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CDMA國際標準的發展歷程

2009-02-21 來源:微波射頻網 字號:

目前,國際通用的CDMA標準主要是由美國國家標準委員會ANSI  TIA開發頒布的。ANSI(American National Standard Institute)作為美國國家標準制訂單位,負責授權其它美國標準制訂實體,其中包括電信工業解決方案聯盟ATIS、電子工業委員會EIA以及電信工業委員會TIA。TIA主要開發IS(Interim Standards,暫定標準)系列標準,如CDMA系列標準IS95、IS634、IS41等。IS系列標準之所以被列為暫定標準是因為它的時限性,最初定義的標準有效期限是5年,現在是3年。除了IS系列標準之外,TIA還頒布其它類型的規范,如電信系統公告TSB(Telecommunications Service Bulletin)文件。TSB不是標準,但可以提供與現存標準相關的信息或對工業界非常重要的其它事宜。TIA開發出的標準在經ANSI所有成員同意之后即可成為ANSI的正式標準。TIA目前由9個TR委員會組成,即TR8、TR14、TR29、TR30、TR32、TR34、TR41、TR45、TR46,其中與CDMA標準關系最為密切的是TR45(移動和個人通信公用標準),它的下面包括7個子委員會,分別負責不同接口標準的制訂,如TR45.2負責網絡部分,TR45.4負責A接口部分,TR45.5負責空中接口等。

  除了ANSI TIA之外,其他一些標準化組織和生產廠商對CDMA標準的制訂也起到積極作用。如CDG(CDMA發展小組)和3GPP2(負責第三代CDMA移動通信標準的制訂),先后推出了有關A接口的IOS系列標準,涉及的內容包括從窄帶的CDMA到第三代移動通信――寬帶CDMA。一批知名的通信公司如MOTOROLA、LUCENT、NORTEL、QUALCOMM等首先提出了有關CDMA標準的方案和建議,經過多次協商討論,最終修改成為目前被普遍接受的通用標準。

 

1.3.1  Um接口標準的發展  

  CDMA在蜂窩系統中的應用幾乎是和GSM同時被提出來的,但一直沒有得到重視,其中的主要原因在于CDMA的蜂窩系統必須具有高速、精確的功率控制要求,否則整個系統難以理想地工作甚至出現系統崩潰。功率控制技術在當時的條件下還難以攻破,直到QUALCOMM公司解決了這一難題后這一狀況才有所變化。該解決方案主要是通過測量移動臺和基站的接收功率,利用開環和閉環相結合的功率控制方式,命令移動臺調整發射功率,使移動臺輸出的功率電平在維持適當性能的情況下達到最小。一方面減輕了對其他用戶的干擾,同時有助于克服衰落,使得CDMA碼分多址技術應用于蜂窩移動通信成為可能,并由此拉開了CDMA數字蜂窩移動通信系統蓬勃發展的序幕。

  QUALCOMM公司于1990年7月公布了最早的CDMA標準,經過許多移動通信運營商和制造廠家的協商討論,于1990年9月發布了建議標準的修訂版本,并于1990年10月公布了暫行規定,成為此后一段時間內被廣泛認可的主要規范。1993年7月,美國ANSI TIA再次征集各方面的建議,經會議討論后正式將其確認為IS95標準,即“雙模式寬帶擴頻蜂窩系統的移動臺-基站兼容標準”。IS95標準由此成為CDMA移動通信的核心標準,世界上許多國家以此為藍本生產和建設碼分多址數字移動通信系統。

  經過多年的開發修訂,以IS95為代表的窄帶CDMA系列標準已經日趨完善。IS95系列標準的發展先后經歷了IS95、IS95A、TSB74、IS95B(ANSI95)、IS2000、IS2000A等多種標準。需要補充說明的是TSB74是與IS95A有關的TSB文件,是在IS95A的基礎上增加了14.4kb/s速率組、指配或切換到PCS頻段、MIN/IMSI共存等內容。作為第三代移動通信標準之一的IS2000及IS2000A完全兼容IS95標準,也就是說現有的IS95系統可以平滑過渡到第三代移動通信。

1.3.2  A接口標準的發展

  作為基站子系統和網絡子系統之間的接口,A接口標準的規范性和透明度至關重要,它決定著CDMA設備制造廠家能否獨立地開發基站設備或網絡設備。對于CDMA系統的運營商來說,他們同樣要求開放的系統結構,開放的A接口為CDMA系統提供了競爭環境。CDMA A接口標準的形成過程與其它標準最大的不同點在于,它是在各廠家已經開發出商用產品之后,通過談判協商而形成的,經歷了一個相當復雜的過程。各標準制訂組織和生產廠家為A接口標準的制訂做了大量細致的工作。

  現在支持開放的CDMA A接口的標準有兩個,即IS634系列和IOS系列。

  1991年,Motorola公司提出了一個A+接口,并提交給美國國家標準委員會ANSI審議,該接口為支持CDMA和其它空中接口起到很大的促進作用。但由于當時的A+接口只是GSM系統A接口的一個簡單翻版,錯誤甚多,幾乎沒有什么可操作性。而且由于當時沒有其它公司愿意開放該接口,因此A+接口一直被放置在美國國家標準委員會中。直至1995年7月,由于一批大的運營商強烈要求開放A接口,美國標準委員會通過了基于Motorola A+建議的IS634 RevO。雖然該標準的可操作性不強,但畢竟是在許多廠家共同協商后才達成的,從此當時的幾個主要的CDMA設備生產廠家走向共同開發A接口的道路。由于IS-634 Rev.0存在許多邏輯錯誤和缺陷,1995年12月對其修正后成為TSB-80。該接口支持基站中的多種語音編碼器并以電路中繼模式和SS7消息傳送MSC和BSS間的語音和信令。IS634A版本于1998年6月完成并出版,1998年10月ANSI投票并最終于1999年3月以ANSI/EIA-634B的名義出版。IS634A具有A、B兩種結構,其中A結構中引入了A3和A7接口,用于支持不同BSC之間的軟切換。

  IS634A版本所涉及的范圍相當廣泛,它不僅支持CDMA,而且支持AMPS、NAMPS和TDMA。因此該標準不可避免的包含了許多不適合CDMA運作的多種選項、消息和參數。事實上只有CDMA運營者才關心并有計劃地實施IS634A。但另一方面,就CDMA應用而言,IS634A有點過于“松散”而難以實施。為了定義一個僅為CDMA應用,更實際并更具有可操作性的A接口規范,1997年由美國Sprint PCS牽頭,聯合CDMA工業界的LUCENT、Motorola、NORTEL及QUALCOMM等公司,在吸收TSB80的基礎上,制訂了Sprint PCS IOS V2.0a。這一IOS互操作規范屬于內部文件,Sprint PCS于1998年10月將其提交給CDMA發展組CDG作為公開的行業規范。

 IOS系列標準得到了眾多廠家的認可,也使得該系列標準得到迅速發展,趨于完善,目前已經發展到IOS2.X、IOS3.X、IOS4.O、IOS5.O等多個版本。CDG IOS2.X包括V2.O、V2.1、V2.2,均基于Sprint PCS IOS V2.0a,并支持如下功能:8kb/s EVRC聲碼器;在呼叫建立過程中支持完整的業務選擇談判;電路型數據(9.6/14.4kb/s)和傳真;短消息業務;話音加密;BSC間硬切換(同一廠家的BSC間的軟切換可用其內部協議支持)。

  CDG IOS V3.X的最新版本V3.1于1999年4月出版。V3.X均基于IS634A,與V2.2相比增加了如下主要功能:引入了采用分組模式的A3、A7接口;支持不同廠家BSC間的軟切換;更多的OMC功能。

  3GPP2負責制訂支持第三代CDMA移動通信CDMA-2000的IOS標準。3G-IOS V4.0已于1999年10月完成,它支持CDMA-2000的1X RTT。3G-IOS V4.0在CDG IOS V3.1的基礎上增加了支持高速分組數據業務和支持Mobile  IP業務等功能。3G-IOS  V5.0由3GPP2于1999年12月完成并支持CDMA2000 3X RTT。

 

1.3.3   網絡接口標準的發展

 網絡接口是網絡子系統各功能實體之間以及與其他通信網絡之間的接口的總稱。相對于A接口來說,網絡接口標準的制訂過程比較簡單。目前通用和網絡接口標準主要為IS-41系列,這套標準是由ANSI  TIA授權LUCENT公司貝爾實驗室制訂的。IS-41系列標準在其發展過程中,主要產生了IS-41A、IS-41B、IS-41C、ANSI-41、IS-41D等幾個版本。與IS41B有關的TSB文件有TSB41、TSB51、TSB56、TSB64、TSB65等,其中除TSB56之外,均已經在1996年修訂并加入到IS-41C版本,使IS-41C成為一個相對完善的版本。不久之后,美國國家標準委員會接收其為正式的網絡接口標準,成為ANSI-41標準。

IS-41C由六部分組成:功能概述;切換消息流程;自動漫游消息流程;操作、管理和維護消息流程;信令實現程序。

除了上述的協議標準之外,還有一些標準主要用于完善CDMA移動通信網絡的業務功能,如數據業務、計費、無線智能網WIN等方面的標準,共同構成了龐大的網絡接口標準體系。

數據業務類包括:IS-99,有關傳真和異步數據業務的標準;IS-657,用于描述分組數據業務;

IS-707,包括無線鏈路協議RLP、傳真、異步數據及分組數據等各種業務;IS-658,描述網絡互通功能IWF。

計費類標準主要是IS-124。

無線智能網WIN的標準主要有:IS-771,無線智能網第一階段的標準;PN4287,描述了基于無線智能網的預付費標準;PN4289,用于無線智能網第二階段的標準。

1.3.4    我國CDMA標準的發展  

我國目前采用的CDMA標準主要是向美國標準靠攏,同時結合我國的實際情況。如空中接口在美國的標準中注重CDMA與AMPS雙模兼容,而在我國則沒有這種需求,因此其頻率、基本頻道的設置及IMSI等方面都需要進行修改;在A接口上,美國的標準兼容了多種制式,而在我國只需要其中的CDMA一種;同樣網絡接口IS-41系列標準也需要進行必要的修改。

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