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。 (1)CDPD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：113dBm 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，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。 (1)HSCSD 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。 (2)GPRS 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1152bps的数据速率；（3）GPRS支持IP协议和X25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 (a)BTS升级 一般不需要升级硬件，但必须进行软件升级，以支持GPRS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。 (b)BSC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 (BSP,RLCMAC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。 (c)MSCVLR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GPRS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，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。 (3)EDGE 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。 (4)IMT-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、收发Email、收看交互式新闻，实现移动环境下的虚拟办公