CDMA的起源:如何运作和为何重要

代码分区多存取(CDMA)在1990年代成为一种革命性的数码蜂窝技术,从根本上改变了无线网络如何处理多个同时用户. 与早期的频率分区(FDMA)或时段分区(TDMA)计划不同,CDMA允许所有用户同时通过相同的宽频段传输,每次对话都使用独特的伪随机编码. 这种由Qualcomm开创的传播光谱技术,提供了显著更高的光谱效率,更好的调用质量,与模拟系统相比,安全性得到了提高.

到2000年代初,CDMA已经成为美国(Verizon, Sprint),韩国(SK Telecom, LG U+),印度(Reliance Infocomm)等关键市场3G网络的骨干。 该技术在塔台过渡期间支持软接力的无缝呼叫的能力及其精密的电源控制算法使其脱节。 例如,CDMA2000 1xRTT提供了高达153 kbps的数据速度,而EV ⁇ DO(Evolution-Data 优化)将峰值率推向2.4 Mbps,从而可以提前移动网页浏览和电子邮件。

CDMA代表了一种范式转变:它用动态的基于代码的共享模式取代了无线电资源的固定分配,这种模式可以优雅地吸收网络拥塞. 这个设计直接影响到后来的4G和5G无线电的接入架构.

CDMA vs. GSM 战争: 网络技术决斗

1990年代末和2000年代初,电信业分成两个阵营:CDMA(主要由Qualcomm公司支持)和GSM(由欧洲利益集团领导的全球移动通信系统). GSM依靠TDMA,部署在200多个国家,通过3GPP等标准化机构实现大规模. CDMA虽然在某些方面技术上优越,但更具有专有性,面临更高的许可费,这导致销售商生态系统规模较小,设备成本更高.

GSM的全球漫游优势和WCDMA(通用移动电信系统)作为3G进化的终极崛起帮助了GSM的航母向更高速度的网络迁移。 相反,CDMA航母在从3G向4G移动时经常发现自己被困在了困境之中,因为LTE(主要4G标准)使用OFDMA(正交频率分多路访问),而这种技术与CDMA的空中接口不相容。 Verizon和Sprint等航母最终不得不大量投资,在CDMA网络之上覆盖LTE,这一过渡需要数年和数十亿美元。

LTE的崛起和CDMA的日落

LTE在2010年前后的商业推出标志着CDMA的结束。 LTE提供了100 Mbps或以上的峰值下行速度,超低空(20ms以下),以及一个消除了CDMA的电路的变速语音限制的全IP包"变速核心"(All IP package switched core),VoLTE(VoLTE)最终允许运营商完全退出其遗留的CDMA语音网络.

CDMA主要航空公司宣布了关闭计划:

  • 冲印(现为T ⁇ Mobile):[] 2022年3月31日关闭其CDMA网络,将频谱重定向到LTE和5G.
  • Verizon:宣布将在2022年12月31日前退役其3GCDMA网络,到2023年初完全淘汰剩余的CDMA能力.
  • 依赖久(印度): 在初始试验之后从未部署CDMA;从一开始就只使用LTE ⁇ .

关闭后留下了数百万个遗留的IOT设备 — — 如车辆中的远程数据设备、安全警报和老人护理装置 — — 无法连接。 承运人提供了过渡方案,但更换嵌入式CDMA模块的成本和复杂性对依赖寿命长的循环设备的行业来说是一个重大挑战。

为什么让CDMA活着?

尽管LTE/5G的进军不息,但少数孤立的应用仍然依赖于CDMA. 在载体升级缓慢的农村或山区,CDMA可能仍然作为基本语音通话的倒置网络运行。 此外,一些军事和私人网络使用CDMA的变体来抵御干扰。 然而,随着硬件的稀缺和支持合同的到期,这些优势正在迅速缩小。

5G革命与CDMA的终极钉

5G新无线电(NR)更进一步,支持子QX6 GHz和mmWave频谱,提供多Gbps速度、子Millise latise和大规模IoT连接。 5G的灵活数字和光束技术使得CDMA的固定Xpread架构过时。 此外,5G网络的设计是完全虚拟化和软件XXX定义,允许操作者切除特定用途的资源 — — 硬化CDMA核心无法实现的。

5G的3GPP标准明确放弃CDMA ⁇ 基于交接的支持;所有语音调用都通过VonR(通过新电台的语音)处理或回落到LTE. 这意味着即使设备有CDMA收音机,它也不能在5G ⁇ 仅网络上认证或注册. 因此CDMA的日落既具有战略意义,也具有技术意义:没有理由维持一个遗留的空气接口,对现代宽带服务没有附加价值.

承运人和用户的过渡挑战

逐步取消CDMA并不是一个简单的开关。 承运人必须应对三个关键挑战:

  1. 基础设施升级成本: 更换基地站,回廊,以及核心网络设备,以支持LTE-Advanced,5G NR要求资本支出,对于全国网络来说,可超过10亿美元.
  2. Device兼容性:[ 百万个功能手机,IOT显示器,以及车辆的%%%%%的单位缺少LTE或5G收音机. 强制用户升级会导致消费者的反弹,特别是在CDMA设备得到补贴的低收入地区.
  3. 在美国,FCC要求VOLTE在日落前必须像CDMA那样可靠。 即便在互联网上,它也存在一些“互联网上”的“互联网上”的“互联网上”的“互联网上”的“互联网上”的“互联网上”的“互联网上”的“互联网上”的“互联网上”的“互联网上”的“互联网上”的“互联网上”的“互联网上”的“互联网上”的“互联网上”的“互联网上”的“互联网上”的“互联网上”的“互联网上”的“互联网上”的“互联网上”的“上”的“上”的“上”的“上”的“上”“上”的“上”“上”的“上”“上”的“上”“上”的“上”“上”“上”“上”的“上”“上”“上”“上”“上”的“上”“上”“上”“上”“上”“上”“上”“上”“上”“上”“上”“上”“上”的“上”“上”“上

一些承运人采用了 " 软日落 " 的做法,重新种植CDMA频谱,逐步关闭CDMA载体,并将带宽重新分配给LTE或5G。 这种方法可以尽量减少干扰,但延长过渡时间。

案例研究:Verizon的CDMA退休

美国最大的CDMA航空母舰韦里松在2017年宣布了在2019年底关闭3G CDMA的计划. 延迟将最终日落推向2022年12月31日. 航空母舰向仍在使用3GQ只使用硬件的客户提供免费的替换设备,但许多医疗警报系统和车队跟踪设备需要定制固件更新或硬件交换。 到2023年,韦里松的流量不到1%仍然在CDMA上运行,这使得停航在经济上是合理的。

这一经验凸显了更广泛的教训:嵌入式无线模块的使用寿命可以轻易地超过10年,而网络标准则每8—10年就演化一次。 依赖长周期设备的行业必须设计模块化或多模式支持以避免被困资产。

清洁发展机制的遗留问题:未来技术的经验教训

CDMA虽然正在逐渐消失,但其技术创新留下了持久的印记。 代码的多功能、软交接和闭锁的OFDM的电源控制等概念是现代OFDM系统的基础。 从CDMA到LTE的快速发展也提供了清醒的教训:

  • ” Proprivate lock Qin是危险的: CDMA对Qualcomm的IP组合的高度依赖限制了竞争,并减缓了采用的速度。 业界学会了重视开放标准(3GPP),允许多个供应商竞争。
  • 背面兼容成本为金钱: 以CDMA为基础的载体面临昂贵的多模版升级. 5G等较新型技术设计与LTE共存,而非遗留的2G/3G,简化了过渡规划.
  • IoT需要长期支助计划: 5G公司将NBIOT和LTECat M1列入,表明它有意努力提供低功率、低成本的连通性,保证至少10年的服务寿命——这是CDMA从未许诺过的东西。

当我们转向6G研究时,CDMA的故事提醒我们,即使是技术上最优雅的解决方案,也可以被更简单,更开放的替代品所取代,这些替代品更符合全球生态系统动态。

结论

代码分区多功能访问是一项显著的工程成就,它为数亿人提供了第一波移动互联网和语音服务。 其扩展有助于塑造现代电信环境,但对于数据速度、耐久性和IoT连接的无情需求已经使CDMA过时。 向LTE和5G的过渡现已在大多数发达市场完成,CDMA的剩余部署正在迅速消失。

对于研究无线网络演变的教育工作者和学生来说,理解CDMA并不是要保护一个死技术,而是要欣赏每一代人如何在最后一代的失败和成功的基础上发展。 无线的未来是软件的确定、多版本、开放的网络,其中过去的代码划分让位于明天的正交频率划分。

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