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:
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:
- 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.
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:
- Datový terminál přesné a rychlé měří poměr C/I na základě přijatého pilotního signálu z několika sektorů.
- Výběr optimálního sektoru na základě nejlepšího C/I
- Vyžádání si nejvyšší možné přenosové rychlosti (opět na základě aktuálního C/I), která dovoluje spolehlivý příjem.
- 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.
