無線通信技術之CDPD PK GPRS

GPRS的英文全稱為General Packet Radio Service，翻譯成中文就是通用分組無線業務的意思，這種無線業務是在現有GSM網絡上開通的一種新型的分組數據傳輸業務，它是利用而"分封交換"（Packet-Switched）的概念所發展出的一套無線傳輸方式。GPRS采用分組交換技術，它可以讓多個用戶共享某些固定的信道資源。如果把空中接口上的TDMA幀中的8個時隙都用來傳送數據，那么數據速率最高可達164kb／8.GSM空中接口的信道資源既可以被話音占用，也可以被GPRS數據業務占用。當然在信道充足的條件下，可以把一些信道定義為GPRS專用信道。GPRS技術能讓通信永遠在線，GPRS的實時功能可以使諸如新聞標題、比賽成績、交通路況等重要數據均可在語音呼叫之外的一個獨立的信道自由進出而不影響正常的通話，GPRS網絡的傳輸速度最快將達到115K，其上網速度比家用電腦使用的56．6kbp s調制解調器上網速率還要快；其收費方式是以流量的多少計算費用，用戶只需按實際傳送的數據量付費。

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CDPD的英文全稱為Cellular Digital Packet Data，中文的意思為蜂窩式數字分組數據，這種技術是由美國移動通信公司（AMCI）等八大公司聯合推出蜂窩數字分組數據通信（CDPD）系統的一種無線數據通信技術規范，這種規范是以數字分組數據技術為基礎，以蜂窩移動通信為組網方式的移動無線數據通信技術。CDPD是一個新型的無線廣域網系統，它與現在市面上所見的無線局域網不同的是，該通信網絡的工作在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。該網絡所能達到的信道速率為19.2Kbps，去掉分組數據打包以及信道復用的一些開銷，對用戶來說數據傳輸速率一般為5-10Kbps，最高可以達到15Kbps左右。使用CDPD技術組成的通信系統，采用全雙工的通信方式，所以它可以同時收發數據，另外該通信網絡通過FEC前向糾錯和自動反饋重發技術，保證在其網絡上傳輸的數據不會出現差錯。

原理

GPRS網絡并不是一種全新的通信網絡系統，這種網絡系統只是在原有的GSM通信網絡的基礎上增加一些重要節點，如GGSN（Gateway GPRSSupporting Node，網關GPRS支持節點）和SGSN（Serving GSN，服務GPRS支持節點）組合成的另外一種網絡，這種網絡保留了GSM網絡的所有特點。而新增加的GSN節點是GPRS網絡中最重要的網絡節點，這個節點具有移動路由管理功能，它可以連接各種類型的數據網絡，并可以連到GPRS寄存器。GSN可以完成移動臺和各種數據網絡之間的數據傳送和格式轉換。GSN可以是一種類似于路由器的獨立又備，也可以與GSM中的MSC集成在一起。GSN有兩種類型：一種為SGSN（Serving GSN，服務GSN），另一種為GGSN（Gateway GSN，網關GSN），SGSN的主要作用是記錄移動臺的當前位置信息，并且在移動臺和GGSN之間完成移動分組數據的發送和接收。GGSN主要是起網關作用，它可以和多種不同的數據網絡連接，如ISDN、PSPDN和LAN等。有的文獻中，把GGSN稱為GPRS路由器。GGSN可以把GSM網中的GPRS分組數據包進行協議轉換，從而可以把這些分組數據包傳送到遠端的TCP／IP或X.25網絡。CDPD網絡系統則是一個獨立于GSM的網絡系統，這套網絡系統主要要基站、交換機和網絡管理系統三部分組成。每個基站最多可安裝六塊信道板，每塊信道板為移動終端提供一個19.2Kbps的空中接入，使移動終端進行全雙工分組數據傳輸；同時它也負責頻譜監測、頻率管理。它通過一根64Kbps幀中繼與交換機相聯接。基站上的電路所有組件可以熱插拔，更換元器件不會影響服務。CDPD交換機主要由兩部分組成，它們是分組服務器和管理服務器。其中分組服務器負責分組數據交換，管理服務器負責用戶帳戶管理以及計費信息管理。交換機中的每個模塊都是雙個的，互為熱備份，如一個模塊發生故障，自動切換到另一個。而網絡管理系統是負責對整個CDPD網絡進行管理，網絡的任一部分發生故障，就馬上能觀察到，并能遠程進行設置和修改。CDPD網絡系統是建立在TCP/IP基礎上的一種開放系統結構，將開放式接口、高傳輸速度、用戶單元確定、空中鏈路加密、空中數據加密、壓縮數據糾錯和重發和運用世界標準的IP尋址模式無線接入有力的結合在一起，提供同層網絡的無縫連接、多協議網絡服務。

功能

盡管GPRS和CDPD都是屬于無線技術的范疇，但這兩種技術的功能是完全不一樣的，其中GPRS技術側重于為個人用戶服務，而CDPD則是為各級用戶提供一種平臺服務，具體表現在：

GPRS技術包含點對點面向連接的數據業務，該業務是為兩個用戶或者多個用戶之間發送多分組的業務，該業務要求有建立連接、數據傳送以及連接釋放等工作程序；點對多點業務，該業務可以根據某個業務請求者的要求，把單一信息傳送給多個用戶。該業務又可以分為點對多點多信道廣播業務、點對多點群呼業務和IP多點傳播業務；點對點無連接型網絡業務，該業務中的各個數據分組彼此互相獨立，用戶之間的信息傳輸不需要端到端的呼叫建立程序，分組的傳送沒有邏輯連接，分組的交付沒有確認保護，是由IP協議支持的業務；GPRS除了提供點對點、點對多點的數據業務外，還能支持用戶終端業務、補充業務、GSM短消息業務和各種GPRS電信業務。

CDPD適用的業務種類很多，例如在商業金融交易領域，如持卡購物、證券交易、電子銀行、金融保險、POS系統等，都可用上CDPD系統。使用CDPD系統時，用戶無需進行復雜的布線，無需經過漫長的撥號交易等待，對于一些臨時性商業活動，可在銀行取得實時的信用卡驗證。與此同時，CDPD還可幫助實現"流動銀行"；進行遠程監控，運用CDPD作為您公司遠程監控設備的通信手段，可節省經費、提高反映時間、提高服務水平。主要應用范圍：供電部門的變壓器設備、排水系統的泵站設備、氣象數據采集設備、大街上的販賣機、大樓電梯的監控等，CDPD還可滿足對各類營業場合的財務、倉購以及住宅區的安全防范需求；在交通運輸行業，如汽車調度、路由導引，車流量測控、車輛GPS自動定位跟蹤、汽車防盜、出租車移動刷卡消費等場合，都可使用CDPD系統。CDPD與GPS技術結合，可實現車輛實時定位、報警、調度和管理，具有以下幾個優點：實時跟蹤車輛位置、多文檔界面、全面的車輛信息、方便的查詢方式、靜態漂移的解決、歷史數據的存儲以及回放功能等；進行移動辦公，現代的生活節奏是快速的，許多工作或業務都需要在辦公室以外的地方進行，如交警、工商、稅務人員、新聞記者、律師、房地產代理、保險經紀、銀行經理、行政官員等，他們需要利用移動數據終端查詢主機數據庫，進行實時數據交換，訪問及控制，實現新聞采訪的文件傳遞、現場辦公服務等等；進行無線炒股，現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用等特點。

綜合

通過上面的分析，我們對GPRS與CDPD的概念以及技術特點都有了一定的了解。為了能更好地了解這兩種技術的異同，筆者特意從下面幾個方面進行一下比較：

1、通信速度

GPRS通信所能達到的傳輸速度要比CDPD通信要高，不過GPRS通信的高速是通過犧牲信道資源來獲取的。如果GSM一個載頻中的8個信道全部被GPRS占用，傳輸速率可達到115kbit／s（理論上的無干擾情況）；如果僅占用一個信道，除去協議及糾錯等信息外，真正用于傳輸數據的只有14kbit／s。而現有的大部分數據應用都是一些低速數據，CDPD所具有的19.2kbit／s已足夠90％以上的應用需求。

2、投資成本

每一種通信網絡都有自己的建設成本，如果投資成本較高的話，可能會影響到網絡的進一步發展。經過測算，在GSM網絡中每發展一個用戶的成本約為2000元，GRPS用戶的成本是根據網絡規模決定的。一般來說，在CDPD的建網初期，基站數不會很多，加上必須的交換機與網管的投資，平攤到每個用戶的成本約為2500～3000元左右。隨著網絡覆蓋規模及網絡容量的擴大，用戶成本會顯著降低。

3、使用情況

到目前為止，GPRS的標準仍沒有規范化，在歐洲仍處于實驗階段，真正投入商用更是需要一段時間。并且GPRS并非是在GSM網絡中傳輸數據的最終技術。在GSM網絡的數據技術演進過程中，從電路型數據業務、HSCSD、GPRS、EDGE到最終的IMT-2000，這些技術并非都會實現，某些僅僅會成為過渡技術。而CDPD從1992年開始出現到現在，技術已經很成熟，并有了一套完整的CDPD規范，各個運營商可以根據這個統一的標準進行開發和應用。在許多國家和地區，CDPD在很多領域已得到了廣泛的應用。在CDPD未出現以前，無線數據網絡運營者只能選擇專用網絡。目前在美國乃至全世界，CDPD已成為最具競爭力的無線數據網絡。

4、通信頻率

GPRS與GSM共用頻段，可用頻段在900MHz有9MHz，1800MHz為10MHz。GSM采用TDMA/FDMA多址工作方式，每個頻道有8個時隙（8信道）。依據小區用戶數量（密度），GSM可采用不同的小區頻率復用方式。CDPD是工作在AMPS頻段，只有1MHz頻段。由于GPRS可用頻段寬，因此GPRS每個小區內可用于數據的信道數遠大于CDPD，容易滿足組建公網對信道數的需要。

5、通信資源

GPRS是通過占用GSM的語音信道來傳輸數據，這勢必給本已擁塞的GSM帶來更大的負擔，數據用戶的發展也會因語音用戶而受到限制。不僅如此，GPRS對共享信道的用戶數也有一定的限制，同時只能有幾個用戶共享信道。而CDPD作為一個專用數據網絡，它的用戶數可以達到很多，對于每一個PS，可以有15000個用戶登記注冊，對于一個群，用戶數更是多達十幾萬個，而且同時可有二十幾個用戶共享信道，進行數據傳輸。我們知道，GPRS的實現方式有兩種，一是拿出200kHz（8個信道）帶寬中的14個信道，另一個是使用專用信道。采用方式一會減少20％的話音容量，方式二則需拿出2.4MHz的頻段。GPRS數據用戶容量受話務量限制；而CDPD網絡可以同時注冊15000用戶／PS。

6、通信終端

目前只有Ericsson有GPRS的終端產品。而CDPD發展到今天，開發終端產品的廠商已經有根多。隨著適于各種應用的終端產品的不斷出現，終端的價格已呈現出了很快的下降趨勢。比之GPRS，CDPD的終端有著很大的價格優勢。

7、通信編碼

GPRS采用卷積編碼，推薦四種編碼方式：CS-1～CS-4[CS-1(碼率1/2)；CS-2(碼率2/3)]，通過減少糾錯比特適應不同傳輸信道質量要求。例如CS-1和CS-2編碼糾錯能力強，適用傳輸信道質量比較差的電路。CS-3和CS-4（無糾錯）編碼糾錯能力差，適用傳輸信道質量好的電路使用，使用靈活方便。CDPD信道FEC編碼只有一種Reed-Solomon，不如GPRS靈活。

8、通信安全

GRPS雖然也能對傳輸數據進行加密，但加密驗證機制沒有CDPD網絡強，CDPD采用RC4加密技術，40位的密鑰，正反信道采用不同的密鑰，同時系統采用動態密鑰管理，即網絡自動分配的隨機地址。服務器一端的密鑰與你的無線MODEM的密鑰匹配，你才能夠登錄上網。每次開機注冊時的密鑰都不相同。