GPRS与CDPD移动通信技术之比较

◎ 周勇生
　　GPRS与CDPD移动通信技术的最终目标都是为了帮助人们实现移动互联的梦想，它们在技术上各有哪些特色呢?

　　两种技术的概念

　　GPRS表示整合封包无线服务，它是利用“分组交换”（Packet-Switched）概念所发展的一套无线传输方式。GPRS利用4种不同的编码方式，每个时隙可提供的传输速率为 CS-1（9.05kbps）、CS-2（13.4kbps）、CS-3（15.6kbps）及CS-4（21.4kbps），每个用户最多可同时使用8个时隙，所以 GPRS最高传输速率为171.2kbps。
CDPD(Cellular Digital Packet Data, 蜂窝式数字分组数据)，是由美国移动通信公司（AMCI）等8大公司联合推出的一种无线数据通信技术规范。该标准的制订标志着无线数据传输成为现实。它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网络是一种新型的无线广域网系统，与现在市面上所见的无线局域网不同的是，该通信网络工作在800兆赫频段之间，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5k～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前向纠错(FEC)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。

　　两种系统的组成

　　GPRS网络是基于现有的GSM网络来实现的。在现有的GSM网络中需要增加一些节点，如GGSN（Gateway GPRS Supporting Node）和SGSN（Serving GSN）。CDPD网络系统由基站、交换机和网络管理系统组成。每个基站最多可安装6块信道板，每块信道板为移动终端提供一个19.2kbps的空中接口，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，更换元器件时不会影响服务。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账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，如果一个模块发生故障，自动切换到另一个。而网络管理系统负责对整个CDPD网络进行管理，网络的任一部分发生故障，管理系统马上就能观察到，并能远程进行设置和修改。

　　两种技术的应用

　　GPRS是在现有GSM网络上开通的一种新型的分组数据传输业务，在有GPRS承载业务支持的标准化网络协议的基础上，GPRS可以提供一系列交互式业务：

● 点对点面向连接的数据业务；

● 点对多点业务；

● 点对点无连接型网络业务。

CDPD适用的业务种类很多，使用方法灵活。目前主要应用在如下领域：

● 金融交易；

● 远程监控 ；

● 交通运输；

● 无线炒股。

　　两种技术的区别

　　GPRS与CDPD都可以提供数据业务服务，从技术与应用方面来看各有其特点，对于运营商而言，选择什么样的数据网络是提供数据业务的前提与关键。下面把GPRS和CDPD的性能作一个简单的对比。

　　1. 选择分析

　　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已成为具有竞争力的无线数据网络，而GPRS的标准到目前为止仍没有规范化，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。

　　2. 传输速度

　　和CDPD相比，GPRS传输速率较高，但它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115kbps（理论上）；如果仅占用1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14kbps。而现有的大部分数据应用都是一些低速数据，CDPD所具有的19.2kbps已足够90％以上的应用需求。

　　3. 信息资源

　　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。

　　4. 移动终端

　　CDPD发展到今天，开发终端产品的厂商已经有很多。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。同GPRS终端相比，CDPD的终端有着很大的价格优势。

　　5. 建设成本

　　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，加上必需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。

　　6. 安全保障

　　GPRS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用户的无线Modem的密钥匹配之后，用户才能够登录上网。每次开机注册时的密钥都不相同。

　　7. 系统类型

　　GPRS是基于GSM网络，共用GSM频率(900/1800MHz)，共享GSM网络的绝大部分基础设施，而CDPD是一种基于AMPS的无线广域网，它是一种专用数据网。

　　8. 通信容量

　　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。

　　9. 工作频率

　　GPRS与GSM共用频段，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。
　　10. 编码方式

　　GPRS采用卷积编码，推荐4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。

　　11. 服务质量

　　GPRS设置服务优先级3级可以协商确定，设置传输时延等级3级可以协商确定，设置传输可靠性等级3级，还设置用户吞吐量等级19级可以协商确定，使运营者能为用户提供多种有效的服务。而CDPD却没有上述功能。

　　12. 接收灵敏度

　　GPRS基站接收灵敏度低于CDPD，原因之一是GSM不同信道类型对应的误码率极限值不同，同时由于CDPD采用了空间分集技术，提高了接收机灵敏度。

摘自《计算机世界》