Evolution-Data Optimized - Evolution-Data Optimized

Směrovač Kyocera PC Card EV-DO s Wi-Fi
Smartphone BlackBerry Style (řada 9670) zobrazující jako stav služby „1XEV“, jak je zvýrazněno v pravém horním rohu.

Evolution-Data Optimized ( EV-DO , EVDO atd.) Je telekomunikační standard pro bezdrátový přenos dat prostřednictvím rádiových signálů, obvykle pro širokopásmový přístup k internetu . EV-DO je vývoj standardu CDMA2000 ( IS-2000 ), který podporuje vysoké přenosové rychlosti a lze jej nasadit vedle hlasových služeb bezdrátového operátora. Využívá pokročilé techniky multiplexování, včetně vícenásobného přístupu s dělením kódu (CDMA), jakož i multiplexování s časovým dělením (TDM) k maximalizaci propustnosti. Je součástí rodiny standardů CDMA2000 a bylo přijato mnoha poskytovateli mobilních telefonních služeb po celém světě, zejména těmi, kteří dříve používali sítě CDMA . Používá se také v síti satelitních telefonů Globalstar .

Služba EV-DO byla ve většině Kanady ukončena v roce 2015.

Kanál EV-DO má šířku pásma 1,25 MHz, stejnou velikost šířky pásma, jakou používají IS-95A ( IS-95 ) a IS-2000 ( 1xRTT ), i když struktura kanálu je velmi odlišná. Síť typu back-end je zcela založená na paketech a není omezena omezeními, která se obvykle vyskytují v síti s přepojováním okruhů .

EV-DO rysem sítě CDMA2000 poskytuje přístup k mobilním zařízením s vpřed link rychlostí vzduchové rozhraní až 2,4 Mbit / s s rel. 0 a až 3,1 Mbit / s s Rev.A Rychlost zpětného odkazu pro Rel. 0 může pracovat až 153 kbit / s, zatímco Rev.A může pracovat až 1,8 Mbit / s. Byl navržen pro provoz end-to-end jako síť založená na IP a může podporovat jakoukoli aplikaci, která může fungovat na takové síti a omezeních bitové rychlosti.

Standardní revize

Bezdrátový modem Huawei CDMA2000 EV-DO USB
Bezdrátový modem Huawei 3G HSPA + EV-DO USB od společnosti Movistar Colombia

Standardu prošlo několik revizí, počínaje verzí 0 (Rel. 0). Toto bylo později rozšířeno o revizi A (rev. A) za účelem podpory kvality služeb (ke zlepšení latence) a vyšších sazeb na dopředném a zpětném spoji. Na konci roku 2006 byla zveřejněna Revize B (Rev. B), jejíž vlastnosti zahrnují schopnost sdružovat více nosičů za účelem dosažení ještě vyšších rychlostí a nižší latence (viz TIA-856 Rev. B níže). Upgrade z EV-DO Rev.A na Rev.B zahrnuje softwarovou aktualizaci modemu mobilní sítě a další vybavení pro nové nosiče EV-DO. Stávající operátoři cdma2000 možná budou muset přeladit některé ze svých stávajících kanálů 1xRTT na jiné frekvence, protože revize B vyžaduje, aby všichni nositelé DO byli v pásmu 5 MHz.

EV-DO Rel. 0 (TIA-856, vydání 0)

Počáteční design EV-DO byl vyvinut společností Qualcomm v roce 1999, aby splnil požadavky IMT-2000 na downlink vyšší než 2Mbit / s pro stacionární komunikaci, na rozdíl od mobilní komunikace (tj. Služby mobilního telefonu). Zpočátku se standard nazýval High Data Rate (HDR), ale poté, co jej ratifikovala Mezinárodní telekomunikační unie (ITU) pod označením TIA-856 , byl přejmenován na 1xEV-DO . Původně 1xEV-DO znamenalo „1x Evolution-Data Only“, což odkazovalo na to, že jde o přímý vývoj standardu 1x (1xRTT) vzduchového rozhraní, přičemž jeho kanály přenášely pouze datový provoz. Název standardního dokumentu 1xEV-DO je „Specifikace vysokorychlostního paketového datového rozhraní cdma2000“, protože cdma2000 (malá písmena) je jiný název standardu 1x, číselně označený jako TIA-2000.

Později se kvůli možným negativním konotacím slova „pouze“ změnila část „DO“ názvu standardu 1xEV-DO na „Data Optimized“, celý název - EV-DO nyní znamená „Evolution- Data optimalizována. “ Předpona 1x byla zrušena mnoha hlavními operátory a prodává se jednoduše jako EV-DO. To poskytuje tržně příznivější důraz na technologii optimalizovanou pro data.

Struktura kanálu dopředného odkazu

Primární charakteristikou, která odlišuje kanál EV-DO od kanálu 1xRTT, je to, že je časově multiplexován na dopředném spoji (z věže do mobilu). To znamená, že jeden mobilní telefon plně využívá kanál dopředného provozu v určité geografické oblasti (sektoru) během daného časového úseku. Pomocí této techniky je EV-DO schopen nezávisle modulovat časový úsek každého uživatele. To umožňuje službu uživatelům za příznivých RF podmínek s velmi složitými modulačními technikami a zároveň slouží uživatelům ve špatných RF podmínkách s jednoduššími (a redundantnějšími signály).

Přední kanál je rozdělen do slotů, z nichž každý má délku 1667 ms. Kromě provozu uživatelů jsou do proudu prokládány režijní kanály, které zahrnují „pilot“, který mobilním zařízením pomáhá najít a identifikovat kanál, Media Access Channel (MAC), který sděluje mobilním zařízením, kdy jsou jejich data naplánována, a „řídicí kanál“, který obsahuje další informace, které síť potřebuje, aby mobilní zařízení znala.

Modulace má být použit pro komunikaci s danou mobilní jednotkou je určena mobilním zařízením samotným; poslouchá provoz na kanálu a v závislosti na síle přijímaného signálu spolu s vnímanými podmínkami více cest a vyblednutím nejlépe odhadne, jakou rychlost přenosu dat dokáže udržet při zachování přiměřené rychlosti chyb rámce 1 2%. Poté tyto informace sdělí zpět obsluhujícímu sektoru ve formě celého čísla mezi 1 a 12 na kanálu „Digital Rate Control“ (DRC). Alternativně může mobil zvolit „nulovou“ rychlost (DRC 0), což naznačuje, že mobil buď nemůže dekódovat data jakoukoli rychlostí, nebo že se pokouší předat do jiného obsluhujícího sektoru.

Hodnoty DRC jsou následující:

Index DRC Datová rychlost (kbit / s) Automaty jsou naplánovány Velikost užitečného zatížení (bity) Kódová sazba Modulace SNR Reqd.
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

Dalším důležitým aspektem kanálu dopředného propojení EV-DO je plánovač. Nejčastěji používaný plánovač se nazývá „ proporcionální spravedlivý “. Je navržen tak, aby maximalizoval propustnost sektoru a zároveň každému uživateli zaručil určitou minimální úroveň služeb. Cílem je naplánovat, aby mobilní telefony vykazovaly vyšší indexy DRC častěji, s nadějí, že se ty, které hlásí horší podmínky, časem zlepší.

Systém také zahrnuje hybridní ARQ s přírůstkovou redundancí . Každý dílčí paket přenosu s více sloty je turbo kódovanou replikou původních datových bitů. To umožňuje mobilním telefonům potvrdit paket před přenosem všech jeho podsekcí. Například pokud mobilní telefon vysílá index DRC 3 a je naplánován na příjem dat, bude očekávat, že získá data během čtyř časových úseků. Pokud je po dekódování prvního slotu mobilní telefon schopen určit celý datový paket, může v té době poslat zpětné potvrzení zpět; zbývající tři dílčí balíčky budou zrušeny. Pokud však paket není potvrzen, bude síť pokračovat v přenosu zbývajících částí, dokud nebudou přeneseny všechny nebo paket nebude potvrzen.

Struktura zpětného odkazu

Zpětný odkaz (z mobilu zpět do základní vysílací / přijímací stanice ) na EV-DO Rel. 0 funguje velmi podobně jako 3G1X CDMA . Kanál obsahuje pilot zpětného spoje (pomáhá s dekódováním signálu) spolu s datovými kanály uživatele. Některé další kanály, které v 3G1X neexistují, zahrnují kanál DRC (popsaný výše) a kanál ACK (používaný pro HARQ ). Pouze zpětná linka má jakýkoli druh řízení výkonu , protože přední linka je vždy přenášena na plný výkon pro použití všemi mobilními telefony. Zpětný spoj má řízení výkonu jak v otevřené smyčce, tak v uzavřené smyčce. V otevřené smyčce je přenosový výkon zpětného spoje nastaven na základě přijatého výkonu na dopředném spoji. V uzavřené smyčce se výkon zpětného spoje upravuje nahoru nebo dolů 800krát za sekundu, jak naznačuje obsluhující sektor (podobně jako 3G1X ).

Všechny kanály zpětného spoje jsou kombinovány pomocí dělení kódu a přenášeny zpět do základnové stanice pomocí BPSK, kde jsou dekódovány. Maximální rychlost dostupná pro uživatelská data je 153,2 kbit / s, ale v reálných podmínkách je toho zřídka dosaženo. Typické dosažené rychlosti se pohybují mezi 20–50 kbit / s.

EV-DO Rev.A (TIA-856 revize A)

Revize A EV-DO přináší několik dodatků k protokolu, přičemž je zcela zpětně kompatibilní s vydáním 0.

Tyto změny zahrnovaly zavedení několika nových datových rychlostí dopředného spoje, které zvyšují maximální rychlost sériového přenosu z 2,45 Mbit / s na 3,1 Mbit / s. Zahrnuty byly také protokoly, které by snížily dobu navázání připojení (tzv. MAC s vylepšeným přístupovým kanálem), schopnost více než jednoho mobilního telefonu sdílet stejný časový slot (pakety pro více uživatelů) a zavedení příznaků QoS . Všechny byly zavedeny, aby umožňovaly komunikaci s nízkou latencí a nízkou bitovou rychlostí, jako je VoIP .

Další forwardové sazby pro EV-DO Rev. An jsou:

Index DRC Datový tok v kbit / s Automaty jsou naplánovány Velikost užitečného zatížení (bity) Kódová sazba Modulace
13 1536 2 5120 5/12 16-QAM
14 3072 1 5120 5/6 16-QAM

Kromě změn na dopředném spoji byl zpětný spoj vylepšen, aby podporoval modulaci s vyšší složitostí (a tedy vyšší přenosové rychlosti). Byl přidán volitelný sekundární pilot, který je aktivován mobilem, když se pokouší dosáhnout vyšších datových rychlostí. Aby se zabránilo přetížení reverzního spoje a nárůstu šumu, protokol požaduje, aby každý mobil dostal příspěvek na rušení, který je doplňován sítí, když to podmínky reverzního spojení umožňují. Zpětná vazba má maximální rychlost 1,8 Mbit / s, ale za normálních podmínek se uživatelé setkávají s rychlostí přibližně 500–1 000 kbit / s, ale s delší latencí než kabel a dsl.

EV-DO Rev. B (TIA-856 revize B)

EV-DO Rev. B je evolucí specifikace Rev. A s více nosiči. Udržuje schopnosti EV-DO Rev.A a poskytuje následující vylepšení:

  • Vyšší sazby na dopravce (až 4,9 Mbit / s při downlinku na dopravce). Očekává se, že typická nasazení budou zahrnovat 2 nebo 3 nosiče s maximální rychlostí 14,7 Mbit / s. Vyšší sazby spojením více kanálů společně zvyšují uživatelský komfort a umožňují nové služby, jako je streamování videa ve vysokém rozlišení .
  • Snížená latence pomocí statistického multiplexování napříč kanály - zvyšuje zážitek pro služby citlivé na latenci, jako jsou hry, videotelefonování, relace vzdálené konzoly a procházení webu.
  • Prodloužená doba hovoru a pohotovostní doba
  • Snížené rušení z přilehlých sektorů, zejména u uživatelů na okraji signálu buňky, což zlepšuje rychlosti, které lze nabídnout pomocí opakovaného použití hybridní frekvence.
  • Efektivní podpora pro služby, které mají asymetrické požadavky na stahování a nahrávání (tj. V každém směru jsou vyžadovány různé rychlosti přenosu dat), jako jsou přenosy souborů, procházení webu a doručování širokopásmového multimediálního obsahu.

EV-DO Rev. C (TIA-856 revize C) a TIA-1121

Qualcomm si brzy uvědomil, že EV-DO je řešením mezery, a předvídal nadcházející formátovou válku mezi LTE a rozhodl, že bude zapotřebí nový standard. Společnost Qualcomm původně nazvala tuto technologii EV-DV (Evolution Data and Voice). Jak se EV-DO stal všudypřítomnějším, z EV-DV se vyvinul EV-DO Rev C.

Standard EV-DO Rev. C byl specifikován 3GPP2 pro vylepšení standardu mobilního telefonu CDMA2000 pro aplikace a požadavky příští generace. Byl navržen společností Qualcomm jako cesta přirozeného vývoje CDMA2000 a specifikace byly publikovány 3GPP2 (C.S0084- *) a TIA (TIA-1121) v letech 2007 a 2008.

Značka UMB (Ultra Mobile Broadband) byla představena v roce 2006 jako synonymum pro tento standard.

UMB měla být technologií čtvrté generace , díky níž by mohla konkurovat LTE a WiMAX . Tyto technologie používají vysokou šířku pásma, nízkou latenci a základní síť TCP / IP se službami na vysoké úrovni, jako je hlas postavený na vrcholu. Široké nasazení sítí 4G slibuje, že aplikace, které dříve nebyly proveditelné, budou nejen možné, ale také všudypřítomné. Mezi příklady takových aplikací patří mobilní streamování videa ve vysokém rozlišení a mobilní hry.

Stejně jako LTE měl být systém UMB založen na internetových síťových technologiích běžících na rádiovém systému nové generace se špičkovými rychlostmi až 280 Mbit / s. Jeho návrháři zamýšleli, aby byl systém efektivnější a schopný poskytovat více služeb než technologie, které měl nahradit. Aby byla zajištěna kompatibilita se systémy, které měla nahradit, měla UMB podporovat předávání s dalšími technologiemi, včetně stávajících systémů CDMA2000 1X a 1xEV-DO.

Použití OFDMA ze strany UMB by odstranilo mnoho nevýhod technologie CDMA používané jejím předchůdcem, včetně fenoménu „dýchání“, obtížnosti přidávání kapacity pomocí mikrobuněk, pevné velikosti šířky pásma, která omezuje celkovou šířku pásma dostupnou pro sluchátka, a téměř úplná kontrola požadovaného duševního vlastnictví jednou společností.

Zatímco kapacita stávající Rel. Sítě B lze 1,5krát zvýšit pomocí hlasového kodeku EVRC-B a rušení rušení sluchátek QLIC, 1x Advanced a EV-DO Advanced nabízí až 4x zvýšení kapacity sítě pomocí rušení rušení BTS (zrušení rušení reverzním spojením), odkazy s více nosnými a technologie inteligentní správy sítě.

V listopadu 2008 společnost Qualcomm , hlavní sponzor UMB, oznámila, že končí s vývojem této technologie a místo toho upřednostňuje LTE . Stalo se tak po oznámení, že většina dopravců CDMA se rozhodla jako technologii 4G přijmout buď WiMAX, nebo konkurenční standard 3GPP Long Term Evolution (LTE). Ve skutečnosti žádný dopravce neoznámil plány na přijetí UMB.

Během probíhajícího procesu vývoje technologie 4G však 3GPP přidal některé funkce do LTE, což mu umožnilo stát se jedinou cestou pro upgrade všech bezdrátových sítí.

Funkce

  • Vzduchové rozhraní založené na OFDMA
  • Duplex s frekvenčním dělením
  • Škálovatelná šířka pásma mezi 1,25–20 MHz (systémy OFDMA jsou zvláště vhodné pro širší šířky pásma větší než 5 MHz)
  • Podpora smíšených velikostí buněk, např. Makrobuněčných, mikrobuněčných a pikobuněčných.
  • Síťová architektura IP
  • Podpora plochých, centralizovaných a smíšených topologií
  • Datové rychlosti přes 275 Mbit / s po proudu a přes 75 Mbit / s po proudu
  • Výrazně vyšší přenosové rychlosti a nižší latence díky pokročilým anténním technikám Forward Link (FL)
  • Vyšší kapacita sektoru Reverse Link (RL) s kvazi-ortogonálním reverzním odkazem
  • Zvýšená rychlost dat uživatelů na okraji buňky pomocí adaptivní správy rušení
    • Dynamické opětovné použití zlomkové frekvence
    • Distribuované řízení výkonu RL založené na rušení jiných článků
  • Služby v reálném čase umožněné rychlým bezproblémovým předáváním L1 / L2
    • Nezávislé předávání RL a FL zajišťují lepší výkonnost leteckých spojení a předávání
  • Optimalizace výkonu pomocí rychlého stránkování a částečně připojeného stavu
  • Nízkoenergetická signalizace pomocí flexibilní správy zdrojů vzduchových linek
  • Rychlý přístup a vyžádání pomocí řídicích kanálů RL CDMA
  • Nová škálovatelná architektura IP podporuje předávání mezi technologiemi
    • Nové mechanismy předávání podporují služby v reálném čase v celé síti a v různých technologiích leteckých spojení
  • Rychlé získávání a efektivní provoz s více nosnými pomocí majáků
  • Konfigurace s více nosiči podporuje přírůstkové nasazení a mix zařízení s nízkou složitostí a širokopásmového připojení

Viz také

Poznámky a odkazy

externí odkazy