1、第第4章章 移动数据通信移动数据通信第第1节节移动数据通信概述移动数据通信概述第第2节节蜂窝移动数据通信蜂窝移动数据通信第第3节节CDPD分组数据业务分组数据业务第第4节节无绳移动数据通信无绳移动数据通信第第5节节 集群通信集群通信课后作业课后作业第第1节节 移动数据通信概述移动数据通信概述4.1.1 移动数据通信概念移动数据通信概念4.1.2 移动数据通信系统的组成和分类移动数据通信系统的组成和分类4.1.3 移动数据通信系统的主要技术问题移动数据通信系统的主要技术问题4.1.4 移动数据通信的网络技术比较移动数据通信的网络技术比较4.1.5 移动数据通信的发展前景与趋势移动数据通信的发展前
2、景与趋势移动数据通信移动数据通信主要指通信双方相对位置经常变化的无主要指通信双方相对位置经常变化的无线数据通信方式线数据通信方式常对应于广域、低速的公用或专用移动常对应于广域、低速的公用或专用移动通信网络通信网络通过与有线数据网络的互联，通过与有线数据网络的互联，将有线数将有线数据网络的应用扩展到移动和便携式终端据网络的应用扩展到移动和便携式终端移动数据通信系统的组成和分类移动数据通信系统的组成和分类移动数据通信系统的组成移动数据通信系统的组成移动数据通信网络移动数据通信网络用户终端用户终端移动数据业务，移动数据业务，按业务处理方法按业务处理方法分为：分为：事务处理型应用事务处理型应用接入式应
3、用接入式应用广播式应用广播式应用移动数据通信网络移动数据通信网络按功能分成三层：按功能分成三层：无线层无线层互连层互连层管理监控层管理监控层按用途和主要应用技术，按用途和主要应用技术，分成：分成：寻呼网络寻呼网络蜂窝网络蜂窝网络集群网络集群网络无绳网络无绳网络移动数据通信网络移动数据通信网络按功能分成三层：按功能分成三层：无线层无线层在移动用户和基础设施之间传送数据在移动用户和基础设施之间传送数据终端登记、管理和自动用户定位终端登记、管理和自动用户定位互连层互连层管理监控层管理监控层移动数据通信网络移动数据通信网络按功能分成三层按功能分成三层无线层无线层互连层互连层为来自无线层的数据在移动终端
4、之间或移动为来自无线层的数据在移动终端之间或移动终端与固定终端之间选择路由终端与固定终端之间选择路由通过各种有线传输媒介完成与固定数据终端通过各种有线传输媒介完成与固定数据终端的连接的连接管理监控层管理监控层移动数据通信网络移动数据通信网络按功能分成三层按功能分成三层无线层无线层互连层互连层管理监控层管理监控层网络的运行、维护网络的运行、维护用户管理用户管理计费管理计费管理寻呼网络寻呼网络指利用寻呼技术实现的单向指利用寻呼技术实现的单向/双向移动数双向移动数据传输。据传输。主要发送数字或文本消息主要发送数字或文本消息是应用时间最早的移动数据网络是应用时间最早的移动数据网络蜂窝网络蜂窝网络主要指
5、运用蜂窝通信技术，在现有的蜂窝主要指运用蜂窝通信技术，在现有的蜂窝移动通信网络基础上提供数据通信业务移动通信网络基础上提供数据通信业务主要用于公众数据服务，属于公用数据网主要用于公众数据服务，属于公用数据网络的范畴络的范畴蜂窝网络分类蜂窝网络分类按按制式制式分为：分为：模拟模拟蜂窝数据网络蜂窝数据网络数字数字蜂窝数据网络蜂窝数据网络按数据交换方式分为：按数据交换方式分为：按承载系统分为：按承载系统分为：蜂窝网络分类蜂窝网络分类按制式分为：按制式分为：按按数据交换方式数据交换方式分为：分为：电路交换电路交换蜂窝数据网络蜂窝数据网络分组交换分组交换蜂窝数据网络蜂窝数据网络按承载系统分为：按承载系统
6、分为：蜂窝网络分类蜂窝网络分类按制式分为：按制式分为：按数据交换方式分为：按数据交换方式分为：按按承载系统承载系统分为：分为：专用专用移动分组网络（如移动分组网络（如Data TAC、Mobitex）利用现有模拟蜂窝基础设施利用现有模拟蜂窝基础设施传输分组数据的传输分组数据的分组网络（如分组网络（如CDPD系统等）系统等）集群网络集群网络主要指利用集群技术进行移动数据传输主要指利用集群技术进行移动数据传输的通信网络。的通信网络。集群技术把有限的信道自动地、动态地、集群技术把有限的信道自动地、动态地、快速地分配给系统的所有用户，以最大快速地分配给系统的所有用户，以最大限度的利用系统信道和频率资源
7、限度的利用系统信道和频率资源主要用于公安、交通、铁路等行业部门主要用于公安、交通、铁路等行业部门的业务应用，属于的业务应用，属于专用专用数据网络数据网络主要系统：主要系统：TETRA系统和系统和iDEN系统系统无绳网络无绳网络属于微蜂窝或微微蜂窝的范畴属于微蜂窝或微微蜂窝的范畴特点：容量大、成本低、应用灵活特点：容量大、成本低、应用灵活与蜂窝移动通信技术之间是互补关系，与蜂窝移动通信技术之间是互补关系，可用于本地微型覆盖区域的移动数据传可用于本地微型覆盖区域的移动数据传输输常用系统包括：常用系统包括：DECT、PHS、PACS等等用户终端用户终端无线调制解调器和信息处理设备无线调制解调器和信息
8、处理设备例如：移动网卡例如：移动网卡+便携计算机便携计算机无线调制解调器根据选定的通信协议，无线调制解调器根据选定的通信协议，把信息处理设备发出的数据转换成无线把信息处理设备发出的数据转换成无线信道能传送的信号形式信道能传送的信号形式具有数据收发和处理能力的具有数据收发和处理能力的智能终端智能终端例如：支持例如：支持WAP功能的手机功能的手机事务处理型应用事务处理型应用通信双方为了达到一个共同的目的（事通信双方为了达到一个共同的目的（事务），要形成一种事务处理过程，主要务），要形成一种事务处理过程，主要表现在数据通信双方有一次或多次的相表现在数据通信双方有一次或多次的相互的请求和请求确认的信息
9、交换。互的请求和请求确认的信息交换。包括：包括：身份认证、车辆调度、文件交换、无线身份认证、车辆调度、文件交换、无线电子商务应用等电子商务应用等接入式应用接入式应用主要指移动工作站与提供网络接入的服主要指移动工作站与提供网络接入的服务器主机间的数据传输联系务器主机间的数据传输联系典型应用：典型应用：互联网接入、数据库接入和远程局域网互联网接入、数据库接入和远程局域网接入等接入等广播式应用广播式应用主要指单向的或不对称双向的移动数据主要指单向的或不对称双向的移动数据传输。传输。特点：移动终端接收的下行数据量要远特点：移动终端接收的下行数据量要远大于其上发数据量。消息常覆盖很大区大于其上发数据量。
10、消息常覆盖很大区域，可以重发多次，且不需要确认或不域，可以重发多次，且不需要确认或不需要立即确认需要立即确认包括：寻呼消息、广播短消息服务、天包括：寻呼消息、广播短消息服务、天气航班等消息、移动网络公告消息等气航班等消息、移动网络公告消息等移动数据通信系统移动数据通信系统的主要技术问题的主要技术问题移动信道传输移动信道传输移动信道移动信道移动信道传输技术移动信道传输技术移动数据网络的拓扑结构移动数据网络的拓扑结构移动信道移动信道移动信道传输媒体主要是空间，发射信移动信道传输媒体主要是空间，发射信号要经过空间的直射、反射和绕射，经号要经过空间的直射、反射和绕射，经多径传播到达接收设备，所以接收信
11、号多径传播到达接收设备，所以接收信号是是多径合成信号多径合成信号信道特性主要参量：信道特性主要参量：多径时延扩散有效值多径时延扩散有效值距离功率梯度距离功率梯度多普勒多普勒频谱频谱多普勒效应多普勒效应多普勒效应是为纪念多普勒效应是为纪念Christian Doppler而命名而命名,他于他于1842年首先提出这一理论。年首先提出这一理论。多普勒效应指出，波在波源移向观察者时频率多普勒效应指出，波在波源移向观察者时频率变高变高,而在波源远离观察者时频率变低。当观察而在波源远离观察者时频率变低。当观察者移动时也能得到同样的结论。者移动时也能得到同样的结论。在移动通信中，当移动台移向基站时，频率变在
12、移动通信中，当移动台移向基站时，频率变高，远离基站时，频率变低，所以我们在移动高，远离基站时，频率变低，所以我们在移动通信中要充分考虑多普勒效应。通信中要充分考虑多普勒效应。移动信道传输技术移动信道传输技术在数据蜂窝移动系统和移动数据网中采用频带利在数据蜂窝移动系统和移动数据网中采用频带利用率较高的数字调制方式，如用率较高的数字调制方式，如GMSK（高斯最小（高斯最小频移键控）、频移键控）、QPSK（四象限相移键控（四象限相移键控）在无线局域网中采用比较简单的调制技术，如在无线局域网中采用比较简单的调制技术，如BPSK（二进制相移键控（二进制相移键控）为提高数据传输速率，采取的措施有：为提高数
13、据传输速率，采取的措施有：分级接收技术、定向天线、更高的调制和编码技分级接收技术、定向天线、更高的调制和编码技术、自适应均衡技术、扩频技术等术、自适应均衡技术、扩频技术等移动数据网络的拓扑结构移动数据网络的拓扑结构集中控制集中控制结构结构具有有效利用信号发送功率、易于与现具有有效利用信号发送功率、易于与现有的有线骨干网相连等优点，现在的移有的有线骨干网相连等优点，现在的移动数据网多采用这种结构动数据网多采用这种结构分布式控制分布式控制结构结构多跳点多跳点结构结构移动数据通信的网络技术比较移动数据通信的网络技术比较移动数据通信网络的三种主要形式移动数据通信网络的三种主要形式专用分组网络专用分组网
14、络电路交换的蜂窝网络电路交换的蜂窝网络分组交换的蜂窝网络分组交换的蜂窝网络专用分组网络专用分组网络主要特点主要特点：从数据的：从数据的传输到交换都采用传输到交换都采用分组技术分组技术，用户端配置无线分组调制解，用户端配置无线分组调制解调器，通过专用的分组基站进入专用分调器，通过专用的分组基站进入专用分组网组网优点优点：最适合：最适合传递突发数据传递突发数据，占线时间，占线时间短，节省费用短，节省费用缺点缺点：建设专用数据网，投资大建设专用数据网，投资大电路交换的蜂窝网络电路交换的蜂窝网络主要特点主要特点：在传统的蜂窝电话网上使用专门的：在传统的蜂窝电话网上使用专门的调制解调器调制解调器来传输数
15、据。来传输数据。优点优点：应用范围广，很适合传输：应用范围广，很适合传输大数据量大数据量数据，数据，实施相对简单，初期占主导地位实施相对简单，初期占主导地位缺点缺点：信噪比较低，跨区时，连接质量难以保：信噪比较低，跨区时，连接质量难以保证，邻道干扰等，要求调制解调器具有较强的证，邻道干扰等，要求调制解调器具有较强的自适应能力和纠错功能，用户费用高自适应能力和纠错功能，用户费用高分组交换的蜂窝网络分组交换的蜂窝网络主要特点主要特点：通过在：通过在蜂窝网增加分组数据处理装蜂窝网增加分组数据处理装置置，使蜂窝网能同时处理话音和分组数据业务，使蜂窝网能同时处理话音和分组数据业务，充分利用信道的话务之间
16、的空闲时间传送无线充分利用信道的话务之间的空闲时间传送无线数据数据优点优点：采用高可靠性的纠错技术来提高传输质：采用高可靠性的纠错技术来提高传输质量，收费通常基于传递的信息量，安全性较高，量，收费通常基于传递的信息量，安全性较高，不需建专网不需建专网缺点缺点：分组数据网络各自有专用的无线接口和：分组数据网络各自有专用的无线接口和网络协议，使得网络不兼容网络协议，使得网络不兼容移动数据通信的发展前景与趋势移动数据通信的发展前景与趋势技术不断完善，功能不断增强技术不断完善，功能不断增强标准逐步统一，接口逐渐实现标准化标准逐步统一，接口逐渐实现标准化业务综合多样化业务综合多样化终端智能化，降低成本，
17、提高功能终端智能化，降低成本，提高功能第第2节节 蜂窝移动数据通信蜂窝移动数据通信4.2.1 电路交换蜂窝移动数据通信电路交换蜂窝移动数据通信4.2.2 分组交换蜂窝移动数据通信分组交换蜂窝移动数据通信4.2.3 短消息服务短消息服务电路交换蜂窝移动数据通信电路交换蜂窝移动数据通信模拟蜂窝移动数据通信模拟蜂窝移动数据通信数字蜂窝移动数据通信数字蜂窝移动数据通信主要缺陷主要缺陷模拟蜂窝移动数据通信模拟蜂窝移动数据通信主要系统包括：主要系统包括：NMT、TACS、AMPS数据业务一般有两类：数据业务一般有两类：三类传真三类传真计算机配上计算机配上MODEM的连接传送数据。的连接传送数据。移动用户设
18、备移动用户设备带有通信软件的带有通信软件的PC机、标准调制解调器和带机、标准调制解调器和带有移动无线收发设备的移动终端有移动无线收发设备的移动终端三类传真机或有传真功能的三类传真机或有传真功能的PC机与移动终端机与移动终端模拟蜂窝移动传输示意图模拟蜂窝移动传输示意图个人个人计算计算机机调制调制解调解调器器无线无线基站基站公用交换公用交换电话网电话网PSTN移动移动交换交换中心中心三类三类传真传真机机调制调制解调解调器器主计主计算机算机移动移动终端终端三类三类传真传真机机移动移动终端终端移动用户设备移动用户设备移动用户网络移动用户网络无线无线接口接口模拟蜂窝移动数据通信存在问题模拟蜂窝移动数据通
19、信存在问题移动无线信道是对误码率影响最大的因移动无线信道是对误码率影响最大的因素，主要包括：素，主要包括：信号的衰减和屏蔽（大楼后、隧道内等）信号的衰减和屏蔽（大楼后、隧道内等）相邻信道干扰、同频干扰相邻信道干扰、同频干扰越区切换越区切换缺点：缺点：不能区分数据、话音业务的不同不能区分数据、话音业务的不同安全保密性差安全保密性差数字蜂窝移动数据通信数字蜂窝移动数据通信GSM系统系统CDMA系统系统GSM系统的数据通信系统的数据通信GSM使用了使用了ISDN的一般机制，本身有传的一般机制，本身有传输数据的能力，且是数字传输信道，不输数据的能力，且是数字传输信道，不需要调制解调器。需要调制解调器。
20、GSM单个业务信道数据传输速率最高不单个业务信道数据传输速率最高不超过超过12kbps，与其它网络数据通信速率，与其它网络数据通信速率最高最高9.6kbps，即只能提供低速数据业务，即只能提供低速数据业务19:11:1537HSCSDHigh Speed Circuit Switched Data高速高速电电路交换路交换数据业务数据业务最高最高同时同时建立建立6个时隙个时隙的连接的连接-“时隙捆时隙捆绑绑”,可以达到可以达到57.6Kbps19:11:1638HSCSD它的业务类型与原有的承载业务相同，它的业务类型与原有的承载业务相同，仍采用电路交换技术，实际上是一种增仍采用电路交换技术，实际
21、上是一种增强型承载数据业务。强型承载数据业务。更适合于更适合于实时性实时性高的应用，如高速传真高的应用，如高速传真缺点：线路利用率低下，用户缺点：线路利用率低下，用户费用高费用高对于运营商：无须改变目前的对于运营商：无须改变目前的GSM硬件硬件设施，设施，只需在软件方面加以升级只需在软件方面加以升级即可即可19:11:1639GPRSGeneral Packet Radio Service通用分组无通用分组无线业务线业务在在GSM系统增加分组交换单元系统增加分组交换单元采用采用新的信道编码技术新的信道编码技术,一个时隙的传输一个时隙的传输速率由速率由9.6Kbps提高到提高到14.4Kbps使
22、用使用1到到8个时隙个时隙传输一路数据传输一路数据,数据速率数据速率最高可达最高可达115.2kbps19:11:1640GPRS采用采用分组交换分组交换技术，提高信道的利用率，技术，提高信道的利用率，有效利用无线资源，降低通信成本有效利用无线资源，降低通信成本 接入速度快，没有电路交换方式建立连接入速度快，没有电路交换方式建立连接所带来的时延接所带来的时延具有多种服务质量，可以灵活支持多种具有多种服务质量，可以灵活支持多种数据应用数据应用GSM系统中的系统中的绝大部分部件都不需要作绝大部分部件都不需要作硬件改动，只需作软件升级硬件改动，只需作软件升级。19:11:1641EDGEEnhanc
23、ed Data rates for GSM Evolution增强数据速率改进，又称作增强数据速率改进，又称作EGPRS使用使用高效调制方式高效调制方式：8-PSK调制和调制和GMSK，使每时隙的传输速率最高达，使每时隙的传输速率最高达48kbps，频谱效率可达，频谱效率可达0.5bit/s/Hz/基站基站允许集中使用最多允许集中使用最多8个时隙个时隙传输一路数据，传输一路数据，传输速率最高可达传输速率最高可达384kbps可使可使GSM提供多媒体业务，承载会议电提供多媒体业务，承载会议电视业务视业务 CDMA系统的数据通信系统的数据通信IS-95 CDMA：一个码信道速率：一个码信道速率9.
24、6kbps或或14.4kbps使用笔记本电脑的使用笔记本电脑的串口直接连接串口直接连接移动电移动电话或话或PCS手机，比手机，比GSM系统的系统的PCMCIA卡连接经济卡连接经济CDMA系统系统对数据传输的增强技术对数据传输的增强技术1.IS-95B，可同时分配，可同时分配8个信道给一个用个信道给一个用户，可支持最高数据速率户，可支持最高数据速率76.8kbps或或115.2kbps2.Cdma2000，2Mbps电路交换蜂窝移动数据通信电路交换蜂窝移动数据通信主要缺陷主要缺陷电路利用率不高，通信费用贵电路利用率不高，通信费用贵电路交换不适合交互式短报文的场合电路交换不适合交互式短报文的场合传
25、输速率不高传输速率不高连接建立时间较长连接建立时间较长提供的服务类型较少提供的服务类型较少分组交换分组交换蜂窝移动数据通信蜂窝移动数据通信主要两大类系统主要两大类系统专用分组交换蜂窝数据系统专用分组交换蜂窝数据系统利用现有模拟蜂窝基础设施传输分组数利用现有模拟蜂窝基础设施传输分组数据的分组网络（如据的分组网络（如CDPD系统系统等，详见等，详见下一节）下一节）专用分组交换蜂窝数据系统专用分组交换蜂窝数据系统从数据的传输到交换都采用分组技术，用从数据的传输到交换都采用分组技术，用户端配置无线分组调制解调器，通过专用户端配置无线分组调制解调器，通过专用的分组基站进入专用分组网，可以访问分的分组基站
26、进入专用分组网，可以访问分组网上的主机、数据库，也可以呼叫另一组网上的主机、数据库，也可以呼叫另一个移动数据终端个移动数据终端代表：代表：Data TAC系统系统、Mobitex系统系统缺点：只能为移动数据用户提供到分组交缺点：只能为移动数据用户提供到分组交换数据网用户的连接，覆盖面不够大，吞换数据网用户的连接，覆盖面不够大，吞吐量也不大。吐量也不大。Data TAC系统系统是由是由Motorola公司开发的。无线链路协公司开发的。无线链路协议为议为Motorola专利技术（专利技术（RD-LAP），整），整个网络可通过个网络可通过X.25或或TCP/IP协议与计算协议与计算机主机、公众分组数
27、据网以及机主机、公众分组数据网以及LAN相连相连工作频段：工作频段：806825MHz或或410470MHz工作速率：工作速率：19.2kbps或或9.6kbps实际速率：实际速率：28kbpsData TAC系统组成系统组成*交换系统交换系统ACC包括：无线网关、无线网络控制器、通包括：无线网关、无线网络控制器、通信控制器和网络管理中心信控制器和网络管理中心基站系统基站系统DSS包括：无线收发信机和基站控制器包括：无线收发信机和基站控制器用户设备用户设备包括：移动终端（包括：移动终端（PC、POS机、机、PDA等）等）和与其配套的无线调制解调器和与其配套的无线调制解调器Data TAC系统原
28、理系统原理*用户终端通过基站接入用户终端通过基站接入Data TAC网络，终端网络，终端通过无线通过无线Modem与基站交换数据，所用协议与基站交换数据，所用协议为为RD-LAP。基站与交换机通过通信线路相连。基站与交换机通过通信线路相连。Data TAC与公用分组网互联的协议是与公用分组网互联的协议是X.25，与与LAN或主机互联的协议为或主机互联的协议为X.25或或TCP/IP漫游时，要通过专线将漫游时，要通过专线将ACC的通信控制器连的通信控制器连接接Mobitex系统系统是由是由Ericsson和瑞典电信联合开发的，通和瑞典电信联合开发的，通信规程采用专利技术，但以信规程采用专利技术，
29、但以ISO模型为基模型为基础，可支持许多标准网络接口，包括础，可支持许多标准网络接口，包括TCP/IP和和X.25，采用的协议对所有的应，采用的协议对所有的应用开发者和制造商是公开的。协议的更用开发者和制造商是公开的。协议的更改和标准化由改和标准化由Mobitex经营协会负责经营协会负责工作频段：工作频段：450MHz或或900MHz工作速率：工作速率：1.2kbps或或8kbpsMobitex系统层次结构系统层次结构*基站基站BS区交换局区交换局MOX主交换局主交换局MHX网络控制中心网络控制中心NOC短消息服务短消息服务短消息服务（短消息服务（Short Messaging Service
30、，SMS）是一种使用移动设备发送和接收文本信是一种使用移动设备发送和接收文本信息的技术。息的技术。消息可能传递于消息可能传递于移动通信系统和移动通信用户之间移动通信系统和移动通信用户之间PSTN系统与移动通信用户之间系统与移动通信用户之间移动通信用户之间移动通信用户之间短消息服务技术短消息服务技术短消息通过短消息通过数字控制信道数字控制信道传递，而其它数据传递，而其它数据业务是通过无线接口上的业务是通过无线接口上的电路交换数字业务电路交换数字业务信道信道传递传递GSM系统中，引入系统中，引入短消息服务中心短消息服务中心SMSC作作为短消息的存储转发单元，消息只与用户和为短消息的存储转发单元，消
31、息只与用户和SMSC有关，而与其他有关，而与其他GSM基础设施无关。基础设施无关。SMS需要需要硬件硬件产品的产品的支持支持，现在大多数移动，现在大多数移动设备、手机产品都具有设备、手机产品都具有SMS功能。功能。短消息长度短消息长度许多移动站共用数字控制信道，为避免许多移动站共用数字控制信道，为避免争用造成的延迟过长和较重负荷，规定争用造成的延迟过长和较重负荷，规定短信息长度短信息长度在在点对点点对点通信中，最多通信中，最多140个字节个字节在广播通信中，最多在广播通信中，最多83个字节个字节短消息中心号码短消息中心号码 在在No.7信令消息中使用的、代表短消息中心信令消息中使用的、代表短消
32、息中心的号码的号码 结构：结构：13SH00X1X2X3500 X1X2X3与当地的长途区号相同，两位长途区号与当地的长途区号相同，两位长途区号的地区的地区X3设为设为0 例如，沈阳移动短消息中心的号码为例如，沈阳移动短消息中心的号码为13800240500用户发送短消息前，必须先设置短消息中心用户发送短消息前，必须先设置短消息中心号码号码短消息服务优点短消息服务优点发送一条短消息与大约发送一条短消息与大约1秒钟的语音呼叫秒钟的语音呼叫所占用的空间相当，故其通讯所占用的空间相当，故其通讯费用费用十分十分低廉低廉。是是GSM中唯一不要求建立端到端业务路中唯一不要求建立端到端业务路径的业务，即使移
33、动台径的业务，即使移动台关机仍可关机仍可进行短进行短消息消息传输传输。第第3节节 CDPD分组数据业务分组数据业务4.3.1 CDPD发展历史发展历史4.3.2 CDPD的网络结构与系统组成的网络结构与系统组成4.3.3 CDPD原理原理4.3.4 CDPD的协议模型的协议模型*4.3.4 CDPD的主要特点的主要特点4.3.5 CDPD的主要业务应用的主要业务应用CDPDCellular Digital Packet Data（蜂窝数字（蜂窝数字分组数据交换）分组数据交换）是以数字分组数据技术为基础，以蜂窝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移动通信为组网方式
34、的移动无线数据通信技术信技术是一种使用是一种使用AMPS模拟蜂窝电话系统模拟蜂窝电话系统800MHz和和900MHz信道上未被使用的带信道上未被使用的带宽来进行数据传送的系统。宽来进行数据传送的系统。CDPD发展历史发展历史1992年美国几大蜂窝运营商根据市场的需要，出资年美国几大蜂窝运营商根据市场的需要，出资成立发展基金对无线数据通信技术进行研究成立发展基金对无线数据通信技术进行研究1993年年CDPD规范规范1.0版草案问世，美国多家大公司版草案问世，美国多家大公司宣布支持宣布支持CDPD规范规范1994年年2月美国建立了第一个试验网月美国建立了第一个试验网1995年中，美国出现了第一个正
35、式投入商用的年中，美国出现了第一个正式投入商用的CDPD网络网络2001年，美国已基本实现全国覆盖，用户数量约为年，美国已基本实现全国覆盖，用户数量约为20万万CDPD发展历史发展历史1995年后年后CDPD从美国走向世界，很从美国走向世界，很 多多国家和地区开始提供国家和地区开始提供CDPD服务或进行服务或进行试验试验CDPD发展历史发展历史CDPD是最受欢迎的提供给遥测装置的是最受欢迎的提供给遥测装置的第一代无线数据解决方案。第一代无线数据解决方案。2004年，主要运营商在美国宣布计划关年，主要运营商在美国宣布计划关闭闭CDPD服务。服务。2005年年7月，月，AT&T和和Cingular
36、的的CDPD网络被关闭。网络被关闭。几种蜂窝移动数据通信发展比较几种蜂窝移动数据通信发展比较CDPD的的系统组成系统组成与与网络结构网络结构CDPD系统主要由三个部分组成：系统主要由三个部分组成：MDBS（移动数据基站）（移动数据基站）MDIS（移动数据中介系统）（移动数据中介系统）MES（移动终端系统）（移动终端系统）CDPD系统结构图系统结构图CDPD的网络结构图的网络结构图MDBS（移动数据基站）（移动数据基站）为用户提供无线接口和无线接续、频谱为用户提供无线接口和无线接续、频谱管理和自动信道跳频。管理和自动信道跳频。通过一根通过一根64kbps帧中继与交换机相联帧中继与交换机相联 组成
37、组成收发信机收发信机MODEM计算机控制模块计算机控制模块电源模块电源模块收发信机和收发信机和MODEM每个收发信机和每个收发信机和MODEM模块支持一个模块支持一个CDPD信道信道无线收发信机产生可用信道所需的频率无线收发信机产生可用信道所需的频率MODEM负责负责CDPD数字信号处理数字信号处理计算机控制模块计算机控制模块负责负责MDBS内控制信号与数据信号的路内控制信号与数据信号的路由选择由选择通过专用接口连接到通过专用接口连接到CDPD网管系统，网管系统，对对MDBS进行控制和监视进行控制和监视MDIS（移动数据中介系统）（移动数据中介系统）组成组成分组服务器：负责分组服务器：负责ME
38、S到其它到其它MES或固定或固定终端的分组路由选择终端的分组路由选择管理服务器：通过提供鉴别、登记、信息转管理服务器：通过提供鉴别、登记、信息转换、系统计费数据收集等方面的功能来支持换、系统计费数据收集等方面的功能来支持分组服务器分组服务器通过中介系统通过中介系统IS，采用，采用TCP/IP，连接到，连接到公用分组数据网或专用分组网公用分组数据网或专用分组网CDPD的移动终端设备的移动终端设备即即CDPD的用户端设备，由移动终端和的用户端设备，由移动终端和CDPD无线无线Modem组成组成CDPD无线无线Modem负责管理无线链路和负责管理无线链路和协议协议移动终端与无线移动终端与无线Mode
39、m之间的通信采用之间的通信采用标准的串口协议，如：串行网际协议标准的串口协议，如：串行网际协议(SLIP)或点对点协议或点对点协议(PPP)CDPD的移动终端设备分类的移动终端设备分类按按MODEM物理接口来区分，有三种：物理接口来区分，有三种：PCMCIA：主要用于具有：主要用于具有PCMCIA插槽插槽的便携式电脑和掌上型电脑的便携式电脑和掌上型电脑RS-232：连接各种计算机的串行口，包：连接各种计算机的串行口，包括括PC、单片机及其它具有串行口的专用、单片机及其它具有串行口的专用设备设备内置内置PCI插槽型：集计算机与无线插槽型：集计算机与无线Modem于一体的设备，如无线于一体的设备，
40、如无线POS机、机、无线炒股机等无线炒股机等CDPD原理原理1.将要传输的数据按一定的长度分组将要传输的数据按一定的长度分组2.给每一个数据段加上收发终端地址及其它控制信给每一个数据段加上收发终端地址及其它控制信息息3.寻找一个空闲的话音信道寻找一个空闲的话音信道4.把来自不把来自不 同数据源的数据分组在空闲信道上进行同数据源的数据分组在空闲信道上进行交织传输交织传输5.当语音用户要求占用该信道时，当语音用户要求占用该信道时，CDPD系统将重系统将重新寻找新的空闲信道，并利用信道跳频技术，自新寻找新的空闲信道，并利用信道跳频技术，自动跳到新的空闲信道，直到传输完成动跳到新的空闲信道，直到传输完
41、成分组数据通信原理示意图分组数据通信原理示意图CDPD的数据发送处理过程的数据发送处理过程 1.数据被分段、加密后，加入终端标志形成数数据被分段、加密后，加入终端标志形成数据帧据帧2.每帧分成每帧分成282bit的块，通过的块，通过RS编码，形成编码，形成378bit的帧的帧3.上述帧经上述帧经GMSK调制后送往蜂窝网上的信道调制后送往蜂窝网上的信道4.多址访问协议使用数字监听多址访问冲突多址访问协议使用数字监听多址访问冲突检测检测(DSMACD)：先监听是否有空闲信道，：先监听是否有空闲信道，如果有，立即发送数据帧；否则等待，直到如果有，立即发送数据帧；否则等待，直到系统有空闲信道系统有空闲
42、信道CDPD的协议模型图的协议模型图 CDPD的协议模型的协议模型*自下而上依次为：自下而上依次为：物理层物理层MAC(媒体接入控制媒体接入控制)层层LLC(逻辑链路控制逻辑链路控制)层层 LLR层层SNDCP(子网依赖结合协议子网依赖结合协议)层层网络层网络层 物理层物理层*为射频接口部分，物理链路负责提供空中接口为射频接口部分，物理链路负责提供空中接口的射频信道的射频信道MES与与MDBS间靠一对间靠一对30kHz的的RF信道进行通信道进行通信，从信，从MDBS至至MES的信道称正向信道，从的信道称正向信道，从MES至至MDBS的信道称反向信道，一对正、反的信道称反向信道，一对正、反向信道
43、形成了一条向信道形成了一条CDPD信道流信道流信道流使用的调制方式为信道流使用的调制方式为GMSK(相对带宽相对带宽BT0.5)，调制速率为，调制速率为19.2kb/sMAC(媒体接入控制媒体接入控制)层层*定义和分配空中接口的定义和分配空中接口的CDPD逻辑信道，逻辑信道，使得这些信道能被不同的移动台共享。使得这些信道能被不同的移动台共享。CDPD的逻辑信道分为的逻辑信道分为广播信道广播信道控制：用于广播控制信息控制：用于广播控制信息管理：用于广播无线资源管理信息管理：用于广播无线资源管理信息点对点业务信道点对点业务信道MAC(媒体接入控制媒体接入控制)层层*每个逻辑信道都分配了一个叫临时设
44、备每个逻辑信道都分配了一个叫临时设备识别号识别号(TEI)的信道号，在点对点数据链的信道号，在点对点数据链路连接建立之前，分配给与这次连接相路连接建立之前，分配给与这次连接相对应的对应的MES，该，该MES就用分配的就用分配的TEI值值发送并接收包含指定发送并接收包含指定TEI值的帧。值的帧。LLC(逻辑链路控制逻辑链路控制)层层*基于无线链路协议：基于无线链路协议：MDLP（移动数据链路（移动数据链路协议协议)在在MES内实现的内实现的MDLP与位于它的服务与位于它的服务MDIS中的对等中的对等MDLP通信通信LLC层负责在高层（层负责在高层（SNDCP）的）的SNDC数据数据单元上形成单元
45、上形成LLC地址、帧字段，从而生成完地址、帧字段，从而生成完整的整的LLC帧帧LLC可以实现点对多点的寻址和数据的重发可以实现点对多点的寻址和数据的重发控制控制 SNDCP(子网依赖结合协议子网依赖结合协议)层层*完成传送数据的分组、打包、数据压缩，完成传送数据的分组、打包、数据压缩，确定确定TCPIP地址和加密方式地址和加密方式提供提供SNDCP顶层多个网络层实体的复顶层多个网络层实体的复接接数据被分割为一个或多个数据被分割为一个或多个NPDU(网络协议数据单元网络协议数据单元)数据包单元，数据包单元，放置到放置到LLC帧内帧内 网络层网络层*协议为协议为TCPIP和和X.25协议协议 LL
46、R（逻辑链路转送）层（逻辑链路转送）层*MDBS中的中的LLR层负责转送层负责转送MES和和MDIS之间的之间的LLC帧帧LLR层对于层对于MDLP数据单元来说是完全数据单元来说是完全透明的，即不负责处理透明的，即不负责处理MDIP数据数据 CDPD的主要特点的主要特点技术特点技术特点业务特点业务特点CDPD的技术特点的技术特点无线广域网无线广域网工作频率：工作频率：800兆，这个频段具有一定的穿透兆，这个频段具有一定的穿透和绕射能力，干扰较少；和绕射能力，干扰较少；空中信道通信速率：空中信道通信速率：19.2Kbps，去掉分组数据，去掉分组数据打包以及信道复用的一些开销，对用户来说数打包以及
47、信道复用的一些开销，对用户来说数据传输速率一般为据传输速率一般为5-10Kbps，最高可以达到，最高可以达到15Kbps左右；左右；全双工的通信方式全双工的通信方式 无差错的数据传送：通过无差错的数据传送：通过FEC前向纠错和自动前向纠错和自动反馈重发技术，保证进行无差错的传输数据反馈重发技术，保证进行无差错的传输数据CDPD的技术特点的技术特点基于基于TCP/IP的开放系统：方便接入的开放系统：方便接入Internet，传输延迟小，所有基于传输延迟小，所有基于TCP/IP协议的应用软件协议的应用软件都可以直接使用，应用软件开发简便，移动终都可以直接使用，应用软件开发简便，移动终端通信编号直接
48、使用端通信编号直接使用IP地址地址终端移动速率范围较高：车速终端移动速率范围较高：车速 120km/h时，时，CDPD终端数据收发正常、不中断终端数据收发正常、不中断安全可靠、防数据泄漏、防烧机安全可靠、防数据泄漏、防烧机支持广播与群呼支持广播与群呼CDPD的业务特点的业务特点适合交通运输方面远程的调控；如车辆的调遣和监控适合交通运输方面远程的调控；如车辆的调遣和监控等。提高对故障或异常现象的反应时间，提高服务水等。提高对故障或异常现象的反应时间，提高服务水平平常用于无人值守工作的遥测监控，如远端设备数据的常用于无人值守工作的遥测监控，如远端设备数据的采集与分析、数据库管理以及网络服务等采集与
49、分析、数据库管理以及网络服务等保护人们的生命安全。如用于危险区域设备的监控，保护人们的生命安全。如用于危险区域设备的监控，从而避免或减少操作人员与危险接触的机会从而避免或减少操作人员与危险接触的机会适于户外移动办公人员的实时办公，提高工作的及时适于户外移动办公人员的实时办公，提高工作的及时性和效率性性和效率性降低成本，方便实用降低成本，方便实用CDPD的主要业务应用的主要业务应用广播业务（特定区域）广播业务（特定区域）多址广播业务（特定用户组，不论位置）多址广播业务（特定用户组，不论位置）域名服务域名服务用户定位业务用户定位业务信息处理业务（电子邮件、自动暂存）信息处理业务（电子邮件、自动暂存
50、）查询业务（需信息数据库支持）查询业务（需信息数据库支持）个人增值主机业务个人增值主机业务CDPD 的主要应用领域的主要应用领域传送比赛结果至新闻传送比赛结果至新闻媒介和教练媒介和教练派遣服务车辆派遣服务车辆发送医疗发送医疗 数据数据提供信用卡验证服务提供信用卡验证服务现场服务人员通过计现场服务人员通过计算机发送和接受顾客算机发送和接受顾客维修信息维修信息 以及其他以及其他要求的实时信息要求的实时信息遥控石油井和煤气管遥控石油井和煤气管道道移动办公移动办公流动银行流动银行全球卫星定位全球卫星定位上因特网上因特网电力系统的调度自动电力系统的调度自动化和配电自动化系统化和配电自动化系统的通讯等的通
