Datos de evolución optimizados

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Evolution-Data Optimized ( EV-DO , EVDO , etc.) es un estándar de telecomunicaciones para la transmisión inalámbrica de datos a través de señales de radio , típicamente para el acceso a Internet de banda ancha . EV-DO es una evolución del estándar CDMA2000 ( IS-2000 ) que admite altas velocidades de datos y se puede implementar junto con los servicios de voz de un operador inalámbrico. Utiliza técnicas de multiplexación avanzadas que incluyen acceso múltiple por división de código (CDMA) así como multiplexación por división de tiempo (TDM) para maximizar el rendimiento. Es parte de la familia de estándares CDMA2000 y ha sido adoptado por muchos proveedores de servicios de telefonía móvil en todo el mundo, particularmente aquellos que anteriormente empleaban redes CDMA . También se utiliza en la red de telefonía satelital Globalstar . ^[1]

Un canal EV-DO tiene un ancho de banda de 1,25 MHz, el mismo tamaño de ancho de banda que utilizan IS-95A ( IS-95 ) e IS-2000 ( 1xRTT ), ^[2] aunque la estructura del canal es muy diferente. La red de back-end está completamente basada en paquetes y no está limitada por las restricciones que suelen estar presentes en una red conmutada por circuitos .

La característica EV-DO de las redes CDMA2000 proporciona acceso a dispositivos móviles con velocidades de interfaz aérea de enlace directo de hasta 2,4 Mbit/s con Rel. 0 y hasta 3,1 Mbit/s con Rev. A. La velocidad de enlace inverso para Rel. 0 puede funcionar hasta a 153 kbit/s, mientras que Rev. A puede funcionar hasta a 1,8 Mbit/s. Fue diseñado para funcionar de extremo a extremo como una red basada en IP y puede admitir cualquier aplicación que pueda funcionar en dicha red y con restricciones de velocidad de bits.

Se han realizado varias revisiones de la norma, comenzando con la Versión 0 (Rel. 0). Más tarde se amplió con la Revisión A (Rev. A) para admitir la calidad del servicio (para mejorar la latencia) y velocidades más altas en el enlace directo e inverso. A fines de 2006, se publicó la Revisión B (Rev. B), cuyas características incluyen la capacidad de agrupar múltiples portadoras para lograr velocidades aún más altas y latencias más bajas (consulte TIA-856 Rev. B a continuación). La actualización de EV-DO Rev. A a Rev. B implica una actualización de software del módem de la estación base y equipo adicional para las nuevas portadoras EV-DO. Los operadores cdma2000 existentes pueden tener que resintonizar algunos de sus canales 1xRTT existentes a otras frecuencias, ya que la Rev. B requiere que todas las portadoras DO estén dentro de los 5 MHz.

El diseño inicial de EV-DO fue desarrollado por Qualcomm en 1999 para cumplir con los requisitos de IMT-2000 para un enlace descendente de más de 2 Mbit/s para comunicaciones estacionarias, en oposición a las comunicaciones móviles (es decir, servicio de telefonía celular en movimiento). Inicialmente, el estándar se llamó High Data Rate (HDR), pero se renombró a 1xEV-DO después de que fuera ratificado por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT) bajo la designación TIA-856 . Originalmente, 1xEV-DO significaba "1x Evolution-Data Only", haciendo referencia a que era una evolución directa del estándar de interfaz aérea 1x (1xRTT), con sus canales transportando solo tráfico de datos. El título del documento estándar 1xEV-DO es "cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification", ya que cdma2000 (en minúscula) es otro nombre para el estándar 1x, designado numéricamente como TIA-2000.

Más tarde, debido a las posibles connotaciones negativas de la palabra "solo", la parte "DO" del nombre del estándar 1xEV-DO se cambió para que significara "Optimizado para datos", y el nombre completo, EV-DO, ahora significa "Evolución-Optimizado para datos". Muchos de los principales operadores han eliminado el prefijo 1x y se comercializa simplemente como EV-DO. ^[3] Esto proporciona un énfasis más favorable para el mercado de la tecnología que se está optimizando para los datos.

La característica principal que diferencia un canal EV-DO de un canal 1xRTT es que está multiplexado en el tiempo en el enlace directo (desde la torre al móvil). Esto significa que un único móvil tiene uso completo del canal de tráfico directo dentro de un área geográfica particular (un sector) durante un intervalo de tiempo determinado. Mediante esta técnica, EV-DO puede modular el intervalo de tiempo de cada usuario de forma independiente. Esto permite el servicio de usuarios en condiciones de RF favorables con técnicas de modulación muy complejas , al mismo tiempo que se sirve a usuarios en malas condiciones de RF con señales más simples (y más redundantes). ^[4]

El canal de avance se divide en ranuras, cada una de las cuales tiene una duración de 1,667 ms. Además del tráfico del usuario, se entrelazan en la transmisión canales de cabecera, que incluyen el "piloto", que ayuda al móvil a encontrar e identificar el canal, el canal de acceso al medio (MAC) que indica a los dispositivos móviles cuándo se programan sus datos, y el "canal de control", que contiene otra información que la red necesita que los dispositivos móviles conozcan.

La modulación que se utilizará para comunicarse con una unidad móvil determinada la determina el propio dispositivo móvil; escucha el tráfico en el canal y, en función de la intensidad de la señal recibida junto con las condiciones de desvanecimiento y multitrayectoria percibidas, realiza una estimación aproximada de la velocidad de datos que puede soportar manteniendo una tasa de error de trama razonable del 1-2 %. A continuación, comunica esta información al sector de servicio en forma de un número entero entre 1 y 12 en el canal de "control de velocidad digital" (DRC). Como alternativa, el móvil puede seleccionar una velocidad "nula" (DRC 0), lo que indica que el móvil no puede decodificar datos a ninguna velocidad o que está intentando transferirlos a otro sector de servicio. ^[4]

Los valores de la RDC son los siguientes: ^[5]

Otro aspecto importante del canal de enlace directo EV-DO es el planificador. El planificador más comúnmente utilizado se denomina " proporcional justo ". Está diseñado para maximizar el rendimiento del sector y, al mismo tiempo, garantizar a cada usuario un cierto nivel mínimo de servicio. La idea es programar con mayor frecuencia los móviles que informan índices de DRC más altos, con la esperanza de que aquellos que informan peores condiciones mejoren con el tiempo.

El sistema también incorpora ARQ híbrido con redundancia incremental . Cada subpaquete de una transmisión de múltiples intervalos es una réplica turbocodificada de los bits de datos originales. Esto permite a los móviles reconocer un paquete antes de que se hayan transmitido todas sus subsecciones. Por ejemplo, si un móvil transmite un índice DRC de 3 y está programado para recibir datos, esperará obtener datos durante cuatro intervalos de tiempo. Si después de decodificar el primer intervalo el móvil puede determinar el paquete de datos completo, puede enviar un reconocimiento temprano en ese momento; los tres subpaquetes restantes se cancelarán. Sin embargo, si el paquete no se reconoce, la red procederá con la transmisión de las partes restantes hasta que se hayan transmitido todas o se reconozca el paquete. ^[4]

El enlace inverso (desde el móvil de vuelta a la estación transceptora base ) en EV-DO Rel. 0 funciona de forma muy similar al de CDMA2000 1xRTT . El canal incluye un piloto de enlace inverso (que ayuda a decodificar la señal) junto con los canales de datos de usuario. Algunos canales adicionales que no existen en 1x incluyen el canal DRC (descrito anteriormente) y el canal ACK (utilizado para HARQ ). Sólo el enlace inverso tiene algún tipo de control de potencia , porque el enlace directo siempre se transmite a plena potencia para su uso por todos los móviles. ^[5] El enlace inverso tiene control de potencia tanto de bucle abierto como de bucle cerrado. En el bucle abierto, la potencia de transmisión del enlace inverso se establece en función de la potencia recibida en el enlace directo. En el bucle cerrado, la potencia del enlace inverso se ajusta hacia arriba o hacia abajo 800 veces por segundo, como lo indica el sector de servicio (similar a 1x ). ^[6]

Todos los canales de enlace inverso se combinan mediante división de código y se transmiten de vuelta a la estación base mediante BPSK ^[7] , donde se decodifican. La velocidad máxima disponible para los datos de usuario es de 153,2 kbit/s, pero en condiciones reales esto rara vez se alcanza. Las velocidades típicas alcanzadas están entre 20 y 50 kbit/s.

La revisión A de EV-DO realiza varias adiciones al protocolo y al mismo tiempo lo mantiene completamente compatible con la versión 0.

Estos cambios incluyeron la introducción de varias nuevas velocidades de datos de enlace directo que aumentan la velocidad máxima de ráfaga de 2,45 Mbit/s a 3,1 Mbit/s. También se incluyeron protocolos que reducirían el tiempo de establecimiento de la conexión (llamado canal de acceso mejorado MAC), la capacidad para que más de un móvil comparta el mismo intervalo de tiempo (paquetes multiusuario) y la introducción de indicadores de calidad de servicio . Todos estos se implementaron para permitir comunicaciones de baja latencia y baja velocidad de bits, como VoIP . ^[8]

Las tasas forward adicionales para EV-DO Rev. An son: ^[9]

Además de los cambios en el enlace directo, se mejoró el enlace inverso para soportar una modulación de mayor complejidad (y, por lo tanto, mayores tasas de bits). Se agregó un piloto secundario opcional, que es activado por el móvil cuando intenta alcanzar tasas de datos mejoradas. Para combatir la congestión del enlace inverso y el aumento del ruido, el protocolo exige que a cada móvil se le otorgue una tolerancia de interferencia que es repuesta por la red cuando las condiciones del enlace inverso lo permiten. ^[9] El enlace inverso tiene una tasa máxima de 1,8 Mbit/s, pero en condiciones normales los usuarios experimentan una tasa de aproximadamente 500-1000 Kbit/s pero con más latencia que DOCSIS y DSL .

EV-DO Rev. B es una evolución multiportadora de la especificación Rev. A. Mantiene las capacidades de EV-DO Rev. A y ofrece las siguientes mejoras:

• Mayores velocidades por operador (hasta 4,9 Mbit/s en el enlace descendente por operador). Se espera que las implementaciones típicas incluyan 2 o 3 operadores para una velocidad máxima de 14,7 Mbit/s. Las velocidades más altas mediante la agrupación de múltiples canales mejoran la experiencia del usuario y permiten nuevos servicios como la transmisión de video de alta definición .
• Latencia reducida mediante el uso de multiplexación estadística en todos los canales: mejora la experiencia de los servicios sensibles a la latencia, como juegos, telefonía por video, sesiones de consola remota y navegación web.
• Mayor tiempo de conversación y tiempo de espera.
• Reducción de la interferencia de los sectores adyacentes, especialmente de los usuarios en el borde de la señal de la celda, lo que mejora las tarifas que se pueden ofrecer mediante la reutilización de frecuencias híbrida.
• Soporte eficiente para servicios que tienen requisitos de carga y descarga asimétricos (es decir, se requieren diferentes velocidades de datos en cada dirección), como transferencias de archivos, navegación web y entrega de contenido multimedia de banda ancha.

Qualcomm se dio cuenta desde el principio de que EV-DO era una solución provisional y previó una futura guerra de formatos entre LTE y determinó que sería necesario un nuevo estándar. Qualcomm originalmente denominó a esta tecnología EV-DV (Evolution Data and Voice). ^[10] A medida que EV-DO se generalizó, EV-DV evolucionó a EV-DO Rev C.

El estándar EV-DO Rev. C fue especificado por 3GPP2 para mejorar el estándar de telefonía móvil CDMA2000 para aplicaciones y requisitos de próxima generación. Fue propuesto por Qualcomm como el camino de evolución natural para CDMA2000 y las especificaciones fueron publicadas por 3GPP2 (C.S0084-*) y TIA (TIA-1121) en 2007 y 2008 respectivamente. ^{[11] [12]}

La marca UMB (Ultra Mobile Broadband) se introdujo en 2006 como sinónimo de este estándar. ^[13]

Se pretendía que UMB fuera una tecnología de cuarta generación , lo que la haría competir con LTE y WiMAX . Estas tecnologías utilizan una red TCP/IP subyacente de gran ancho de banda y baja latencia con servicios de alto nivel, como voz, integrados en la parte superior. La implementación generalizada de redes 4G promete hacer que aplicaciones que antes no eran factibles no solo sean posibles, sino que estén en todas partes. Algunos ejemplos de tales aplicaciones incluyen la transmisión de video de alta definición móvil y los juegos móviles.

Al igual que LTE, el sistema UMB se basaría en tecnologías de redes de Internet que funcionarían sobre un sistema de radio de próxima generación, con velocidades máximas de hasta 280 Mbit/s. Sus diseñadores pretendían que el sistema fuera más eficiente y capaz de proporcionar más servicios que las tecnologías que pretendía sustituir. Para proporcionar compatibilidad con los sistemas que pretendía sustituir, UMB debía soportar transferencias con otras tecnologías, incluidos los sistemas CDMA2000 1X y 1xEV-DO existentes.

El uso de OFDMA por parte de UMB habría eliminado muchas de las desventajas de la tecnología CDMA utilizada por su predecesor, incluyendo el fenómeno de "respiración", la dificultad de agregar capacidad a través de microceldas, los tamaños de ancho de banda fijos que limitan el ancho de banda total disponible para los teléfonos móviles y el control casi completo por parte de una empresa de la propiedad intelectual requerida.

Si bien la capacidad de las redes Rel. B existentes se puede aumentar 1,5 veces mediante el uso del códec de voz EVRC-B y la cancelación de interferencias de los teléfonos QLIC, 1x Advanced y EV-DO Advanced ofrecen un aumento de la capacidad de la red de hasta 4 veces mediante la cancelación de interferencias BTS (cancelación de interferencias de enlace inverso), enlaces de múltiples portadoras y tecnologías de gestión de red inteligente. ^{[14] [15]}

En noviembre de 2008, Qualcomm , el principal patrocinador de UMB, anunció que pondría fin al desarrollo de la tecnología y que en su lugar se daría prioridad a LTE . Esto siguió al anuncio de que la mayoría de los operadores CDMA habían optado por adoptar el estándar WiMAX o LTE como su tecnología 4G. De hecho, ningún operador había anunciado planes de adoptar UMB. ^[16]

Sin embargo, durante el continuo proceso de desarrollo de la tecnología 4G, 3GPP agregó algunas funcionalidades a LTE, permitiéndole convertirse en la única ruta de actualización para todas las redes inalámbricas.

• Interfaz aérea basada en OFDMA
• División de frecuencia dúplex
• Ancho de banda escalable entre 1,25 y 20 MHz (los sistemas OFDMA son especialmente adecuados para anchos de banda mayores de 5 MHz)
• Admite tamaños de células mixtos, por ejemplo, macrocelulares, microcelulares y picocelulares.
• Arquitectura de red IP
• Soporte de topologías planas, centralizadas y mixtas
• Velocidades de datos superiores a 275 Mbit/s de bajada y superiores a 75 Mbit/s de subida
• Velocidades de datos significativamente más altas y latencias reducidas utilizando técnicas de antena avanzadas de enlace directo (FL)
  • MIMO , SDMA y formación de haces
• Mayor capacidad del sector de enlace inverso (RL) con enlace inverso cuasi-ortogonal
• Aumento de las tasas de datos de los usuarios en el borde de la celda mediante la gestión adaptativa de interferencias
  • Reutilización de frecuencia fraccionaria dinámica
  • Control de potencia RL distribuido basado en la interferencia de otras celdas
• Servicios en tiempo real habilitados mediante transferencias L1/L2 rápidas y sin inconvenientes
  • Las transferencias independientes de RL y FL proporcionan un mejor rendimiento de enlace aéreo y transferencia
• Optimización de energía mediante el uso de paginación rápida y estado semiconectado
• Señalización de bajo consumo utilizando una gestión flexible de recursos de enlaces aéreos
• Acceso rápido y solicitud mediante canales de control RL CDMA
• La nueva arquitectura IP escalable admite transferencias entre tecnologías
  • Los nuevos mecanismos de transferencia respaldan servicios en tiempo real en toda la red y en diferentes tecnologías de enlaces aéreos.
• Adquisición rápida y operación eficiente de múltiples portadoras mediante el uso de balizas
• La configuración de múltiples portadoras admite la implementación incremental y la combinación de dispositivos de banda ancha y de baja complejidad

• 3GPP2
• 4G
• CDMA2000
• EDGE evolucionado
• Flash OFDM
• Acceso a paquetes de enlace descendente de alta velocidad o HSDPA
• Banda ancha móvil
• Módem de banda ancha móvil
• Multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM)
• Lista de velocidades de bits de interfaz
• Lista de proveedores de equipos de red optimizados por Evolution-Data
• Lista de redes CDMA2000
• LTE
• Datos de voz y EV-DO simultáneos (SVDO)
• WiMAX

• Normas y documentos de especificaciones 3GPP2 CDMA2000
• Grupo de Desarrollo CDMA (CDG)
• Grupo de discusión EV-DO en EVDOforums.com
• Una demostración en video de las capacidades de EVDO Rev. B