基于ＣＤＭＡ網(wǎng)絡(luò)的移動數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

丁清泉

摘要:以移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的高速發(fā)展和聯(lián)通CDMA20001X網(wǎng)絡(luò)建成為契機(jī),本文提出了一種“基于CDMA網(wǎng)絡(luò)的移動數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)”。該系統(tǒng)以中國聯(lián)通公司CDMA20001X公用移動網(wǎng)絡(luò)平臺為基礎(chǔ),能廣泛地應(yīng)用于各種領(lǐng)域,可以為多種實(shí)際應(yīng)用提供高帶寬、低收費(fèi)的數(shù)據(jù)通道,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的透明傳輸。

關(guān)鍵詞:CDMA;移動通信系統(tǒng)

1 引言

目前,世界上關(guān)于移動數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的研究和開發(fā)工作正在如火如荼地進(jìn)行。全球移動數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商已超過50家,各發(fā)達(dá)國家和各大電信運(yùn)營商、制造商都開始致力于移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的發(fā)展。未來移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)將呈現(xiàn)多樣化發(fā)展的特點(diǎn)。在第二代GSM和CDMA網(wǎng)絡(luò)向第三代網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的過程中,目前研發(fā)與應(yīng)用主要集中在使用無線信道進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸上,最引人注目的就是數(shù)據(jù)技術(shù)的引入和發(fā)展。如GSM網(wǎng)絡(luò)通過采用GPRS技術(shù),數(shù)據(jù)最高速率可達(dá)115kbps,CDMA網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)到CDMA20001X階段時數(shù)據(jù)速率可達(dá)144kbps,而馬上開始商用的第三代移動通信系統(tǒng)IMT-2000,最高速率可達(dá)2Mbps,預(yù)計(jì)以后可達(dá)10～20Mbps,歐洲正在研發(fā)155Mbps的未來移動通信系統(tǒng)。2002年12月9日,由中國大唐公司自主研發(fā)的符合TD-SCDMA標(biāo)準(zhǔn)的第三代移動通信設(shè)備和終端一次性通過了第二階段52項(xiàng)指標(biāo)的測試(以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主)。2003年1月9日,中國聯(lián)通的CDMA20001X網(wǎng)絡(luò)在上海測試完畢,現(xiàn)已在多個大中城市正式對用戶開通。

當(dāng)前,雖然通用的CDMA移動數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、設(shè)備和終端的研究和開發(fā)很多,但針對配電自動化、交通監(jiān)控與信息發(fā)布、銀行卡服務(wù)、工業(yè)數(shù)據(jù)采集、環(huán)境檢測等具體應(yīng)用、獨(dú)立研發(fā)的基于CDMA公用移動通信網(wǎng)絡(luò)的移動數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)還不多見。

以移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的高速發(fā)展和聯(lián)通CDMA20001X網(wǎng)絡(luò)建成為契機(jī),在廣泛了解國內(nèi)外移動數(shù)據(jù)通信研發(fā)和應(yīng)用現(xiàn)狀、深入研究相關(guān)數(shù)據(jù)通信技術(shù)的基礎(chǔ)上,本文提出了一種“基于CDMA網(wǎng)絡(luò)的移運(yùn)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)”。

2 系統(tǒng)特點(diǎn)

2.1成本低廉、尤其在通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模比較大時更為明顯:

首先是建設(shè)投資小,網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中省去了大量的組網(wǎng)投資;其次是維護(hù)、運(yùn)行費(fèi)用低,網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程中只需承擔(dān)少量的終端維護(hù)費(fèi)用;雖然需要支付一些數(shù)據(jù)通信使用費(fèi),但就目前的資費(fèi)水平和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模估算,單就運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用一項(xiàng)的節(jié)省就足以對其進(jìn)行補(bǔ)償。

2.2網(wǎng)絡(luò)組建的靈活性和方便性:

由于網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)十分完善,通信系統(tǒng)的組建只需要考慮中心站和外圍布點(diǎn)的問題。在外圍布點(diǎn)時可以充分地享受無線網(wǎng)絡(luò)帶來的地點(diǎn)選擇上的自由性和移動通信網(wǎng)絡(luò)的較全面的覆蓋范圍。在大部分地區(qū),基本上可以不考慮布點(diǎn)的限制,甚至支持可移動的站點(diǎn)。對于復(fù)雜、易變,站點(diǎn)位置經(jīng)常性變化的網(wǎng)絡(luò)(城市改造、用戶變更等),無線網(wǎng)絡(luò)布點(diǎn)不受限制這一點(diǎn)更表現(xiàn)出它的優(yōu)越性。

2.3地域范圍和網(wǎng)絡(luò)密度的適應(yīng)性:

目前,CDMA移動網(wǎng)的基站在城市中的密度大,而在鄉(xiāng)村中則相對較小,正好滿足在城市通信終端數(shù)量大、密度高而在鄉(xiāng)村數(shù)量少、密度小的要求。因此,基于CDMA網(wǎng)絡(luò)的移動數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在地域范圍和網(wǎng)絡(luò)密度方面沒有問題。

2.4數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)適應(yīng)性:

目前的CDMA移動網(wǎng)絡(luò)能支持多種豐富多彩的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù),因此基于CDMA網(wǎng)絡(luò)的移動數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)完全能滿足各種數(shù)據(jù)應(yīng)用對通信的要求。

2.5系統(tǒng)安全性高:

系統(tǒng)采用了多種措施來提高安全性。首先,終端每一次登錄網(wǎng)絡(luò)之后都要向管理系統(tǒng)發(fā)送經(jīng)過加密的唯一終端標(biāo)識號,經(jīng)終端管理系統(tǒng)確認(rèn)的終端才可以進(jìn)入系統(tǒng);其次,終端在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時采用空中加密和應(yīng)用層加密進(jìn)行兩次加密;再次,前置機(jī)可以通過IPsec或GRE隧道與CDMA移動網(wǎng)絡(luò)建立聯(lián)系。

3 系統(tǒng)構(gòu)成

用戶數(shù)據(jù)設(shè)備、數(shù)據(jù)采集設(shè)備或數(shù)據(jù)集中設(shè)備(如銀行ATM/CDM機(jī)、POS機(jī),電力系統(tǒng)中的TTU、FTU、多功能電能表等)。無線數(shù)據(jù)傳輸終端(WDT)。CDMA網(wǎng)絡(luò)。前置機(jī)(FE)。前置機(jī)的數(shù)據(jù)中繼設(shè)備或中繼網(wǎng)絡(luò),包括移動專線、有線中繼器或Internet等。 終端管理系統(tǒng)。用戶數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

整個系統(tǒng)依托于中國聯(lián)通的CDMA網(wǎng)絡(luò)公用移動通信網(wǎng)絡(luò)。

4 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

基于CDMA網(wǎng)絡(luò)的移動數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要采用一對多的樹型體系結(jié)構(gòu),即一臺前置機(jī)負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)集和轉(zhuǎn)存分布在一定區(qū)域范圍內(nèi)的多臺無線數(shù)據(jù)傳輸終端傳送的來自具體應(yīng)用數(shù)據(jù)設(shè)備或數(shù)據(jù)采集設(shè)備的數(shù)據(jù),所有前置機(jī)和終端都由一個終端管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理,所有終端和前置機(jī)收集來的數(shù)據(jù)都傳送到數(shù)據(jù)中心由同一個數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。

5 系統(tǒng)工作模式

基于CDMA網(wǎng)絡(luò)的移動數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)支持兩種模式的數(shù)據(jù)傳輸過程:輪詢方式和主動上報方式。輪詢方式的可控性較強(qiáng),用于實(shí)時性要求不高的應(yīng)用。在輪詢方式下,用戶數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)發(fā)出數(shù)據(jù)收集指令,前置機(jī)接收并解析數(shù)據(jù)收集指令,然后通過查找對應(yīng)的無線數(shù)據(jù)傳輸終端的Socket,并將數(shù)據(jù)收集指令轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的終端。終端完成數(shù)據(jù)收集并將數(shù)據(jù)通過移動網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給前置機(jī),然后由前置機(jī)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給中心數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。終端管理信息的收集過程與數(shù)據(jù)傳輸過程類似。主動上報方式則主要用于滿足用戶數(shù)據(jù)信息和終端管理信息傳輸?shù)膶?shí)時性要求。在主動上報方式下,數(shù)據(jù)由終端定時或以事件驅(qū)動方式收集數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)通過移動網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給前置機(jī),然后由前置機(jī)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。終端管理信息的收集過程與數(shù)據(jù)傳輸過程也類似。

6 系統(tǒng)各部分的功能與特性

6.1無線數(shù)據(jù)傳輸終端(WDT):

①基本功能:主動上行呼叫點(diǎn)到點(diǎn)透明數(shù)據(jù)傳輸、被動接受呼叫點(diǎn)到點(diǎn)透明數(shù)據(jù)傳輸、支持參數(shù)配置模式和數(shù)據(jù)傳輸模式選擇、主動上行短消息數(shù)據(jù)、短消息廣播數(shù)據(jù)、電路交換數(shù)據(jù)(GSM)、分組包交換數(shù)據(jù)、無線IP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、一直在線、故障自動重啟。②擴(kuò)展功能:前置機(jī)開放端口自動搜索、自檢與告警輸出、遠(yuǎn)程軟件升級與維護(hù)、配置鍵盤和LCD顯示器方便用戶交互。

6.2前置機(jī)(FE):

①基本功能:解析中心站數(shù)據(jù)收集指令以收集所轄區(qū)域內(nèi)的無線終端傳送來的數(shù)據(jù)、分析終端管理系統(tǒng)發(fā)送來的終端信息收集指令或終端配置指令、通知終端完成信息的收集或參數(shù)配置、接收與終端管理系統(tǒng)相關(guān)的終端信息、控制前置機(jī)與終端之間、前置機(jī)與中心站之間的通信過程、負(fù)責(zé)將用戶數(shù)據(jù)發(fā)送至中心站進(jìn)行處理、將終端信息發(fā)送給終端管理系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)相關(guān)的終端管理功能。

②擴(kuò)展功能:

主備用前置機(jī)自動切換、終端管理系統(tǒng)功能支持。

6.3終端管理系統(tǒng)(TM)的基本功能:

終端配置管理、終端性能檢測與分析、終端故障管理、 前置機(jī)及終端費(fèi)用管理由于CDMA公用移動網(wǎng)絡(luò)終端按照接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量來收取費(fèi)用。