淺析CDMA20001X與GPRS之別

淺析CDMA20001X與GPRS之別

移動通信技術的發展經歷了三個階段,也就是業界所稱的三代,第一代是模擬的無線網絡如AMPS、TACS等,第二代是數字通信包括GSM、CDMA等,第三代是分組型的移動業務,簡稱為3G。隨著人類跨入二十世紀,第三代移動通信技術和用戶將會有突飛猛進的發展。據有關業內人士預計,5年內無線網絡的用戶將超過利用固定線路上網的人數。
　　第三代移動通信目前主要有兩種主流的技術方向。其中一種是從第二代CDMAOne演進而來的CDMA2000技術,CDMAOne移動通訊網絡在北美、南韓和香港等地區得到了廣泛的應用。2001年5月中國聯通采用了增強型的CDMAOne的技術在中國全面建設移動通信網。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,可以由CDMAOne平滑升級而來。其演進的路線是CDMAOne--CDMA20001X--CDMA20001XEV。另一種主流的第三代通信技術是由第二代GSM標準發展而來的WCDMA技術,由于GSM采用的是TDMA（時分多址）調制方式,而WCDMA采用了CDMA（碼分多址）的調制方式,其空中信道無法兼容,采用機站積疊和使用多模手機的方式向后兼容GSM系統,其演進的路線是GSM--GPRS--EDGE--WCDMA。目前階段移動通信技術基本成熟的是CDMA20001X和GPRS系統,二者均能夠實現高速分組的3G數據業務,但從空中信道調制、核心接入網絡和終端用戶等多個方面比較,兩者之間存在著根本的區別。
　　GPRS是通用無線分組業務的縮寫（General Packet Radio System）,是介于第二代和第三代之間的一種技術,通常也稱為2.5G,目前通過升級GSM網絡實現。稱之為2.5G也是比較恰當的,因為它是一個混合體,采用TDMA方式傳輸語音,采用分組的方式傳輸數據。GPRS采用信道捆綁和增強數據速率改進實現高速接入,GPRS中使用的空中信道的編碼技術基本類似于第二代的GSM,對于業務信道可以根據信道質量選擇不同的編碼方案（CS-1到CS-4）,每個時隙所能夠達到的數據速率可以是這四種之一。通過計算,在信道環境非常好的情況下,如果采用8個時分信道捆綁傳送一個用戶的業務數據,空中傳送的最高物理幀數據速率為21.4 * 8 = 171.2Kbps,即理論傳輸最高值,這時空中沒有使用糾錯編碼,此時幾乎不具備任何抗干擾能力。由于空中數據幀存在一定的開銷比特,目前GPRS的設計可以將每個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制方式,相當于一個最高速率的GPRS數據用戶相當于占用了8個語音用戶的空中信道容量。GPRS發展的第二步是通過增強數據速率改進(EDGE)將每個信道的速率提高到48Kbps,因此第二代的GPRS--EDGE的設計速率為384Kbps。
　　CDMA20001x是CDMA2000的第一階段,完全兼容IS-95的第三代移動通訊系統,其空中接口標準依照的是EIA/TIA/IS-2000協議,采用碼分和頻分結合的多址技術。CDMA2000 1x的空中信道支持的調制方式在兼容CDMAOne的基礎上進行了極大的增強,對于無線配置1和2（RC1和RC2）分別是對應于CDMAOne的信道,具有完全的向下兼容性。對于不同的環境可以采用不同的高速空中信道速率進行數據傳送。單個用于傳輸分組數據的空中信道的最大的傳輸速率可以達到307.2Kbps。對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,完全達到了IMT-2000的數據標準,是真正意義上的第三代移動通訊系統。由于當前無線芯片的處理能力限制,實際使用的前反向傳輸最高速率為163.2Kbps,除去空中開銷比特,實際測出的空中業務最高傳輸速率在150Kbps左右。并且由于在CDMA20001X中廣泛的采用了反向導頻技術、高效的空中編碼方法、分集接收技術和快速功率控制技術,在增加了信道的調制解調增益的同時又減少了對其他用戶的干擾,使得CDMA2000的頻譜利用率在IS-95的基礎上又增加了一倍,保證了支持多個高速數據用戶的同時并不減少原有的語音用戶數目,另外由于CDMA所具有軟切換功能,可以保證數據業務更加穩定的傳送。
　　從空中信道的對比可以發現,GPRS系統僅僅通過信道捆綁的方式實現了高速信道的傳送,并沒有從根本上提高系統的容量。而CDMA2000系統是在IS-95基礎上實現了比GPRS速率更高的分組數據業務,且系統的容量也有了進一步的增加,這實際上就從根本上保證了在從IS-95系統升級到CDMA2000系統的同時降低了信道的成本,與此同時可以在有限的使用頻率范圍內支持更多的移動用戶,從而獲得更高的投資回報。有專業人士作過計算,在同樣的環境下進行數據通信,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,如果一名消費者一個月使用200兆比特的信息,會耗費CDM A2000 1X運營商96?12元的成本,而GPRS的運營商則會為此花掉670元。成本在一定程度上決定著價格,運營商所花費的成本最終必然要轉嫁到消費者的身上。
　　目前GPRS的核心網絡是通過在GSM的網絡結構中引入兩個新的網絡節點,它們是GPRS網關支持節點GGSN（Gateway GPRS Supporting Node）和GPRS業務支持節點SGSN（Service GPRS Supporting Node）,在機站側還需要增加分組控制單元PCU(Packet Control Unit)。GPRS系統采用專用開發的協議,實現Internet網絡接入和支持移動臺的移動性。