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東南大學(xué)計(jì)算機(jī)系 南京
信息產(chǎn)業(yè)部電信傳輸研究所
摘要 本文簡要描述了基于IS-95的CDMA系統(tǒng)和cdma2000系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)及其演進(jìn)過程，其中包括無線接口、A接口、移動應(yīng)用部分、智能網(wǎng)、短消息、定位和分組數(shù)據(jù)等部分。
關(guān)鍵詞 標(biāo)準(zhǔn) CDMA cdma2000
在我國，GSM系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)過充分的發(fā)展，很多從事移動通信行業(yè)的人士對GSM系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)體系已經(jīng)非常熟悉了。而CDMA系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)體系采用了一種與GSM系統(tǒng)完全不同的思路。
GSM系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)體系可以理解為“橫切”，也就是說，將整個(gè)系統(tǒng)劃分為若干“階段”，整個(gè)系統(tǒng)的所有部分都步調(diào)一致地按照“階段”向前發(fā)展。CDMA系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)體系則可以理解為“豎切”，也就是說，將整個(gè)系統(tǒng)劃分為相對獨(dú)立的部分，每個(gè)部分按照自己的步調(diào)前進(jìn)。
CDMA標(biāo)準(zhǔn)體系的這個(gè)特點(diǎn)在2G向3G過渡過程中可以明顯地顯示它的優(yōu)越性。整個(gè)系統(tǒng)中，除了修改空中接口和A接口，增加分組部分以外，其他部分（包括智能網(wǎng)、電路核心網(wǎng)、短消息等）都與2G或3G無關(guān)，可以在兩個(gè)系統(tǒng)間共享。
下面將分別介紹CDMA標(biāo)準(zhǔn)體系中的各個(gè)部分。
1 無線接口
CDMA系統(tǒng)的無線接口經(jīng)歷了IS-95、IS-95A、IS-95B、cdma2000、1x/EV-DO和1x/EV-DV幾個(gè)發(fā)展階段。
其中IS-95是最早期的一個(gè)版本，由于不成熟，實(shí)際上并沒有投入商用。第一個(gè)大規(guī)模進(jìn)入商用的版本是IS-95A。IS-95A的先進(jìn)性和成熟性經(jīng)過了時(shí)間的充分檢驗(yàn)，直到現(xiàn)在，該系統(tǒng)仍然在廣泛使用。
IS-95B是一個(gè)生不逢時(shí)的版本。在發(fā)布IS-95B后僅半年的時(shí)間就發(fā)布了cdma2000標(biāo)準(zhǔn)，所以，大多數(shù)運(yùn)營商選擇了跳過IS-95B，直接使用cdma2000的過渡方式。從技術(shù)上來說，IS-95B也沒有大的進(jìn)步，主要改進(jìn)是采用信道捆綁方式提供中速的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
cdma2000是IMT2000系統(tǒng)的主要模式之一。按照標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定， cdma2000系統(tǒng)一個(gè)載波的帶寬為1.25MHz。如果系統(tǒng)分別獨(dú)立使用每個(gè)載波，則被叫做1x系統(tǒng)；如果系統(tǒng)將3個(gè)載波捆綁使用，則叫做3x系統(tǒng)。從商用情況來看，絕大多數(shù)CDMA運(yùn)營商計(jì)劃使用1x系統(tǒng)，幾乎沒有人考慮使用3x系統(tǒng)。
1x系統(tǒng)的下一個(gè)發(fā)展階段被叫做1x/EV-DO，其中EV是演進(jìn)的縮寫，而DO是指僅支持?jǐn)?shù)據(jù)（Data Only）。這項(xiàng)技術(shù)的特點(diǎn)是在CDMA技術(shù)的基礎(chǔ)上引入了TDMA技術(shù)的一些特點(diǎn)，從而大幅度提高了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的性能。在單個(gè)載波中，數(shù)據(jù)傳輸速率最高可以達(dá)到2.4Mbit/s，平均吞吐量大約為600kbit/s。但是，由于引入了很多TDMA的技術(shù)，使1x/EV-DO不能前向兼容。在實(shí)際使用，1x/EV-DO系統(tǒng)需要使用獨(dú)立的載波，移動臺也需要使用雙模方式來支持語音和數(shù)據(jù)。到目前為止，3GPP2已經(jīng)完成了1x/EV-DO的空中接口和A接口的標(biāo)準(zhǔn)，而網(wǎng)絡(luò)部分采用基于IP技術(shù)的分組網(wǎng)絡(luò)。
為了克服1x/EV-DO技術(shù)在前向兼容方面的缺點(diǎn)，3GPP2正在制定1x/EV-DV的標(biāo)準(zhǔn)。1x/EV-DV仍然采用了CDMA體系一貫的前向兼容思路，即可以與1x系統(tǒng)共存在同一個(gè)載波中。1x/EV-DV的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)計(jì)將在2002年4月發(fā)布第一個(gè)版本。
2 A接口
A接口一直是CDMA標(biāo)準(zhǔn)體系中最有爭議的部分。在早期，美國TIA制定了IS634和IS634A標(biāo)準(zhǔn)。但由于多方面的原因，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)一直缺乏可操作性。
第一個(gè)具有可操作性的A接口標(biāo)準(zhǔn)是由CDG發(fā)布的IOS 2系列標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)系列的標(biāo)準(zhǔn)是為了配合IS-95A空中接口標(biāo)準(zhǔn)而制定的。在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)系列中，IOS2.4版本是為了滿足中國的需要而制定的，我國也發(fā)布了對應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
IOS3系列標(biāo)準(zhǔn)是與IS-95B空中接口對應(yīng)的A接口標(biāo)準(zhǔn)。由于IS-95B沒有廣泛的應(yīng)用，所以IOS3標(biāo)準(zhǔn)也沒有實(shí)際的使用。
在cdma2000系統(tǒng)中，絕大部分標(biāo)準(zhǔn)都是3GPP2制定的。但在A接口部分，由于CDG在制定IOS2系列和IOS3系列標(biāo)準(zhǔn)中建立的影響力，使得CDG在制定cdma2000系統(tǒng)的A接口標(biāo)準(zhǔn)中仍然占有重要的地位。最后發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上是兩個(gè)組織共同努力的結(jié)果。3GPP2的Release 0的A接口標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)于CDG的IOS 4.0。而3GPP2的Release A的A接口標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)于CDG的IOS 4.1。
到目前為止，A接口可以分為9個(gè)小的部分。其中，A1、A2和A5接口用于基站控制器（BSC）和交換機(jī)（MSC）之間，分別傳送信令、話路和電路型數(shù)據(jù)，其物理層仍然使用傳統(tǒng)的PCM電路。A3和A7接口用于兩個(gè)BSC之間，分別傳送信令和用戶數(shù)據(jù)，主要用于支持BSC間的軟切換。A8和A9兩個(gè)接口用于BSC和分組控制功能（PCF）之間，但在實(shí)際的運(yùn)用中，幾乎沒有采用開放這兩個(gè)接口。PCF和分組數(shù)據(jù)服務(wù)節(jié)點(diǎn)（PDSN）間的接口是A10和A11，這是無線網(wǎng)路和分組網(wǎng)路間的重要接口點(diǎn)。
3 移動應(yīng)用部分
移動應(yīng)用部分包括MSC、VLR、HLR、AC和短消息中心間的接口。CDMA系統(tǒng)采用的移動應(yīng)用部分叫做3GPP2 N.S0005，對應(yīng)的美國標(biāo)準(zhǔn)叫做ANSI-41D，它的最大特點(diǎn)就是與空中接口的無關(guān)性。在美國，除了CDMA系統(tǒng)以外，還有AMPS、TDMA等技術(shù)，而這些技術(shù)都統(tǒng)一使用ANSI-41D作為其核心網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)。對基于IS-95A的CDMA系統(tǒng)來說，可以使用ANSI-41D標(biāo)準(zhǔn)作為其移動應(yīng)用部分的標(biāo)準(zhǔn)，而cdma2000也可以使用ANSI-41D作為其移動應(yīng)用部分的標(biāo)準(zhǔn)。換句話說，從IS-95到cdma2000的過渡在這個(gè)部分是完全平滑過渡。
ANSI-41的下一個(gè)版本正在制定的過程中。但是新版本中主要技術(shù)內(nèi)容已經(jīng)通過多種形式發(fā)布了，其中部分內(nèi)容已經(jīng)在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中使用，其中包括與七號信令有關(guān)的內(nèi)容。由于ANSI-41系列標(biāo)準(zhǔn)對空中接口的獨(dú)立性，新增加的內(nèi)容將不會影響cdma2000的實(shí)施。
4 智能網(wǎng)
智能網(wǎng)是當(dāng)前移動通信網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系中非常重要的一個(gè)部分，現(xiàn)在的很多新業(yè)務(wù)都需要利用智能網(wǎng)技術(shù)來開展。
在CDMA標(biāo)準(zhǔn)體系中，智能網(wǎng)部分被稱為WIN，它劃分為4個(gè)部分：第一階段、預(yù)付費(fèi)部分、第二階段和第三階段。
第一階段可以認(rèn)為是起步階段，從技術(shù)上來說，在這個(gè)階段的WIN還很不完善。但它明確定義了在移動通信網(wǎng)中使用智能網(wǎng)技術(shù)的基本概念，其中包括各個(gè)功能平面等�？梢哉J(rèn)為這是WIN的一個(gè)良好的開端。
事實(shí)上，預(yù)付費(fèi)部分的名稱與其內(nèi)容并不完全相符。預(yù)付費(fèi)部分是WIN發(fā)展過程中的一個(gè)重要階段，而不是僅僅定義了預(yù)付費(fèi)業(yè)務(wù)。它完善了WIN中的很多細(xì)節(jié)部分，WIN中使用的很多觸發(fā)器、消息和參數(shù)都在這個(gè)部分中進(jìn)行了定義。相對而言，在第二階段和第三階段僅新定義了很少的觸發(fā)器。
如果說前面兩個(gè)部分完善了WIN的理論部分，則第二階段豐富了WIN的業(yè)務(wù)。第二階段定義的業(yè)務(wù)包括各種基于計(jì)費(fèi)的業(yè)務(wù)、入呼屏蔽等。第三階段主要是基于位置信息的業(yè)務(wù)，它與下面將討論的定位業(yè)務(wù)是緊密結(jié)合在一起的。
5 短消息
對IS-95A系統(tǒng)和cdma2000系統(tǒng)來說，短消息部分的標(biāo)準(zhǔn)是共用的。在3GPP2，短消息的標(biāo)準(zhǔn)是C.S0015-0，事實(shí)上它是直接引用美國很早以前就發(fā)布的IS637標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了短消息的應(yīng)用層結(jié)構(gòu)以及在空中接口上的傳送方法。在網(wǎng)絡(luò)上，短消息利用ANSI-41消息傳送。
6 定位
定位業(yè)務(wù)是非常具有CDMA特色的業(yè)務(wù)之一。在CDMA系統(tǒng)中，為了軟切換的需要，移動臺需要不停地掃描來自不同基站的信號，并計(jì)算這些信號的時(shí)延。而時(shí)延可以轉(zhuǎn)換為與基站的距離。如果能夠接收到多個(gè)基站的信號，就可以確定移動臺的相對位置。除了這個(gè)技術(shù)以外，在室外條件下，還可以使用GPS定位技術(shù)以提高精度。所以，CDMA系統(tǒng)中采用的定位技術(shù)叫做“混合定位技術(shù)”。
在無線接口上，支持上述兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)是3GPP2 C.S0022，對應(yīng)的美國標(biāo)準(zhǔn)是IS801。在網(wǎng)絡(luò)部分，有多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)與C.S0022配合。除了用于美國緊急呼叫業(yè)務(wù)的以外，最主要的一個(gè)是3GPP2 N.P0013，對應(yīng)的美國標(biāo)準(zhǔn)為IS881。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)主要規(guī)定了定位系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，及其網(wǎng)絡(luò)實(shí)體間的信令。它規(guī)定定位系統(tǒng)由兩個(gè)功能實(shí)體構(gòu)成，其中定位實(shí)體（PDE）負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)具體的定位操作；而移動定位中心（MPC）負(fù)責(zé)接口功能，對外提供位置信息，并保證安全和個(gè)人隱私。
在應(yīng)用部分的標(biāo)準(zhǔn)還不完善，正在制定的標(biāo)準(zhǔn)有智能網(wǎng)第三階段的標(biāo)準(zhǔn)。它主要規(guī)定了智能網(wǎng)如何使用定位信息提供業(yè)務(wù)。在3GPP2，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是N.P0011，對應(yīng)的美國標(biāo)準(zhǔn)為IS843。定位部分的標(biāo)準(zhǔn)也同樣適用于IS-95A系統(tǒng)和cdma2000系統(tǒng)。
7 分組數(shù)據(jù)
CDMA數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的最大特點(diǎn)是充分利用IP技術(shù)。在分組數(shù)據(jù)領(lǐng)域，3GPP2實(shí)際上僅僅制定了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)文件——P.S0001。與GSM系統(tǒng)中GPRS多達(dá)數(shù)千頁文件不同，3GPP2制定的這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)文件僅僅是63頁！
這份文件僅說明了幾個(gè)基本的內(nèi)容：
· 分組網(wǎng)絡(luò)的參考模型，它由PDSN/FA、RADIUS和HA等有限的幾個(gè)功能實(shí)體構(gòu)成。
· 引用IETF已經(jīng)發(fā)布IP標(biāo)準(zhǔn)的特殊要求。
· 為了解決無線系統(tǒng)計(jì)費(fèi)的特殊要求，定義了話單的格式。
除了上述內(nèi)容以外，所有的具體協(xié)議都直接引用IP標(biāo)準(zhǔn)，從而將分組網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建在IP技術(shù)基礎(chǔ)上。綜上所述，CDMA系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)體系采用了一種非常具有自己特點(diǎn)的方式。這種方式的一個(gè)重要原則是將各個(gè)部分相對獨(dú)立開來，從而保證在演進(jìn)的過程中能夠平滑過渡。
----《電信科學(xué)》
