CDPD技術(shù)在無線通信中的應(yīng)用

海之水

隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，社會(huì)信息化程度越來越高，互聯(lián)網(wǎng)和多媒體的發(fā)展、技術(shù)進(jìn)步以及世界范圍內(nèi)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的競爭加劇，人們對(duì)移動(dòng)性、個(gè)性化、人性化和智能化提出了越來越高的要求。而無線通信技術(shù)就在這種情況下應(yīng)運(yùn)而生了，目前人們對(duì)類似GPRS、LMDS、WAP等無線通信技術(shù)都有了一定的了解，而對(duì)一種新型的無線通信技術(shù)--CDPD技術(shù)可能就知之甚少了。下面，筆者就針對(duì)這方面的技術(shù)，來談?wù)勛约旱囊恍┮娊狻?/p>

一、CDPD技術(shù)的發(fā)展歷史

1992年美國幾家大公司根據(jù)市場的需要，各自出資成立發(fā)展基金，開始對(duì)無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)進(jìn)行研究。1993年，美國移動(dòng)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)的技術(shù)規(guī)范1.0版本，開始在已有的AMPS蜂窩移動(dòng)電話網(wǎng)上提供分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，1995年CDPD系統(tǒng)版本升級(jí)至1.1。與此同時(shí)，美國多家大公司宣布支持CDPD規(guī)范，這些公司都是通信領(lǐng)域的巨頭，它們的加入無疑給CDPD帶來勃勃生機(jī)。在1994年2月，美國建立了第一個(gè)CDPD系統(tǒng)試驗(yàn)網(wǎng)，同年美國各硬件生產(chǎn)廠商、軟件開發(fā)商以及通信服務(wù)商共同成立了CDPD論壇，主要目的是為了推動(dòng)CDPD技術(shù)和市場的進(jìn)一部發(fā)展。到了1995年，美國出現(xiàn)了第一個(gè)正式投入商用的CDPD網(wǎng)絡(luò)，至今美國已基本實(shí)現(xiàn)全國覆蓋，用戶數(shù)量為20萬左右。隨后，CDPD開始從美國走向世界，目前世界上已經(jīng)有很多國家開始提供了CDPD服務(wù)，另外還有很多國家正在進(jìn)行試驗(yàn)。CDPD技術(shù)從1992年開始發(fā)展直到現(xiàn)在，已經(jīng)經(jīng)歷另外幾年的時(shí)間，目前在技術(shù)方面已經(jīng)變得很成熟了，并有了一套完整的CDPD規(guī)范，各個(gè)運(yùn)營商可以根據(jù)這個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)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(yùn)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)。

CDPD是一種英文縮寫，它的英文全稱為Cellular Digital Packet Data，中文含義為蜂窩式數(shù)字分組數(shù)據(jù)，它是由美國移動(dòng)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。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(shí)，它是以數(shù)字分組數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)，以蜂窩移動(dòng)通信為組網(wǎng)方式的移動(dòng)無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)。所謂分組數(shù)據(jù)交換，就是將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)按一定的長度分組，然后把來自不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)分組在一條信道上交織地進(jìn)行傳輸。采用這項(xiàng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)通信資源的共享，大大地提高信道的利用率，降低通信成本。

CDPD技術(shù)將開放式接口、高傳輸速度、確定用戶單元、空中數(shù)據(jù)加密、標(biāo)準(zhǔn)ＩＰ尋址模式有力結(jié)合在一起，成為公認(rèn)的最佳無線數(shù)據(jù)通信規(guī)范。目前所有蜂窩移動(dòng)系統(tǒng)都起源于美國的貝爾系統(tǒng)，蜂窩系統(tǒng)的構(gòu)造是這樣的:它把整個(gè)服務(wù)區(qū)劃分為若干個(gè)子覆蓋區(qū)，稱為小區(qū)。且對(duì)每個(gè)小區(qū)用一臺(tái)低功率收發(fā)信機(jī)覆蓋，這個(gè)收發(fā)信機(jī)稱為基站。整個(gè)小區(qū)內(nèi)用戶都由此基站完成通信。頻率復(fù)用和小區(qū)分裂技術(shù)是蜂窩系統(tǒng)的最大優(yōu)勢(shì)，僅僅利用分配給基站的少量頻帶就可以為整個(gè)覆蓋小區(qū)內(nèi)的大量用戶服務(wù)。

CDPD技術(shù)通過在蜂窩通信網(wǎng)上增加分組數(shù)據(jù)處理裝置（無線和放大發(fā)射設(shè)備可與現(xiàn)有模擬通信系統(tǒng)共用），使蜂窩網(wǎng)能同時(shí)處理話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。其基本思想是利用蜂窩網(wǎng)的空閑話音信道發(fā)送分組數(shù)據(jù)。它的成本低、覆蓋面廣。

CDPD系統(tǒng)是第一個(gè)基于TCP／IP的專用移動(dòng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，已在北美及其他國家的許多領(lǐng)域中得到了廣泛使用。到目前為止，還沒有其他專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)比CDPD具有更高的傳輸速率。CDPD通信網(wǎng)作為一個(gè)無線廣域網(wǎng)，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(dá)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(duì)用戶來說數(shù)據(jù)傳輸速率一般為5-10Kbps，最高可以達(dá)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(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)，另外該通信網(wǎng)絡(luò)通過FEC前向糾錯(cuò)和自動(dòng)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(huì)出現(xiàn)差錯(cuò)。

三、CDPD技術(shù)的特點(diǎn)

CDPD系統(tǒng)最大的特點(diǎn)就是傳輸速度快，最高的通信速度可以達(dá)到19.2kbps。另外，在數(shù)據(jù)的安全性方面，由于采用了RC4加密技術(shù)，所以安全性相對(duì)較高；正反向信道密鑰不對(duì)稱，密鑰由交換中心掌握，移動(dòng)終端登錄一次，交換中心自動(dòng)核對(duì)舊密鑰更換新的密鑰一次，實(shí)行動(dòng)態(tài)管理。此外，由于CDPD系統(tǒng)是基于TCP/IP的開放系統(tǒng)，因此我們可以很方便地接入Internet，所有基于TCP/IP協(xié)議的應(yīng)用軟件都可以無需修改直接使用；應(yīng)用軟件開發(fā)簡便；移動(dòng)終端通信編號(hào)直接使用IP地址。CDPD系統(tǒng)還支持用戶越區(qū)切換和全網(wǎng)漫游、廣播和群呼，支持移動(dòng)速度達(dá)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網(wǎng)絡(luò)在無線數(shù)據(jù)通信方面具有其他通信方式不具有的特點(diǎn)，例如在資源方面，CDPD作為一個(gè)專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，它的用戶數(shù)可以達(dá)到很多，對(duì)于每一個(gè)PS，可以有15000個(gè)用戶登記注冊(cè)，對(duì)于一個(gè)群，用戶數(shù)更是多達(dá)十幾萬個(gè)，而且同時(shí)可有二十幾個(gè)用戶共享信道，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；在移動(dòng)終端方面，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(jià)格已呈現(xiàn)出了很快的下降趨勢(shì)。比之GPRS，CDPD的終端有著很大的價(jià)格優(yōu)勢(shì)；在建設(shè)成本方面，一般來說，在CDPD的建網(wǎng)初期，基站數(shù)不會(huì)很多，加上必須的交換機(jī)與網(wǎng)管的投資，平攤到每個(gè)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(kuò)大，用戶成本會(huì)顯著降低。還有最后一個(gè)特點(diǎn)需要說明的是，CDPD通信系統(tǒng)便于操作管理，該系統(tǒng)在用戶授權(quán)登錄上配置了各種功能。系統(tǒng)本身可以設(shè)定允許用戶登錄范圍，并對(duì)登錄進(jìn)行管理。只有授權(quán)使用的用戶才能登錄系統(tǒng)。系統(tǒng)可以拒絕付費(fèi)狀態(tài)不好的用戶登錄。CDPD系統(tǒng)在用戶的通信保密上功能非常強(qiáng)。

四、CDPD系統(tǒng)的組成

從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上看，CDPD系統(tǒng)由基站、交換機(jī)和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)組成。每個(gè)基站最多可安裝六塊信道板，每塊信道板為移動(dòng)終端提供一個(gè)19.2Kbps的空中接入，使移動(dòng)終端進(jìn)行全雙工分組數(shù)據(jù)傳輸；同時(shí)它也負(fù)責(zé)頻譜監(jiān)測(cè)、頻率管理。它通過一根64Kbps幀中繼與交換機(jī)相聯(lián)接�；�站上的電路所有組件可以熱插拔，更換元器件不會(huì)影響服務(wù)。CDPD交換機(jī)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(jì)費(fèi)信息管理。交換機(jī)中的每個(gè)模塊都是雙個(gè)的，互為熱備份，如一個(gè)模塊發(fā)生故障，自動(dòng)切換到另一個(gè)。而網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)是負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)CDPD網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(yuǎn)程進(jìn)行設(shè)置和修改。

五、CDPD技術(shù)的應(yīng)用

基于CDPD的特點(diǎn)，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(diǎn)多、分布面廣、移動(dòng)中、短信息使用、頻次密的場合。目前主要應(yīng)用在如下領(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(xiǎn)、POS系統(tǒng)等，都可用上CDPD系統(tǒng)。使用CDPD系統(tǒng)時(shí)，用戶無需進(jìn)行復(fù)雜的布線，無需經(jīng)過漫長的撥號(hào)交易等待，對(duì)于一些臨時(shí)性商業(yè)活動(dòng)，可在銀行取得實(shí)時(shí)的信用卡驗(yàn)證。與此同時(shí)，CDPD還可幫助實(shí)現(xiàn)“流動(dòng)銀行”。

2、遠(yuǎn)程監(jiān)控

運(yùn)用CDPD作為您公司遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備的通信手段，可節(jié)省經(jīng)費(fèi)、提高反映時(shí)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(jī)、大樓電梯的監(jiān)控等，CDPD還可滿足對(duì)各類營業(yè)場合的財(cái)務(wù)、倉購以及住宅區(qū)的安全防范需求。

3、交通運(yùn)輸

在交通運(yùn)輸行業(yè)，如汽車調(diào)度、路由導(dǎo)引，車流量測(cè)控、車輛GPS自動(dòng)定位跟蹤、汽車防盜、出租車移動(dòng)刷卡消費(fèi)等場合，都可使用CDPD系統(tǒng)。CDPD與GPS技術(shù)結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)車輛實(shí)時(shí)定位、報(bào)警、調(diào)度和管理，具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：實(shí)時(shí)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(chǔ)以及回放功能等。

4、移動(dòng)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(jìn)行，如交警、工商、稅務(wù)人員、新聞?dòng)浾摺⒙蓭�、房地產(chǎn)代理、保險(xiǎn)經(jīng)紀(jì)、銀行經(jīng)理、行政官員等，他們需要利用移動(dòng)數(shù)據(jù)終端查詢主機(jī)數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，訪問及控制，實(shí)現(xiàn)新聞采訪的文件傳遞、現(xiàn)場辦公服務(wù)等等。

5、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(shí)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(fèi)用等特點(diǎn)。

六、CDPD技術(shù)的展望

現(xiàn)代社會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)通信需求正向多樣化、個(gè)人化方向發(fā)展。而無線數(shù)據(jù)通信作為向社會(huì)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，其市場需求也日益迫切。在美國，CDPD已成為全美最大的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)，并已進(jìn)入快速發(fā)展階段。很多應(yīng)用商看好CDPD的發(fā)展前景，紛紛加入應(yīng)用開發(fā)工作中，有很多成熟的產(chǎn)品，如：定位GPS，調(diào)度，遙測(cè)等。相信在中國、在深圳，CDPD也能得到迅猛發(fā)展。展望未來的同時(shí)，我們也必須認(rèn)識(shí)到，與傳統(tǒng)通信技術(shù)和其他無線通信技術(shù)相比，CDPD通信技術(shù)才剛剛開始，還有很多問題有待解決。但其革命性的變化，會(huì)隨著相關(guān)技術(shù)的不斷完善而得到發(fā)展。