CDPD技术在无线通信中的应用

海之水

随着经济高速发展，社会信息化程度越来越高，互联网和多媒体的发展、技术进步以及世界范围内经济和技术的竞争加剧，人们对移动性、个性化、人性化和智能化提出了越来越高的要求。而无线通信技术就在这种情况下应运而生了，目前人们对类似GPRS、LMDS、WAP等无线通信技术都有了一定的了解，而对一种新型的无线通信技术--CDPD技术可能就知之甚少了。下面，笔者就针对这方面的技术，来谈谈自己的一些见解。

一、CDPD技术的发展历史

1992年美国几家大公司根据市场的需要，各自出资成立发展基金，开始对无线数据通信技术进行研究。1993年，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）系统的技术规范1.0版本，开始在已有的AMPS蜂窝移动电话网上提供分组交换数据业务，1995年CDPD系统版本升级至1.1。与此同时，美国多家大公司宣布支持CDPD规范，这些公司都是通信领域的巨头，它们的加入无疑给CDPD带来勃勃生机。在1994年2月，美国建立了第一个CDPD系统试验网，同年美国各硬件生产厂商、软件开发商以及通信服务商共同成立了CDPD论坛，主要目的是为了推动CDPD技术和市场的进一部发展。到了1995年，美国出现了第一个正式投入商用的CDPD网络，至今美国已基本实现全国覆盖，用户数量为20万左右。随后，CDPD开始从美国走向世界，目前世界上已经有很多国家开始提供了CDPD服务，另外还有很多国家正在进行试验。CDPD技术从1992年开始发展直到现在，已经经历另外几年的时间，目前在技术方面已经变得很成熟了，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。

CDPD是一种英文缩写，它的英文全称为Cellular Digital Packet Data，中文含义为蜂窝式数字分组数据，它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。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。所谓分组数据交换，就是将要传输的数据按一定的长度分组，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。采用这项技术可以实现通信资源的共享，大大地提高信道的利用率，降低通信成本。

CDPD技术将开放式接口、高传输速度、确定用户单元、空中数据加密、标准ＩＰ寻址模式有力结合在一起，成为公认的最佳无线数据通信规范。目前所有蜂窝移动系统都起源于美国的贝尔系统，蜂窝系统的构造是这样的:它把整个服务区划分为若干个子覆盖区，称为小区。且对每个小区用一台低功率收发信机覆盖，这个收发信机称为基站。整个小区内用户都由此基站完成通信。频率复用和小区分裂技术是蜂窝系统的最大优势，仅仅利用分配给基站的少量频带就可以为整个覆盖小区内的大量用户服务。

CDPD技术通过在蜂窝通信网上增加分组数据处理装置（无线和放大发射设备可与现有模拟通信系统共用），使蜂窝网能同时处理话音和数据业务。其基本思想是利用蜂窝网的空闲话音信道发送分组数据。它的成本低、覆盖面广。

CDPD系统是第一个基于TCP／IP的专用移动数据通信网络，已在北美及其他国家的许多领域中得到了广泛使用。到目前为止，还没有其他专用数据网络比CDPD具有更高的传输速率。CDPD通信网作为一个无线广域网，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。

三、CDPD技术的特点

CDPD系统最大的特点就是传输速度快，最高的通信速度可以达到19.2kbps。另外，在数据的安全性方面，由于采用了RC4加密技术，所以安全性相对较高；正反向信道密钥不对称，密钥由交换中心掌握，移动终端登录一次，交换中心自动核对旧密钥更换新的密钥一次，实行动态管理。此外，由于CDPD系统是基于TCP/IP的开放系统，因此我们可以很方便地接入Internet，所有基于TCP/IP协议的应用软件都可以无需修改直接使用；应用软件开发简便；移动终端通信编号直接使用IP地址。CDPD系统还支持用户越区切换和全网漫游、广播和群呼，支持移动速度达100km/h的数据用户，可与公用有线数据网络互联互通。CDPD网络在无线数据通信方面具有其他通信方式不具有的特点，例如在资源方面，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；在移动终端方面，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；在建设成本方面，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。还有最后一个特点需要说明的是，CDPD通信系统便于操作管理，该系统在用户授权登录上配置了各种功能。系统本身可以设定允许用户登录范围，并对登录进行管理。只有授权使用的用户才能登录系统。系统可以拒绝付费状态不好的用户登录。CDPD系统在用户的通信保密上功能非常强。

四、CDPD系统的组成

从网络结构上看，CDPD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。

五、CDPD技术的应用

基于CDPD的特点，CDPD适用的业务种类很多，使用方法灵活。CDPD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。目前主要应用在如下领域：

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”。

2、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。

3、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，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。

4、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。

5、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。

六、CDPD技术的展望

现代社会对数据通信需求正向多样化、个人化方向发展。而无线数据通信作为向社会公众迅速、准确、安全、灵活、高效地提供数据交流的有力手段，其市场需求也日益迫切。在美国，CDPD已成为全美最大的无线数据网，并已进入快速发展阶段。很多应用商看好CDPD的发展前景，纷纷加入应用开发工作中，有很多成熟的产品，如：定位GPS，调度，遥测等。相信在中国、在深圳，CDPD也能得到迅猛发展。展望未来的同时，我们也必须认识到，与传统通信技术和其他无线通信技术相比，CDPD通信技术才刚刚开始，还有很多问题有待解决。但其革命性的变化，会随着相关技术的不断完善而得到发展。