基本介紹
- 外文名：Evolution-Data Optimized
- 縮寫：EV-DO
- 或寫作：EVDO或者EV
- 屬於：EVDO套用技術
簡介,定義,概述,發展概況,介紹,中國電信,技術特點,低切換時延,移動遊戲,機制模式,速率控制機制,前向調度機制,混合操作模式,協定設計,網路結構,商用情況,
簡介
定義
EV-DO是英文Evolution-Data Optimized或者Evolution-Data only的縮寫，有時也寫做EVDO或者EV。EVDO套用技術之一，支持從Wifi連線轉換為3G連線。（參見本文結尾的擴展閱讀 VPNguide.pdf 第24頁）
概述
CDMA2000 1xEV-DO是一種可以滿足移動高速數據業務的技術。一條EV-DO信道的頻寬為1.25 MHz。實際建網時需要使用兩個不同的載波支持語音與數據業務，這雖然降低了頻率利用率，不過從頻譜效率上看，CDMA2000 1X+CDMA2000 1xEV-DO的傳輸數據能力已經大大超過WCDMA（WCDMA能夠實現的R4版本空中接口速率為2.4Mbps/5Mhz，而CDMA2000 1xEV-DO Release 0速率為2.4Mbps，CDMA2000 1xEV-DO Revision A速率為3.1Mbps，CDMA2000 1xEV-DO Revision B速率為9.3Mbps）。而且從技術實現上面來看，語音業務和數據業務分開，既保持了高質量的語音，又獲得了更高的數據傳輸速率。網路規劃和最佳化上CDMA2000 1X和CDMA2000 1xEV-DO也相同，各個主要設備製造商的系統都能支持從CDMA2000 1X向CDMA2000 1xEV-DO的平滑升級，這對於電信運營商在技術和投資方面的選擇都很理想，有助於CDMA2000 1xEV-DO的推廣。
發展概況
介紹
CDMA20001xEV-DO標準最早起源於Qualcomm公司的HDR技術，早在1997年的時候Qualcomm就向CDG提出了HDR（高速數據）的概念，此後經過不斷地完善和實驗在2000年3月份以CDMA20001xEV-DO的名稱向3GPP2提交了正式的技術方案。1xEV的意思是''''Evolution''''，也表示標準的發展，DO的意思為DataOnly（後來有為了能夠更好地表達此技術的含義，把DataOnly改為DataOptimized,表示EV-DO技術是對CDMA20001X網路在提供數據業務方面的一個有效的增強手段）。同年10月份3GPP2投票表決把該標準定義為C.S0024,在美國的TIA/EIA稱為IS-856。2001年12月在ITU的會議上，CDMA20001xEV-DO技術作為CDMA2000家族的一個分支被吸納為IMT-2000標準之一。
標準發展的同時有技術實現手段的支持才能夠最快速地把技術套用到市場，由於EV-DO技術實際上是來源於Qualcomm公司的HDR技術，因此Qualcomm公司也能夠及時地推出相應的MODEM晶片，在2001年第二季度Qualcomm公司已經宣布可以批量生產EV-DO的網路側和終端用的晶片CSM5500和MSM5500.其實技術標準與晶片的競爭歸根結底是為了取得市場上的領導地位，眾所周知Qualcomm公司依靠CDMA技術專利和晶片製造能力得到了豐厚的利潤。對於CDMA技術專利的收益，其它公司自然無法染指，但是對於CDMA晶片的利潤早已是眾多實力雄厚的晶片製造商和通信設備製造商覬覦已久的了，世界上已經有三星、德州儀器、諾基亞等公司有能力製造CDMA2000系列的MODEM晶片了，實際上三星公司從1999年起就在其基站中使用自己製造的CDMA20001X晶片，在其EV-DO基站中仍然是使用自己開發的EV-DO晶片。“我們歡迎競爭，但不願意丟失市場份額”，這是Qualcomm的看法，有些像這些的桌球運動，不過從長遠的角度看，競爭的出現的確是利大於弊。
從系統設備製造商看，目前為止，已經宣布支持EV-DO的設備製造商有：Hitachi,Samsung,Lucent,LGIC,Nortel,Ericsson,Airvana,ComDev,Motorola以及中興、華為等。而且原來有CDMA20001X設備的廠家幾乎都聲稱自己的設備可以“平滑升級到EV-DO”。確實，韓國的SKT和KTFreetel就是採用三星的基站，花了小的代價從1X升級到1X+EV-DO.所以網路運行良好。
中國電信
中國電信建全球第二大EV-DO網路
這裡我們可以稍微講一下EV-DV。在CDMA20001X階段之後，從技術本身講應該說EV-DV是1X的後續演進階段，EV-DV也兼容CDMA20001X。因此曾經有人想跳過DO，直接到達DV階段，在以前的通信展會上也曾經有公司進行過EV-DV的演示。但是EV-DV是要把語音和數據業務放在同一個載波裡面傳輸，而且是更高速的數據業務，因此從技術實現本身和實際組網上都存在很大難度，還有很多問題需要進行實驗、仿真來分析、解決。從最基礎和最關鍵的晶片製造角度看，製造EV-DO晶片需要具有CDMA20001X的晶片製造經驗，目前來看只有Qualcomm和三星有自己的CDMA20001X晶片，而Qualcomm又是一直大力宣揚源自其HDR的EV-DO,韓國和日本也已經採用三星提供的EV-DO基站進行組網商用，所以雖然在2012年5月份3GPP2確定了CDMA20001xEV-DV的標準，但是距離實際的商用設備出現還需要有很長一段時間。
技術特點
前反向峰值速率大幅度提高
與EV-DORev0相比，在EV-DORevA中不僅前向鏈路峰值速率從2.4Mbps提升到3.1Mbps的新高度，更重要的是反向鏈路得到了質的提升。隨著套用增量傳送及靈活的分組長度的結合，以及HybridARQ和更高階調製等技術在反向鏈路的引入，DORevA實現了反向鏈路峰值速率從DORev0的153.6Kbps到1.8Mbps的飛躍。
小區前反向容量均衡
通過在手機中採用雙天線接收分集技術和均衡技術，EV-DORevA的前向扇區平均容量可以達到1500Kbps，較EV-DORev0(平均小區容量850Kbps)提高75%。EV-DORevA的反向平均小區容量也得到大幅度的提升，從EV-DORev0的300Kbps增加100%，達到600Kbps。如果基站上採用4分支接收分集技術，反向平均小區容量還可進一步提高至1200Kbps。
全面支持QoS
與EV-DORev0相比，EV-DORevA在QoS支持方面進行了最佳化，取得了顯著提高。
靈活和有效的QoS控制機制
EV-DORevA中引入了多流機制，使系統和終端可以基於套用的不同QoS要求，對每個高層數據流進行資源分配和調度控制。同時，EV-DORevA中還提高了反向活動指示信道的傳輸速率，使終端可以實時跟蹤網路的負載情況，在系統高負載時，保證低傳輸時延數據流的數據傳輸。此外，EV-DORevA還引入了更多的數據傳輸速率和數據包格式，使系統可以更靈活地進行調度。總之，EV-DORevA在保證系統穩定性的前提下，可以靈活而有效地滿足不同數據流的傳輸要求，從而在一部終端上可以同時支持實時和非實時等多種業務。
低接入時延
EV-DORevA對接入信道和控制信道均進行了最佳化。首先，在接入信道上可以支持更高的傳輸速率和更短的接入前綴，使用戶可以在發起服務請求時更快地接入網路；其次，在控制信道上可以支持更短的尋呼周期，使用戶可以較快地回響來自網路的服務請求；此外，EV-DORevA高層協定中引入了三級尋呼周期機制，使終端可以適配網路服務情況的同時降低功耗，提高待機時間。這對支持需要頻繁建立和釋放信道的業務，如即按即講(PTT)和即時通信(IMM)等非常重要。
低傳輸時延
在進行數據傳輸時，EV-DORevA引入了高容量模式和低時延模式。採用低時延模式可以採用不同的功率來傳輸某數據包的各子信息包。對首先傳輸的子信息包採用較高功率發射，從而使該數據包提前終止傳輸的機率提高，降低了平均傳輸時延。這對支持入VoIP和可視電話等實時業務十分重要。
低切換時延
EV-DORevA中引入了DSC信道，使終端基於信道情況選擇其他服務小區時，可以向網路進行預先指示，提前同步數據傳輸佇列，大大降低了前向切換時延。這對支持VoIP和可視電話等實時業務十分重要且效果顯著。
EV-DORevA支持的新業務
得益於大幅度提高的前反向峰值速率和平均小區容量以及對QoS的支持，EV-DORevA系統除了可以明顯提高用戶對於已在CDMA1X和EV-DORev0網路上開展的服務的體驗外，還可以支持很多對QoS有較高要求的新業務。
可視電話
作為一項有代表性的3G業務，可視電話業務一直受到運營商的特別關注。可視電話業務可以提供實時的語音和視頻的雙向通信。移動用戶可以通過可視電話與其親友和朋友分享重要的時刻及其感受。運營商還可以在可視電話之上開發其他的增值服務，如可視會議、多人互動遊戲、保險理賠、遠距離醫護、可視安全系統等等。
可視電話具有高頻寬和高實時性的要求，因此應在能保證QoS的EV-DORevA網路上開展。EV-DORevA中大幅提高的反向速率和反向的頻譜效率，是可視電話業務順利開展的保證。EV-DORevA的QoS機制可以支持可視電話要求的快速呼叫建立、低端到端延時、快速切換。另外，採用接收分集技術將可以更好地提升可視電話的服務質量。
VoIP及VoIP和數據的並發業務
順應網路和業務向全IP化演進的趨勢，EV-DORevA還可以支持分組網路上的VoIP業務。與可視電話一樣，VoIP有較高的實時性要求，這些都可以通過EV-DORevA特有的QoS機製得到保證。但另一方面，相比於可視電話業務，VoIP所需的頻寬較低，而對打包效率和抗時延抖動有更高的要求。EV-DORevA中針對VoIP將數據包格式進行了最佳化。同時，為更好地支持語音特性的數據包的傳輸，3GPP2還制定了C.S0063規範，定義了基於segment的成幀技術和頭壓縮技術。
EV-DORevA每扇區可以支持高達44個VoIP呼叫，已超過CDMA1X網路上的電路型語音的容量。若採用如接收分集和干擾消除等技術，容量還可進一步增大。
在EV-DORevA網路上開展VoIP業務，用戶不僅可以獲得與電路型語音業務相同的話音質量，還可以通過一部終端，進行語音和數據的並發通信。例如在通話時收發Email和上網瀏覽，或是在通話的同時，向對方傳送多媒體內容，如文本、圖片、音頻、視頻等。甚至可以在進行數據套用的同時(如下載或移動遊戲等)，發起和接聽語音呼叫。
Push-to-Connect和即時多媒體通信
Push-to-Connect(PTC)業務是一種一對一或群組間半雙工的即按即講業務。即時多媒體通信又使PTC擴展到可以包含文本、圖片和視頻等多媒體。
除了和可視電話及VoIP一樣，要求快速呼叫建立、低端到端延時及快速切換等之外，PTC和IMM還要求網路有能力支持頻繁和快速的呼叫建立和釋放。EV-DORevA在接入信道上引入的更高的傳輸速率和更短的接入前綴，在高層協定中引入的三級尋呼周期機制，可以使終端在滿足上述要求的同時降低功耗，提高待機時間。
移動遊戲
在線上線上式移動遊戲，可以是單人(人與伺服器間互動)或多人互動式遊戲。有了移動互動式遊戲，用戶就可以在路上繼續進行其在家時玩的遊戲。
不同的互動式遊戲，對頻寬的要求差異較大。如有的場景式遊戲需要較高的頻寬以實時傳送場景地圖，而有的遊戲則需要在遊戲者按鍵操控時傳送較少的數據包。EV-DORevA在前反向上都可以支持較高的數據速率，可以滿足實時場景式遊戲的要求。同時EV-DORevA還針對數據量較少、但數據包很頻繁的遊戲套用設計的非常靈活的組包方式。如可以將若干個用戶小的數據包組成一個較大的數據包進行傳送，即保證了傳輸效率，又減小了數據包的傳輸等待時延。
基於BCMCS的多播業務
EV-DO提供更高的前反向扇區容量和峰值速率，使用戶可以快速下載或上傳大量數據。但是EV-DO網路提供的是單播技術，即網路上傳輸的數據僅能夠為一個用戶所接收。當小區內的很多用戶需要同時接收相同的內容時，如很多用戶同時觀看相同的流媒體內容，單播方式將占用大量的網路資源，使網路處於高負載狀態。這種情況下單播方案是一種很不經濟的傳輸方式。
為了以較經濟的方式向大量用戶同時傳送多媒體內容，3GPP2先是於2004年3月完成了基於DORev0的金牌多播標準，後又於2005年8月完成了採用OFDM調製方式的鉑金多播標準，相關BCMCS地面網路標準也已於2005年完成。通過在廣播時隙上採用OFDM調製方式，鉑金多播較基於DORev0的金牌多播可以實現大約3倍的容量提升，在98%的覆蓋範圍內可實現1.2Mbps的數據速率(DORev0在雙天線接收的情況下為409.6Kbps)。金牌多播和鉑金多播可以與DO共享一個載波，使DO載波在網路忙時和閒時均能得到充分地利用。運營商可以在部署EV-DORevA系統的同時，在同一個載波上分配一些時隙部署BCMCS並在BCMCS平台上逐步開發一些有特色的服務，如與移動電視和DO單播相捆綁的綜合多媒體傳送服務；也可將受到廣泛關注和認可的基於CDMA1X單播分組網路的流媒體業務過渡到BCMCS平台，提升網路傳送視頻流媒體的容量，以降低業務成本。
全球 EVDO 商用情況
全球 EVDO 商用情況EV-DORevA系統可以支持很多對QoS有較高要求的新業務。
機制模式
速率控制機制
根據相關的理論研究，已經得到如下的結論：“在SNR高的時候增加數據傳輸量和在SNR較差的時候減少數據的傳輸量，這樣的傳輸機制相對於使用變化的功率來傳輸恆定速率的數據可以得到更大的系統容量”(GoldsmithandVaraiya,IEEETrans.OnInformationTheory,Nov.1997)。因此，功率控制對於電路類型的連線是有益處的，但是在進行分組數據業務時會減少系統吞吐量。所以，在針對分組數據業務的EV-DO系統中採用了速率控制的機制。
中國電信建全球第二大EV-DO網路
中國電信建全球第二大EV-DO網路前向調度機制
系統吞吐量也與調度算法有很大關係。1xEV-DO系統採用了Fair調度方法，每個希望得到服務的用戶的DRC申請將被保存在基站系統，並計算出一段時間內單個用戶的平均DRC數值，當此用戶當前通過DRC申請的速率大於上面的平均DRC速率時，此用戶得到服務，否則不給予服務。這樣，對於每個用戶得到服務的機率都是相同的，系統總是在當前用戶無線環境最好的狀態下提供業務服務。增大了系統容量，同時又保證了用戶之間的平等。
混合操作模式
關於雙模混合終端的操作模式沒有明確的定義和規範，一般來說都是運營商來確定雙模手機在自己的網路中如何選擇網路和進行狀態間的轉換。Qualcomm公司層提出過雙模終端的狀態遷移圖：一般來說，當手機在兩個網路中都成功地進行了登錄以後，手機就工作在時隙模式（slotted），可以是只監視1X網路的時隙模式也可以是同時監視1X和EV-DO網路的時隙模式，總之是永遠要對1X網路進行監聽，因為和數據業務比起來語音業務還是要優先保障的。但是經過實驗顯示，雙模終端在同時監視1X和EV-DO網路的時候會很費電，因此應該設定一個時長，當超過這個時長的時候就轉入只監聽1X網路的時隙模式。
淺議CDMA 1x EV-DO系統中的速率控
淺議CDMA 1x EV-DO系統中的速率控協定設計
EV-DO空中接口採用分層的結構，共分為七層，這樣做的好處是使協定各層間相互獨立，信令簡化，便於維護。每個協定可以單獨進行談判，在進行系統開發時，模組化的設計允許單獨對某個協定/軟體進行更新。空中接口協定分層不會對數據業務吞吐量造成影響。從EV-DO總體的網路協定棧來看，只有物理層,RLP層,和相關的信令是由1xEV-DO標準定義的，PPP和上層協定基於IETF標準。
時延結構
時延結構網路結構
EV-DO標準中定義了兩種網路結構，分別稱為Phase1和Phase2,實際上這兩種網路結構並沒有演進的關係，可以說是實現EV-DO網路的兩種不同方法。從上圖我們可以看出Phase1結構對原有的1X網路改變不大，在接口上增加了A12和A13兩個接口，這兩個接口都是從AN中新增加的SC/MM(會話控制/移動性管理)模組中發出的，分別與AN_AAA和其它AN連線，用於EV-DO終端的鑒權認證和切換。因此要從現有1X網路升級到EV-DO只須在原來的BSC中增加SC/MM模組即可，有的廠家的設備為了最大限度地減少對原有設備的改動和對現有網路的影響，把SC/MM模組單獨拿出來形成一個新的網元設備，並提供公開的A12和A13接口。公開的A13接口比較重要，它可以支持AT在不同設備廠家之間的切換和漫遊，如日本KDDI的EV-DO網路分別是由三星和日立公司提供的網路設備，兩家公司都提供公開的A13接口，因此能夠做到AN之間的互聯。如果沒有A13接口，那么在AT從一個AN切換到另一個AN時，將需要重新進行協商、登記（即重新建立session），這不僅會使AT的回響速度變慢，而且還會增加系統的負荷。Phase2結構是把SC/MM功能模組從AN中分離出來，搬到PCF中。從而增加了新的接口如A14,A15,Ax.接口。實際上SC/MM功能模組與AN內呼叫處理模組聯繫非常緊密，放在AN內部是比較合理的結構，放在PCF中意義不大，而且多數廠家的設備都是將PCF集成在BSC內，如果按PhaseII架構進行標準化需要AN和PCF都進行改動，無法做到在1x系統上的平滑過渡。
cdma20001x ev-do rev.a 移動寬頻
cdma20001x ev-do rev.a 移動寬頻商用情況
到目前為止，CDMA2000 1xEV-DO已經大規模商用，運營商推出了多種適合高速率的移動數據套用業務。
亞洲：
2002年1月 韓國 SK電訊
2002年5月 韓國 KT Freetel
2003年11月 日本 KDDI
網路結構
網路結構2004年11月紐西蘭紐西蘭電信
2007年9月中國澳門 中國聯通（2008年10月1日起，業務移交至中國電信）
2008年11月 中國香港電訊盈科
2009年3月中國大陸中國電信
