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主流无线传输技术GPRS与CDMA之对比

时间:2005-09-29 来源: 作者: 点击:
目前,基于GPRS/CDMA无线数据传输业务广泛在移动办公、工业控制、远程遥测等多方面应用,网络运营商中国移动GPRS和联通CDMA各有其特点。本文从网络的覆盖、带宽、频谱等方面对GPRS和CDMA进行了对比。 GPRS网络 GPRS(General Packet Radio Service,通用无线分组业务)作
   目前,基于GPRS/CDMA无线数据传输业务广泛在移动办公、工业控制、远程遥测等多方面应用,网络运营商中国移动GPRS和联通CDMA各有其特点。本文从网络的覆盖、带宽、频谱等方面对GPRS和CDMA进行了对比。

  GPRS网络

  GPRS(General Packet Radio Service,通用无线分组业务)作为第二代移动通信技术GSM向第三代移动通信(3G)的过渡技术,是由英国BT Cellnet公司早在1993年提出的,是GSM Phase2+ (1997年)规范实现的内容之一,是一种基于GSM的移动分组数据业务,面向用户提供移动分组的IP或者X.25连接。

  GPRS是在现有的GSM网络基础上叠加的一个新的网络,同时在网络设备上增加一些硬件设备,并对原软件升级,形成了一个新的网络逻辑实体。GPRS能给用户提供端到端的、广域的无线IP连接。通俗地讲,GPRS是一项无线高速数据传输技术,它以分组交换技术为基础,用户通过GPRS可以在移动状态下使用各种高速数据业务,包括收发E-mail、进行Internet浏览、即时聊天等。

  CDMA网络

  CDMA是码分多址的英文缩写(Code Division Multiple Access),它是在数字技术上的分支—扩频通信技术上发展起来的一种新的无线通信技术。CDMA技术的原理是基于扩频技术,即将需传送的具有一定信号带宽信息数据,用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制,使原数据信号的带宽被扩展,再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码,与接收的带宽信号作相关处理,把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩,以实现数据传输。

  CDMA技术的标准化经历了几个阶段。IS95是CDMAONE系列标准中最先发布的标准,真正在全球得到广泛应用的第一个CDMA标准是IS95A,这一标准支持8K编码话音服务。在ITU向各国征求第三代移动通信无线候选技术时,IS95由于刚取得商用成功,美国TR45标准委员会没有将很多精力放在第三代标准的研究上,而是正在努力完成IS95B的标准。

  在ITU的要求下,在当年提出了CDMA2000的第三代标准,即CDMA2000 1X和3X(1X代表其载波一倍于IS95A的带宽,3X代表其载波三倍于IS95A的带宽),3X又分为下行直接扩谱和三载波两种方式,后来直接扩谱CDMA2000部分与WCDMA进行了融合,所以实际上目前的CDMA2000就只包括CDMA2000 1X和三载波方式3X。

  CDMA 1X是指CDMA 2000的第一阶段(速率高于IS95,低于2Mbit/s),可支持308kbit/s的数据传输、网络部份引入分组交换,支持移动IP业务。是在现有CDMA IS95系统上发展出来的一种新的承载业务,目的是为CDMA用户提供分组IP形式的数据业务。

  GPRS系统使用现有的GSM无线网络。GPRS和GSM共用相同的基站和频谱资源,只是在现有的GSM网络基础上增加了一些硬件设备和软件升级。因此,实现GSM升级至GPRS非常容易,且中国移动借助原GSM网络,所以GPRS覆盖非常广。目前中国移动GPRS网络已覆盖全国所有省、直辖市、自治区,网络遍及240多个城市。

  CDMA基于扩频技术,占用的是全新的800M频段(GSM占用的是900M频段),所以不能在原GSM设备上直接升级。目前,中国联通通过二期工程建设,对CDMA网络进行了网络优化和提升,网络从IS95升级为CDMA1X网络;同时建成覆盖全国31个省(自治区、直辖市)的无线数据网。


  带宽比较

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  GPRS/CDMA与传统GSM电路型数据业务不同的是,GSM移动用户长时间独占一定的无线资源,而在分组数据业务下,所有的移动用户共享无线资源,并且每个用户只在有业务数据传送时,才动态地申请和占用无线资源,因此采用分组数据方式可以做到“永远在线”。如GPRS的峰值速率为115.2kbit/s,CDMA 1X系统的峰值速率为153.6kbit/s。

  与电路型数据业务相比,分组数据业务更适用于支持移动Internet业务。但另一方面,由于在分组业务下,多个移动用户共享一定的无线资源,因此尽管分组业务可以有较高的峰值业务速率,但在用户进行数据传送期间内的平均业务速率仍然较低,而平均业务速率与峰值业务速率的比值也成为衡量系统技术的一项重要指标。

  经过测试,GPRS的平均业务速率可以达到20kbit/s~40kbit/s,CDMA 1X的平均业务速率为80kbit/s~100kbit/s。相比较而言,GPRS采用语音和数据共享信道,如果网络用户数量或语音用户数量增加到一定程度,将导致频率资源的问题更加突出,那么每个GPRS用户可以使用的带宽将进一步的降低。CDMA 1X的数据和语音采用不同的信道传输,在同一基站下语音用户数量增加,也不会影响数据通信。


  频率资源比较


  CDMA2000 1X占用的是全新的800M频段,频率资源丰富。GPRS采用的是GSM的900M频段。GSM的频率资源在很多地区本来就很缺乏,GPRS是用分组业务,每个用户占用比话音更多的频率资源,导致GPRS的频率资源进一步的匮乏,从而限制了GPRS的数据用户数量。


  向3G过渡对比


  GPRS是GSM移动电话系统向第三代移动通信迈进的一个重要步骤,根据欧洲电信标准化协会对GPRS发展的建议,GPRS从试验到投入商用后,分为两个发展阶段:第一阶段可以向用户提供电子邮件、Internet浏览、即时聊天等数据业务;第二阶段是EDGE(增强数据速率的GSM演进)的GPRS,简称E-GPRS。

  WCDMA全称为Wideband CDMA,这是基于GSM网发展出来的3G技术规范,是欧洲提出的宽带CDMA技术,它与日本提出的宽带CDMA技术基本相同,目前正在进一步融合。

  CDMA2000是由窄带CDMA(CDMA IS95)技术发展而来的宽带CDMA技术,由美国主推。CDMA2000 1x被称为2.5代移动通信技术。CDMA2000 3x与CDMA2000 1x的主要区别在于应用了多路载波技术,通过采用三载波使带宽提高。目前中国联通正在采用这一方案向3G过渡,已建成了CDMA2000 1x网络。

  在核心网部分,GPRS核心网络与3G分组域核心网络可以实现平滑升级与演进。3G分组核心网络的整体构架与GPRS的核心网络保持一致,仅在无线网络接口、网络协议等方面进行了更新,并能够保持向下兼容。CDMA的核心网络部分电路域和分组域的基本构架都保持不变,仅需进行简单的更新。在核心网络部分二者基本都可以保持平滑过渡。 以上只是功能部分,如果由于用户业务能力的提高或者用户的数量的增长,除了升级之外,必要的扩容和增加设备也是必不可少的,具体依赖于目前网络的设备能力。
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