淺析CDMA20001X與GPRS之別

移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段,也就是業(yè)界所稱的三代,第一代是模擬的無線網(wǎng)絡(luò)如AMPS、TACS等,第二代是數(shù)字通信包括GSM、CDMA等,第三代是分組型的移動(dòng)業(yè)務(wù),簡(jiǎn)稱為3G。隨著人類跨入二十世紀(jì),第三代移動(dòng)通信技術(shù)和用戶將會(huì)有突飛猛進(jìn)的發(fā)展。據(jù)有關(guān)業(yè)內(nèi)人士預(yù)計(jì),5年內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)的用戶將超過利用固定線路上網(wǎng)的人數(shù)。
　　第三代移動(dòng)通信目前主要有兩種主流的技術(shù)方向。其中一種是從第二代CDMAOne演進(jìn)而來的CDMA2000技術(shù),CDMAOne移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)在北美、南韓和香港等地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用。2001年5月中國(guó)聯(lián)通采用了增強(qiáng)型的CDMAOne的技術(shù)在中國(guó)全面建設(shè)移動(dòng)通信網(wǎng)。CDMA2000與CDMAOne的空中信道具有相同的碼片速率,向后兼容CDMAOne的系統(tǒng),可以由CDMAOne平滑升級(jí)而來。其演進(jìn)的路線是CDMAOne--CDMA20001X--CDMA20001XEV。另一種主流的第三代通信技術(shù)是由第二代GSM標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展而來的WCDMA技術(shù),由于GSM采用的是TDMA（時(shí)分多址）調(diào)制方式,而WCDMA采用了CDMA（碼分多址）的調(diào)制方式,其空中信道無法兼容,采用機(jī)站積疊和使用多模手機(jī)的方式向后兼容GSM系統(tǒng),其演進(jìn)的路線是GSM--GPRS--EDGE--WCDMA。目前階段移動(dòng)通信技術(shù)基本成熟的是CDMA20001X和GPRS系統(tǒng),二者均能夠?qū)崿F(xiàn)高速分組的3G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),但從空中信道調(diào)制、核心接入網(wǎng)絡(luò)和終端用戶等多個(gè)方面比較,兩者之間存在著根本的區(qū)別。
　　GPRS是通用無線分組業(yè)務(wù)的縮寫（General Packet Radio System）,是介于第二代和第三代之間的一種技術(shù),通常也稱為2.5G,目前通過升級(jí)GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。稱之為2.5G也是比較恰當(dāng)?shù)?因?yàn)樗且粋€(gè)混合體,采用TDMA方式傳輸語(yǔ)音,采用分組的方式傳輸數(shù)據(jù)。GPRS采用信道捆綁和增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率改進(jìn)實(shí)現(xiàn)高速接入,GPRS中使用的空中信道的編碼技術(shù)基本類似于第二代的GSM,對(duì)于業(yè)務(wù)信道可以根據(jù)信道質(zhì)量選擇不同的編碼方案（CS-1到CS-4）,每個(gè)時(shí)隙所能夠達(dá)到的數(shù)據(jù)速率可以是這四種之一。通過計(jì)算,在信道環(huán)境非常好的情況下,如果采用8個(gè)時(shí)分信道捆綁傳送一個(gè)用戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),空中傳送的最高物理幀數(shù)據(jù)速率為21.4 * 8 = 171.2Kbps,即理論傳輸最高值,這時(shí)空中沒有使用糾錯(cuò)編碼,此時(shí)幾乎不具備任何抗干擾能力。由于空中數(shù)據(jù)幀存在一定的開銷比特,目前GPRS的設(shè)計(jì)可以將每個(gè)信道的傳輸速率提高到14.4Kbps,因此 GPRS方式最大速率是 8x14.4=115.2Kbps。由于采用了信道捆綁的調(diào)制方式,相當(dāng)于一個(gè)最高速率的GPRS數(shù)據(jù)用戶相當(dāng)于占用了8個(gè)語(yǔ)音用戶的空中信道容量。GPRS發(fā)展的第二步是通過增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率改進(jìn)(EDGE)將每個(gè)信道的速率提高到48Kbps,因此第二代的GPRS--EDGE的設(shè)計(jì)速率為384Kbps。
　　CDMA20001x是CDMA2000的第一階段,完全兼容IS-95的第三代移動(dòng)通訊系統(tǒng),其空中接口標(biāo)準(zhǔn)依照的是EIA/TIA/IS-2000協(xié)議,采用碼分和頻分結(jié)合的多址技術(shù)。CDMA2000 1x的空中信道支持的調(diào)制方式在兼容CDMAOne的基礎(chǔ)上進(jìn)行了極大的增強(qiáng),對(duì)于無線配置1和2（RC1和RC2）分別是對(duì)應(yīng)于CDMAOne的信道,具有完全的向下兼容性。對(duì)于不同的環(huán)境可以采用不同的高速空中信道速率進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。單個(gè)用于傳輸分組數(shù)據(jù)的空中信道的最大的傳輸速率可以達(dá)到307.2Kbps。對(duì)于前向信道空中理論最高速率為9.6k + 307.2k = 316.8Kbps,反向空中理論最高速率為9.6k + 153.6k = 163.2Kbps,完全達(dá)到了IMT-2000的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),是真正意義上的第三代移動(dòng)通訊系統(tǒng)。由于當(dāng)前無線芯片的處理能力限制,實(shí)際使用的前反向傳輸最高速率為163.2Kbps,除去空中開銷比特,實(shí)際測(cè)出的空中業(yè)務(wù)最高傳輸速率在150Kbps左右。并且由于在CDMA20001X中廣泛的采用了反向?qū)ьl技術(shù)、高效的空中編碼方法、分集接收技術(shù)和快速功率控制技術(shù),在增加了信道的調(diào)制解調(diào)增益的同時(shí)又減少了對(duì)其他用戶的干擾,使得CDMA2000的頻譜利用率在IS-95的基礎(chǔ)上又增加了一倍,保證了支持多個(gè)高速數(shù)據(jù)用戶的同時(shí)并不減少原有的語(yǔ)音用戶數(shù)目,另外由于CDMA所具有軟切換功能,可以保證數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)更加穩(wěn)定的傳送。
　　從空中信道的對(duì)比可以發(fā)現(xiàn),GPRS系統(tǒng)僅僅通過信道捆綁的方式實(shí)現(xiàn)了高速信道的傳送,并沒有從根本上提高系統(tǒng)的容量。而CDMA2000系統(tǒng)是在IS-95基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了比GPRS速率更高的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),且系統(tǒng)的容量也有了進(jìn)一步的增加,這實(shí)際上就從根本上保證了在從IS-95系統(tǒng)升級(jí)到CDMA2000系統(tǒng)的同時(shí)降低了信道的成本,與此同時(shí)可以在有限的使用頻率范圍內(nèi)支持更多的移動(dòng)用戶,從而獲得更高的投資回報(bào)。有專業(yè)人士作過計(jì)算,在同樣的環(huán)境下進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,每兆比特的信息如果使用CDM A20001X的成本是不到6角錢人民幣,而使用GPRS的成本則約為3．5元。就是說,如果一名消費(fèi)者一個(gè)月使用200兆比特的信息,會(huì)耗費(fèi)CDM A2000 1X運(yùn)營(yíng)商96?12元的成本,而GPRS的運(yùn)營(yíng)商則會(huì)為此花掉670元。成本在一定程度上決定著價(jià)格,運(yùn)營(yíng)商所花費(fèi)的成本最終必然要轉(zhuǎn)嫁到消費(fèi)者的身上。
　　目前GPRS的核心網(wǎng)絡(luò)是通過在GSM的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中引入兩個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),它們是GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)GGSN（Gateway GPRS Supporting Node）和GPRS業(yè)務(wù)支持節(jié)點(diǎn)SGSN（Service GPRS Supporting Node）,在機(jī)站側(cè)還需要增加分組控制單元PCU(Packet Control Unit)。GPRS系統(tǒng)采用專用開發(fā)的協(xié)議,實(shí)現(xiàn)Internet網(wǎng)絡(luò)接入和支持移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)性。