1x ev-do 基礎(chǔ)理論

1、1X EV-DO 基礎(chǔ)理論,1X EV-DO是如何產(chǎn)生的,隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，對于實時信息服務(wù)的需求不斷增長，產(chǎn)生了對于高性能無線Internet技術(shù)的需求；CDMA2000 1X因為受限的數(shù)據(jù)速率而無法滿足該需求；1XEV-DO Rev. 0用于非實時的不對稱業(yè)務(wù)(反向153.6k)；1XEV-DO Rev. A用于對稱的、時延敏感的業(yè)務(wù)，如VOIP、視頻電話、及無線游戲等。ITU序號TIA-856，“CDMA 2

2、000 High Rate Packet Data Air Interface Specifications,EV-DO Rev. A接口信息,接口信息,PCF,PCF的功能主要有：作為無線網(wǎng)絡(luò)的終結(jié)。維持到基站的PPP連接，提供到PDSN的R-P接口。為PDSN維護AT重新連接需要的信息。緩存來自網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)直到無線資源分配。收集空口相關(guān)的計費數(shù)據(jù)并送給PDSN.,PDSN,主要完成以下三方面的功能：（1）負責(zé)建立、維持和釋放與AT

3、之間的PPP 連接。（2）負責(zé)完成移動IP 接入時的代理注冊。當(dāng)PDSN 收到AT 的鑒權(quán)及注冊請求時，協(xié)助HAAA 完成對用戶的鑒權(quán)及注冊功能。PDSN 根據(jù)HAAA 的鑒權(quán)結(jié)果，允許或拒絕AT 的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入請求。（3）轉(zhuǎn)發(fā)來自AT 或因特網(wǎng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。在采用簡單IP 接入時，PDSN負責(zé)為AT 分配IP 地址。在采用移動IP接入時，HA 為AT 分配IP 地址，PDSN 作為FA 使用，負責(zé)實現(xiàn)HA-IP 與FA 的轉(zhuǎn)交

4、地址（Care of Address，CoA）之間的綁定即使AT 支持多業(yè)務(wù)流，AT 與PDSN 之間最多只有單個PPP 連接。,Home Agent,HA 提供用戶漫游時的IP 地址分配、路由選擇和數(shù)據(jù)加密等功能，負責(zé)將分組數(shù)據(jù)通過隧道技術(shù)發(fā)送給移動用戶，并實現(xiàn)PDSN 之間的宏移動（Macro Mobility）管理。HA 與HAAA 相互關(guān)聯(lián)。,AAA,AAA 負責(zé)管理分組網(wǎng)用戶的權(quán)限、開通的業(yè)務(wù)、認證信息、計費數(shù)據(jù)等內(nèi)容。

5、由于AAA采用的主要協(xié)議是RADIUS，故AAA 也常被稱為RADIUS 服務(wù)器。PDSN 與AAA 之間采用客戶端-服務(wù)器的服務(wù)模式，PDSN 相當(dāng)于AAA 服務(wù)器的客戶端，兩者之間的控制信令通過UDP 傳送，通過RADIUS 協(xié)議交互。,DNS和DHCP,DNS (Domain Name System)， “域名系統(tǒng)” ,在一個TCP/IP架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中，DNS是一個非常重要而且常用的系統(tǒng)。主要的功能就是將人易于記憶的Domain

6、 Name與人不容易記憶的IP Address作轉(zhuǎn)換。而上面執(zhí)行DNS服務(wù)的這臺網(wǎng)絡(luò)主機，就可以稱之為DNS Server DHCP：動態(tài)主機配置協(xié)議（Dynamic Host Configuration Protocol） 動態(tài)主機配置協(xié)議（DHCP）是一種使網(wǎng)絡(luò)管理員能夠集中管理和自動分配 IP 網(wǎng)絡(luò)地址的通信協(xié)議。在 IP 網(wǎng)絡(luò)中，每個連接 Internet 的設(shè)備都需要分配唯一的 IP 地址。DHCP 使網(wǎng)絡(luò)管理員能從中心

7、結(jié)點監(jiān)控和分配 IP 地址。這些被分配的IP地址都是DHCP服務(wù)器預(yù)先保留的一個由多個地址組成的地址集，并且它們一般是一段連續(xù)的地址。,Simple IP,Simple IP協(xié)議，從一個PDSN的管轄區(qū)域移動到另一個PDSN的管轄區(qū)域的時候，重新由新的PDSN分配一個IP address,Mobile IP,Mobile IP 是一種通信協(xié)議，允許移動終端用戶從一個網(wǎng)絡(luò)移動到另外一個網(wǎng)絡(luò)同時保持一個永久的IP地址。Mobile ip可

8、以使用靜態(tài)IP地址，或者是通過Home agent分配的動態(tài)IP地址。想發(fā)送數(shù)據(jù)分組給終端，就要使用它的home address作為目的地地址。因為home address與home agent相關(guān)，通常IP路由機制把這些分組發(fā)給home agent。然后home agent會把這些分組再轉(zhuǎn)交給foreign agent。Home agent查找binding table中的care-of address，把原來的IP分組添加一個新

9、的IP header，把分組tunnel到終端的care-of address（即foreign agent)。分組在tunnel的終點被解包，移除home agent添加的IP header，發(fā)送給終端,EV-DO Rev. A協(xié)議棧,TCP/IP協(xié)議棧,從EV-DO總體的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧來看，只有物理層, RLP層, 和相關(guān)的信令是由1xEV-DO標準定義的，PPP 和上層協(xié)議基于IETF 標準。,EV-DO Rev. A協(xié)議棧,空中接

10、口(Default Protocol),EV-DO Rev. A協(xié)議棧,協(xié)議棧各層主要功能Application Layer: 協(xié)議信息和用戶數(shù)據(jù)傳輸Stream Layer: 應(yīng)用數(shù)據(jù)包的multiplexing 和 de-multiplexingSession Layer: 協(xié)議協(xié)商和配置, “Session” 狀態(tài)維護Connection Layer: 空中鏈路連接建立和維護Security Layer: 鑒權(quán)和加密服務(wù)

11、MAC Layer: 從物理層接收和向物理層發(fā)射的過程Physical Layer: 物理信道結(jié)構(gòu)、頻率、功率、調(diào)制和編碼,,Rev A 物理信道類型,前向信道,EV-DO Rev. A前向包含的信道類型,1xEV-DO,,Forward,Pilot,MAC,Traffic,Control,,,,,,,,,RAB,RPC,DRCLock,,,ARQ,,,前向信道,前向鏈路幀/時隙結(jié)構(gòu),,Data,400 chips,MAC,MAC,

12、Active Slot,,64,MAC,,,,Pilot,96,64,MAC,,Data,400 chips,,Data,400 chips,,64,,Pilot,96,chips,,64,,Data,400 chips,chips,,1024 chips = half slot,,1024 chips = half slot,System time,,1 Slot,,8 Slots,,,,1 slot = 1.667 ms,1/2 f

13、rame = 13.33 ms,Frame = 26.67 ms,,,16 Slots,,,,,,,,,,4 Slots,2 Slots,4 slot = 6.66 ms,2 slot = 3.33 ms,,,,Idle Slot,,64,MAC,,,Pilot,96,64,MAC,chips,,,64,MAC,,,,Pilot,96,64,MAC,chips,,Packets,前向信道,前向信道作用Pilot 全“0”，AT

14、用來捕獲系統(tǒng)、相干解調(diào)以及C/I計算(即鏈路質(zhì)量的測量）等 與IS95/1X系統(tǒng)連續(xù)導(dǎo)頻不同，1XEV-DO系統(tǒng)采用突發(fā)的方式(Burst Pilot)，以最大功率發(fā)射Medium Access Control(MAC) (1) RPC：用于反向功率控制 (2) DRC Lock Channel：BS能否成功解調(diào)AT信息 (3) RAB：Reverse Activity Bit，反向負載情況 (

15、4) ARQ：用來表示BS是否正確解調(diào)反向Packet Traffic Channel (1) 分配給每一個激活用戶(MAC Index) (2) 可變速率: 38.4 Kbps to 3.1 MbpsControl Channel (1) 38.4 Kbps (MAC Index 3) (2) 76.8 Kbps (MAC Index 2),MacIndex,1x EV-DO 系統(tǒng)支持多個同時處于會

16、話激活狀態(tài)的用戶，為了區(qū)分不同用戶，1x EV-DO系統(tǒng)采用6bit 的MACIndex，作為與之通信的用戶的標識或前向信道（MAC 信道、業(yè)務(wù)信道和控制信道）的標識。,前向信道-MAC信道,MAC信道包含RAB,DRC Lock和RPC子信道RPC信道和DRC Lock子信道用同一Walsh碼擴頻，時分復(fù)用，均為專用信道RPC信道功率控制頻率是600HZ.DRC Lock子信道每8個或者16個時隙傳輸一次，并且重復(fù)4-8次RA

17、B子信道是公共信道，顯示了扇區(qū)的反向負荷,前向信道-控制信道,控制信道控制信道主要用于傳送廣播消息或特定終端的消息，它與業(yè)務(wù)信道以時分方式共享同一物理信道，終端根據(jù)信道前綴中的MACIndex來判斷是控制信道還是業(yè)務(wù)信道?？刂菩诺腊较?如CDMA 系統(tǒng)時間，扇區(qū)PN偏移)，扇區(qū)參數(shù)消息（如neighbour list）和尋呼消息等,前向信道,前向鏈路信道結(jié)構(gòu)示意圖,時分和碼分,時分和碼分,前向鏈路采用時分和碼分,反向鏈路

18、采用碼分,信道編碼的作用（錯誤檢測和錯誤校正）,在用戶數(shù)據(jù)傳送之前會在信息后面添加Error Detection 和Forward Error Correction冗余比特. 當(dāng)收到編碼后的數(shù)據(jù)塊時, 接收者首先解碼error-correction code.如果信道質(zhì)量足夠好，所有的傳輸錯誤都能夠被校正，接收者能夠獲得正確的用戶數(shù)據(jù).如果信道質(zhì)量差，不是所有的傳輸錯誤都能夠被校正，接收者能夠使用error-detectio

19、n code發(fā)現(xiàn)這種情況，然后接收到的數(shù)據(jù)塊或者被丟棄或者被緩存，接收者要求重傳.,Preamble,前向發(fā)射功率最大化,前向發(fā)射功率最大化,前向發(fā)射功率最大化,前向發(fā)射功率最大化,反向鏈路速率控制,終端剛開始以9.6 kbps 速率傳輸 如果active set中所有的扇區(qū)們都發(fā)送RAB=0 ，終端將升速一倍或者繼續(xù)直到達到上限 如果active set中至少有一個扇區(qū)發(fā)送 RAB=1, 終端可能會降速一半,快速最好小區(qū)選擇,快

20、速最好小區(qū)選擇技術(shù),快速最好小區(qū)選擇,快速最好小區(qū)選擇1XEV-DO支持動態(tài)數(shù)據(jù)速率準確快速測量最好服務(wù)扇區(qū)(活動集扇區(qū))的接收C/I選擇最好的服務(wù)扇區(qū)根據(jù)所測量的C/I，請求可能的最高傳輸速率 （DRC） (1)不同的DRC對應(yīng)不同的速率請求 (2)不同的DRC對應(yīng)不同的調(diào)制方式和編碼方式 (3) DRC在每個slot（1.67ms）進行更新AT僅從所選擇的扇區(qū)以請求的數(shù)據(jù)速率獲得AN的數(shù)據(jù)服務(wù)

21、 (1)同一時刻只有一個扇區(qū)為AT提供數(shù)據(jù)服務(wù) (2) AN必須以AT請求的速率為AT提供數(shù)據(jù)服務(wù),QPSK調(diào)制,8PSK調(diào)制,QPSK調(diào)制（時域波形）,16QAM調(diào)制（Quadrature amplitude modulation ）,自適應(yīng)速率調(diào)制方式,前向調(diào)制參數(shù),不同速率采用不同大小的：(1)、物理層包(2)、調(diào)制方式(3)、Slot數(shù)量,自適應(yīng)速率調(diào)制方式,前向調(diào)制參數(shù),Rev. A新增,,自適應(yīng)速率調(diào)制方式,

22、EV-DO Rev. A前向傳輸格式特點添加了新的DRC 較短的包 在原有的DRC數(shù)值基礎(chǔ)上引進更小的包,多用戶包,前向鏈路多用戶包(Multi-User Packet)Rev. 0(1)、同一時間只能調(diào)度一個用戶，在處理多個用戶時，效率較低(2)、當(dāng)調(diào)度的用戶速率比較低時，打包效率比較差如：200bits的數(shù)據(jù)如果以2048大小的DRC格式來傳輸，則多余的數(shù)據(jù)將近90%；其它AT的服務(wù)將會延遲Rev.

23、 A(1)、Multi User Physical Layer Packet(2)、類似于VOIP等應(yīng)用需要短包，這種情況下MUP將會增加吞吐率和打包效率(3)、因為同時調(diào)度多個用戶，所以能夠減少時延,Mac Index 66-70用于MUP,前向HARQ,前向分組數(shù)據(jù)包傳輸特性分組數(shù)據(jù)包傳輸持續(xù)時間變化為 1- 16個時隙，時隙數(shù)量與數(shù)據(jù)速率是相對應(yīng)的分組包的傳輸以接收到“ACK”表示傳輸終止AT 地址在分組包前綴中指

24、定AT通過ACK信道響應(yīng)已成功地接收到數(shù)據(jù)包,前向HARQ,前向“Early Termination”,EVDO Rev.A 物理層技術(shù)特點－前向總結(jié),前向總結(jié)問題1：EVDO Rev.A物理層前、反向能夠支持的峰值速率是多少？ 問題2：EVDO Rev.A 前向鏈路物理層區(qū)別于其它技術(shù)，有哪些關(guān)鍵技術(shù)和特點？ (1) 前向最大功率發(fā)射 (2) 時分方式：一個扇區(qū)下的不同用戶，采用時分方式從基站獲得服務(wù)，

25、不同用戶的信息通過不同的MAC Index進行區(qū)分 (3)虛擬軟切換：AT在active set所包含的小區(qū)集中，快速選擇最好服務(wù)小區(qū)，并以DRC信道的指向告知基站 (4) DRC value：AT根據(jù)對無線環(huán)境的測量決定基站以多大的速率為自己提供服務(wù)，并采用DRCvalue 的方式告知基站?；緞t必須以AT要求的速率為AT提供服務(wù) (5)自適應(yīng)速率調(diào)制：不同的DRC對應(yīng)不同的物理層包的大小，不同的調(diào)制和編碼方式

26、，最終對應(yīng)為不同速率的數(shù)據(jù)傳送 (6)多用戶包 (7) 前向HARQ,反向信道,反向信道結(jié)構(gòu),1xEV-DO,,Reverse,,,Traffic,,Access,,Pri.Pilot,MAC,Data,ACK,,,,,Pilot,Data,DRC,,,,,,,,,,DSC,,Aux.Pilot,RRI,,,,,,反向信道,反向業(yè)務(wù)信道的作用反向業(yè)務(wù)信道 — Pilot 信道 (1) 全“0”序列 (2)

27、作用：導(dǎo)頻部分除了用于連接狀態(tài)下對反向鏈路的相干解調(diào)外，還可以用于鏈路質(zhì)量估計，系統(tǒng)由此計算反向業(yè)務(wù)信道的閉環(huán)功率控制信息。反向業(yè)務(wù)信道 — 輔助Pilot 信道 (1) 全“0”序列 (2) 終端想獲得增強的數(shù)據(jù)速率的時候才激活這個信道，以提供額外的時間參考用于改善相干解調(diào)。 反向業(yè)務(wù)信道 — RRI信道：通知基站終端的上行數(shù)據(jù)速率 RRI的 Symbol (6 bit)： (1) 4個bi

28、t表示Payload的大小 (2) 2個bit表示Sub-Packet的id,反向信道,反向業(yè)務(wù)信道的作用反向業(yè)務(wù)信道 — DRC信道 DRC 信道攜帶終端請求的前向業(yè)務(wù)信道的數(shù)據(jù)速率值及其通信基站的標識，分別用DRCValue(4 bit) 和DRCCover(3 bit) 表示； 終端選擇DRC0(也就是NULL rate) ,表示終端要么不能解碼任何速率的數(shù)據(jù)，或者終端正在試圖切換到其他扇區(qū)。 反向業(yè)務(wù)

29、信道 — DSC信道為了降低高速實時性業(yè)務(wù)分組傳送時虛擬軟切換所帶來的切換延遲，特別設(shè)計了DSC 信道 AT用DSC信道提前通知AN將要改變的Serving Cell，降低切換時延。反向業(yè)務(wù)信道 — ACK信道 AT用于確認是否正確解碼前向物理層上的包,反向信道,反向接入信道. 當(dāng)AT沒有被分配業(yè)務(wù)信道的時候，AT用此信道與接入網(wǎng)絡(luò)通信。每個扇區(qū)一個單獨的反向接入信道Reverse Access Data Chann

30、el. 接入信道攜帶數(shù)據(jù)的部分. Reverse Access Pilot Channel. 接入信道攜帶導(dǎo)頻的部分終端發(fā)送access probe給基站，這個信號的功率與終端所測量的前向?qū)ьl信號的強弱有關(guān)，如果導(dǎo)頻信號強，access probe信號強度不會太高。如果未收到基站的響應(yīng)消息，則接著提高access probe的發(fā)射功率直到收到來自基站的響應(yīng)。當(dāng)收到了基站的響應(yīng)，說明這個時候所發(fā)射的access probe的信號

31、功率是比較合適的并且能夠被基站所識別的，所以終端接著發(fā)送其他消息的時候的信號強度也按照這個標準參考。,Session與Connection概念,在EV-DO系統(tǒng)內(nèi)的Session指一種AT和AN之間的狀態(tài)，如果AT與AN之間存在Session,那么就說明雙方已經(jīng)各自保存好了協(xié)商過的協(xié)議和協(xié)議中所使用參數(shù)的配置，這些協(xié)議和相應(yīng)的配置是雙方通信的先決條件。也就是說，AT和AN之間只有在打開Session（Open Session）的時候才能

32、通信。Connection（連接）：是指空中鏈路的狀態(tài)之一，此時AT被分配了前向和反向業(yè)務(wù)信道和相應(yīng)的MAC信道。在一個session連接的狀態(tài)下，AT和AN可以打開和關(guān)閉“連接”多次。 EV-DO 在傳送空中接口信息時，必須建立和配置空中接口會話（Session）的環(huán)境，以及空中接口連接（Connection），最后按照分組數(shù)據(jù)單元（PDU）格式進行數(shù)據(jù)傳送。,PCF的功能之一,PCF為一個AT接收來自PDSN的數(shù)據(jù)。PC

33、F將數(shù)據(jù)緩存，請求EV-DO RNC在PCF和AT之間建立業(yè)務(wù)信道（也就是一個連接）數(shù)據(jù)從PCF流向AT，AT在反向響應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸。如果一定時間內(nèi)兩個方向都沒有數(shù)據(jù)傳輸，那么連接（但是不是session）被釋放（包括上下行業(yè)務(wù)信道）,Session協(xié)商流程,UATIAT 與Session的唯一識別標志（又稱作session identifier, 也是AT在AN中的地址，由AN分配，長度為128bit。)當(dāng)終端通過UATI Re

34、quest消息申請它的識別號UATI,就開始一個會話(Session)的建立過程AT和AN直接通過會話（Session）協(xié)商過程，形成一套參數(shù)的共識，分別存于AT和AN中，從而建立一個SessionEV-DO 和1X不同，絕大部分參數(shù)不在空口廣播，而是采用缺省配置或者通過Session協(xié)商得到,Session協(xié)商流程,終端狀態(tài) 當(dāng)一個Session建立后，可能進入三種狀態(tài): (1) Idle (2) A

35、ctive (3) Dormant當(dāng)是active session時，空口資源例如業(yè)務(wù)信道建立好，并且傳輸數(shù)據(jù)在dormant session，沒有分配業(yè)務(wù)信道，沒有數(shù)據(jù)傳輸 一次session的最大持續(xù)時間缺省值是54h，如果在此時間內(nèi)AT 與AN 之間沒有信息交互而導(dǎo)致超時，session將被關(guān)閉。session關(guān)閉后，如果雙方想發(fā)送數(shù)據(jù)給對方，則必須重新建立session。在一次連接期間，收發(fā)雙方按照PDU 進

36、行信息交互，可以傳遞一個或多個PDU。如果一段時間內(nèi)沒有數(shù)據(jù)傳送，session將進入休眠狀態(tài)。,EV-DO session,前向調(diào)度算法,Proportional Fair(基本調(diào)度算法)目標 (1) 調(diào)度算法優(yōu)先服務(wù)無線環(huán)境好的用戶，延遲服務(wù)無線環(huán)境不好的用戶 (2) 該算法最大化扇區(qū)吞吐量的同時，還要保證當(dāng)前扇區(qū)下所有用戶的公平性 (3) 該算法能夠獲得顯著的頻譜利用率從一段時間平均來看，每個AT分

37、配到的slot基本是一樣的，申請速率高的AT相應(yīng)得到更高的throughputPriority (1) Signaling (2) Retransmit (3) Transmit,遞增,切換技術(shù),前向鏈路虛擬軟切換(1) AT 同時監(jiān)測Active Set 內(nèi)所有導(dǎo)頻信號(2) AT 選擇最好的作為服務(wù)扇區(qū), AT 只從所選好的扇區(qū)接收信令、數(shù)據(jù)(3) 當(dāng) AT 選擇Active Set 中不

38、同的扇區(qū)工作時，稱為虛擬軟切換(VSHO)(4) 小區(qū)通過DRC Cover來知道其是否被選中反向鏈路軟切換,切換技術(shù),DRC Re-PointingAT 測試激活集 中所有導(dǎo)頻的信號強度AT 選擇最好的扇區(qū)作為自己的服務(wù)扇區(qū)，并且通過DRC信道指向其服務(wù)扇區(qū)AT只從其服務(wù)扇區(qū)接收Signaling和Data在進行數(shù)據(jù)傳輸時，AT必須通過反向DRC信道指向其服務(wù)扇區(qū)當(dāng)AT通過DRC選擇另外一個扇區(qū)作為其服務(wù)扇區(qū)時，就

39、定義為 Virtual Soft Handoff缺點當(dāng)AT改變DRC所指向扇區(qū)的時候，數(shù)據(jù)傳輸將中斷，主要原因為在處理扇區(qū)改變時基站之間的Delay影響時延的因素： (1) RNC處理時間 (2) RNC與新扇區(qū)之間的信令 (3) 新扇區(qū)的Scheduling時延,切換技術(shù),DSC 信道Rev. 0中，AT在選擇新小區(qū)時，會經(jīng)歷數(shù)據(jù)傳送的中斷，新的基站需要時間準備DSC信道主要功能是在DRC轉(zhuǎn)變之前