无线通信技术之CDPD PK GPRS

无线通信技术之CDPD PK GPRS

GPRS的英文全称为General Packet Radio Service，翻译成中文就是通用分组无线业务的意思，这种无线业务是在现有GSM网络上开通的一种新型的分组数据传输业务，它是利用而"分封交换"（Packet-Switched）的概念所发展出的一套无线传输方式。GPRS采用分组交换技术，它可以让多个用户共享某些固定的信道资源。如果把空中接口上的TDMA帧中的8个时隙都用来传送数据，那么数据速率最高可达164kb／8.GSM空中接口的信道资源既可以被话音占用，也可以被GPRS数据业务占用。当然在信道充足的条件下，可以把一些信道定义为GPRS专用信道。GPRS技术能让通信永远在线，GPRS的实时功能可以使诸如新闻标题、比赛成绩、交通路况等重要数据均可在语音呼叫之外的一个独立的信道自由进出而不影响正常的通话，GPRS网络的传输速度最快将达到115K，其上网速度比家用电脑使用的56．6kbp s调制解调器上网速率还要快；其收费方式是以流量的多少计算费用，用户只需按实际传送的数据量付费。

CDPD的英文全称为Cellular Digital Packet Data，中文的意思为蜂窝式数字分组数据，这种技术是由美国移动通信公司（AMCI）等八大公司联合推出蜂窝数字分组数据通信（CDPD）系统的一种无线数据通信技术规范，这种规范是以数字分组数据技术为基础，以蜂窝移动通信为组网方式的移动无线数据通信技术。CDPD是一个新型的无线广域网系统，它与现在市面上所见的无线局域网不同的是，该通信网络的工作在800兆频段之间，该频段具有一定的穿透和绕射能力，干扰较少。该网络所能达到的信道速率为19.2Kbps，去掉分组数据打包以及信道复用的一些开销，对用户来说数据传输速率一般为5-10Kbps，最高可以达到15Kbps左右。使用CDPD技术组成的通信系统，采用全双工的通信方式，所以它可以同时收发数据，另外该通信网络通过FEC前向纠错和自动反馈重发技术，保证在其网络上传输的数据不会出现差错。

原理

GPRS网络并不是一种全新的通信网络系统，这种网络系统只是在原有的GSM通信网络的基础上增加一些重要节点，如GGSN（Gateway GPRSSupporting Node，网关GPRS支持节点）和SGSN（Serving GSN，服务GPRS支持节点）组合成的另外一种网络，这种网络保留了GSM网络的所有特点。而新增加的GSN节点是GPRS网络中最重要的网络节点，这个节点具有移动路由管理功能，它可以连接各种类型的数据网络，并可以连到GPRS寄存器。GSN可以完成移动台和各种数据网络之间的数据传送和格式转换。GSN可以是一种类似于路由器的独立又备，也可以与GSM中的MSC集成在一起。GSN有两种类型：一种为SGSN（Serving GSN，服务GSN），另一种为GGSN（Gateway GSN，网关GSN），SGSN的主要作用是记录移动台的当前位置信息，并且在移动台和GGSN之间完成移动分组数据的发送和接收。GGSN主要是起网关作用，它可以和多种不同的数据网络连接，如ISDN、PSPDN和LAN等。有的文献中，把GGSN称为GPRS路由器。GGSN可以把GSM网中的GPRS分组数据包进行协议转换，从而可以把这些分组数据包传送到远端的TCP／IP或X.25网络。CDPD网络系统则是一个独立于GSM的网络系统，这套网络系统主要要基站、交换机和网络管理系统三部分组成。每个基站最多可安装六块信道板，每块信道板为移动终端提供一个19.2Kbps的空中接入，使移动终端进行全双工分组数据传输；同时它也负责频谱监测、频率管理。它通过一根64Kbps帧中继与交换机相联接。基站上的电路所有组件可以热插拔，更换元器件不会影响服务。CDPD交换机主要由两部分组成，它们是分组服务器和管理服务器。其中分组服务器负责分组数据交换，管理服务器负责用户帐户管理以及计费信息管理。交换机中的每个模块都是双个的，互为热备份，如一个模块发生故障，自动切换到另一个。而网络管理系统是负责对整个CDPD网络进行管理，网络的任一部分发生故障，就马上能观察到，并能远程进行设置和修改。CDPD网络系统是建立在TCP/IP基础上的一种开放系统结构，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、压缩数据纠错和重发和运用世界标准的IP寻址模式无线接入有力的结合在一起，提供同层网络的无缝连接、多协议网络服务。

功能

尽管GPRS和CDPD都是属于无线技术的范畴，但这两种技术的功能是完全不一样的，其中GPRS技术侧重于为个人用户服务，而CDPD则是为各级用户提供一种平台服务，具体表现在：

GPRS技术包含点对点面向连接的数据业务，该业务是为两个用户或者多个用户之间发送多分组的业务，该业务要求有建立连接、数据传送以及连接释放等工作程序；点对多点业务，该业务可以根据某个业务请求者的要求，把单一信息传送给多个用户。该业务又可以分为点对多点多信道广播业务、点对多点群呼业务和IP多点传播业务；点对点无连接型网络业务，该业务中的各个数据分组彼此互相独立，用户之间的信息传输不需要端到端的呼叫建立程序，分组的传送没有逻辑连接，分组的交付没有确认保护，是由IP协议支持的业务；GPRS除了提供点对点、点对多点的数据业务外，还能支持用户终端业务、补充业务、GSM短消息业务和各种GPRS电信业务。

CDPD适用的业务种类很多，例如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，都可用上CDPD系统。使用CDPD系统时，用户无需进行复杂的布线，无需经过漫长的拨号交易等待，对于一些临时性商业活动，可在银行取得实时的信用卡验证。与此同时，CDPD还可帮助实现"流动银行"；进行远程监控，运用CDPD作为您公司远程监控设备的通信手段，可节省经费、提高反映时间、提高服务水平。主要应用范围：供电部门的变压器设备、排水系统的泵站设备、气象数据采集设备、大街上的贩卖机、大楼电梯的监控等，CDPD还可满足对各类营业场合的财务、仓购以及住宅区的安全防范需求；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，都可使用CDPD系统。CDPD与GPS技术结合，可实现车辆实时定位、报警、调度和管理，具有以下几个优点：实时跟踪车辆位置、多文档界面、全面的车辆信息、方便的查询方式、静态漂移的解决、历史数据的存储以及回放功能等；进行移动办公，现代的生活节奏是快速的，许多工作或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、保险经纪、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、现场办公服务等等；进行无线炒股，现在人们有各种方法了解股市行情，但没有一种象CDPD炒股那样能同时具备：较高的传输速率、完备的信息查询、全面的图形显示、方便的使用携带以及低廉的通信费用等特点。

综合

通过上面的分析，我们对GPRS与CDPD的概念以及技术特点都有了一定的了解。为了能更好地了解这两种技术的异同，笔者特意从下面几个方面进行一下比较：

1、通信速度

GPRS通信所能达到的传输速度要比CDPD通信要高，不过GPRS通信的高速是通过牺牲信道资源来获取的。如果GSM一个载频中的8个信道全部被GPRS占用，传输速率可达到115kbit／s（理论上的无干扰情况）；如果仅占用一个信道，除去协议及纠错等信息外，真正用于传输数据的只有14kbit／s。而现有的大部分数据应用都是一些低速数据，CDPD所具有的19.2kbit／s已足够90％以上的应用需求。

2、投资成本

每一种通信网络都有自己的建设成本，如果投资成本较高的话，可能会影响到网络的进一步发展。经过测算，在GSM网络中每发展一个用户的成本约为2000元，GRPS用户的成本是根据网络规模决定的。一般来说，在CDPD的建网初期，基站数不会很多，加上必须的交换机与网管的投资，平摊到每个用户的成本约为2500～3000元左右。随着网络覆盖规模及网络容量的扩大，用户成本会显著降低。

3、使用情况

到目前为止，GPRS的标准仍没有规范化，在欧洲仍处于实验阶段，真正投入商用更是需要一段时间。并且GPRS并非是在GSM网络中传输数据的最终技术。在GSM网络的数据技术演进过程中，从电路型数据业务、HSCSD、GPRS、EDGE到最终的IMT-2000，这些技术并非都会实现，某些仅仅会成为过渡技术。而CDPD从1992年开始出现到现在，技术已经很成熟，并有了一套完整的CDPD规范，各个运营商可以根据这个统一的标准进行开发和应用。在许多国家和地区，CDPD在很多领域已得到了广泛的应用。在CDPD未出现以前，无线数据网络运营者只能选择专用网络。目前在美国乃至全世界，CDPD已成为最具竞争力的无线数据网络。

4、通信频率

GPRS与GSM共用频段，可用频段在900MHz有9MHz，1800MHz为10MHz。GSM采用TDMA/FDMA多址工作方式，每个频道有8个时隙（8信道）。依据小区用户数量（密度），GSM可采用不同的小区频率复用方式。CDPD是工作在AMPS频段，只有1MHz频段。由于GPRS可用频段宽，因此GPRS每个小区内可用于数据的信道数远大于CDPD，容易满足组建公网对信道数的需要。

5、通信资源

GPRS是通过占用GSM的语音信道来传输数据，这势必给本已拥塞的GSM带来更大的负担，数据用户的发展也会因语音用户而受到限制。不仅如此，GPRS对共享信道的用户数也有一定的限制，同时只能有几个用户共享信道。而CDPD作为一个专用数据网络，它的用户数可以达到很多，对于每一个PS，可以有15000个用户登记注册，对于一个群，用户数更是多达十几万个，而且同时可有二十几个用户共享信道，进行数据传输。我们知道，GPRS的实现方式有两种，一是拿出200kHz（8个信道）带宽中的14个信道，另一个是使用专用信道。采用方式一会减少20％的话音容量，方式二则需拿出2.4MHz的频段。GPRS数据用户容量受话务量限制；而CDPD网络可以同时注册15000用户／PS。

6、通信终端

目前只有Ericsson有GPRS的终端产品。而CDPD发展到今天，开发终端产品的厂商已经有根多。随着适于各种应用的终端产品的不断出现，终端的价格已呈现出了很快的下降趋势。比之GPRS，CDPD的终端有着很大的价格优势。

7、通信编码

GPRS采用卷积编码，推荐四种编码方式：CS-1～CS-4[CS-1(码率1/2)；CS-2(码率2/3)]，通过减少纠错比特适应不同传输信道质量要求。例如CS-1和CS-2编码纠错能力强，适用传输信道质量比较差的电路。CS-3和CS-4（无纠错）编码纠错能力差，适用传输信道质量好的电路使用，使用灵活方便。CDPD信道FEC编码只有一种Reed-Solomon，不如GPRS灵活。

8、通信安全

GRPS虽然也能对传输数据进行加密，但加密验证机制没有CDPD网络强，CDPD采用RC4加密技术，40位的密钥，正反信道采用不同的密钥，同时系统采用动态密钥管理，即网络自动分配的随机地址。服务器一端的密钥与你的无线MODEM的密钥匹配，你才能够登录上网。每次开机注册时的密钥都不相同。