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1.3.CDMA国际标准的发展历程

发布时间: 2005-10-25  来源:
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目前,国际通用的CDMA标准主要是由美国国家标准委员会ANSI  TIA开发颁布的。ANSI(American National Standard Institute)作为美国国家标准制订单位,负责授权其它美国标准制订实体,其中包括电信工业解决方案联盟ATIS、电子工业委员会EIA以及电信工业委员会TIA。TIA主要开发IS(Interim Standards,暂定标准)系列标准,如CDMA系列标准IS95、IS634、IS41等。IS系列标准之所以被列为暂定标准是因为它的时限性,最初定义的标准有效期限是5年,现在是3年。除了IS系列标准之外,TIA还颁布其它类型的规范,如电信系统公告TSB(Telecommunications Service Bulletin)文件。TSB不是标准,但可以提供与现存标准相关的信息或对工业界非常重要的其它事宜。TIA开发出的标准在经ANSI所有成员同意之后即可成为ANSI的正式标准。TIA目前由9个TR委员会组成,即TR8、TR14、TR29、TR30、TR32、TR34、TR41、TR45、TR46,其中与CDMA标准关系最为密切的是TR45(移动和个人通信公用标准),它的下面包括7个子委员会,分别负责不同接口标准的制订,如TR45.2负责网络部分,TR45.4负责A接口部分,TR45.5负责空中接口等。

  除了ANSI TIA之外,其他一些标准化组织和生产厂商对CDMA标准的制订也起到积极作用。如CDG(CDMA发展小组)和3GPP2(负责第三代CDMA移动通信标准的制订),先后推出了有关A接口的IOS系列标准,涉及的内容包括从窄带的CDMA到第三代移动通信――宽带CDMA。一批知名的通信公司如MOTOROLA、LUCENT、NORTEL、QUALCOMM等首先提出了有关CDMA标准的方案和建议,经过多次协商讨论,最终修改成为目前被普遍接受的通用标准。

 

1.3.1  Um接口标准的发展  

  CDMA在蜂窝系统中的应用几乎是和GSM同时被提出来的,但一直没有得到重视,其中的主要原因在于CDMA的蜂窝系统必须具有高速、精确的功率控制要求,否则整个系统难以理想地工作甚至出现系统崩溃。功率控制技术在当时的条件下还难以攻破,直到QUALCOMM公司解决了这一难题后这一状况才有所变化。该解决方案主要是通过测量移动台和基站的接收功率,利用开环和闭环相结合的功率控制方式,命令移动台调整发射功率,使移动台输出的功率电平在维持适当性能的情况下达到最小。一方面减轻了对其他用户的干扰,同时有助于克服衰落,使得CDMA码分多址技术应用于蜂窝移动通信成为可能,并由此拉开了CDMA数字蜂窝移动通信系统蓬勃发展的序幕。

  QUALCOMM公司于1990年7月公布了最早的CDMA标准,经过许多移动通信运营商和制造厂家的协商讨论,于1990年9月发布了建议标准的修订版本,并于1990年10月公布了暂行规定,成为此后一段时间内被广泛认可的主要规范。1993年7月,美国ANSI TIA再次征集各方面的建议,经会议讨论后正式将其确认为IS95标准,即“双模式宽带扩频蜂窝系统的移动台-基站兼容标准”。IS95标准由此成为CDMA移动通信的核心标准,世界上许多国家以此为蓝本生产和建设码分多址数字移动通信系统。

  经过多年的开发修订,以IS95为代表的窄带CDMA系列标准已经日趋完善。IS95系列标准的发展先后经历了IS95、IS95A、TSB74、IS95B(ANSI95)、IS2000、IS2000A等多种标准。需要补充说明的是TSB74是与IS95A有关的TSB文件,是在IS95A的基础上增加了14.4kb/s速率组、指配或切换到PCS频段、MIN/IMSI共存等内容。作为第三代移动通信标准之一的IS2000及IS2000A完全兼容IS95标准,也就是说现有的IS95系统可以平滑过渡到第三代移动通信。

 

1.3.2  A接口标准的发展

 

  作为基站子系统和网络子系统之间的接口,A接口标准的规范性和透明度至关重要,它决定着CDMA设备制造厂家能否独立地开发基站设备或网络设备。对于CDMA系统的运营商来说,他们同样要求开放的系统结构,开放的A接口为CDMA系统提供了竞争环境。CDMA A接口标准的形成过程与其它标准最大的不同点在于,它是在各厂家已经开发出商用产品之后,通过谈判协商而形成的,经历了一个相当复杂的过程。各标准制订组织和生产厂家为A接口标准的制订做了大量细致的工作。

  现在支持开放的CDMA A接口的标准有两个,即IS634系列和IOS系列。

  1991年,Motorola公司提出了一个A+接口,并提交给美国国家标准委员会ANSI审议,该接口为支持CDMA和其它空中接口起到很大的促进作用。但由于当时的A+接口只是GSM系统A接口的一个简单翻版,错误甚多,几乎没有什么可操作性。而且由于当时没有其它公司愿意开放该接口,因此A+接口一直被放置在美国国家标准委员会中。直至1995年7月,由于一批大的运营商强烈要求开放A接口,美国标准委员会通过了基于Motorola A+建议的IS634 RevO。虽然该标准的可操作性不强,但毕竟是在许多厂家共同协商后才达成的,从此当时的几个主要的CDMA设备生产厂家走向共同开发A接口的道路。由于IS-634 Rev.0存在许多逻辑错误和缺陷,1995年12月对其修正后成为TSB-80。该接口支持基站中的多种语音编码器并以电路中继模式和SS7消息传送MSC和BSS间的语音和信令。IS634A版本于1998年6月完成并出版,1998年10月ANSI投票并最终于1999年3月以ANSI/EIA-634B的名义出版。IS634A具有A、B两种结构,其中A结构中引入了A3和A7接口,用于支持不同BSC之间的软切换。

  IS634A版本所涉及的范围相当广泛,它不仅支持CDMA,而且支持AMPS、NAMPS和TDMA。因此该标准不可避免的包含了许多不适合CDMA运作的多种选项、消息和参数。事实上只有CDMA运营者才关心并有计划地实施IS634A。但另一方面,就CDMA应用而言,IS634A有点过于“松散”而难以实施。为了定义一个仅为CDMA应用,更实际并更具有可操作性的A接口规范,1997年由美国Sprint PCS牵头,联合CDMA工业界的LUCENT、Motorola、NORTEL及QUALCOMM等公司,在吸收TSB80的基础上,制订了Sprint PCS IOS V2.0a。这一IOS互操作规范属于内部文件,Sprint PCS于1998年10月将其提交给CDMA发展组CDG作为公开的行业规范。

 IOS系列标准得到了众多厂家的认可,也使得该系列标准得到迅速发展,趋于完善,目前已经发展到IOS2.X、IOS3.X、IOS4.O、IOS5.O等多个版本。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声码器;在呼叫建立过程中支持完整的业务选择谈判;电路型数据(9.6/14.4kb/s)和传真;短消息业务;话音加密;BSC间硬切换(同一厂家的BSC间的软切换可用其内部协议支持)。

  CDG IOS V3.X的最新版本V3.1于1999年4月出版。V3.X均基于IS634A,与V2.2相比增加了如下主要功能:引入了采用分组模式的A3、A7接口;支持不同厂家BSC间的软切换;更多的OMC功能。

  3GPP2负责制订支持第三代CDMA移动通信CDMA-2000的IOS标准。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的基础上增加了支持高速分组数据业务和支持Mobile  IP业务等功能。3G-IOS  V5.0由3GPP2于1999年12月完成并支持CDMA2000 3X RTT。

 

1.3.3   网络接口标准的发展

 网络接口是网络子系统各功能实体之间以及与其他通信网络之间的接口的总称。相对于A接口来说,网络接口标准的制订过程比较简单。目前通用和网络接口标准主要为IS-41系列,这套标准是由ANSI  TIA授权LUCENT公司贝尔实验室制订的。IS-41系列标准在其发展过程中,主要产生了IS-41A、IS-41B、IS-41C、ANSI-41、IS-41D等几个版本。与IS41B有关的TSB文件有TSB41、TSB51、TSB56、TSB64、TSB65等,其中除TSB56之外,均已经在1996年修订并加入到IS-41C版本,使IS-41C成为一个相对完善的版本。不久之后,美国国家标准委员会接收其为正式的网络接口标准,成为ANSI-41标准。

IS-41C由六部分组成:功能概述;切换消息流程;自动漫游消息流程;操作、管理和维护消息流程;信令实现程序。

除了上述的协议标准之外,还有一些标准主要用于完善CDMA移动通信网络的业务功能,如数据业务、计费、无线智能网WIN等方面的标准,共同构成了庞大的网络接口标准体系。

数据业务类包括:IS-99,有关传真和异步数据业务的标准;IS-657,用于描述分组数据业务;

IS-707,包括无线链路协议RLP、传真、异步数据及分组数据等各种业务;IS-658,描述网络互通功能IWF。

计费类标准主要是IS-124。

无线智能网WIN的标准主要有:IS-771,无线智能网第一阶段的标准;PN4287,描述了基于无线智能网的预付费标准;PN4289,用于无线智能网第二阶段的标准。

 

1.3.4    我国CDMA标准的发展  

我国目前采用的CDMA标准主要是向美国标准靠拢,同时结合我国的实际情况。如空中接口在美国的标准中注重CDMA与AMPS双模兼容,而在我国则没有这种需求,因此其频率、基本频道的设置及IMSI等方面都需要进行修改;在A接口上,美国的标准兼容了多种制式,而在我国只需要其中的CDMA一种;同样网络接口IS-41系列标准也需要进行必要的修改。

我国在1999年4月成立了中国无线通信标准研究组CWTS,其主要目的是加强我国的标准制订工作。CWTS下面分了五个工作组WG,其中WG1为IMT-2000工作组,WG2为GSM工作组,WG3为寻呼工作组,WG4为CDMA工作组,此外还有一个知识产权组。CDMA工作组的主要任务就是制订适合我国具体情况的CDMA标准、反映网络运营者的要求、鼓励生产厂商参与标准化工作,加强中国对国际标准制订的影响力。到目前为止,WG4已拥有26个成员单位,成功地组织了多次标准化会议。

按照WG4的工作计划,我国CDMA标准的制订主要分为三个阶段。

第一阶段主要是建立起我国标准体系的基本框架。这一阶段主要以引进国际标准为主,如IS-95、IS634、IOS2.X、IS41等系列标准,并根据我国网络的具体情况进行相应的修改。主要包括:接口标准,空中接口、A接口、移动应用部分即网络接口;设备标准,基站、移动台和交换机;其他,ISUP等。

目前第一阶段的工作已基本完成。第二阶段的主要任务是在第一阶段工作成果的基础上,充分发挥已建立的基本框架功能,提供更多的功能和业务,可能包含的内容有:UIM、无线智能网、低速数据(14.4kb/s)、短消息及其他一些必要的业务。目前所处阶段即为第二阶段。

第三阶段是从2000年年底到2001年,面向第三代移动通信,积极开展预研,参考国际上已有的标准,如IS-95B、IS-2000、IS-2000A等,加强对分组数据网、无线智能网标准的研究,并积极介入国际标准的制订工作。

在吸收和引进国外各项标准的同时,我国也正在积极开发满足我国电信网络的CDMA标准,并且已经向国际电信联盟递交了第三代移动通信技术规范TD-CDMA标准,该标准在1999年11月结束的有关世界第三代移动通信标准制订会上被最终确定为第三代移动通信技术规范的系列标准之一。这是中国提出的电信技术标准第一次被国际电信联盟所采用,同时也证明了我国的通信技术水平已逐渐与世界同步,我们的民族产业也日益引起世界的瞩目。


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