数字移动通信系统数据业务及发展

数字移动通信系统数据业务及发展（张静）
[摘要] 本文介绍了第三代数字移动通信支持的数据业务，包括蜂窝数字分组数据业务和
数字移动通信系统无线数据业务及它们的发展情况。
[关键词]GSM；数据业务；蜂窝数字分组数据
1引言
    数据通信技术是当今信息技术领域十分活跃的一个方向，Internet技术的发展直接
导致了电信网、计算机网、电视网三网的融合和信息产业结构的调整，促进了ATM／IP交
换机技术的发展，使得移动通信与数据业务、多媒体业务相结合的第三代移动通信成为
近年来人们研究的热点。
    1994年出现在北美的CDPD（蜂窝数字分组数据）系统，最初是基于AMPS蜂窝移动电
话系统之上的分组数据交换系统，它采用TCP／IP协议，利用话音信道的间隙传送数据。
随着数据业务的发展，国外开始采用专用信道甚至专门的CDPD系统来传送数据。1994年4
月由多家运营商、设备制造商、系统集成商。软件及应用开发商等发起成立了CDPD论坛，
制定了CDPD的技术规范，共同推动CDPD技术和市场发展。
    1995年以来，我国移动通信在数字化和市场竞争的推动下，进入了第二代数字系统
为主的快速发展轨道。当前，全球GSM用户超过1亿，其中中国电信的用户数占七分之一，
中国电信的GSM电话网已成为世界上服务范围最广、业务种类最多的移动电话网之一。据
有关专家预测，中国电信移动电话用户到1999年底有望突破4000万大关。中国联通计划
到2003年移动通信用户总数力争达到3500万户左右。
    GSM无线数据业务使得人们不受空间、地域的限制，随时随地获取所需的信息，可以
在移动中收发E-mail、收发传真、访问Internet等通信，它是数据通信技术和移动通信
技术的结合。正在演进的GSM系统和IMT－2000将提供更为强大的数据业务功能。与此同
时，无线数据业务的范畴也在不断地拓展，由于GSM甚至IMT－2000提供的只是应用层以
下的功能，运营商甚至用户可以自己生成更为丰富的增值业务，诸如远程控制、电子购
物、车辆调度、新闻浏览、移动多媒体等等诸如此类的业务都将是未来无线数据业务的
范畴。对数据通信业务，GSM技术在多个方面进行了调整，提供了消息系统、电路交换型
和分组交换型移动数据通信的功能，从最初的电路型数据业务到GPRS分组型数据业务，
进而到增强型GPRS数据业务（EDGE）。下面对不同类型的数据业务进行介绍。
2蜂窝数字分组数据（CDPD）
    CDPD移动数据通信系统主要由移动交换机（DIS）、基站（MDBS）、连接设备（IS）
和网管中心等部分组成。基站通过无线电波实现与用户移动终端之间的数据传输，并负
责无线信道的管理、数据信号的调制和解调等；移动交换机主要负责对移动终端位置的
跟踪、数据包的交换和路由及漫游实现等；网管中心负责网路设备的配置及维护、用户
数据的管理、用户的鉴权和计费等；连接设备负责交换机之间的连接和路由，与其它网
络的互连等。为了提高无线信道的利用率，系统对TCP／IP报头进行压缩，并对数据进行
V.42bis压缩。为了提高无线信道的安全性，系统允许采用到达127位的加密算法，目前
通常为RC4算法。
    CDPD系统的主要技术参数如下：
    频段：824－849MHz，869－894MHz
    调制方式：GMSK
    RF速率：19.2kbps
    基站发射功率：45W（连续可调）
    基站接收灵敏度：－116dBm
    频道间隔： 30kHz
    信道占用方式：DSMA/CD
    载干比：17dB
    终端发射功率：0.6－4W
    终端接收灵敏度：－113 dBm
    我国已在几个城市对CDPD系统做过一段时间的实验和试用，技术上是可行的，但与
美国相比，为扩大覆盖范围，该技术在中国推广使用需要新建基站，投资较大。因此，
目前CDPD在我国主要应用于小范围内的移动通信，如公共安全、交通管理等。为适应我
国国民经济信息化的发展，满足社会对移动数据通信业务的需求，中国电信已在北京、
上海、广州、深圳、厦门、长沙等6个城市利用CDPD技术组建了我国第一个公用移动数
据通信网。该网现已初步建成，并在车辆GPS定位和调度、无线Internet接入、公安部
门移动办公、银行POS联网、水电系统远程监控等方面取得了初步的应用。
3数字移动通信系统无线数据业务
    对于正在蓬勃发展的Internet和数据通信业务，GSM技术提供了消息系统、电路交
换型和分组交换型移动数据通信的功能，从最初的电路型数据业务到GPRS分组型数据业
务。
3.1消息系统
    在GSM系统中引入短消息业务中心，作为短消息的存储转发的单元，可实现移动终
端间的点对点短消息通信。现在GSM的移动通信系统已经提供了短消息服务功能，两个
GSM手机之间可以发送。接收中英文短消息。移动通信网与Internet联结后，移动通信
公司可向用户提供“推、拉”技术（push andpull），手机用户可从Internet上获取
大量文本信息，如果移动公司与第三方信息内容提供商合作，更可以推出个人化、定制
的信息给广大移动用户，用户可以得到丰富的信息服务，如股市行情、经济日报、旅游
信息等。这样，利用短消息系统也可形成一个个人的移动信息中心。
3.2电路型数据业务
    电路型数据业务是基于目前的GSM网络、采用电路交换的业务类型。电路型数据业
务包括GSM承载数据业务和高速电路交换数据业务HSCSD（High Speed Circuit Switch
 Data）。
    目前移动网所能提供的数据业务基本上都属于GSM承载数据业务，只能收发文本E－
mail（不能包含图片）和传真，一般传输速率为9.6kbps（可支持V.42协议），理论上
可将传输速率提高到38.4kbps。
    电路型数据业务可以应用在PLMN内部以及PLMN和PSTN／ISDN／PSPDN之间，其中和
PSPDN的互通是通过PSTN／ISDN进行的。不同的承载业务类型所对应的传输路径是不同
的，相应地所对应的组网形式也不同。
    HSCSD采用一种新的信编码技术，把一个时隙9.6kbps的传输速率提高到14.4kbps，
从而意味着只使用一个时隙，用户传输速率即可提高50％。HSCSD还允许以“时隙捆绑”
方式进行数据传输，最高的“四时隙捆绑”达到57.6kbps，而且上下行数据传输可以采
用不同的速率。同时，因为数据业务中大部分数据都是从基站流向移动电话，因此上下
行时隙可以动态调整，上行时隙一般需求较少，可以为下行链路提供更多的空闲时隙。
    HSCSD实际上是一种增强型承载数据业务，本质上与承载数据业务无多大区别。HS
CSD硬件上比较易于实施，无需改变目前的GSM网络的硬件结构。
    目前支持HSCSD的GSM设备（包括手机）已面市。另一方面，由于历史的原因，在
GSM Phase1、Phase2的标准里并没有提供PLMN和IP网的直接互通，因此为向用户更好地
提供移动接入Internet的服务，有些厂家推出了由PLMN直接接入Internet的设备。采用
直接接入Internet设备就使得GSM运营商同时也担当ISP的角色，给GSM的组网带来一定
的灵活性。
3.3分组型数据业务
    分组型数据业务包括通用分组无线业务GPRS（Genetal Packet Radio Service）、
增强型分组业务EDGE（Enhanced Data Rates for GSM Evolution）和IMT2000分组型数
据业务。
    分组型数据业务与电路型数据业务的本质区别就在于：电路性能数据业务必须先建
立一个呼叫并始终占据该呼叫信道直至呼叫结束，它并不考虑所占用的信道是否正在传
输信息或数据；分组型数据业务则无须先建立呼叫，只是在需要传输数据的时候利用空
闲信道，数据传递完立即释放，并不长久地占用信道。显而易见，分组型数据业务具有
很大的优势，它以数据量和传递时间计费，同时运营者也不必为网络拥塞而不断升级和
投资。
    由于电路交换数据业务有它固有的缺陷，因此在GSM的 Phase2+引入了通用分组无
线业务GPRS。GPRS网络结构中引入了分组交换和分组传输的概念，这样使得GSM网络对
数据业务的支持从网络体系上得到了加强。同时由于GPRS采用了动态分配无线资源的策
略，提高了无线资源的使用效率，这更适合于数据业务突发性的特点。GPRS为运营商采
用以传输业务流量为依据收费方式从技术上提供了可能性。
    GPRS其实是叠加在现有的GSM网络的另一网络，GPRS网络在原有的GSM网络的基础上
增加了SGSN、GGSN、PYMSC等功能实体。GPRS共用现有的GSM网络的基站，但要对软硬件
进行相应的更新；同时，虽然共用现有的BSC，但由于BSC和SGSN的接口采用帧中继的方
式，因此也要进行相应的软硬件更新；GPRS和GSM网络各实体的接口必须作相应的界定；
另外，移动台则要求提供对GPRS业务的支持。GPRS支持通过GGSN实现和PSPDN的互联，
接口协议可以是X.75或者是X.25，同时GPRS还支持和IP网络的直接互联。
    GPRS网络所支持的业务类型包括点对点数据业务、点对多点数据业务（包括点对多
点多信道广播业务、点对多点群呼业务和IP广播业务）、GPRS补充业务、匿名接入业务
和短消息业务，并可以衍生出更为丰富的增值业务。GPRS支持的接入速率可达171.2Mps。
由此看来GPRS是GSM系统向第三代演进的重要一环。
    EDGE属于增强型GPRS数据业务，它能够充分保证GPRS与第三代移动通信的并存和两
者之间漫游切换；作为GSM技术的下一个发展阶段，它将采用新的调制技术，高效利用
200kHz的载波，使数据传输速率最高达到 384kbps（8个实隙捆绑在一起），它的具体
标准正在制定中。
    从现在的发展趋势看，第三代移动通信系统将充分考虑第二代移动通信系统的发展
现状，并且在相当长的一段时间内和第二代移动通信系统共存。目前，国际上几个主要
的移动通信设备商正致力于GPRS的开发，预计很快有商用化设备上市。
    IMT－2000的主要业务特征是支持IP和高速电路型数据业务。IMT－2000的室外
384kbps、室内2Mbps的接入带宽使得IMT－2000将可以向用户提供真正的移动多媒体业
务。同时由于IMT－2000支持业务的上行和下行的非对称传输，支持以传输数据量作为
收费依据，使得无线数据业务得到更为广泛的应用。
    数据业务发展有一个过程，以保证2G向3G的平滑过渡。其中HSCSD到GPRS是一个质
的飞跃，由电路性数据业务演变为分组型数据业务。EDGE分组型数据业务是GPRS的升级，
两者只是信号调制方式发生了改变，由高斯滤波最小移频键控调制方式（GMSK）改变为
四象幅度调制方式（QASK）。
    无线应用协议WAP（Wireless APPlication Protocol）是基于Internet标准的全球
无线协议规范，它主要包括通信协议和构造语言。WAP是一种端到瑞透明协议和应用环
境，只需要智能电话和WAP代理服务器支持即可，无须移动网络支持，WAP协议透明地通
过移动网络传输。WAP可用于任何一种操作系统和大部分移动网络如GSM900／1800／1900、
CDMA IS95、TDMA IS136、WCDMA及3G系统（IMT2000，W－CDMA，UMTS，宽带IS95）等，
具有很强的移植性和灵活性。
    WAP利用了微浏览器技术，可以为移动用户提供安全、快速、灵活、在线和交互式
的服务，如查阅道路和火车时刻、客户服务、消息通知、呼叫管理、E－mail、报文发
送、电子商务、绘图与定位、新闻、体育、银行业务、在线查址查号和企业网等业务。
NOKIA7110手机支持WAP协议。
4结束语
    随着社会的发展和信息化时代的到来，随着能提供真正全球漫游、支持多媒体业务
且有足够容量的第三代移动通信的发展，移动数据业务的应用需求将越来越广泛，同时
各种移动数据业务通信的新技术也会不断出现和发展，他们在不同的时期和不同的应用
领域将会发挥各自的作用，共同促进全球信息化的进步。

摘自《移动通信》