移动视频流的需求不断增长

移动视频流从特殊便利转变为娱乐、通信和教育的主要形式。 2023年,视频占互联网流量的82%以上,移动设备的流量超过70%。 用户期望在通勤、旅行或放松在家时可以缓冲地播放HD甚至4K内容。 需求爆炸给手机网络带来巨大的压力,要求提供高数据率、低延迟和一致的服务质量。 理解使这一增长成为可能的基础技术 — — 特别是代码分区多功能访问 — — 帮助解释运营商如何扩大网络以满足现代流线需求。

CDMA如何运作:初级版

CDMA是一种数字蜂窝技术,使用散频技术使多个用户能够在同一频段上同步传输. CDMA与早期的时段划分(TDMA)或频率划分(FDMA)系统不同,CDMA为每个活动调用或数据会话分配一个独有的代码. CDMA的发送器使用此代码将信号传播到一个更广泛的带宽,接收器使用同一代码提取原始数据,这种方法提供了几个直接有利于视频流服务的好处.

由于CDMA传播信号,它本质上更能抵御干扰和窃听。只要代码不同,该系统也可以在邻近的细胞中重复使用同样的频率,这极大地提高了网络容量。软交接技术,如移动设备同时连接多个基站的技术,进一步提高了流线会议中的可靠性。早期商业CDMA网络,标准化为IS-95,后来又标准化为CDMA-2000,为第三代(3G)移动数据奠定了基础。

CDMA对视频流的关键贡献

CDMA的技术特征与流媒体视频的需求紧密相联,这需要持续的吞吐量、低焦急和强力的错位纠正。 以下是CDMA支持移动视频服务崛起的主要方式。

数据率和光谱效率较高

CDMA系统可以比GSM等较老的2G技术达到更高的峰值数据率. 例如,CDMA2000 1xEV-DO Rev. A交付的下载速度高达3.1 Mbps,而Rev. B将多个载体聚合到约14.7 Mbps。这些速度使得可以流出标准定义视频,并在以后的迭代中,流出720p HD内容。CDMA的光谱效率——意味着每带宽的草本传输比特数——也优于TDMA系统。每赫兹传输的比特数会直接翻译给每个用户更好的视频质量,特别是在拥挤的城市地区。

同时用户的网络能力

视频流是连续的、带宽饥饿的活动。 当许多用户同时使用同一单元格流内容时,传统网络就会变得不堪重负。CDMA的软能力——只有总干扰水平限制了用户数量——使网络能够优雅地处理瞬间需求激增。在体育游戏或音乐会等重大活动中,CDMA网络在维持流流会方面的表现历来优于GSM网络。这种软能力功能还使操作者能够提供不同的质量层次:溢价用户可以获得更高的数据率,而其他人则获得最佳服务。

信号质量和减少干扰

移动视频对包丢失和信号退化高度敏感。 CDMA的扩展光谱性质为窄带干扰、淡化和多路径效应提供了内在的阻力。 结合调整每个移动设备传输功率的电源控制算法,网络可以最大限度地减少不必要的干扰。 这导致流线过程中连接减少,缓冲减少。 此外,CDMA使用前向错误校正(FEC)和软度解码帮助恢复丢失的包,确保即使是在弱信号区,播放的更平滑。

CDMA 和 4K 流线时代

随着YouTube,Netflix,Hulu等流媒体服务扩展,它们推动更高的分辨率和适应比特率(ABR)流媒体. ABR算法根据可获得的带宽动态调整视频质量. CDMA网络与老技术相比,其吞吐量相对稳定,为ABR有效运行提供了可预测的环境. CDMA2000网络在许多市场中一直作为主要的移动宽带平台,直到LTE普及. 例如,美国航空母舰Verizon Wireless在2000年年年年年中提供剪辑和全长显示的V CAST等早期移动视频服务时,大量依赖其CDMA2000网络.

与GSM/EDGE(最大值为384千bps左右)相比,CDMA2000 1xEV-DO Rev.A提供了三倍以上的容量。 这个头室让消费者可以观看短式视频内容,而无需过多的等待时间。 即便HD视频变得普遍,CDMA通过多载体聚合支持高速数据的能力有助于弥补差距,直到LTE启动。 理解这一演变对于理解移动视频在4G时代之前如何成为主流至关重要。

为了更深入地深入CDMA的技术规格, Qualcomm CDMA Technologies页面提供了授权的关于允许移动宽带的航空接口标准的细节。 此外, Cisco年度互联网报告[提供了多年来移动视频流量增长的全面数据。

限制和向LTE和5G的转移

尽管具有优势,但CDMA有内在的局限性,最终使其更不适合2010年代末移动视频流的爆炸性增长。

  • 移动峰值数据率: 即使是速度最快的CDMA2000标准,也处于100 Mbps以下,这不足以满足多个并行高定义流或4K UHD内容.
  • Latence:[CDMA网络一般显示往返时间100~300毫秒,对于缓冲流线来说是可以接受的,但对实时视频应用如直播或视频通话来说是成问题的.
  • Spectrum discription: CDMA运行于特定频段,这些频段正变得为LTE和5G重新使用,使得维持遗留的基础设施在经济上不切实际.
  • 本地IP架构的Lack:CDMA网络的设计围绕电路开关语音,并带有包开关数据覆盖,而LTE和5G则完全基于IP,简化了视频传送和网络管理.

2010年左右开始的向长期进化(LTE)的转型为流媒体带来了重大改善。 LTE提供了超过300 Mbps的高峰数据率,50 ms以下的延迟,以及视频典型的快速流量模式的有效处理。 更重要的是,LTE的全IP网络核心能够实现诸如增强多媒体广播/多播服务(EMBMS)等功能,从而可以同时向许多用户有效直播视频。 如今,5G网络以千兆节速度、单位数毫秒的延迟以及能够将资源投入视频流媒体服务的网络切换方式,进一步推进了这些能力。

随着运营商关闭CDMA网络—Verizon于2022年12月退出CDMA网络,Sprint(现为T-Mobile)于2023年紧随其后—其余移动视频流量已经迁移到LTE和5G。 然而,从CDMA的能力规划、电源控制和干扰管理中吸取的教训直接影响到这些新技术的设计。

CDMA的持久遗产

CDMA在第一波移动视频流的推动作用怎么强调也不过分。 它证明蜂窝网络可以处理视频所需的大量连续数据流,为消费者的采用铺平道路。 该技术在拥挤环境中高效使用频谱和强效能,设定了后来必须超越的标准。 此外,CDMA引入了软接力、适应性电源控制和快速闭路速率控制等创新,这些创新仍然是LTE和5G所不可或缺的。

如今的流传经验 — — 智能手机上的无缝HD视频、即时直播事件接入和高质量视频通话 — — 都建立在CDMA构建的基础之上。 尽管更新技术已经超越了原始性能,但理解CDMA有助于工程师和爱好者欣赏塑造现代移动网络的工程权衡。 对于任何从事电信或内容传输工作的人来说,研究CDMA的贡献可以揭示网络设计如何直接影响用户体验。

为了更多地了解CDMA到5G的演变,ITU-R工作组在IMT-2020上提供了国际标准方面的正式文件,此外,[Sandvine Global Internet Phenomena Report[提供了流流流流量趋势的当前数据,突出了目前向4G/5G网络的转变.

总之,CDMA不仅仅是一种临时技术,它是一个关键的推动因素,被证明移动视频流可以大规模地被采用。 它在能力、干扰管理和服务质量方面的技术优势直接解决了在形成年代中流线服务日益增长的需求。 随着该行业继续以5G先进及超前创新,CDMA时代完善的原则仍然嵌入现代移动通信的DNA中。