1、无线移动数据业务及其发展趋势 摘 要： 本文首先介绍了蜂窝数字分组数据 CDPD业务， 然后介绍了 GSM 移动数据业务，并对几种主流业务进行了比较和分析，最后得出 GSM 移动数据业务的发展趋势。 一、前言 无线移动数据业务是无线数据中心与主机或其他无线终端之间采用无线连接， 通过无线电波传递数据的一种通信方式。 它是移动通信和数据通信的结合物， 是当前信息产业发展的热点。高速、有效、可靠的无线数据传输技术的成熟，以及便携式计算机和各种数据终端的处理能力与通信功能的日益完善，为无线移动数据通信技术的发展创造了有利条件。 近几年， 无线移动数据业务得到了迅速发展。移动通信和数据通信的融合将促进
2、无线移动互联网和 E-mail 等更为广泛的应用，也必将促进第二代移动通信系统向第三代的演进。1994 年 4 月成立了蜂窝数字分组数据 CDPD论坛，这是一个民间组织，它由多家运营商、系统集成商、设备制造商、软件及应用开发商等共同发起创建的。制定了 CDPD 的技术规范，推动了 CDPD 技术和市场发展。1995 年以后，我国移动通信在数字化和市场竞争的推动下，进入了以 GSM 为主的快速发展轨道。而 GSM 无线数据通信使得人们不受空间、地域的限制， 随时随地获取所需的信息，可以在移动中收发电子邮件、 收到传真、访问 Internet等业务，这是数据通信技术和移动通信技术的结合。对 GSM
3、 数据通信业务，人们又在诸多方面进行了改进、 调整，例如提供消息系统、电路交换型和分组交换型移动数据的功能等等，即从最初的电路型数据业务到高速电路交换数据 HSCSD业务进而到通用分组无线业务 GPRS、增强型分组 EDGE业务和 IMT2000 分组型数据业务。下面对不同类型的数据业务进行介绍。 二、蜂窝数字分组数据 CDPD业务 1CDPD 的概念 CDPD 是建立在 TCPIP 基础上的一种开放系统结构，采用分组数据交换方式，将开放式接口。高传输速度、用户单元确定、空中链路加密、空中数据加密、压缩数据交错与重发以及 IP 寻址模式结合在一起，提供同层网络的无缝连接以及多协议网络服务。所谓
4、分组数据交换，就是将要传输的数据按一定长度分组，然后，把来自不同数据源的数据分组在一条信道上交织地进行传输。 CDPD 系统是基于 AMPS 蜂窝移动电话系统之上的分组数据交换系统，它采用 TCPIP 协议，利用话音信道的间隙传送数据。 2CDPD 系统简单组成 从网络结构上看，一个 CDPD 系统由交换机、基站和网络管理系统组成。 1CDPD 交换机 主要由分组服务器和管理服务器两部分组成。 其中分组服务器负责分组数据交换， 管理服务器负责用户账户管理以及记费信息管理。 2基站 每个基站上的信道板为移动终端提供一个 192kbps 的空中接人，使移动终端进行全双工分组数据传输。同时它也负责频
5、谱检测、频率管理。它通过一根 64kbps 帧中继与交换机相连接。 3网络管理系统 负责对整个 CDPD 网络进行管理，并能进行远程设置和修改。由于 CDPD 是基于 TCPIP 发展起来的，因而它可以通过 Internet、X25、DDN、电话网和 ISDN 很容易地与其他网络相连。 3CDPD 系统的主要技术参数 频段：824849MHz，869-894MHz 调制方式：GMSK RF 速率：192kbps 基站发谢功率：45W 连续可调 基站接受灵敏度：116dBm 频道间隔：30kHz 信道占用方式：DSMACD 载干比：17dB 终端发射功率：06-4W 终端接收灵敏度： 113dB
6、m 4CDPD 的应用领域 目前， CDPD 主要用于小范围内的移动通信系统。特别适用于用户点多、分布面广，移动中短信息使用频次密的场合。主要应用领域有： 1金融交易 在商业金融交易领域，如持卡购物、证券交易、电子银行、金融保险、POS 系统等，都可用 CDPD 系统。 2交通运输 在交通运输行业，如汽车调度、路由导引、车流量测控、车辆 GPS 自动定位跟踪、汽车防盗、出租车移动刷卡消费等场合，可 CDPD 系统。 3遥测与远程监控 在城市供水、供电、煤气、环保、银行无线 ATM、各类工业控制、医疗保健等场合也可以用 CDPD 系统实现遥测和过程监控，以提高工作效率。CDPD 还可以满足对各类
7、营业场合的财务、采购以及住宅区的安全防范需求。 4移动办公 现代生活的许多工作和业务都需要在办公室以外的地方进行，如交警、工商税务人员、新闻记者、律师、房地产代理、保险经济、银行经理、行政官员等，他们需要利用移动数据终端查询主机数据库，进行实时数据交换、访问及控制，实现新闻采访的文件传递、现场办公服务等。 三、移动数据业务及其发展趋势 1消息系统 现在 GSM 移动通信系统已经能够提供短消息服务功能，两个 GSM 手机之间可以发送、接收中文短消息。移动通信网与 Internet 连接后，手机用户可以从 Internet 上获取信息。如若运营商与信息内容提供商合作，用户可以得到丰富的信息服务，
8、如股市行情、 经济新闻、旅游信息、交通情况等。这样，利用短消息系统也可以形成一个个人的移动信息 2电路型数据业务和分组型数据业务 GSM 移动数据业务是这样划分的。GSM 第一阶段提出的 9600bps 以下数据业务及 phase2阶段提出的 HSCSD 都属于电路型数据业务。Phase2 阶段提出的 GPRS、EDGE 以及 IMT-2000，则属于分组型数据业务。后者相对于前者具有很显著的优越性， 两者对比如表 1 所示。 1HSCSD HSCSD 即高速电路交换数据。它是一种新的信道编码技术，把一个时隙 9 600bps 的传输速率提高到 144kbm。即只使用一个时隙用户传输数率即可提
9、高 50。HSCSD 还允许以“时隙捆绑”方式进行数据传输， 最高的 “四时隙捆绑”达到 576kbm，相当于一个 ISDNB信道的速率。在数据业务中，大部分数据从基站流向移动电话。上下行数据传输可以采用不同的速率，上行时隙一般需求较少在数据业务中，大部分数据从基站流向移动电话，可以为下行链路提供更多的空闲时隙。 HSCSD 业务，属电路型数据业务，电路型数据业务可以应用在 PLMN 内部以及 PLMN和 PSTNISDNPSPDN 之间，其中和 PSPDN 的互通是通过 PSTNZISDN 进行的。不同的承载业务类型所对应的传输路径是不同的，相应地所对应的组网形式也不同。HSCSD 实际上是
10、一种增强型承载数据业务，本质上与承载数据业务无多大区别。HSCSD 硬件上也易于实施，无需改变目前 GSM 网络的硬件结构。 2GPRS GPRS 即通用分组无线业务，属分组型数据业务。它与电路型数据业务有本质区别：电路型数据业务必须先建立一个呼叫并始终占据该呼叫信道直至呼叫结束， 它并不考虑所占用的信道是否正在传输信息或数据； 分组型数据业务则无须先建立呼叫， 只是在需要传输数据的时候利用空闲信道，数据传输完立即释放，并不长久地占用信道。显然，GPRS 确实是提供移动数据业务的上好选择。主要原因有：由于采用分组技术，可以有数据传输时才占用资源，从而使网络资源利用率大大提高。而且由于采用分组技
11、术，可以做到按实际传输的数据量进行计费， 从而使计费方式更科学合理。 由于采用多时隙联合应用和高速编码方案，GPRS 可提供 115 2bps 的数据速率； （3） 25 GPRS 支持 IP 协议和 X 协议。这就是说 GPRS不仅支持基于 IP 的 Internet 业务，也支持传统的基于 X25 协议的分组数据业务。 GPRS 的系统结构如图 1 所示。图 1 中，现有 GSM 网络增加 GPRS 功能，除新增 SGSN服务 GPRS 支撑点和 GGSN 关口 GPRS 支撑点等网络节点外，还必须对网上设备进行升级 aBTS 升级 一般不需要升级硬件，但必须进行软件升级，以支持 GPRS
12、 新增的逻辑信道和 4 种新 的编码方案 CSl，CS2， CS3， CS4， 其中 CS3 和 CS4 在第一阶段可不支持以及 Abis 接口规程。 bBSC 升级 硬件须增加分组控制单元 PCU，以支持 GPRS 的 Gb 接口协议和其他 GPRS 通信协议 BSPRLCMAC 等，除此以外还要升级无线资源管理部分和操作维护部分的软件。 cMSCVLR 升级移动性管理软件，以支持 GPRS 和 IMSI Attach detach、组合的 LARA 更新等功能；增加经过 GPRS 进行 CS 呼叫的 Paging；增加 Gs 接口 BSSAP。 可见 GPRS 是在 GSM 系统上通过 G
13、PRS 网络来提供分组交换业务，数据速率达 1152bps 其理论最大值是 1712bps，保证了更大数据的传送，更快的因特网接人，可以使终端同时进行话音通信业务和数据通信业务，支持各类多媒体业务，如图像，视频等。 GPRS 的应用主要分为面向个人用户的横向应用和面向集团用户的纵向应用两种。对于横向应用，GPRS 可提供网上冲浪，E-mail、文件传输、数据库查询、增强型短消息等业务。对于纵向应用 GPRS 可提供以下几类应用： 运输业：车辆及智能调度； 经融、证券和商业：无线 POS、无线 ATM、流动银行等； 公共安全业：随时随地接人远程数据库； 遥测、遥感、遥控：如气象、水文系统收集数据
14、，对灾害进行遥测和告警，远程操作； 提供 VPN 业务，使企业员工能够随时随地与总部保持联系，降低公司建设自己的广域网的成本； 还能提供种类繁多、 功能强大的以 GPRS 承载业务为基础的网络应用业务和基于 WAP ，的各种应用。 3EDGE GPRS 的数据传输速率已经达到了 1152bps，但对于一些如视频信号的传输，这个速率还是太低。因此，在 GPRS 的基础上，EDGE 将原来 GSM 的四相调制改为八相调制，使每个信道的传输速率由 144bps 提高到 48bps。通过多时隙捆绑，EDGE 的数据速率最高达到 384bps，已经达到了 ITU 规定的第三代移动通信系统无线传输能力的最
15、低限度。 在 GPRS 网络的基础上引入 EDGE，从经济上是十分合理的。因为增加 EDGE 功能只要升级 BSS 即可，网络部分仍使用 GPRS 网络实体。对于 BBS，其中 BSC 只须升级无线资源管理部分的软件，BTS 除软件升级外，还要进行部分硬件的升级。这种升级不论是从技术上还是从工程上都是非常可行的。因为 EDGE 的应用基点被定义在 TDMA 的时隙上，即 BTS 任一载波的任一时隙支持 EDGE 业务，其他时隙不变。因此，在原有 GSM 的 BTS 平台上，简单的增加新的设备模块便可使现有网络同时支持 GSM 传统业务、GPRS 和 EDGE高速数据业务。再进一步，如果我们把
16、EDGE 的应用基点定义在每一个 TRX 上，BTS 设备硬件升级将更为方便， 因为这时只须更换与调制解调有关的电路板。这样不论是改造已有的 BTS，还是扩容新增 BTS，网络升级都相当平滑。 4IMT-2000 1TU 在 1985 年提出了未来陆地移动通信系统即 FPLMTS。 1992 年世界无线电行政大会 WARC将其频率定在 2000MHz， 计划在 2000 年左右进入商用。在一些国家的建议下，1996 年将 FPLMTS 正式更名为 IMT-2000。它能够实现用户手持一机走遍全球。而且无论用户漫游到哪里，都能够得到相同的服务业务，使用户毫无察觉。可以方便地在移动环境下上网漫游、
17、收发 Email、收看交互式新闻，实现移动环境下的虚拟办公等等。 IMT-2000 的主要业务特征是支持 IP 和高速数据业务。IMT-2000 的 2Mbm 的接人带宽使得 IMT-2000 可以向用户提供真正的移动多媒体业务。同时由于 IMT-2000 支持业务的上行和下行的非对称传输，支持以传输数据量作为收费依据， 使得无线数据业务得到更为广泛的应用。 3无线移动数据业务的发展 无线移动数据业务的发展有一个过程，以保证 2G 向 3G 的平滑过渡。 2 所示为 GSM 图移动数据业务的发展趋势。图中，HSCSD 到 GPRS 是一个质的飞跃，它是由电路型数据业务转变为分组型数据业务。ED
18、GE 分组型数据业务只是 GPRS 的升级。 四、结束语 从 GSM 到 3G，各种数据业务之间的敬如 l 是大家关心最多的问题。其实，从设备上分析， GSM 到 3G 根本不存在平滑过渡的可能。首先从核心网来看，GSM 核心网是以电路交换为基础的，而第三代系统核心网络是基于包交换的，平滑过渡也很不现实；从无线技术方面上看，GSM 采用的是 TDMA 制式，而第三代系统采用的是 CDMA，更无平滑过渡可言。因此，所谓的“平滑过渡”只能寄希望于核心网中的不同系统互联，同时使终端设备同时支持 GSM 和第三代无线技术。因此， “平滑过渡”只有在业务上才是有现实意义的。第三代系统的一个突出特征是提供
19、宽带数据业务和多媒体业务，用户认同接收这些业务要有相当长的时间。为了在起用第三代移动通信系统时，用户对新业务有更多的了解和认可，在 GSM 网络中建设 GPRS 甚至 EDGE，提供宽带数据业务，培养用户群，是一个很好的选择。移动数据业务的发展有一个过程，由电路性数据业务演变为分组性数据业务是一个质的飞跃。随着技术的不断发展，各种移动数据通信业务的新技术也会不断出现，它们在不同时期和不同的应用领域将会发挥各自的作用，共同促进全球信息化的进步。 Wireless Mobile Data Service and Its Development Trends Abstract: This paper
20、 introduces cellular digital packet data CDPDservice at first thendescribes GSM mobile data service makes a comparison and analysis of several major servicesand finally discusses development trends of GSM mobile data service. I. Introduction Wireless mobile data service is a communications method fo
21、r data transmission throughradio wave with wireless connection between radio data center and mainframe or other radioterminals. It is a combination of mobile communications and data communications and is a hotpoint in current development of information industry. The mature of high speed effective an
22、dreliable radio data transmission technology and increasing perfect of processing capability andcommunications function of portable computers and various data terminals create beneficialconditions for the development of wireless mobile data communications technology. In recent years the radio mobile
23、 data service gains rapid development. The fusion of mobilecommunications and data communications will promote more extensive application of radiomobile Internet and E-mail and must promote the evolution of the 2G mobile communicationsystem to the 3G system. In April 1994 the Cellular Digital Packet
24、 Data CDPDForum wasestablished. This is a civilian organization and was jointly initiated and built by many operatorssystem integrators equipment manufacturers and software and application developer The CDPDForum formulated technical specifications for CDPD and promoted CDPD technology and itsmarket
25、 development. After 1995 under the drive of digitization and market competition themobile communications in China enters fast development track with GSM as main technology.And GSM radio data communications allows people to acquire required information at any placeand any time without restrictions fr
26、om space and ground region and can receive and transmitE-mail and facsimile and access to Internet in motion. This is combination of datacommunications technology and mobile communications technology. For the GSM datacommunications service people have made improvement and adjustment in many aspects
27、such asproviding message system mobile data functions of circuit switching type and packet switchingtype etc. that is ranging from initial circuit data service to general packet radio serviceGPRSenhanced packet EDGEservice and IMT2000 packet data service through high-speedcircuit switching data HSCS
28、Dservice. Different types of data services are described as follows. II. CDPD Service 1. CDPD Concept CDPD is an open system architecture established on the basis of TCP/IP. It uses packetdata switching and combines open interface high transmission speed user unit determinationair link encryption ai
29、r data encryption compression data interlacing and retransmission and IPaddressing mode providing seamless connection of same-layer networks and multi-protocolnetwork service. The so-called packet data switching is to packet the data to be transmitted with certainlength then transmits data packets f
30、rom different data sources alternatively over one channel. CDPD system is a packet data switching system based on AMPS cellular mobile telephonephone system. It uses TCP/IP protocol and employ gap of voice channel to transmit data. 2. Simple Constitution of CDPD System From the viewpoint of network
31、architecture a CDPD system consists of exchange basestation and network management system. 1 CDPD Exchange CDPD exchange mainly includes two components packet server and management server.The packet server is responsible for packet data switching and the management server isresponsible for account m
32、anagement and cost-recording information management. 2 Base Station Channel plate on each base station provides an air access of 19.2 kbps for mobile terminalallowing the mobile terminal to perform full-duplex packet data transmission. Meanwhile it isalso responsible for frequency spectrum detection
33、 and frequency management. It is connected tothe exchange via a 64 kbps frame-relay line. 3 Network Management System It is responsible for the management of total CDPD network and can perform remotesetting and modification. Because CDPD develops from TCP/IP it can easily be connected toother networ
34、ks through Internet X. 25DDN telephone network and ISDN. 3. Major Technical Parameters for CDPD System Frequency band. 824- 894 MHz 869- 894 MHz Modulation way: GMSK RF rate: 19.2 kbps Base station transmission power: 45 W continuously variable Base station receiving sensitivity: - 116 dBm Channel i
35、nterval: 30 kHz Channel occupation way: DSMA/CD Cartier/interference ratio: 17 dB Terminal transmission power:0.6-4 W Terminal receiving sensitivity: - 113 dBm 4. CDPD Application Fields At present CDPD is mainly used for mobile communications systems in small areaespecially for cases with many user
36、 points wide distribution and frequent short message usage inmotion. Its major application fields are: 1 Financial Transaction In commercial and financial transaction areas such as purchase with card stock transactionE-bank finance and insurance and POS system CDPD system can be used. 2 Traffic Tran
37、sportation In traffic transportation industry such as automobile dispatch routing guidance vehicletraffic measurement and control vehicle GPS positioning and tracking automobile guard againsttheft and taxi mobile consumption with card CDPD can be used. 3 Telemetry and Remote Monitoring In cases of city water supply electricity supply gas supply environment protection bankradio ATM various industrial control medicine and health protection CDPD can be used toimplement telemetry and process monitoring to improve working efficiency. CDPD can alsobe used in finance and procurement in various .
