CDMA2000 1xEV-DO空中口协议介绍
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关于无线CDMA20001xEV-DO四大特点先下,国内主流无线3G制式分别为:WCDMA,TD-SCDMA和CDMA2000。
那么,本文主要是介绍的关于CDMA2000的新版本——无线CDMA20001xEV-DO版本B的四大特点。
希望大家对此有所了解。
无线CDMA20001xEV-DO版本B技术是对单载波EV-DO版本A技术进行多载波扩展,因而被称为多载波EV-DO。
2006年5月,3GPP2发布了EV-DO版本B 空中接口协议,即多载波EV-DO技术。
无线CDMA20001xEV-DO版本B特点之一:支持更大的带宽版本B与版本0、版本A相比最突出的特点是采用了多载波的设计,载波数为1~15个,可以支持带宽高达20MHz(15个载波),这使得AT(AccessTerminal,终端)可以工作在不连续的频点上,以实现频率选择性分集及负载均衡。
无线CDMA20001xEV-DO版本B特点之二:良好的向后兼容性此外,版本B有良好的后向兼容性,先前版本的AT也可以在新的AN(AccessNetwork,接入网)下工作,在网络升级后用户原来的手机可以继续使用,只是速率不会提高。
无线CDMA20001xEV-DO版本B特点之三:提高频谱利用率,提升传输速率单载波只能获得时域上的多用户分集,而多载波EV-DO能够同时获得时域和频域上的多用户分集,因而能够提高频谱利用率,进而可获得更高的传输速率,改善了上下行链路的性能。
由于使用了灵活的双工载波配置技术,版本B 系统支持灵活的载波部署方案:一种为重叠方式,即在当前EV-DO版本A单载波系统的基础上增加载波;另一种为混合频率复用方式,即不同的载波使用不同的频率复用系数,所有上行链路载波的复用系数均为1,并在前向链路载波复用系数为1的基础上,增加频率复用系数为2、3的载波配置选项。
混合频率复用方式使得EV-DO版本B系统可以利用非对称或者零散频带,以提高系统频带配置的灵活性和多样性。
第1章CDMA 2000 1X EV-DO原理1.1 1X EV-DO系统概述1.1.1 CDMA2000技术标准的演进IS-95 向CDMA2000 的技术演进路线如图5-1所示,其中空中接口系列标准包括CDMA200 0 1X、1X EV-DO 和1X EV-DV,核心网与无线接入网独立向前发展。
图5-1CDMA2000标准演进目前CDMA2000 1X 已经发展出CDMA2000 Release 0、Release A、Release B、Release C 和Release D 等5 个版本,商用较多的是Release 0 版本;部分运营网络引入了Release A 的一些功能特性;Release B 作为中间版本被跨越;1X EV-DV 对应于CDMA2000 Release C 和Rel ease D。
其中,Release C 增加前向高速分组传送功能;Release D 增加反向高速分组传送功能。
1X EV-DO 是一种专为高速分组数据传送而优化设计的CDMA2000 空中接口技术,已经发展出Rev 0 和Rev A 等两个版本。
其中,Rev 0 版本可以支持非实时、非对称的高速分组数据业务;Rev A 版本可以同时支持实时、对称的高速分组数据业务传送。
1.1.2 1X EV-DO与IS-95/1X网络的兼容性如图5-2所示,1X EV-DO系统与IS-95/1X使用不同的载频,但1X EV-DO系统的载频宽度仍为1.25MHz,与IS-95/1X系统相同。
图5-2 显示1X与1XEV-DO系统的频谱图5-21X与1X EV DO频谱对现有的网络配置无需做任何改动。
1X EV-DO系统与IS-95/1X系统可共用现有的基站、铁塔和天线而同时并存。
1.1.3 从CDMA2000 1X 向1X EV-DO 演进1X EV-DO 利用独立的载波提供高速分组数据业务,它可以单独组网,也可以与CDMA200 0 1X混合组网以弥补后者在高速分组数据业务提供能力上的不足。
EV-DO系统信令分析文档密级:内部公开EV-DO系统信令分析南志刚2006年 6月EV-DO系统信令分析文档密级:内部公开目录导读 (4)第1章空口流程介绍 (5)1.1 初始化过程 (6)1.2 登记过程 (7)1.2.1 UATI请求消息 (9)1.3 空闲状态 (11)1.3.1 休眠状态 (12)1.3.2 监视状态 (12)1.4 连接建立 (14)1.5 挂起操作模式 (20)1.6 监视小区导频信号强度 (21)1.7 会话配置协商 (23)1.7.1 IS856会话层协议介绍 (24)1.7.2 会话配置协商过程 (24)1.7.3 PPP连接 (26)1.7.4 会话维持 (28)第2章切换 (30)2.1 前向链路切换介绍 (30)2.1.1 导频集管理 (30)2.1.2 虚拟软切换 (35)2.2 反向链路切换介绍 (36)2.3 1xEV-DO和1x2000系统间的切换 (36)第3章功率控制 (38)3.1 开环功率控制 (38)3.2 闭环功率控制 (38)3.2.1 外环功率控制 (39)3.2.2 内环功率控制 (40)3.2.3 RPC信道和DRCLock信道 (40)第4章反向负载控制 (41)4.1 反向速率控制 (41)4.1.1 RateLimit消息 (41)4.2 反向负荷过载控制 (42)EV-DO系统信令分析文档密级:内部公开4.2.1 CSM5500算法介绍——扇区负荷估算 (42)4.2.2 Io/No测量(总的接收功率谱密度/噪声功率谱密度) (43)第5章整体信令流程 (44)5.1 AT始发的HRPD会话建立流程 (45)5.2 AN始发的网络侧重激活流程 (49)5.3 AT始发的连接释放流程 (50)5.4 AN发起的连接释放流程 (51)5.5 AT始发的会话释放流程 (52)5.6 软切换流程 (52)5.7 AN-AAA鉴权消息 (53)第6章附录 (54)6.1 1 UNTI解释 (54)6.2 附录2 Rati 解释 (55)6.3 附录3 AT开机后维持的各个状态解释 (56)EV-DO系统信令分析文档密级:内部公开导读本文分为以下几大模块介绍EVDO信令:第1章:按照终端从开机到连接的实际流程,结合信令实例讲解终端处于各个阶段的实现过程。
CDMA2000 1X技术标准1. cdma2000标准简述1.1 cdma2000 1Xcdma2000技术是第三代移动通信系统IMT-2000系统的一种模式,它是从cdmaOne (IS-95)演进而来的一种第三代移动通信技术。
IS-95标准在1993年面世,这个技术不是一个单一的、静止的技术,随着版本0、版本A及版本B的制订,IS-95也在不断地发展和演进。
cdma2000的正式标准是在2000年3月通过的。
它原意是把cdma2000分为多个阶段来实施,第一个阶段称为cdma2000 1X,第二个阶段称为cdma2000 3X。
图1.1-1 各标准衍生图1X的意思是使用与IS-95相同的一个1.25Mhz频宽的载波;3X则意味着三个载波。
cdma2000 1X完全兼容IS-95的第三代移动通信系统,其空中接口标准依照的是EIA/TIA/IS-2000协议,采用码分和频分结合的多址技术。
cdma2000 1X的空中信道支持的调制功能在兼容IS-95的基础上得到了极大的增强,包括采用了前向快速功控,增加了前向信道的容量;提供反向导频信道,使反向相干解调成为可能,反向增益较IS-95提高了3dB,反向容量增加1倍;业务信道可采用比卷积码更高效的Turbo码,使容量进一步增加;引入了快速寻呼信道,减少了移动台功耗,增加了移动台的待机时间;可采用发射分集方式OTD 或STS,提高了信道的抗衰落能力。
此外,新的接入方式减少了移动台接入过程中的干扰;仿真与现场测试结果表明,cdma2000 1X系统的话音业务容量是IS-95系统的2倍,数据业务容量是IS-95的10倍。
cdma2000 1X网络主要是由BTS、BSC和PCF、PDSN等节点组成。
基于ANSI-41核心网的系统结构如图1.1-2所示图1.1-2 cdma2000 1X系统的网络结构其中PCF为分组控制单元,PDSN为分组数据服务器,SDU为业务交换数剧单元模块,BSCC为基站控制器连接。
.▲.‘__.I一刖看cdma2000lxEV-DO移动通信系统CDMA技术的标准化经历了几个阶段。
IS95是cdmaOne系列中最先发布的标准,真正在全球得到广泛应用的第一个CDMA标准是IS95A,这一标准支持8K编码话音服务,以及1.9GHz的CDMAPCS系统的STD一008标准,其中13K编码话音服务质量已非常接近有线电话的话音质量。
随着移动通信对数据业务需求的增长,1998年2月,美国高通公司宣布将IS95B标准用于CDMA基础平台上。
IS95B可提升CDMA系统性能,并增加用户移动通信设备的数据流量,提供对64kbps数据业务的支持。
其后,cdma2000成为窄带CDMA系统向第三代系统过渡的标准。
市场和技术发展背景El前,随着移动通信技术和市场的迅速发展,联通新时空的IS95A增强型CDMA蜂窝移动通信网络系统已成功升级为cdma2000lx网络,cdma2000lx移动通信系统已开始步入大规模商用化阶段。
同时,cdma20001x系统中的各种增强型技术已呈现替代cdma20003x技术的趋势,而成为未来CDMA演进体系下的3G技术标准。
从全球CDMA发展趋势可以看出,基于CDMA技术向第三代移动通信系统演进的速度将大大提前。
目前全球CDMA网络已经发展到44个国家、120多个网络;其中亚太地区占41%、北美洲占38%,拉丁美洲占19%。
预计到2006年,全球CDMA用户总数将达到2.8亿,其中80%的用户为cdma2000移动通信网络用户,每个用户每个月的移动数据量将超过200Mbytes,达到今天有线Internet的数据量应用水平。
在韩国、印度、新西兰、澳大利亚等国家,CDMA市场发展异常迅猛。
cdma2000技术的凰杨海发展,将经历cdma2000lx、1xEV-DO、1xEV—DV等三个阶段,其数据传输下行速率在1.25MHz频宽内,分别由153.6kbps上升到2.4mbps、甚至4.8mbps的传输速率,这直接导致频谱利用效率更高。
CDMA2000 1x EV-DO 分层协议解析作者:徐万松来源:《中国新通信》 2015年第15期徐万松川北医学院现代教育技术中心【摘要】本文主要研究CDMA 1x-EVDO 中控制信道、前/ 反向业务信道、接入信道的分层协议结构,并依照协议采用由低至高逐层分析的方法对控制信道进行解析,通过实验室仪器产生信号验证该解析方法的正确性。
【关键词】 EVDO 协议解析控制信道一、引言随着移动通信技术的发展,人们对数据业务的需求越来越多,而CDMA2000 1x 的153.6Kbps 速率远远满足不了这种需求,而1xEV-DO 技术能够提供高达十几倍速率的高速分组数据业务,有效地解决了数据业务在空中接口的传输瓶颈问题;同时,1xEV-DO 组网简单, 并能利用现有投资进行平滑升级。
因此,1xEV-DO 技术已经成为实现高速分组数据业务的首选技术。
二、EV-DO 协议概述EV-DO 协议是一个分层协议,按功能划分从下到上依次为物理层、MAC 层、安全层、连接层、会话层、流层和应用层。
按照协议规定,各层的封装结构与其承载信道有关,即不同的物理信道在物理层、MAC 层有不同的封装形式。
下面就以控制信道的封装为例,对EV-DO 的分层协议解析做详细描述。
2.1 物理层协议封装过程在物理层,主要规定了发送消息的长度、速率、时间同步、调制方式、信道编码等要素,最终将消息、数据发送给对方。
EV-DO 物理层对于控制信道、接入信道、前/ 反向业务信道采用不同的封装过程,具体如图1 所示。
2.2 MAC 层协议封装过程在MAC 层主要将不同信道的消息打包发送到物理层,其封装形式如图2。
2.3 安全层协议封装过程在安全层主要进行密钥交换、鉴权、加密,确保信息安全,可采用加密/ 鉴权模式或者缺省模式。
2.4 连接层协议封装过程在连接层主要控制链路状态的开启、关闭,按照承载会话层数据包的数量分为A、B 两种格式。
2.5 会话层协议封装过程在会话层主要进行AT 与AN 之间的会话建立以及协议协商,本身不对消息包做任何处理。
6.1 概述 1x EV-DO 网络安全架构如图6-1所示,它包含无线接入网安全机制和分组核心网安全机制。
图6-1 1x EV-DO 网络安全架构(移动IP )1x EV-DO 无线接入网安全机制包含空口安全机制和接入鉴权。
由于无线链路是共享的,为了保证消息或数据在空口传送的安全,在1x EV-DO 空口设置了安全层。
1x EV-DO 网络是运营商专有网络,与因特网等公共数据网络不同,只有签约用户才被允许接入。
为了节省空口信令开销,1x EV-DO 网络要求用户在建立空口会话的同时,完成一次接入鉴权,并获得建立R-P 会话所需要的用户标识MNID (或IMSI )。
1x EV-DO 分组核心网安全机制包含核心网鉴权和核心网数据保护(即AAA 鉴权)。
核心网鉴权用于鉴别用户是否有权与核心网进行数据通信;核心网数据保护则为用户敏感信息(如密钥和鉴权参数等)提供加密和消息完整性保护功能,核心网数据保护通常用于移动IP 接入时,负责完成对FA 与HA 及HA-AAA 之间传递的信令和数据的保护。
在上述安全功能中,有些是网络必须的,比如空口鉴权(或消息完整性保护)和核心网鉴权;有些安全功能是可选的,比如空口加密和接入鉴权。
核心网数据保护通常用于移动IP 时。
6.2 空口安全机制1x EV-DO 空口安全层协议包含密钥交换协议、安全协议、鉴权协议和加密协议。
密钥交换协议根据DH 密钥交换算法生成空中接口会话密钥,并由会话密钥生成空口消息完整性保护的密钥和空口数据加密的密钥;安全协议提供空口消息完整性保护或鉴权及数据加密所需要的Cryptosync 和时戳;鉴权协议完成空口消息完整性保护功能;加密协议则完成空口数据的加密功能。
关于空口安全机制的详细描述见第3.4节。
在上述空口安全机制中,消息完整性保护或鉴权是必须的,对空口数据的加密功能是可选的。
6.3 接入鉴权接入鉴权发生在AT与AN-AAA之间,在AT发起与AN的PPP连接时进行,它是网络对终端设备的鉴权,不需要用户参与。