘自《無線電工程》2001.5