Het landschap van mobiele communicatie blijft snel evolueren en Code Division Multiple Access (CDMA) -technologie is geen uitzondering. Terwijl we naar 2024 en verder gaan, vormen opkomende standaarden en protocollen de toekomst van CDMA-netwerken, gericht op het verbeteren van snelheid, veiligheid en interoperabiliteit. Terwijl LTE en 5G de koppen domineren, blijft CDMA een cruciale ruggengraat in veel regio's, ondersteunen legacysystemen en gespecialiseerde toepassingen. Dit artikel onderzoekt de belangrijkste normen, protocollen en trends in de industrie die CDMA de komende jaren zullen definiëren, en biedt belanghebbenden een routekaart voor modernisering en coëxistentie.

Historische context en de voortdurende relevantie van CDMA

CDMA ontstond als een revolutionaire luchtinterface in de jaren negentig, waardoor netwerken zoals IS-95 (cdmaOne) en later IS-2000 (CDMA2000) konden worden ingeschakeld. De spread-spectrumtechniek maakte het mogelijk dat meerdere gebruikers dezelfde frequentieband gelijktijdig konden delen, waardoor aanzienlijke capaciteit en voordelen voor de kwaliteit van de gesprekken werden geboden ten opzichte van eerdere TDMA-gebaseerde systemen. Tegen het begin van de jaren 2000 werd CDMA de basis voor 3G-netwerken wereldwijd, met operators zoals Verizon, Sprint en China Telecom die erop vertrouwen voor spraak- en datadiensten.

Vandaag de dag zijn de CDMA-netwerken in verval, maar ze zijn nog lang niet uitgestorven. Volgens de CTIA dient CDMA nog steeds tientallen miljoenen abonnees in Noord-Amerika, delen van Azië en Afrika. Veel exploitanten onderhouden de CDMA-infrastructuur voor landelijke dekking, machine-to-machine (M2M) communicatie, en als een terugval voor spraakgesprekken tijdens LTE-uitval. De technologie . lage latency en brede dekking maken het ideaal voor bepaalde IoT-toepassingen, waaronder vloot volgen en utility meting.

In 2024 is de focus niet op het bouwen van nieuwe CDMA-netwerken, maar op het integreren van bestaande activa met moderne protocollen. Deze aanpak stelt vervoerders in staat om kostbare spectrumrelandbouw uit te stellen en tegelijkertijd oude apparaten te ondersteunen.De hieronder beschreven normen en protocollen zijn ontworpen om de kloof tussen oud en nieuw te overbruggen, zodat CDMA nog jaren een levensvatbaar stukje van de telecommunicatiepuzzel blijft.

Sleutel opkomende normen voor 2024 en verder

Verbeterde spraak- en gegevensprotocollen: VoLTE, VoNR en 1xAdvanced

Voice over LTE (VOLTE) en Voice over New Radio (VONR) zijn de standaard spraakoplossingen voor 4G en 5G netwerken geworden. Echter, veel CDMA-operators zijn nog steeds afhankelijk van circuit-geschakelde stem voor hun oudere abonnees. De opkomende standaard voor spraakinterworking is Single Radio Voice Call Continuity (SRVCC), waardoor een VoLTE oproep om naadloos over te dragen aan een CDMA 1xRTT circuitgeschakeld netwerk wanneer de LTE dekking eindigt. Verbeterde versies van SRVCC, zoals eSRVCC, reduce handover delay to less than 100 milliseconds, conserving quality call quality.

Aan de gegevenszijde is de CDMA2000 1xEV-DO Rev. A/B[]-standaard verder ontwikkeld tot 1xAdvanced, waarin multi-carrieraggregatie en hogere-ordemodulatie (tot 64-QAM) is verwerkt. Deze verbeteringen leveren piekdatasnelheden van 3.1 Mbps per drager op, waardoor CDMA-gegevens bruikbaar zijn voor basiswebbrowsing en M2M telemetrie. Operators kunnen 1xAdvanced koppelen met ]eHRPD (Evolved High Rate Packet Data)[] om een soepel overgangspad naar LTE te bieden. eHRPD fungeert als brug, waardoor gebruikers kunnen bewegen tussen CDMA- en LTE-netwerken zonder gegevenssessies te verliezen.

Een andere belangrijke ontwikkeling is de integratie van CDMA met 5G New Radio (NR). De 3GPP-standaarden-instantie heeft via Release 17 en later interworking mechanismen gedefinieerd die een 5G standalone (SA) kern toelaten om een CDMA-apparaat te authenticeren en te registreren via een gateway. Hoewel dit geen volledige CDMA-to-5G-luchtinterface is, stelt het operators in staat om hun CDMA-abonneedatabases en facturatiesystemen te hergebruiken en geleidelijk te migreren naar 5G.

Interoperabiliteitsnormen voor naadloze overhandigingen

Interoperabiliteit blijft de hoogste prioriteit voor exploitanten die multi-technologienetwerken exploiteren. De 3GPP Inter-RAT (Radio Access Technology) Handover specificatie (TS 23.216) schetst procedures voor het verplaatsen van actieve sessies tussen CDMA, LTE en 5G. Belangrijkste standaarden en kenmerken zijn onder meer:

  • CSF (Circuit Switched Fallback): Hiermee kan een LTE-apparaat naar CDMA overschakelen voor gesprekken wanneer VoLTE niet beschikbaar is. Dit is van cruciaal belang in gebieden waar LTE-geluidsdekking dun is.
  • SRVCC/esRVCC: Zoals vermeld, zorgt voice continuity van LTE naar CDMA. Nieuwere iteraties ondersteunen SRVCC van 5G naar CDMA via een terugval naar LTE eerst.
  • IMS (IP Multimedia Subsysteem) Interworking: De IMS-kern ondersteunt meerdere toegangsnetwerken, waaronder CDMA (via een P-CSCF interface). Dit maakt consistente multimediadiensten mogelijk zoals push-to-talk, videotelefonie en conferentie over CDMA- en IP-netwerken.
  • ANSI-41 en MAP Signaling Interoperabiliteit: Updates naar de signaalprotocollen die worden gebruikt voor mobiliteitsbeheer en gesprekscontrole zorgen ervoor dat CDMA IS-41 (ANSI-41) kan communiceren met LTE

Deze standaarden worden continu verfijnd in 3GPP en 3GPP2 samenwerkingsgroepen. Het resultaat is een netwerk ecosysteem waar een gebruiker een oproep kan starten op 5G, verhuizen naar LTE, en terugvallen op CDMA zonder enige waarneembare onderbreking.

Beveiligingsverbeteringen voor CDMA-netwerken

Beveiliging is historisch gezien een zwak punt voor CDMA. Het originele CAVE-authenticatiealgoritme wordt beschouwd als verouderd en kwetsbaar voor klonen en afluisteren. Opkomende standaarden geven opdracht tot het gebruik van Geavanceerde Encryptie Standaard (AES) voor zowel spraak- als gegevensversleuteling.De UIM (User Identity Module)] is bijgewerkt om het ]Java Card platform te ondersteunen en sterkere wederzijdse authenticatie, het voorkomen van telefoon of SIM klonen.

In 2024 zullen de exploitanten naar verwachting de volgende beveiligingsprotocollen op CDMA-netwerken handhaven:

  • AES-128 voor 1x en EV-DO verkeer: Vervangt de oudere ORYX en CMEA encryptie-algoritmen.
  • IPsec voor signalering tussen CDMA RAN en kern:] Versleutelt A-bis en A-interfaces om interceptie van controleberichten te voorkomen.
  • MAPsec: Beveiligt SS7-gebaseerde signalering binnen CDMA-netwerken, wat aanvallen zoals SMS-onderschepping en locatietracking vermindert.
  • Apparatuurcertificaatvalidatie: Een openbare sleutelinfrastructuur (PKI) gebruiken om ervoor te zorgen dat alleen geautoriseerde apparaten met het netwerk verbonden zijn.

Deze verbeteringen zijn vooral belangrijk voor missiekritische CDMA-toepassingen in nutsbedrijven, militaire en gezondheidszorg, waar gegevensintegriteit en privacy van de gebruiker van het grootste belang zijn.

Protocollen die de modernisering van CDMA stimuleren

IP Multimedia-onderwerpen (IMS)

IMS is de ruggengraat van alle moderne telecomdiensten, waardoor spraak, video en berichten via IP mogelijk zijn. Voor CDMA-operators biedt IMS een pad om de gesprekscontrole los te koppelen van de radiotoegangstechnologie. Door een IMS-kern te implementeren, kan een drager abonnees bedienen op CDMA, LTE en Wi-Fi met dezelfde servicelogica.

De belangrijkste IMS-componenten die relevant zijn voor CDMA zijn:

  • P-CSCF (Proxy-Call Session Control Function): handelt als ingangspunt voor CDMA-apparaten, waarbij private signalering wordt omgezet in SIP (Session Initiation Protocol).
  • AGCF (Access Gateway Control Function): Bruggen de nalatenschap CDMA MSC (Mobile Switching Center) met het IMS-netwerk, waardoor een naadloze overdracht tussen circuit-geschakelde en pakket-geschakelde domeinen.
  • MRF (Media Resource Function): Biedt aankondigingen, transcodering en conferentiediensten voor CDMA-gebruikers die via IMS zijn verbonden.

Door IMS aan te nemen kunnen exploitanten de oude schakelsystemen geleidelijk met pensioen laten gaan terwijl zij de volledige servicecapaciteit behouden. Veel Tier-1-carriers hebben al IMS-implementaties voor CDMA voltooid en kleinere exploitanten zullen naar verwachting in 2024-2025 volgen naarmate de uitrustingskosten dalen.

Single Radio Voice Call Continuity (SRVCC)

SRVCC is misschien wel het meest kritische protocol voor CDMA. Het definieert hoe een spraakgesprek dat in een pakketgeschakeld domein (VoLTE) wordt gestart zonder onderbreking kan worden overgebracht naar een circuitgeschakeld domein (CDMA). Het protocol werkt op het MME (Mobility Management Entity) en MSC niveau.

Verbeterde SRVCC (esRVCC) vermindert de overdrachtstijd door vroegtijdige media forwarding en pre-reservering van middelen in de doelcel. Deze verbetering is van vitaal belang voor snelweg rijden scenario's waar dekking verandert snel. SRVCC voor CDMA wordt ondersteund in 3GPP Release 9 en later. Voor 5G, een variant genaamd vSRVCC (Video SRVCC) laat videogesprekken om de overgang van LTE/5G naar CDMA door het laten vallen van de video-component en het behoud van audio.

Exploitanten die van plan zijn om te zonsondergang CDMA volledig moet ervoor zorgen dat SRVCC robuust blijft totdat de laatste abonnee is gemigreerd. Velen hebben zonsondergang data in 2025-2026, maar vertragingen zijn gebruikelijk als gevolg van IoT-apparaten en landelijke klanten afhankelijk van CDMA-alleen handsets.

NB-IoT en LTE-M ..aanvullen van CDMA voor het Internet der Dingen

CDMA is al lang de technologie van keuze voor low-data M2M toepassingen, van slimme meters en automaat tot autotelematica. Echter, de opkomst van smalband IoT normen heeft een meer kosteneffectief en schaalbaar alternatief. LPNAN technologieën zoals NB-IoT (Smalband IoT) en LTE-M (LTE voor Machines) ] bieden een betere spectrale efficiëntie, langere levensduur van de batterij (10+ jaar) en diepere binnenpenetratie.

Niettemin blijft CDMA verankerd in vele bestaande M2M-implementaties. De opkomende protocollen richten zich daarom op dual-mode-operatie waar een enkele modemchipset zowel CDMA als NB-IoT/LTE-M kan ondersteunen. De 3GPP Release 14+ specificaties definiëren een gemeenschappelijke kernnetwerkinterface waarmee deze apparaten via één enkel IoT-platform kunnen worden beheerd.

De belangrijkste aspecten van deze convergentie zijn:

  • M2M interworking gateway: Vertaalt CDMA .. oudere gegevens branden berichten (gebruikt voor korte berichten in energiebesparende modus) in moderne CoAP- of MQTT-formaten.
  • Zeamless roaming tussen CDMA en LTE-M: Apparaten kunnen netwerken schakelen op basis van dekkingsgebied zonder opnieuw te registreren bij de applicatieserver.
  • Energy-efficiënte moduswijzigingen: Gebruik van eDRX (extended discontinue ontvangst) op LTE-M terwijl moderne CDMA-apparaten een vergelijkbaar stationair mechanisme kunnen gebruiken dat van EV-DO is geërfd.

Deze coëxistentiestrategie stelt bedrijven in staat hun IoT-vloten geleidelijk te migreren van CDMA naar netwerken van de volgende generatie zonder een vorkheftruck upgrade van alle apparaten.

Verbeterde gegevensprotocollen voor een enkele vervoerder en meerdere vervoerders

Hoewel de datasnelheden van CDMA ver onder de LTE liggen, kunnen exploitanten hun spectrum nog steeds optimaliseren door middel van geavanceerde radioprotocollen:

  • Multi-Carrier EV-DO (MC EV-DO): Combineert maximaal vier 1,25 MHz dragers voor geaggregeerde datasnelheden hoger dan 12 Mbps. Hoewel bescheiden door moderne normen, is dit voldoende voor vaste draadloze toegang in onderbediende gebieden.
  • Verbeterde Forward Link Trilateration (EFLT): Verbetert op locatie gebaseerde diensten die op CDMA-netwerken werken, een vereiste voor de naleving van E911 en vlootbeheer.
  • Adaptieve Modulatie en Coding (AMC): Laat het basisstation dynamisch modulatie (QPSK, 8-PSK, 16-QAM, 64-QAM) aanpassen op basis van real-time kanaalomstandigheden, waardoor de doorvoer in gunstige omgevingen toeneemt.

Deze protocollen zijn volledig achterwaarts compatibel met bestaande CDMA hardware, wat betekent dat operators ze kunnen implementeren via software-updates naar basisstationcontrollers.

Gevolgen voor belanghebbenden

Telecomoperators en dienstverleners

Voor vervoerders bieden de opkomende CDMA-normen een gecontroleerd migratiepad. In plaats van onmiddellijk CDMA uit te schakelen, kunnen exploitanten:

  • Vertraging van de kapitaalgoederen voor spectrumrelandbouw door verlenging van het leven van CDMA met behulp van IMS en SRVCC.
  • Behoud van landelijke dekking waar CDMA een grotere celgrootte biedt economische voordelen ten opzichte van LTE/5G.
  • Hefboom CDMA voor M2M-diensten waar de apparatuur karn laag is en de interoperabiliteit met de oude apparatuur wordt gewaardeerd.

Uitdagingen zijn onder meer de afnemende beschikbaarheid van reserveonderdelen voor CDMA-basisstations, stijgende energiekosten voor oudere apparatuur en de noodzaak om personeel te trainen op multi-technology interworking. Exploitanten moeten zorgvuldig de kosten van het onderhouden van CDMA in evenwicht brengen tegen het risico van verliezen van klanten aan concurrenten die naadloze dekking van de volgende generatie bieden.

Apparaatfabrikanten en Chipset Leveranciers

Chipset makers zoals Qualcomm, MediaTek en Intel zijn grotendeels gestopt met het ontwerpen van nieuwe CDMA-alleen modems. Echter, ze blijven produceren multi-mode chipsets die CDMA naast LTE en 5G. Deze chipsets zijn essentieel voor wereldwijde roaming en voor markten zoals China waar CDMA actief blijft. De opkomende vraag is naar:

  • Low-cost IoT modems die CDMA combineren met NB-IoT op een enkele die.
  • Smartphones die volledige CDMA-LTE-5G interworking ondersteunen om te voldoen aan de certificeringseisen van de vervoerder.
  • Firmware-updates die eSRVCC en IMS registratie voor bestaande CDMA-apparaten mogelijk maken.

Apparaatmakers moeten ook door verschillende zonsondergangstijden over regio's navigeren. Verizon kondigde in 2022 een CDMA zonsondergang aan, maar de implementatie ervan is gespreid en veel CDMA-alleen IoT-apparaten blijven actief via roamingovereenkomsten. Standaarden voor apparaten provisioning en Over-the-Air (OTA) updates zijn cruciaal om deze transitie soepel te beheren.

Eindgebruikers en zakelijke klanten

Consumenten moeten verwachten dat de betrouwbaarheid van de oproep door eSRVCC en VoLTE integratie, zelfs in CDMA dekkingsgebieden. Voor bedrijven, de beveiligingsupgrades betekenen dat gevoelige gegevens die via CDMA worden verzonden nu beschermd met AES-niveau encryptie, waardoor het toegestaan voor gezondheidszorg en financiële transacties. Bovendien, bedrijven met grote geïnstalleerde bases van CDMA M2M-apparaten kunnen nu uitkijken naar een geleidelijke migratie pad dat onmiddellijke rip-and-replace vermijdt.

Vooral plattelandsklanten profiteren van een voortdurende CDMA-dekking in combinatie met LTE-overlay. De combinatie zorgt ervoor dat spraakgesprekken helder blijven terwijl de datasnelheden geleidelijk verbeteren, aangezien de operator het LTE-netwerk verdicht met dezelfde frequentiebanden.

Samenwerking op het gebied van regelgeving en industrie

De verschuiving naar moderne CDMA-normen wordt ondersteund door werk binnen de 3GPP (Release 17 en 18) en de 3GPP2[. De belangrijkste collaboratieve outputs omvatten interoperabiliteitstestplannen, referentiearchitecturen voor IMS-integratie en richtlijnen voor beveiligingsupgrades. De CTIA in de Verenigde Staten en de GSMA wereldwijd bieden ook beste praktijken voor de ontwikkeling van het CDMA-netwerk via hun Future Networks Program[.

Regelgevers op markten met een significante CDMA-aanwezigheid (bv. India, Zuid-Korea, China) hebben spectrummiddelen gereserveerd om luchtvaartmaatschappijen in staat te stellen naast LTE CDMA te exploiteren totdat natuurlijke abonneeattractie optreedt. De Internationale Telecommunicatie-Unie (ITU)] heeft ook aanbevelingen gepubliceerd voor de ontwikkeling van IMT-2000-systemen, waaronder CDMA2000 en de verbeteringen daarvan.

Uitdagingen en overwegingen voor levensvatbaarheid op lange termijn

Ondanks de vooruitgang, ziet CDMA verschillende tegenwinden:

  • Ecosysteem declineren: Minder OEM's produceren CDMA-infrastructuur, en reserveonderdelen worden schaarser en duurder elk jaar.
  • Spectrumrefarming: Regelaars drukken de CDMA-operatoren op van waardevolle lagebandfrequenties (bv. 850 MHz, 900 MHz) voor 5G-implementatie.
  • Batterij Life Beperkingen: Oude CDMA modems drain batterijen sneller dan moderne LTE-M of NB-IoT, ontmoedigen nieuwe IoT implementaties.
  • Skill Gap: Engineering talent bekend met CDMA .. ingewikkelde signalering en RF planning is met pensioen, en jongere ingenieurs richten zich op 4G/5G.

De exploitanten moeten dus plannen voor uiteindelijke CDMA zonsondergang, zelfs als ze de opkomende normen. Een verstandige strategie is om stemabonnees migreren VoLTE met CDMA terugval, terwijl IoT apparaten geleidelijk worden vervangen door dual-mode modems. De nieuwe protocollen kopen tijd .misschien 3 tot 5 jaar meer . .voor operators om deze transitie uit te voeren zonder verstoring van de dienst.

Kijken naar voren: CDMA in de 5G en 6G Eras

In 2024 en daarna zal CDMA niet langer een primaire technologie zijn, maar zal het blijven bestaan als een gespecialiseerde overlay in netmodernisering, luchtvaartcommunicatie en militaire tactische netwerken. Standaardinstellingen onderzoeken ook CDMA-gebaseerde golfvormen[] voor 6G geïntegreerde sensorisatie en communicatie (ISAC), die de spread-spectrum eigenschappen van CDMA opnieuw zou kunnen gebruiken voor gezamenlijke radar- en datafuncties. Academisch onderzoek naar sparse code multiple access (SCMA) en non-orthogonal multiple access (NOMA)[] trekt zich aan op het kernconcept van CDMA's maar past het aan voor massieve MIMO- en hogefrequentiebanden.

Terwijl de CDMA-netwerken van vandaag vervagen, zorgt de filosofie achter CDMA-code-gebaseerde, niet-orthogonale verdeling van middelen in de volgende generatie van luchtinterfaces. De normen en protocollen die nu ontstaan ervoor dat de investeringen in CDMA-infrastructuur en expertise niet worden verspild, maar dienen als een stap naar een meer interoperabele, veilige en efficiënte toekomst.

Voor fleet-uitgevers en waarnemers van mobiele industrie is het inzicht in deze ontwikkelingen cruciaal. Ze vormen hoe miljoenen abonnees de komende jaren connectiviteit zullen ervaren. Door de kloof tussen generaties te overbruggen, de continuïteit van de dienstverlening te behouden en een sierlijke technologietransitie mogelijk te maken. Door op de hoogte te blijven van deze veranderende normen, kunnen stakeholders strategische beslissingen nemen die het rendement op de nalatenschap maximaliseren en innovatie omarmen.