CDPD系統(tǒng)及其應(yīng)用

CDPD系統(tǒng)及其應(yīng)用

1 CDPD概述

蜂窩式數(shù)字分組數(shù)據(jù)（CDPD）是一種無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)規(guī)范，于1993年7月推出。該標(biāo)準(zhǔn)的制訂，標(biāo)志著無線數(shù)據(jù)傳輸成為現(xiàn)實。它是一種以數(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)。它將開放式接口、高速率傳輸、用戶單元確定、空中數(shù)據(jù)加密和標(biāo)準(zhǔn)IP尋址模式有力地結(jié)合在一起，成為公認(rèn)的最佳無線數(shù)據(jù)通信規(guī)范。

CDPD是建立在AMPS之上，并且完全與AMPS兼容的分組交換數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)�；�本上，任何一個空閑的30kHz信道，都可以暫時用來進行數(shù)據(jù)幀傳輸，其總速率為19.2kb/s，但由于CDPD包含了一部分附加位，所以純數(shù)據(jù)傳輸速率接近9.6kb/s。此外，CDPD具有數(shù)據(jù)安全性高等特點，它支持用戶越區(qū)切換和全網(wǎng)漫游、廣播和群呼，支持移動速度達100km/h的數(shù)據(jù)用戶，可與公用有線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通。

CDPD系統(tǒng)的主要技術(shù)性能如下：

·發(fā)射頻段：824-849MHz

·接收頻段：869-894MHz

·收發(fā)間隔：45MHz

·頻道間隔：30kHz

·無線速率：19.2kb/s

·工作模式：全雙工

·廣播和群呼功能

·無線接口協(xié)議：CDPD V1.1

·數(shù)據(jù)安全性高

·自動切換和全網(wǎng)漫游功能

·調(diào)制方式：GMSK，歸一化3dB帶寬BT=0.5

·信道擁塞控制（通信負(fù)荷平衡）和抗干擾跳頻切換

CDPD的設(shè)計理念是保證“可靠通信”，故在空中采用雙重安全保證機制，數(shù)據(jù)采用40位密鑰、RC4加密技術(shù)，且正反信道采用不同的密鑰，系統(tǒng)采用動態(tài)密鑰管理，無線調(diào)制解調(diào)器每次開機注冊時的密鑰都不相同，可以防止燒機，因而使無線通信與有線通信一樣安全可靠且更有效率。

2 CDPD系統(tǒng)的基本組成

CDPD系統(tǒng)包括3種不同類型的站點：移動終端系統(tǒng)MES （Mobile End system）、移動數(shù)據(jù)基站MDBS（Mobile Database Station）和移動數(shù)據(jù)中價系統(tǒng)MDIS（Intermediate System）。這些站點與靜止主機和標(biāo)準(zhǔn)路由器的接口。

CDPD中定義了三種接口：（1）E型接口，位于CDPD提供者的外部，將CDPD網(wǎng)絡(luò)與某個非CDPD網(wǎng)絡(luò)相連；（2）I型接口，位于CDPD提供者的內(nèi)部，連接兩個CDPD區(qū)域；（3）A型接口，空中接口，連接基站與移動臺。

3 CDPD協(xié)議模型

在CDPD網(wǎng)絡(luò)的移動終端與移動數(shù)據(jù)基站之間的無線接口上，控制通信過程的規(guī)程為CDPD V1.1。CDPD協(xié)議模型是在開放系統(tǒng)互連參考模型的基礎(chǔ)上構(gòu)成的。

3.1 物理層

物理層在由硬件設(shè)備提供的射頻信道中對數(shù)據(jù)進行無線傳輸。CDPD對無線信道的使用采取不連續(xù)占用方式，多個移動設(shè)備共享射頻信道。

3.2 媒質(zhì)接入控制層（MAC）

MAC層位于數(shù)據(jù)鏈路層的下部，負(fù)責(zé)移動用戶的接入控制。前向信道由MDBS用廣播方式發(fā)送，每個移動臺根據(jù)發(fā)送的目的地選擇接收。移動用戶采取隨機接入方式接入反向信道，其規(guī)程為數(shù)字檢測多址接入/沖突檢測（DSMA/CD）。當(dāng)移動臺要發(fā)送數(shù)據(jù)幀時，先檢查上行鏈路的標(biāo)志位，看當(dāng)前信道是忙還是閑，如果信道忙，則跳過一隨機數(shù)時隙后再重新嘗試，如果上行鏈路仍然繁忙，就待一個更長的隨機時間后再嘗試，直到發(fā)現(xiàn)信道空閑才能發(fā)送自己的數(shù)據(jù)。為了便于移動臺發(fā)現(xiàn)是否發(fā)生沖突，每個子塊的標(biāo)志位必須指明上行鏈路中的前一子塊是否已被正確接收。

3.3 移動數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議（MDLP）

MDLP位于數(shù)據(jù)鏈路層上部，為在MES與MDIS之間建立數(shù)據(jù)鏈路連接信息排序、重發(fā)和流功能。MDBS在這種連接中僅進行信息中轉(zhuǎn)。MDLP協(xié)議提供面向連接的傳送機制和支持量控制等功能。MDLP層規(guī)定了幀格式和識別方式。

3.4 子網(wǎng)相關(guān)會聚協(xié)議（SNDCP）

SNDCP支持對分組數(shù)據(jù)加密，也支持對用戶數(shù)據(jù)壓縮，以更有效地利用頻率資源。

3.5 互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議/無連接協(xié)議（IP/CLNP）

IP/CLNP層實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議和無連接協(xié)議，即OSI參數(shù)模型中的網(wǎng)絡(luò)層功能。

3.6 高層協(xié)議

（1）移動網(wǎng)注冊協(xié)議（MNRP） MNRP提供移動設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)之間認(rèn)證信息的交換，負(fù)責(zé)認(rèn)證一個移動設(shè)備是否為合法用戶，從而決定是否允許其接入網(wǎng)內(nèi)；

（2）安全管理協(xié)議（SMP） SMP負(fù)責(zé)MES與MDIS之間電子密鑰的管理。在CDPD系統(tǒng)中，每次數(shù)據(jù)鏈路建立連接時，都需要更新用于數(shù)據(jù)加密的密鑰。SMP提供一種算法支持密鑰更新；

（3）無線資源管理協(xié)議（RRMP） RRMP對無線資源進行管理，分配和管理蜂窩小區(qū)無線頻率的使用，檢測和監(jiān)視射頻（RF）信道狀況，啟動CDPD應(yīng)用時確定最佳信道，當(dāng)移動設(shè)備由于沖突、擁塞或信道衰落需要跳轉(zhuǎn)到另一信道時，確定最佳備份信道。

4 CDPD的應(yīng)用

基于CDPD的特點，CDPD適用的業(yè)務(wù)種類很多，使用方法靈活。CDPD特別適用于用戶點多、頒面廣、移動中、短信息使用和頻次密的場合。目前主要應(yīng)用于如下領(lǐng)域：

（1）金融交易 在商業(yè)金融交易領(lǐng)域（如持卡購物、證券交易、電子銀行、金融保險和POS系統(tǒng)等），都可使用CDPD系統(tǒng)；

（2）交通運輸 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、汽車防盜和出租車移動刷卡消費等場合），都可使用CDPD系統(tǒng)；

（3）遙測與遠(yuǎn)程監(jiān)控 在城市供水、供電網(wǎng)、煤氣、環(huán)保、銀行無線ATM、各類工業(yè)控制場合和醫(yī)療保健等場合，都可使用CDPD系統(tǒng)實現(xiàn)遙測與過程監(jiān)控來提高工作效率。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。

（4）移動辦公 現(xiàn)代生活的許多工作或業(yè)務(wù)都需要在辦公室以外地方進行，交警、工商稅務(wù)人員、新聞記者、律師、房地產(chǎn)代理人、保險經(jīng)紀(jì)人、銀行經(jīng)理和行政官員等都需要利用移動數(shù)據(jù)終端查詢主機數(shù)據(jù)庫，進行實時數(shù)據(jù)交換和訪問及控制，實現(xiàn)新聞采訪的文件傳遞和現(xiàn)場辦公服務(wù)等。

5 結(jié)束語

現(xiàn)代社會對數(shù)據(jù)通信的需求正向多樣化和個人方向發(fā)展。無線數(shù)據(jù)通信作為向社會公眾迅速、準(zhǔn)確、安全、靈活、高效地提供數(shù)據(jù)交流的有力手段，其市場需求正日益迫切。在美國，CDPD已成為全美最大的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)，并進入快速發(fā)展階段。很多應(yīng)用商看好CDPD的發(fā)展前景，紛紛參與應(yīng)用開發(fā)，產(chǎn)生了很多成熟的產(chǎn)品。相信在中國，CDPD也能得到迅猛發(fā)展。

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