無線通信技術(shù)：CDPD & GPRS

　　現(xiàn)在無線通信已經(jīng)在全球范圍得到了迅猛發(fā)展，采用無線手段提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的應(yīng)用成為新的通信熱點。目前，各運營商、制造商和內(nèi)容提供商都非常積極地工作，先后推出了GPRS技術(shù)、CDPD技術(shù)等，這些技術(shù)為無線業(yè)務(wù)的迅速開展發(fā)揮了重要的作用。對于GPRS通信技術(shù)，筆者相信許多網(wǎng)友對其肯定有了一定的了解，因為目前有關(guān)GPRS技術(shù)的手機已經(jīng)上市，不少用戶已經(jīng)開始與GPRS技術(shù)進行了親密接觸；而對于CDPD通信技術(shù)來說，個人用戶就很少能熟悉這種通信技術(shù)了。那么同樣作為無線通信技術(shù)，CDPD與GPRS到底有什么異同呢？本文下面的內(nèi)容將對這兩種技術(shù)進行分別闡述！


概念



　　GPRS的英文全稱為General Packet Radio Service，翻譯成中文就是通用分組無線業(yè)務(wù)的意思，這種無線業(yè)務(wù)是在現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)上開通的一種新型的分組數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，它是利用而"分封交換"（Packet-Switched）的概念所發(fā)展出的一套無線傳輸方式。GPRS采用分組交換技術(shù)，它可以讓多個用戶共享某些固定的信道資源。如果把空中接口上的TDMA幀中的8個時隙都用來傳送數(shù)據(jù)，那么數(shù)據(jù)速率最高可達164kb／8.GSM空中接口的信道資源既可以被話音占用，也可以被GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)占用。當(dāng)然在信道充足的條件下，可以把一些信道定義為GPRS專用信道。GPRS技術(shù)能讓通信永遠在線，GPRS的實時功能可以使諸如新聞標(biāo)題、比賽成績、交通路況等重要數(shù)據(jù)均可在語音呼叫之外的一個獨立的信道自由進出而不影響正常的通話，GPRS網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度最快將達到115K，其上網(wǎng)速度比家用電腦使用的56．6kbp s調(diào)制解調(diào)器上網(wǎng)速率還要快；其收費方式是以流量的多少計算費用，用戶只需按實際傳送的數(shù)據(jù)量付費。



　　CDPD的英文全稱為Cellular Digital Packet Data，中文的意思為蜂窩式數(shù)字分組數(shù)據(jù)，這種技術(shù)是由美國移動通信公司（AMCI）等八大公司聯(lián)合推出蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)通信（CDPD）系統(tǒng)的一種無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)規(guī)范，這種規(guī)范是以數(shù)字分組數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)，以蜂窩移動通信為組網(wǎng)方式的移動無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)。CDPD是一個新型的無線廣域網(wǎng)系統(tǒng)，它與現(xiàn)在市面上所見的無線局域網(wǎng)不同的是，該通信網(wǎng)絡(luò)的工作在800兆頻段之間，該頻段具有一定的穿透和繞射能力，干擾較少。該網(wǎng)絡(luò)所能達到的信道速率為19.2Kbps，去掉分組數(shù)據(jù)打包以及信道復(fù)用的一些開銷，對用戶來說數(shù)據(jù)傳輸速率一般為5-10Kbps，最高可以達到15Kbps左右。使用CDPD技術(shù)組成的通信系統(tǒng)，采用全雙工的通信方式，所以它可以同時收發(fā)數(shù)據(jù)，另外該通信網(wǎng)絡(luò)通過FEC前向糾錯和自動反饋重發(fā)技術(shù)，保證在其網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不會出現(xiàn)差錯。



原理



　　GPRS網(wǎng)絡(luò)并不是一種全新的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)只是在原有的GSM通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上增加一些重要節(jié)點，如GGSN（Gateway GPRSSupporting Node，網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點）和SGSN（Serving GSN，服務(wù)GPRS支持節(jié)點）組合成的另外一種網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)保留了GSM網(wǎng)絡(luò)的所有特點。而新增加的GSN節(jié)點是GPRS網(wǎng)絡(luò)中最重要的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，這個節(jié)點具有移動路由管理功能，它可以連接各種類型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，并可以連到GPRS寄存器。GSN可以完成移動臺和各種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳送和格式轉(zhuǎn)換。GSN可以是一種類似于路由器的獨立又備，也可以與GSM中的MSC集成在一起。GSN有兩種類型：一種為SGSN（Serving GSN，服務(wù)GSN），另一種為GGSN（Gateway GSN，網(wǎng)關(guān)GSN），SGSN的主要作用是記錄移動臺的當(dāng)前位置信息，并且在移動臺和GGSN之間完成移動分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。GGSN主要是起網(wǎng)關(guān)作用，它可以和多種不同的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接，如ISDN、PSPDN和LAN等。有的文獻中，把GGSN稱為GPRS路由器。GGSN可以把GSM網(wǎng)中的GPRS分組數(shù)據(jù)包進行協(xié)議轉(zhuǎn)換，從而可以把這些分組數(shù)據(jù)包傳送到遠端的TCP／IP或X.25網(wǎng)絡(luò)。CDPD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)則是一個獨立于GSM的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這套網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要要基站、交換機和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)三部分組成。每個基站最多可安裝六塊信道板，每塊信道板為移動終端提供一個19.2Kbps的空中接入，使移動終端進行全雙工分組數(shù)據(jù)傳輸；同時它也負(fù)責(zé)頻譜監(jiān)測、頻率管理。它通過一根64Kbps幀中繼與交換機相聯(lián)接。基站上的電路所有組件可以熱插拔，更換元器件不會影響服務(wù)。CDPD交換機主要由兩部分組成，它們是分組服務(wù)器和管理服務(wù)器。其中分組服務(wù)器負(fù)責(zé)分組數(shù)據(jù)交換，管理服務(wù)器負(fù)責(zé)用戶帳戶管理以及計費信息管理。交換機中的每個模塊都是雙個的，互為熱備份，如一個模塊發(fā)生故障，自動切換到另一個。而網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)是負(fù)責(zé)對整個CDPD網(wǎng)絡(luò)進行管理，網(wǎng)絡(luò)的任一部分發(fā)生故障，就馬上能觀察到，并能遠程進行設(shè)置和修改。CDPD網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是建立在TCP/IP基礎(chǔ)上的一種開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將開放式接口、高傳輸速度、用戶單元確定、空中鏈路加密、空中數(shù)據(jù)加密、壓縮數(shù)據(jù)糾錯和重發(fā)和運用世界標(biāo)準(zhǔn)的IP尋址模式無線接入有力的結(jié)合在一起，提供同層網(wǎng)絡(luò)的無縫連接、多協(xié)議網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。



功能



　　盡管GPRS和CDPD都是屬于無線技術(shù)的范疇，但這兩種技術(shù)的功能是完全不一樣的，其中GPRS技術(shù)側(cè)重于為個人用戶服務(wù)，而CDPD則是為各級用戶提供一種平臺服務(wù)，具體表現(xiàn)在：



　　GPRS技術(shù)包含點對點面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)是為兩個用戶或者多個用戶之間發(fā)送多分組的業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)要求有建立連接、數(shù)據(jù)傳送以及連接釋放等工作程序；點對多點業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)可以根據(jù)某個業(yè)務(wù)請求者的要求，把單一信息傳送給多個用戶。該業(yè)務(wù)又可以分為點對多點多信道廣播業(yè)務(wù)、點對多點群呼業(yè)務(wù)和IP多點傳播業(yè)務(wù)；點對點無連接型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)中的各個數(shù)據(jù)分組彼此互相獨立，用戶之間的信息傳輸不需要端到端的呼叫建立程序，分組的傳送沒有邏輯連接，分組的交付沒有確認(rèn)保護，是由IP協(xié)議支持的業(yè)務(wù)；GPRS除了提供點對點、點對多點的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)外，還能支持用戶終端業(yè)務(wù)、補充業(yè)務(wù)、GSM短消息業(yè)務(wù)和各種GPRS電信業(yè)務(wù)。



　　CDPD適用的業(yè)務(wù)種類很多，例如在商業(yè)金融交易領(lǐng)域，如持卡購物、證券交易、電子銀行、金融保險、POS系統(tǒng)等，都可用上CDPD系統(tǒng)。使用CDPD系統(tǒng)時，用戶無需進行復(fù)雜的布線，無需經(jīng)過漫長的撥號交易等待，對于一些臨時性商業(yè)活動，可在銀行取得實時的信用卡驗證。與此同時，CDPD還可幫助實現(xiàn)"流動銀行"；進行遠程監(jiān)控，運用CDPD作為您公司遠程監(jiān)控設(shè)備的通信手段，可節(jié)省經(jīng)費、提高反映時間、提高服務(wù)水平。主要應(yīng)用范圍：供電部門的變壓器設(shè)備、排水系統(tǒng)的泵站設(shè)備、氣象數(shù)據(jù)采集設(shè)備、大街上的販賣機、大樓電梯的監(jiān)控等，CDPD還可滿足對各類營業(yè)場合的財務(wù)、倉購以及住宅區(qū)的安全防范需求；在交通運輸行業(yè)，如汽車調(diào)度、路由導(dǎo)引，車流量測控、車輛GPS自動定位跟蹤、汽車防盜、出租車移動刷卡消費等場合，都可使用CDPD系統(tǒng)。CDPD與GPS技術(shù)結(jié)合，可實現(xiàn)車輛實時定位、報警、調(diào)度和管理，具有以下幾個優(yōu)點：實時跟蹤車輛位置、多文檔界面、全面的車輛信息、方便的查詢方式、靜態(tài)漂移的解決、歷史數(shù)據(jù)的存儲以及回放功能等；進行移動辦公，現(xiàn)代的生活節(jié)奏是快速的，許多工作或業(yè)務(wù)都需要在辦公室以外的地方進行，如交警、工商、稅務(wù)人員、新聞記者、律師、房地產(chǎn)代理、保險經(jīng)紀(jì)、銀行經(jīng)理、行政官員等，他們需要利用移動數(shù)據(jù)終端查詢主機數(shù)據(jù)庫，進行實時數(shù)據(jù)交換，訪問及控制，實現(xiàn)新聞采訪的文件傳遞、現(xiàn)場辦公服務(wù)等等；進行無線炒股，現(xiàn)在人們有各種方法了解股市行情，但沒有一種象CDPD炒股那樣能同時具備：較高的傳輸速率、完備的信息查詢、全面的圖形顯示、方便的使用攜帶以及低廉的通信費用等特點。



綜合



　　通過上面的分析，我們對GPRS與CDPD的概念以及技術(shù)特點都有了一定的了解。為了能更好地了解這兩種技術(shù)的異同，筆者特意從下面幾個方面進行一下比較：



1、通信速度



　　GPRS通信所能達到的傳輸速度要比CDPD通信要高，不過GPRS通信的高速是通過犧牲信道資源來獲取的。如果GSM一個載頻中的8個信道全部被GPRS占用，傳輸速率可達到115kbit／s（理論上的無干擾情況）；如果僅占用一個信道，除去協(xié)議及糾錯等信息外，真正用于傳輸數(shù)據(jù)的只有14kbit／s。而現(xiàn)有的大部分?jǐn)?shù)據(jù)應(yīng)用都是一些低速數(shù)據(jù)，CDPD所具有的19.2kbit／s已足夠90％以上的應(yīng)用需求。



2、投資成本



　　每一種通信網(wǎng)絡(luò)都有自己的建設(shè)成本，如果投資成本較高的話，可能會影響到網(wǎng)絡(luò)的進一步發(fā)展。經(jīng)過測算，在GSM網(wǎng)絡(luò)中每發(fā)展一個用戶的成本約為2000元，GRPS用戶的成本是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模決定的。一般來說，在CDPD的建網(wǎng)初期，基站數(shù)不會很多，加上必須的交換機與網(wǎng)管的投資，平攤到每個用戶的成本約為2500～3000元左右。隨著網(wǎng)絡(luò)覆蓋規(guī)模及網(wǎng)絡(luò)容量的擴大，用戶成本會顯著降低。



3、使用情況



　　到目前為止，GPRS的標(biāo)準(zhǔn)仍沒有規(guī)范化，在歐洲仍處于實驗階段，真正投入商用更是需要一段時間。并且GPRS并非是在GSM網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)的最終技術(shù)。在GSM網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)技術(shù)演進過程中，從電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、HSCSD、GPRS、EDGE到最終的IMT-2000，這些技術(shù)并非都會實現(xiàn)，某些僅僅會成為過渡技術(shù)。而CDPD從1992年開始出現(xiàn)到現(xiàn)在，技術(shù)已經(jīng)很成熟，并有了一套完整的CDPD規(guī)范，各個運營商可以根據(jù)這個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進行開發(fā)和應(yīng)用。在許多國家和地區(qū)，CDPD在很多領(lǐng)域已得到了廣泛的應(yīng)用。在CDPD未出現(xiàn)以前，無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)運營者只能選擇專用網(wǎng)絡(luò)。目前在美國乃至全世界，CDPD已成為最具競爭力的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。



4、通信頻率



　　GPRS與GSM共用頻段，可用頻段在900MHz有9MHz，1800MHz為10MHz。GSM采用TDMA/FDMA多址工作方式，每個頻道有8個時隙（8信道）。依據(jù)小區(qū)用戶數(shù)量（密度），GSM可采用不同的小區(qū)頻率復(fù)用方式。CDPD是工作在AMPS頻段，只有1MHz頻段。由于GPRS可用頻段寬，因此GPRS每個小區(qū)內(nèi)可用于數(shù)據(jù)的信道數(shù)遠大于CDPD，容易滿足組建公網(wǎng)對信道數(shù)的需要。



5、通信資源



　　GPRS是通過占用GSM的語音信道來傳輸數(shù)據(jù)，這勢必給本已擁塞的GSM帶來更大的負(fù)擔(dān)，數(shù)據(jù)用戶的發(fā)展也會因語音用戶而受到限制。不僅如此，GPRS對共享信道的用戶數(shù)也有一定的限制，同時只能有幾個用戶共享信道。而CDPD作為一個專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，它的用戶數(shù)可以達到很多，對于每一個PS，可以有15000個用戶登記注冊，對于一個群，用戶數(shù)更是多達十幾萬個，而且同時可有二十幾個用戶共享信道，進行數(shù)據(jù)傳輸。我們知道，GPRS的實現(xiàn)方式有兩種，一是拿出200kHz（8個信道）帶寬中的14個信道，另一個是使用專用信道。采用方式一會減少20％的話音容量，方式二則需拿出2.4MHz的頻段。GPRS數(shù)據(jù)用戶容量受話務(wù)量限制；而CDPD網(wǎng)絡(luò)可以同時注冊15000用戶／PS。



6、通信終端



　　目前只有Ericsson有GPRS的終端產(chǎn)品。而CDPD發(fā)展到今天，開發(fā)終端產(chǎn)品的廠商已經(jīng)有根多。隨著適于各種應(yīng)用的終端產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)，終端的價格已呈現(xiàn)出了很快的下降趨勢。比之GPRS，CDPD的終端有著很大的價格優(yōu)勢。



7、通信編碼



　　GPRS采用卷積編碼，推薦四種編碼方式：CS-1～CS-4[CS-1(碼率1/2)；CS-2(碼率2/3)]，通過減少糾錯比特適應(yīng)不同傳輸信道質(zhì)量要求。例如CS-1和CS-2編碼糾錯能力強，適用傳輸信道質(zhì)量比較差的電路。CS-3和CS-4（無糾錯）編碼糾錯能力差，適用傳輸信道質(zhì)量好的電路使用，使用靈活方便。CDPD信道FEC編碼只有一種Reed-Solomon，不如GPRS靈活。



8、通信安全



　　GRPS雖然也能對傳輸數(shù)據(jù)進行加密，但加密驗證機制沒有CDPD網(wǎng)絡(luò)強，CDPD采用RC4加密技術(shù)，40位的密鑰，正反信道采用不同的密鑰，同時系統(tǒng)采用動態(tài)密鑰管理，即網(wǎng)絡(luò)自動分配的隨機地址。服務(wù)器一端的密鑰與你的無線MODEM的密鑰匹配，你才能夠登錄上網(wǎng)。每次開機注冊時的密鑰都不相同。




摘自　中國電信網(wǎng)