Введение
Телекоммуникационный стандарт для беспроводной передачи данных посредством радиосигналов. Evolution Data Optimized (EV-DO, EVDO и т.д.) – это телекоммуникационный стандарт для беспроводной передачи данных через радиосигналы, как правило, для широкополосного доступа в Интернет. EV-DO является эволюцией стандарта CDMA2000 (IS-2000), поддерживающего высокие скорости передачи данных и способного быть развернутым совместно с голосовыми услугами беспроводного оператора. Он использует передовые методы мультиплексирования, включая многостанционный доступ с кодовым разделением (CDMA), а также мультиплексирование с разделением по времени (TDM) для максимизации пропускной способности. EV-DO является частью семейства стандартов CDMA2000 и был принят многими поставщиками услуг мобильной связи по всему миру, особенно теми, кто ранее использовал сети CDMA. Он также используется в сети спутниковой телефонной связи Globalstar. Услуга EV-DO была прекращена в большей части Канады в 2015 году. Канал EV-DO имеет полосу пропускания 1,25 МГц, такую же, как у IS-95A (IS-95) и IS-2000 (1xRTT), хотя структура канала существенно отличается. Бэкэнд-сеть полностью построена на пакетной передаче данных и не ограничена ограничениями, характерными для сети с коммутацией каналов. Функция EV-DO в сетях CDMA2000 обеспечивает доступ мобильным устройствам к интерфейсу воздушной линии прямой связи со скоростью до 2,4 Мбит/с с Rel. 0 и до 3,1 Мбит/с с Rev. A. Скорость обратной связи для Rel. 0 может достигать 153 кбит/с, а для Rev. A – до 1,8 Мбит/с. Он был разработан для сквозной работы как сеть на основе IP и может поддерживать любое приложение, которое может функционировать в такой сети с учетом ограничений по битовой скорости.
Evolution Data Optimized (EV DO, EVDO, etc.) is a telecommunications standard for the wireless transmission of data through radio signals, typically for broadband Internet access. EV DO is an evolution of the CDMA2000 (IS 2000) standard which supports high data rates and can be deployed alongside a wireless carrier's voice services. It uses advanced multiplexing techniques including code division multiple access (CDMA) as well as time division multiplexing (TDM) to maximize throughput. It is a part of the CDMA2000 family of standards and has been adopted by many mobile phone service providers around the world particularly those previously employing CDMA networks. It is also used on the Globalstar satellite phone network. EV DO service was discontinued in much of Canada in 2015. An EV DO channel has a bandwidth of 1.25 MHz, the same bandwidth size that IS 95A (IS 95) and IS 2000 (1xRTT) use, though the channel structure is very different. The back end network is entirely packet based, and is not constrained by restrictions typically present on a circuit switched network. The EV DO feature of CDMA2000 networks provides access to mobile devices with forward link air interface speeds of up to 2.4 Mbit/s with Rel. 0 and up to 3.1 Mbit/s with Rev. A. The reverse link rate for Rel. 0 can operate up to 153 kbit/s, while Rev. A can operate at up to 1.8 Mbit/s. It was designed to be operated end to end as an IP based network, and can support any application which can operate on such a network and bit rate constraints.
Стандартные пересмотры
Было несколько редакций стандарта, начиная с выпуска 0 (Rel. 0). Позже стандарт был расширен в Ревизии A (Rev. A) для поддержки качества обслуживания (с целью снижения задержки) и увеличения скорости передачи данных по каналам прямой и обратной связи. В конце 2006 года была опубликована Ревизия B (Rev. B), которая включает в себя возможность объединения нескольких несущих для достижения еще более высоких скоростей и меньшей задержки (см. TIA 856 Rev. B ниже). Переход с EV-DO Rev. A на Rev. B требует обновления программного обеспечения модема базовой станции и дополнительного оборудования для новых несущих EV-DO. Операторам cdma2000, возможно, потребуется перенастроить некоторые из существующих каналов 1xRTT на другие частоты, поскольку Rev. B требует, чтобы все несущие DO находились в диапазоне 5 МГц.
EV-DO Рельс 0 (TIA-856 Релиз 0)
Первоначальный дизайн EV-DO был разработан Qualcomm в 1999 году для соответствия требованиям IMT-2000, предусматривающим скорость нисходящего канала более 2 Мбит/с для стационарной связи, в отличие от мобильной (то есть, обслуживания сотовой связи в движении). Изначально стандарт назывался High Data Rate (HDR), но был переименован в 1xEV-DO после его ратификации Международным союзом электросвязи (ITU) под обозначением TIA-856. Первоначально аббревиатура 1xEV-DO расшифровывалась как "1x Evolution Data Only", что указывало на то, что это прямая эволюция стандарта воздушного интерфейса 1x (1xRTT), каналы которого передавали исключительно трафик данных. Официальное название стандарта 1xEV-DO – "cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification", поскольку cdma2000 (в нижнем регистре) является другим названием стандарта 1x, обозначенного числовым кодом TIA-2000. Позднее, из-за возможных негативных коннотаций слова "только", часть "DO" в названии стандарта 1xEV-DO была изменена и стала означать "Data Optimized", таким образом, полное название EV-DO теперь расшифровывается как "Evolution Data Optimized". Многие крупные операторы отказались от префикса "1x" и продвигают технологию просто как EV-DO, что подчеркивает её ориентацию на оптимизацию передачи данных.
Структура канала передовой связи
Основной характеристикой, отличающей канал EV-DO от канала 1xRTT, является то, что он использует временное мультиплексирование на линии связи нисходящего канала (от вышки сотовой связи к мобильному устройству). Это означает, что одно мобильное устройство имеет эксклюзивное право использования канала передачи данных нисходящего канала в пределах определенной географической области (сектора) в течение определенного временного интервала. Используя эту технологию, EV-DO может независимо модулировать временной интервал каждого пользователя. Это позволяет обслуживать пользователей в благоприятных радиочастотных условиях с использованием сложных методов модуляции, а также обслуживать пользователей в неблагоприятных радиочастотных условиях с использованием более простых (и избыточных) сигналов. Канал нисходящего канала разделен на слоты, каждый из которых имеет длительность 1,667 мс. Помимо пользовательского трафика, в поток вплетены служебные каналы, включая "пилот-сигнал", который помогает мобильному устройству находить и идентифицировать канал, канал множественного доступа (MAC), который сообщает мобильным устройствам о времени планирования их данных, и "канал управления", который содержит другую информацию, необходимую сети для мобильных устройств. Модуляция, используемая для связи с конкретным мобильным устройством, определяется самим устройством; оно прослушивает трафик на канале и, в зависимости от силы принимаемого сигнала, а также от воспринимаемых условий многолучевого распространения и затухания, оценивает максимально достижимую скорость передачи данных при поддержании приемлемого уровня ошибок кадров (1-2%). Затем эта информация передается обратно в обслуживающий сектор в виде целого числа от 1 до 12 по каналу "Цифровой контроль скорости" (DRC). В качестве альтернативы, мобильное устройство может выбрать "нулевую" скорость (DRC 0), указывая, что оно не может декодировать данные с какой-либо скоростью или пытается выполнить передачу управления другому обслуживающему сектору.
Another important aspect of the EV DO forward link channel is the scheduler. The scheduler most commonly used is called "proportional fair". It's designed to maximize sector throughput while also guaranteeing each user a certain minimum level of service. The idea is to schedule mobiles reporting higher DRC indices more often, with the hope that those reporting worse conditions will improve in time. The system also incorporates Incremental Redundancy Hybrid ARQ. Each sub packet of a multi slot transmission is a turbo coded replica of the original data bits. This allows mobiles to acknowledge a packet before all of its sub sections have been transmitted. For example, if a mobile transmits a DRC index of 3 and is scheduled to receive data, it will expect to get data during four time slots. If after decoding the first slot the mobile is able to determine the entire data packet, it can send an early acknowledgement back at that time; the remaining three sub packets will be cancelled. If however the packet is not acknowledged, the network will proceed with the transmission of the remaining parts until all have been transmitted or the packet is acknowledged. All of the reverse link channels are combined using code division and transmitted back to the base station using BPSK where they are decoded. The maximum speed available for user data is 153.2 kbit/s, but in real life conditions this is rarely achieved. Typical speeds achieved are between 20 50 kbit/s.
Индекс DRC Скорость передачи данных (кбит/с) Запланированное количество слотов Размер полезной нагрузки (бит) Коэффициент кодирования Модуляция Требуемый SNR 1 38,4 16 1024 1/5 QPSK 12 2 76,8 8 1024 1/5 QPSK 9,6 3 153,6 4 1024 1/5 QPSK 6,8 4 307,2 2 1024 1/5 QPSK 3,9 5 307,2 4 2048 1/5 QPSK 3,8 6 614,4 1 1024 1/3 QPSK 0,6 7 614,4 2 2048 1/3 QPSK 0,8 8 921,6 2 3072 1/3 8 PSK 1,8 9 1228,8 1 2048 2/3 QPSK 3,7 10 1228,8 2 4096 1/3 16 QAM 3,8 11 1843,2 1 3072 2/3 8 PSK 7,5 12 2457,6 1 4096 2/3 16 QAM 9,7
Another important aspect of the EV DO forward link channel is the scheduler. The scheduler most commonly used is called "proportional fair". It's designed to maximize sector throughput while also guaranteeing each user a certain minimum level of service. The idea is to schedule mobiles reporting higher DRC indices more often, with the hope that those reporting worse conditions will improve in time. The system also incorporates Incremental Redundancy Hybrid ARQ. Each sub packet of a multi slot transmission is a turbo coded replica of the original data bits. This allows mobiles to acknowledge a packet before all of its sub sections have been transmitted. For example, if a mobile transmits a DRC index of 3 and is scheduled to receive data, it will expect to get data during four time slots. If after decoding the first slot the mobile is able to determine the entire data packet, it can send an early acknowledgement back at that time; the remaining three sub packets will be cancelled. If however the packet is not acknowledged, the network will proceed with the transmission of the remaining parts until all have been transmitted or the packet is acknowledged. All of the reverse link channels are combined using code division and transmitted back to the base station using BPSK where they are decoded. The maximum speed available for user data is 153.2 kbit/s, but in real life conditions this is rarely achieved. Typical speeds achieved are between 20 50 kbit/s.
Другим важным аспектом канала нисходящего канала EV-DO является планировщик. Наиболее часто используемый планировщик называется "пропорционально справедливым". Он предназначен для максимизации пропускной способности сектора, одновременно гарантируя каждому пользователю определенный минимальный уровень обслуживания. Идея заключается в том, чтобы чаще планировать мобильные устройства, сообщающие о более высоких значениях DRC, в надежде, что те, которые сообщают о худших условиях, со временем улучшатся. Система также включает в себя гибридный ARQ с инкрементной избыточностью. Каждый подпакет многослотной передачи является турбокодированной копией исходных битов данных. Это позволяет мобильным устройствам подтверждать получение пакета до того, как будут переданы все его подпакеты. Например, если мобильное устройство передает индекс DRC 3 и запланировано для получения данных, оно ожидает получить данные в течение четырех временных интервалов. Если после декодирования первого слота мобильное устройство может определить весь пакет данных, оно может отправить раннее подтверждение в этот момент; оставшиеся три подпакета будут отменены. Если же пакет не подтверждается, сеть продолжит передачу оставшихся частей до тех пор, пока все они не будут переданы или пакет не будет подтвержден. Все каналы восходящего канала объединяются с использованием кодового разделения и передаются обратно на базовую станцию с использованием BPSK, где они декодируются. Максимальная скорость, доступная для пользовательских данных, составляет 153,2 кбит/с, но в реальных условиях это редко достигается. Типичные скорости составляют от 20 до 50 кбит/с.
Another important aspect of the EV DO forward link channel is the scheduler. The scheduler most commonly used is called "proportional fair". It's designed to maximize sector throughput while also guaranteeing each user a certain minimum level of service. The idea is to schedule mobiles reporting higher DRC indices more often, with the hope that those reporting worse conditions will improve in time. The system also incorporates Incremental Redundancy Hybrid ARQ. Each sub packet of a multi slot transmission is a turbo coded replica of the original data bits. This allows mobiles to acknowledge a packet before all of its sub sections have been transmitted. For example, if a mobile transmits a DRC index of 3 and is scheduled to receive data, it will expect to get data during four time slots. If after decoding the first slot the mobile is able to determine the entire data packet, it can send an early acknowledgement back at that time; the remaining three sub packets will be cancelled. If however the packet is not acknowledged, the network will proceed with the transmission of the remaining parts until all have been transmitted or the packet is acknowledged. All of the reverse link channels are combined using code division and transmitted back to the base station using BPSK where they are decoded. The maximum speed available for user data is 153.2 kbit/s, but in real life conditions this is rarely achieved. Typical speeds achieved are between 20 50 kbit/s.