Neděle 17. října 2021, svátek má Hedvika
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Neděle 17. října 2021 Hedvika

CDMA 1xEV-DO – nahlédněte pod pokličku mobilního internetu (druhá část)

Připravili jsme pro vás sérii článků, v kterých se budeme podrobněji této technologii věnovat. V dnešním díle se podíváme na Protokol Stack, Forward link, adaptivní volbu modulace a přenosové rychlosti.

Na závěr první části našeho cyklu o technologii 1xEV-DO jsme si představili strukturu sítě . Dnes navážeme a podíváme se na Protokol Stack, Forward link, adaptivní volbu modulace a přenosové rychlosti.

1x EV-DO Protokol Stack Systém

1xEV-DO podporuje na síťové vrstvě Internet Protokol (IP), a jako takový podporuje všechny síťové aplikace a protokoly, které s ním souvisí. Zjednodušená relace použitých protokolů je zobrazena na následujícím obrázku:

CDMA 1xEV-DO

EV-DO využívá vysoce efektivně fyzickou vrstvu, založenou na již osvědčené technologii CDMA. Další vrstva - linková obecně zahrnuje detekci a korekci chyb, vzniklých v důsledku přenosu přes radiové rozhraní. Této vrstvě odpovídá protokol RLP (Radio Link Protokol). Veškerá data přenášená přes radiové rozhraní jsou nejprve na této vrstvě vložena do očíslovaných rámců.

Tím je umožněno, aby si RLP protokol v případě chybějícího či poškozeného rámce vyžádal opakované zaslání, to s sebou však nese určitou redundanci a snížení propustnosti dat. Do rámců jsou vkládána data vyšších protokolů jako je PPP protokol (Point-to-Point Protokol), který dále slouží pro přenos vyššího - síťového protokolu IP.

PPP protokol dohlíží na sestavení spojení, stanovení parametrů spojení a ověření koncového datového terminálu (metodou PAP nebo CHAP). Umožňuje také kontrolu dat pomocí kontrolního součtu CRC (Cyclic Redundancy Check).

Zajímavost

Dříve než navšívíte jednu z prodejen Eurotelu, abyste konečně vyzkoušeli rychlá mobilní data, můžete se podívat na srovnání přenosových rychlostí dosažených technologií:

  • GPRS
  • EDGE
  • CDMA2000 1X
  • CDMA2000 1xEV-DO

které pro své zákazníky připravil na svých stránkách jeden s předních výrobců infrastruktury mobilních sítí Lucent Technologies.

PPP protokol a protokoly všech vyšších vrstev si nejsou vědomi, že se jedná o přenos po bezdrátové fyzické vrstvě. Chovají se stejným způsobem jako v klasické pevné datové síti. Síťový IP protokol je bezespojový protokol, tj. není vytvářeno spojení a každý paket je směrován sítí nezávisle na ostatních paketech (režim Best-try … snaž se jak umíš ).

Datovému terminálu (modemu) může být přidělena buď statickou nebo dynamická IP adresa. Nad IP, na transportní vrstvě, může být použít protokol UDP (User Datagram Protocol), který neumožňuje potvrzení uspěšně doručených dat nebo naopak protokol TCP (Transmission Control Protocol), který to umožňuje na základě číslování paketů.

Spojení TCP je identifikováno pomocí IP adresy a čísla portu TCP spojení a obsahuje mechanismus jak pro detekci tak i korekci chyb. Jak již bylo řečeno je 1xEV-DO standard optimalizovaný pro bezdrátový vysokorychlostní paketový přístup ke službám založených na IP protokolu, pro které je charakteristický asymetrický provoz.

Z důvodu vyšších požadavků na dopředné spojení (tzv. Forward link ), bylo zavedeno několik technik, jako je adaptivní modulace a kódování, turbo kódování, inkrementální redundance, diverzita přijmu, adaptivní řízení chybovosti paketů a atd., které mají za cíl optimalizovat propustnost v tomto směru.

Forward Link = downlink 

Systém 1x EV-DO není systémem postaveným pouze na bázi technologie CDMA, ale pro Forward link je využito i časově děleného multiplexu TDMA  (Time Division Multiple Access) jako v GSM. Dopředný kanál je tedy sdílen všemi uživateli současně.

Průběh signálu je rozprostřen přímou sekvencí (DS Direct Sequence Spread Sprectrum) s čipovou rychlostí 1,2288 Mcps do 1,25 MHz širokého pásma.

V rámci Forward linku jsou časově multiplexované následující kanály:

CDMA 1xEV-DO

  • Přenosový kanál (Traffic Channel) nese uživatelská data.
  • Řídící kanál (Control Channel) přenáší řídící informace a zprávy, případně může nést i uživatelská data.
  • Do kanálu pro řízení přístupu MAC (Forward Medium Access Control Channel) jsou dále začleněny dva subkanály.
    • Jedním z nich je aktivační kanál RA (Reverse Activity Channel) , který nese aktivační sekvenci bitů RAB (z ang. Reverse Aktivity Bit).
    • Druhým je RPC (Reverse Power Control Channel) subkanál, který slouží pro řízení vysílacího výkonu terminálu na reverse linku.
    • Pilotní kanál (Pilot Channel) přenáší nemodulovaný pilotní signál. Přístupový terminál používá tento signál pro nastavení počátečního zisku přijímače, k obnově fáze a časování. Významnou funkcí pilotního kanálu je poskytnutí kanálové estimace Z toho důvodu musí být pilotní signál přenášen s maximálním vysílacím výkonem, který je možno uvnitř buňky dosáhnout, aby bylo možné co nejlépe odhadnout tolik potřebný SINR (odstup signál šum interference) a dynamické vlastnosti kanálu za účelem adaptivního přizpůsobení přenosové rychlosti. Viz následující tabulka:
Typ paketu SINR Threshold (dB)
2,4 Mbps 10,3
1,8 Mbps 8,0
1,2 Mbps - 2 sloty 4,0
1,2 Mbps - 1 slot 3,9
614 kbps 2,2
614 kbps - 2 sloty -0,6
614 kbps - 1 slot -0,5
307 kbps - 4 sloty -3,5
307 kbps - 2 sloty -3,5
153 kbps -6,5
76 kbps -9,2
38 kbps -11,5

Forward link je vymezen rámcem o délce 26.67 ms. Uvnitř tohoto rámce je 16 slotů, každý o délce 2048 čipů, což odpovídá době 1,67 ms. Jednotlivé rámce se dělí do dvou částí (polovin) po 8 slotech a každý slot je opět rozložen na polovinu.

V takto vytvořené polovině slotu je umístěn tzv. pilot neboli referenční signál. Tento pilot trvá 96 čipů a je umístěn do obou polovin slotu tak, aby byl souměrný dle pomyslné dělící čáry slotu.

CDMA 1xEV-DO

Uvnitř každého slotu jsou za pomoci časového multiplexu umístěny již zmíněné kanály – Pilot,MAC,Traffic a Control a jsou vysílány se shodnou maximální úrovní vysílacího výkonu. Povšimněte si, že žádný z osmi time slotů není předem alokován některému s uživatelů.

Rámce, sloty atd. jsou užívány jako jednotky času a doba obsazení dopředného kanálu závisí na kanálových podmínkách C/I. S cílem dosáhnout maximální propustnosti na radiovém rozhraní všechny základnové stanice vysílají po celou dobu plným výkonem. (tj. na Forward linku neexistuje řízení výkonu)

Adaptivní volba modulace

Forward link nabízí značný rozsah různých přenosových rychlostí viz. následující tabulka. Terminál neustale měří poměr C/I na jehož základě si každých 1,67ms vyžádá odpovídající přenosovou rychlost. Základnová stanice BTS tento požadavek přijme a zakóduje data na stanovenou rychlost, kterou daný kanál podporuje.

1xEV využívá paralelní kódy a turbo kódovací techniky, což zlepšuje využití velikosti rámců. Pro dopředné – forward kanály se užívá kanálové kódování s kódovým poměrem konvolučního kodéru R= 1/5 a 1/3. Právě, dostatečné rozpětí přenosových parametrů umožňuje terminálu přenášet a dekódovat data s minimální chybovostí.

Průběh dynamického přidělení přenosové rychlosti s ohledem na požadavky aplikace na straně uživatele a podmínek přenosu lze shrnout do následujících kroků:

  1. Datový terminál přesné a rychlé měří poměr C/I na základě přijatého pilotního signálu z několika sektorů.
  2. Výběr optimálního sektoru na základě nejlepšího C/I
  3. Vyžádání si nejvyšší možné přenosové rychlosti (opět na základě aktuálního C/I), která dovoluje spolehlivý příjem.
  4. Přenos uživatelských dat pouze z vybraného sektoru s požadovanou rychlostí. Parametry fyzické vrstvy

Parametry fyzické vrstvy

Přenosová rychlost Typ modulace Počet bitů na paket Kódový poměr Délka paketu Obsazené sloty
kbps - - - ms -
38,4 QPSK 1 024 1/5 26,67 16
76,8 QPSK 1 024 1/5 13,33 8
153,6 QPSK 1 024 1/5 6,67 4
307,2 QPSK 1 024 1/5 3,33 2
307,2 QPSK 2 048 1/3 6,67 4
614,4 QPSK 1 024 1/3 1,67 1
614,4 QPSK 2 048 1/3 3,33 2
921,6 8PSK 3 072 1/3 3,33 2
1 2288,8 QPSK 2 048 1/3 1,67 1
1 2288,8 16QAM 4 096 1/3 3,33 2
1 843,2 8PSK 3 072 1/3 1,67 1
2 457,6 16QAM 4 096 1/3 1,67 1

Žádost o přidělení rychlosti, je vysílána v opačném směru (tedy na reverse linku) prostřednictvím kanálu DRC (Data Rate Control), pomocí tzv. DRC indexu (ukazatele), který specifikuje nejen rychlost, ale také modulaci, kódování, délku preambule a maximální počet slotů tak, jak definuje výše uvedený tabulka.

DRC je pokryt „Walsh“ kódem, který identifikuje vybraný sektor, z kterého se má přenos uskutečnit. EV-DO kombinuje funkce synchronizace a pagingu do jediného řídícího kanálu . Tento kontrolní kanál je přenášen jednou za 413,17ms a trvá 13.33 ms. V přenosovém a řídícím kanále mohou být data - paket vložen do 1 až 16 slotů. Pokud je použito více než jednoho slotu, je aplikována technika prokládání 4 slotů, která zvyšuje učenost přenosu proti shluku chyb.

Pokud máte dotazy k této technologii, podělte s čtenáři v diskuzi.

Autor:
  • Nejčtenější

Podomácku si upravil iPhone. Apple se přitom této změně zuřivě brání

Malá podomácku vyrobená změna na výbavě iPhonu z něj udělala naprosto unikátní kousek. Šikovný hacker si totiž dovedl u...

Máte poslední týdny na výměnu. Pak budou mobily bez LTE zralé do šrotu

Už za necelé dva týdny se Česko nadobro rozloučí se zastaralou 3G technologií. Poslední vysílač odstaví koncem...

Nová úroveň opisování. S iPhony si studenti vzájemně kradou zápisky

Zajímavý trik s iPhony se šíří mezi studenty na přednáškách. Ti, kteří jsou moc líní dělat si vlastní zápisky,...

K čemu jsou vlastně chytré hodinky? Záleží, kolik na ně máte

Premium Svět chytrých hodinek je čím dál populárnější, ale také je čím dál složitější se v jednotlivých kategoriích vyznat....

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Působivé, ale zbytečné. Vrcholný iPhone 15 skryje fotoaparáty

Aktuální, tedy v pořadí již patnáctá generace iPhonu není na trhu ani dva týdny a nezávislí designéři už ukazují, jak...

Děti zvládnou všechno, to samé ženy. Muži však nevydrží, říká expert na přežití

Premium Tři dny trvalo pátrání po osmileté Julii z Berlína, která se v neděli ztratila rodičům u Čerchova na Domažlicku. V...

Jak se rodí sebevražda. Psychiatr Höschl nejen o schizofrenii a depresi

Premium Jak velká musí být síla, která člověka dožene k tomu, že si sám dobrovolně vezme život? Jaké jsou poslední myšlenky...

Od perfekcionisty Contadora k Pogačarovi bez nepřátel. Hvězdy očima Kreuzigera

Premium Zažil vládu Contadora i Frooma, řádění Sagana, razantní nástup Pogačara. Během šestnácti let profikariéry se vedle...

  • Další z rubriky

Ikonické Apple Watch mají skvělý displej, který přetéká přes okraje

Apple začal v pátek prodávat nové chytré hodinky Watch Series 7. Ačkoli je hardwarových změn minimum, dostaly nový...

K čemu jsou vlastně chytré hodinky? Záleží, kolik na ně máte

Premium Svět chytrých hodinek je čím dál populárnější, ale také je čím dál složitější se v jednotlivých kategoriích vyznat....

Na iPhony 13 se čeká i měsíc. Poptávka je výrazně vyšší než loni

Dvojnásobná poptávka ve srovnání s loňským iPhonem i nedostatek čipů výrazně prodlužují dodací lhůty některých variant...

Podomácku si upravil iPhone. Apple se přitom této změně zuřivě brání

Malá podomácku vyrobená změna na výbavě iPhonu z něj udělala naprosto unikátní kousek. Šikovný hacker si totiž dovedl u...

Akční letáky
Akční letáky

Prohlédněte si akční letáky všech obchodů hezky na jednom místě!

Vysoké ceny dohnaly Bohemia Energy ke krachu. Dotkne se to téměř milionu lidí

Firma Bohemia Energy, největší uskupení alternativních dodavatelů energií v ČR, ukončí činnost a dodávky elektřiny a...

Kvůli nárůstu cen na trhu končí další dodavatelé plynu a elektřiny

V pondělí ukončí dodávky všem odběratelům po firmě Bohemian Energy další společnost, tentokrát děčínská Kolibřík...

Leoš Mareš se pochlubil šťastnou novinou. Bude trojnásobným tatínkem

Leoš Mareš (45) a jeho druhá manželka Monika (40) čekají miminko. Moderátor se zprávou pochlubil v ranním vysílání...

Psychiatr mě sexuálně napadl, partner málem zabil, popisuje dcera Urbánkové

Dcera zpěvačky Nadi Urbánkové (82) Jana Fabiánová (42) promluvila o sexuálním napadení v ordinaci lékaře. Zavzpomínala...

Babiš žádá cenový strop pro klienty Bohemia Energy a kompenzaci pro všechny

Premiér Andrej Babiš vyzval Energetický regulační úřad, aby zvážil zastropování cen u dodavatelů energií, kteří...