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1、,EVDO 概述,中国电信集团内蒙古分公司网优中心,什么是EVDO?,一个cdma2000 1x-RTT EVolution to packet Data Optimized 服务 一个源于IS-2000,为分组数据和分组语音优化设计的第三代移动通信系统 一个高速CDMA系统,下行3.1Mbps,上行1.8Mbps,EVDO A的基本概念,3G常用工作频段,IMT2000 : FDD频段:19201980MHz/21102170MHz FDD补充频段:17551785MHz/18501880MHz 占用60MHz+30MHz(对称频段) TDD频段:18801920MHz、20102025MH
2、z TDD补充频段:23002400MHz 占用40MHz+15MHz+100MHz(非对称频段) 摘自信息产业部无2002479号文件,EVDO的频率分配,800MHz频谱分配,基站收(上行): 825.00+0.03N,基站发(下行): 870.00+0.03N,频点,中心 频率,EVDO的频率分配,EVDO频段规划,EVDO的标准支持从Band0到Band7的所有频段,包含800M/1900M/450M/2100M等。目前在800M、1900M、450M都有非常成熟的系统设备和多样化的终端。 中国CDMA网800M一共有7个载波的宽带,根据原先联通DO技术体制,频率规划按照1x从频段高段
3、往下走,DO从低段开始往上走的原则进行。,37,78,119,160,201,242,283,EVDO的频率分配,EVDO A的优势,很好地支持QoS,实现多种类型业务应用在同一系统中实现。 频谱的高效利用,利用较低的带宽(1.25MHz),传送前向峰值3.1Mbps和反向峰值1.8Mbps速率的业务。 更精细的控制功能,RoT控制,时延和容量的平衡等 更好的移动性和覆盖,Connect to Everything Anytime from Anywhere,EVDO的优势及其业务,移动数据用户想要,EV-DO Network,EVDO的优势及其业务,EVDO A可以做什么?,所以,绝大部分的
4、CDMA2000运营商都希望升级到EVDO A,EVDO的优势及其业务,EVDO A的业务的分类,1x的业务类型 语音:电路域 数据:分组域(单纯的数据业务) EVDO A的业务类型 时延敏感型业务(Delay-Sensitivity):如 VoIP 尽力发送型业务(Best effort):如 File Transfer 在以上两大类业务下还可细分 高容量的(High Capacity),低容量的(Low Capacity) 时延可容忍的(Latency-Tolerant),低时延的(Low Latency),EVDO的优势及其业务,EVDO A信道基本概念,反向CDM 类似于1x 反向帧长
5、16个时隙,26.66 Ms 1个帧含4个子帧,每个子帧含4个时隙 反向功控150Hz 前向TDM 帧长16时隙 1个时隙为2048个码片,1.66Ms 前向时隙的基本结构一样,EVDO A的基本概念,EV-DO的网络结构,EVDO的信道,EVDO A信道结构,思考题:EVDO A与EVDO 0在信道上有哪些区别?,EVDO A的基本概念,关键技术之一:前向信道时分复用,在EV-DO中,前向信道作为一个“宽通道”,供所有的用户时分共享。最小分配单位是时隙(slot),一个时隙有可能分配给某个用户传送数据或是分配给开销消息(称为active slot),也有可能处于空闲状态,不发送任何数据(称为
6、idle slot)。,EVDO 0关键技术回顾,前向满功率发送,小区发射功率,小区发射功率,IS95/1x前向链路功率示意图,1xEV-DO前向链路功率示意图,EVDO 0关键技术回顾,前向时分,EVDO前向扇区内的所有用户共享整个带宽,有点类似与以太网所有用户共享一个网线的带宽。,前向信道结构,EVDO A的前向信道,前向链路结构,1 time slot = 1.666msec = 2048 chips 信道以全部的扇区功率发射(没有数据时除外) 时隙中的Data部分由业务信道和控制信道共用。,EVDO A的基本概念,前向导频信道:Pilot,数据全“0”,使用Walsh码 0 Cover
7、,在I路上发送; 前向PILOT是突发的,每半个时隙的中点突发96个码片; 导频信道的作用主要是引导手机捕获系统,手机通过导频信道完成对无线信道环境的预测估计;,EVDO A的前向信道,前向媒体接入控制信道:MAC,媒体接入控制信道 反向活动子信道(RA) 数据速率控制锁定子信道(DRC Lock) 反向功率控制子信道(RPC) 自动重传应答子信道(ARQ) 每个时隙发送256个码片 在MAC信道上,不同用户使用不同的MAC Index区分 RA信道使用固定的MAC Index(4)与其他三个子信道区分,EVDO A的前向信道,前向MAC信道之 RA,该信道RA信道发送RAB比特(Revers
8、e Activity Bit) RAB若为“1”表明扇区反向链路忙 RAB为“0”表明扇区反向链路闲 AT通过监视RA信道可以动态调整自己的反向发送速率 RA信道的数据速率为600bps,EVDO A的前向信道,前向MAC信道之 DRC Lock,DRCLock 信道发送DRCLock比特,反映AN是否成功锁定AT的DRC子信道,用于表征反向信道质量 当前反向信道质量不对称时,DRCLock子信道可以 帮助AT在前向虚拟拟切换时服务扇区(Serving sector)的选择 DRCLock信道数据速率为150/DRCLock Length(bps),EVDO A的前向信道,前向MAC信道之 R
9、PC,每个建立连接的AT都会被分配一条RPC子信道,RPC子信道用来控制AT的反向发射功率; EVDO 0系统里RPC信道和DRCLock信道时分复用,所以RPC数据速率为600 (1 1/DRCLockPeriod) bps EVDO A系统里RPC信道和DRCLock信道分别用I和Q路发送,数据速率为150bps,EVDO A的前向信道,前向MAC信道之ARQ,用于响应反向链路,发送是否已成功解调反向包的证实 在不同的情况下发送三种不同的ARQ比特 H-ARQ L-ARQ P-ARQ 与DRC Lock/RPC信道时分复用,EVDO A的前向信道,MAC各子信道的发送方式,DRC Lock
10、和RPC分别被调制在I支路和Q支路上,同时发送 DRC Lock和RPC两个子信道与ARQ以1:3的方式时分复用,EVDO A的前向信道,MAC Index与各子信道的对应,MAC Index与MAC各子信道以及I、Q支路的对应关系,EVDO A的前向信道,MAC Index的使用,MAC Index除了用于区分MAC信道,还用于区分不同用户包的前缀,EVDO A的前向信道,前向控制信道:Control,前向控制信道分同步控制信道SCC和异步控制信道ACC SCC 256时隙传送一次,ACC任意时间可以传送 前向控制信道包含的消息 同步消息 快速配置消息 扇区参数消息 思考题:这个信道实现了哪
11、些功能?(请对比1x系统),EVDO A的前向信道,前向控制信道,反向信道结构,EVDO A的反向信道,反向链路结构,思考题:反向是完全的CDM么?,EVDO A的基本概念,反向链路子帧,EVDO A的反向信道,反向接入信道,接入信道分为导频子信道和数据子信道 数据子信道的信息速率:9.6kbps,19.2kbps,38.4kbps 在一个接入探针中,信息速率可以变化,EVDO A的反向信道,反向接入信道的增强,数据子信道的前缀传送时,发射功率等同于9.6kbps 当接入信道速率为19.2kbps或38.4kbps时,其数据子信道发射功率要高于9.6kbps时的功率,EVDO A的反向信道,反
12、向业务信道,反向业务信道各子信道作用: 导频子信道:反向信道估计和反向功率控制 辅助导频子信道 * :反向信道负载估计 媒体接入子信道 * :RRI, DRC, DSC Ack子信道:指示是否已解调前向包 数据子信道 * :发送用户业务信息,EVDO A的反向信道,辅助导频子信道,全“0”的未调制序列 在负载超过门限时,做信道估计 辅助导频在负载超过门限之前的半个时隙发送,EVDO A的反向信道,反向MAC信道之:RRI,反向速率指示子信道 指示当前反向信道数据包大小 指示当前反向信道数据包编号 独立占用一个码分信道 在EVDO Rel 0版本里,该信道指示的是反向信道数据速率 在EVDO R
13、el 0版本里,该信道与反向导频信道时分复用,EVDO A的反向信道,反向MAC信道之:DRC,数据速率控制子信道 根据前向导频信道测量前向信道质量,自适应确定希望获得的前向数据速率 向当前服务扇区,发送前向数据速率值 与EVDO Rel 0版本的DRC信道基本相同 思考题:DRC信道控制的是下行还是上行速率?,EVDO A的反向信道,反向MAC信道之:DSC,数据资源控制子信道 提前告知AN进行服务扇区的切换 实现无缝虚拟软切换 DSC信道包含3bit的DSC Value,用于指示选择前向服务扇区 DSC Length(slots)是DSC Value传送的周期,当DSC Value需要改变
14、时,要等到当前DSC Length周期结束 3bit的DSC Value用8个固定的32位Walsh码进行块编码 DSC信道数据速率:6003/DSC Length(bps),EVDO A的反向信道,反向业务信道之:ACK,ACK信道响应前向业务包是否接收成功 “1”表示ACK,“0”表示NAK 实现前向链路H-ARQ 与前向业务信道的ARQ子信道有类似作用 与DSC子信道时分复用,EVDO A的反向信道,反向业务信道之:Data,反向业务数据子信道 调制方式:BPSK, QPSK, 8-PSK 数据包的发送:4,8,12,16时隙,EVDO A的反向信道,反向业务信道数据速率,由于反向ARQ
15、,反向数据速率从最低4.8kbps到1843.2kbps,EVDO A的反向信道,关键技术之六:反向信道增强,使用反向导频信道,AN可使用相干解调; 使用定长帧结构(16slots),低码率的Turbo编码(1/2和1/4); 反向信道速率可从9.6kbps到153.6kbps变化,并专门使用一个信道(RRI)指示反向信道速率,避免AN侧的速率判决; 分布式的反向速率动态指配,AT根据要发送的数据量、最高速率限制、反向信道的忙闲(RAB)自己决定自己的发送速率。,EVDO 0关键技术回顾,新关键技术之二:反向资源控制,EVDO A的反向峰值速率相对于EVDO 0有较大幅度的提升(1.8Mbps
16、 Vs 153.6kbps) EVDO A 不同类型业务的支持 BE(Best Effort) service ,如FTP 上传、下载 DS(Delay-sensitive) service,如VoIP EVDO 0的反向速率控制已经无法满足对RoT的控制要求 EVDO A引入反向资源控制,EVDO A的新关键技术,反向资源控制的几个概念,RoT :Rise-over-Thermal 热噪抬高量 T2P :Indication of resource usage 资源利用率指示 TxT2P :Transmit Traffic-to-Pilot power ratio 发送业务/导频功率比 Ro
17、T operation point,EVDO A的新关键技术,反向资源控制实现,AN根据收到的功率直接测量RoT,比较判断决定RAB AT根据RAB,T2P,T2PInflow决定TxT2P,并发送,EVDO A的新关键技术,T2P算法,EVDO A的新关键技术,关键技术之二:比例公平调度算法,1. 调度算法的作用:由于前向业务信道时分复用,具体某一时刻向哪一个用户发送数据需要调度程序根据一定的调度策略来决定。 2. 调度算法的目标: 同一扇区下所有用户尽可能公平; 扇区总吞吐量尽可能最大;,EVDO 0关键技术回顾,比例公平调度算法:P-Fair Scheduler,基本原理 每个AT被服务
18、的机会与AT所要求的DRC成正比,与AT最近一段时间所接收的数据量成反比,这样达到一个相对的公平。 具体实现 调度算法对每一个用户维持一个变量Tk,并且在每个时隙进行更新,用Tkn表示用户k在时隙n时的变量 调度决策 基站选取最大的用户,为之调度前向数据,EVDO 0关键技术回顾,多用户分集增益,根据比例公平调度算法 用户获得调度的机会与其申请的DRC成正比。 由于无线信道环境的衰落特性,调度程序会倾向于在用户的无线环境好于最近平均水平时服务该用户。 随着用户数增多,这种机会逐渐增加。,EVDO 0关键技术回顾,关键技术之三:前向虚拟软切换,DO系统跟任何CDMA系统一样,支持软切换和更软切换
19、。 但是DO软切换仅存在于反向链路,而前反向链路的切换方式并不对应。 这样就导致了DO系统中一种特殊的切换:前向虚拟软切换(virtual soft handoff) 在DO系统中,任何一个时刻对同一个AT,最多只有一个扇区(Serving sector)在给该AT发送数据,即只有一条腿 AT根据不同扇区前向信道的好坏决定选择哪个作为当前的服务扇区(serving sector),EVDO 0关键技术回顾,前向虚拟切换示意图,Server before t1,Server after t1,EVDO 0关键技术回顾,服务扇区选择示意图,EVDO 0关键技术回顾,EVDO 0 Vs. EVDO
20、A,EVDO 0:当DRC Cover 改变时,BS1停止发送数据 EVDO A:当DSC Cover改变时,BS1继续发送数据,EVDO A的新关键技术,无缝虚拟软切换的实现机制,EVDO A中,AT通过改变DSC Cover提前告知AN,在小区A还在继续发送数据的同时,小区B已经准备好发送数据,避免了数据发送的长时间中断。,EVDO A的新关键技术,关键技术之四:自适应编码与调制,系统能根据前向信道的变化情况自动调整前向信道的数据速率 数据速率从4.84 kbps到3.1Mbps,对应自动选择不同的调制方式(QPSK、8-PSK、16QAM)、Turbo编码速率(2/3、1/3、1/5)。
21、 信道环境好的时候使用较高的速率等级,信道环境差的时候使用较低的速率等级。 前向信道自适应调整机制,是通过AT不停地测量前向信道的状况,并将这些信息通过DRC信道以600Hz的频率反馈给AN,AN根据这些信息决定下一时隙的速率等级。,EVDO 0关键技术回顾,速率控制 vs 功率控制,无线信道增益,1x RTT Power Control 速率固定,功率随着信道条件的变化而变化,1x EV-DO Rate Control 功率固定,速率随着信道条件的变化而变化,EVDO 0关键技术回顾,前向业务信道速率等级,EVDO 0关键技术回顾,信道环境变化引起DRC请求速率及速率变化,前向业务信道,相对
22、于EVDO 0,EVDO A的前向业务信道速率更加多样化,最小支持4.8kbps,最大支持3.072Mbps 数据包格式有128bit,256bit,512bit,1024bit,2048bit,3072bit,4096bit和5120bit八种不同大小的包 根据反向上报的前向信道环境,自适应选择适当的前向发送格式,EVDO A的前向信道,EVDO A前向数据格式,与EVDO 0不同的前向数据速率,EVDO A的前向信道,前向短包,EVDO A前向控制信道包不仅兼容EVDO 0的所有包格式,还引入了短包格式 128, 4, 1024, 256, 4, 1024, 512, 4,1024 EVD
23、O 0的控制信道传输平均时延为128 时隙,而EVDO A 在引入短包后,时延最低可以达到4 时隙,典型的平均值为64 时隙,大大缩短了连接建立时长,EVDO A的新关键技术,前向速率控制,EVDO A的新关键技术,前向业务信道与反向DRC信道时序图,(a) AT对应的前向信道; (b) AT在DRC信道的发射,1.66ms,Estimate data rate,Request data rate,TX at requested data rate,DRC,Pilot-DRC,DRC,(a),(b),DRC,Pilot Bursts,1.66ms,EVDO 0关键技术回顾,前向速率随信道条件变
24、化图,EVDO 0关键技术回顾,关键技术之五:Hybrid ARQ,Hybrid ARQ原理: 在前向信道发包时,一般一个包会占用多个时隙(比如一个153.6kbps的包就要占用4个时隙)。由于包在发送前,经过了很复杂的处理,包括Turbo编码、信道交织、重复,最后发送的符号里面包含了很多冗余的信息,终端有可能在收到部分的符号后即正确地解调出这个完整的数据包。那么在这种情况下,余下的时隙就可以不再发送,从而节省了前向信道的时隙资源。 实现机制: AT根据前向信道的质量,估计下一时刻自己能正确接收的最大速率,并将该信息通过DRC信道通知AN; 当调度到该AT时,AN按照AT指定的速率,向AT发送
25、前向业务包; AT通过Ack信道向AN反馈接收的情况,若没能正确解调当前包则发送Nak 比特,若正确解调了当前包则发送Ack比特; AN如果接收到AT的Ack比特,则停止当前包的发送而开始下一个包。,EVDO 0关键技术回顾,多时隙包正常发送结束,下图描述的是一个由4个时隙组成的153.6kbps的物理层数据包,使用完全部4个时隙的发送情形。,EVDO 0关键技术回顾,多时隙包提前发送结束,下图描述的是一个由4个时隙组成的153.6kbps的发送包仅使用3个时隙就完成了发送的情形。,EVDO 0关键技术回顾,一个完整的前向业务包发送流程,EVDO 0关键技术回顾,Ack信道对系统性能影响,Ac
26、k信道机制相当于是对AT前向速率预测的一个调整,使系统性能有较大地提升。,EVDO 0关键技术回顾,新关键技术之一:反向链路ARQ,回顾EVDO 0,假定AN侧接收到来自AT的信号要好于实际解调能力Eb/Nt,AN侧会如何? 在完成接收16个反向时隙之前,就已成功解调一个反向帧 终端将一帧内没有发射完的其他时隙继续发送完成 以上情况出现的原因? 功控无法做到完美 在恶劣的无线环境下,为了确保目标PER,业务信道增益设置过高 所以,需要反向链路ARQ,EVDO A的新关键技术,前向ARQ的类型,前向ARQ子信道三种不同的确认(3bit) H-ARQ (Hybrid ARQ):对前三个子包进行确认
27、 L-ARQ (Last ARQ):对最后一个子包进行确认 P-ARQ (Packet ARQ):对整个包进行确认 三种不同类型的ARQ比特分别针对不同的情况,EVDO A的新关键技术,反向数据包发送正常结束,EVDO A的新关键技术,反向数据包发送提前结束,EVDO A的新关键技术,反向链路提前终止AT发送的概率,注:A,B,C,D,E是不同的信道环境 思考题:如果该包发送失败,ARQ信道是何种状况?,EVDO A的新关键技术,新关键技术之四:快速连接建立,EVDO 0系统 设计目标:为时延可容忍业务设计 没有优化连接建立时长 固定的接入信道速率:9.6kbps EVDO A系统 设计目标:
28、可以支持时延敏感业务 为需要立刻接入的业务优化连接建立时长 多样的接入信道速率:最高为38.4kbps(AN侧控制),EVDO A的新关键技术,反向接入信道,接入信道包长均为1024bit 传送一个接入信道包的时间不一样 不同速率的接入信道使用不同的发射功率,EVDO A的新关键技术,前向控制信道,EVDO A引入SSC(子同步控制)信道,大大缩短了接入时长,EVDO A的新关键技术,新关键技术之五:多用户包,EVDO 0中,一个物理层包只能包含一个用户的数据,每个用户分别调度; EVDO A中,多个用户的数据可以装在同一个物理层包中,多个用户可以同时调度。 多用户包主要用于支持类似VoIP的
29、应用(流量小、时延敏感型应用),EVDO A的新关键技术,多用户包与MAC Index,EVDO A的新关键技术,新关键技术之六:交叉寻呼,EVDO 0的双网监听模式 EVDO 0系统中,通过双模终端交叉监听1x/DO两个网络,来实现双网运营。 1X网络的寻呼周期由SCI决定,DO网络的寻呼周期为12个CC cycle(5.12s)。 双模终端可以通过与DO网络协商,确定其寻呼时隙的offset,以保证两网的寻呼时隙不会重叠。 1X与DO网络共用一套PDSN,保证双模终端两网切换时PPP不断。,EVDO A的新关键技术,EVDO 0双模终端的呼叫状态转移,Initialization stat
30、e:双模终端首先搜索1x网络,之后搜索DO网络,搜索成功后进入1x/DO Idle状态; Idle state:双模终端在idle状态下,将根据两网的寻呼周期定时监听两张网络,在1x网络的idle state procedure包括monitoring、registration、idle handoff,在DO网络的idle state procedure包括monitoring、session management、route update、idle handoff。 Access state:处于接入状态的终端将会暂时停止对另一个网络的监听; Traffic state:当双模终端处于1x
31、 traffic状态时,终端将会停止一切在DO网络的活动;当双模终端处于DO traffic状态时,终端仍将定时监视1x网络,保证来自1x网络的寻呼消息不被漏掉。,EVDO A的新关键技术,EVDO 0双网监听模式的优缺点,优点: 实现简单,对现网1x不需做任何改动; 在扇区下用户数较多时,双模终端由于监听DO网络对DO扇区吞吐量的影响很小。 缺点: 由于双模终端在每一个1X寻呼周期到来时,需要调谐到1X网络监听,对DO的单用户吞吐量会造成一定的影响; 由于需要频繁在两网间切换,对终端的待机时间有一定影响; 在DO网络部署BCMCS、VoIP、VT等业务时,频繁的1X网络监听会对用户的业务体验造成一定的影响。,EVDO A的新关键技术,EVDO A的解决方案:交叉寻呼,引入cdma2000 Circuit Service Notification Protocol,终端可以利用DO网络传送原1x电路域的一些消息,如寻呼、登记等 这样避免了双模终端频繁在两网之间切换,避免对一些DO网络上的业务,如BCMCS造成不利的影响。,EVDO A的新关键技术,支持交叉寻呼的网络结构,EVDO A的新关键技术,小结&思考题,EVDO 0的关键技术 EVDO A的关键技术,如反向资源控制是如何实现的? EVDO 0A关键技术的对比,解决了哪些问题?,小结,总结与回顾,
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