基于ＣＤＭＡ網絡的移動數據通信系統

丁清泉

摘要:以移動數據通信業務的高速發展和聯通CDMA20001X網絡建成為契機,本文提出了一種“基于CDMA網絡的移動數據通信系統”。該系統以中國聯通公司CDMA20001X公用移動網絡平臺為基礎,能廣泛地應用于各種領域,可以為多種實際應用提供高帶寬、低收費的數據通道,實現數據信息的透明傳輸。

關鍵詞:CDMA;移動通信系統

1 引言

目前,世界上關于移動數據通信系統的研究和開發工作正在如火如荼地進行。全球移動數據通信網絡運營商已超過50家,各發達國家和各大電信運營商、制造商都開始致力于移動數據通信業務的發展。未來移動數據通信業務將呈現多樣化發展的特點。在第二代GSM和CDMA網絡向第三代網絡演進的過程中,目前研發與應用主要集中在使用無線信道進行高速數據傳輸上,最引人注目的就是數據技術的引入和發展。如GSM網絡通過采用GPRS技術,數據最高速率可達115kbps,CDMA網絡演進到CDMA20001X階段時數據速率可達144kbps,而馬上開始商用的第三代移動通信系統IMT-2000,最高速率可達2Mbps,預計以后可達10～20Mbps,歐洲正在研發155Mbps的未來移動通信系統。2002年12月9日,由中國大唐公司自主研發的符合TD-SCDMA標準的第三代移動通信設備和終端一次性通過了第二階段52項指標的測試(以數據業務為主)。2003年1月9日,中國聯通的CDMA20001X網絡在上海測試完畢,現已在多個大中城市正式對用戶開通。

當前,雖然通用的CDMA移動數據通信系統、設備和終端的研究和開發很多,但針對配電自動化、交通監控與信息發布、銀行卡服務、工業數據采集、環境檢測等具體應用、獨立研發的基于CDMA公用移動通信網絡的移動數據通信系統還不多見。

以移動數據通信業務的高速發展和聯通CDMA20001X網絡建成為契機,在廣泛了解國內外移動數據通信研發和應用現狀、深入研究相關數據通信技術的基礎上,本文提出了一種“基于CDMA網絡的移運數據通信系統”。

2 系統特點

2.1成本低廉、尤其在通信網絡的規模比較大時更為明顯:

首先是建設投資小,網絡建設中省去了大量的組網投資;其次是維護、運行費用低,網絡運行過程中只需承擔少量的終端維護費用;雖然需要支付一些數據通信使用費,但就目前的資費水平和網絡規模估算,單就運行和維護費用一項的節省就足以對其進行補償。

2.2網絡組建的靈活性和方便性:

由于網絡的基礎設施已經十分完善,通信系統的組建只需要考慮中心站和外圍布點的問題。在外圍布點時可以充分地享受無線網絡帶來的地點選擇上的自由性和移動通信網絡的較全面的覆蓋范圍。在大部分地區,基本上可以不考慮布點的限制,甚至支持可移動的站點。對于復雜、易變,站點位置經常性變化的網絡(城市改造、用戶變更等),無線網絡布點不受限制這一點更表現出它的優越性。

2.3地域范圍和網絡密度的適應性:

目前,CDMA移動網的基站在城市中的密度大,而在鄉村中則相對較小,正好滿足在城市通信終端數量大、密度高而在鄉村數量少、密度小的要求。因此,基于CDMA網絡的移動數據通信系統在地域范圍和網絡密度方面沒有問題。

2.4數據業務適應性:

目前的CDMA移動網絡能支持多種豐富多彩的數據通信業務,因此基于CDMA網絡的移動數據通信系統完全能滿足各種數據應用對通信的要求。

2.5系統安全性高:

系統采用了多種措施來提高安全性。首先,終端每一次登錄網絡之后都要向管理系統發送經過加密的唯一終端標識號,經終端管理系統確認的終端才可以進入系統;其次,終端在進行數據傳輸時采用空中加密和應用層加密進行兩次加密;再次,前置機可以通過IPsec或GRE隧道與CDMA移動網絡建立聯系。

3 系統構成

用戶數據設備、數據采集設備或數據集中設備(如銀行ATM/CDM機、POS機,電力系統中的TTU、FTU、多功能電能表等)。無線數據傳輸終端(WDT)。CDMA網絡。前置機(FE)。前置機的數據中繼設備或中繼網絡,包括移動專線、有線中繼器或Internet等。 終端管理系統。用戶數據中心的數據處理系統。 數據庫服務器。

整個系統依托于中國聯通的CDMA網絡公用移動通信網絡。

4 系統體系結構

基于CDMA網絡的移動數據通信系統主要采用一對多的樹型體系結構,即一臺前置機負責轉集和轉存分布在一定區域范圍內的多臺無線數據傳輸終端傳送的來自具體應用數據設備或數據采集設備的數據,所有前置機和終端都由一個終端管理系統負責管理,所有終端和前置機收集來的數據都傳送到數據中心由同一個數據處理系統進行處理。

5 系統工作模式

基于CDMA網絡的移動數據通信系統支持兩種模式的數據傳輸過程:輪詢方式和主動上報方式。輪詢方式的可控性較強,用于實時性要求不高的應用。在輪詢方式下,用戶數據中心的數據處理系統發出數據收集指令,前置機接收并解析數據收集指令,然后通過查找對應的無線數據傳輸終端的Socket,并將數據收集指令轉發給相應的終端。終端完成數據收集并將數據通過移動網絡發送給前置機,然后由前置機將數據轉發給中心數據處理系統。終端管理信息的收集過程與數據傳輸過程類似。主動上報方式則主要用于滿足用戶數據信息和終端管理信息傳輸的實時性要求。在主動上報方式下,數據由終端定時或以事件驅動方式收集數據并將數據通過移動網絡發送給前置機,然后由前置機將數據轉發給數據處理系統。終端管理信息的收集過程與數據傳輸過程也類似。

6 系統各部分的功能與特性

6.1無線數據傳輸終端(WDT):

①基本功能:主動上行呼叫點到點透明數據傳輸、被動接受呼叫點到點透明數據傳輸、支持參數配置模式和數據傳輸模式選擇、主動上行短消息數據、短消息廣播數據、電路交換數據(GSM)、分組包交換數據、無線IP網絡數據、一直在線、故障自動重啟。②擴展功能:前置機開放端口自動搜索、自檢與告警輸出、遠程軟件升級與維護、配置鍵盤和LCD顯示器方便用戶交互。

6.2前置機(FE):

①基本功能:解析中心站數據收集指令以收集所轄區域內的無線終端傳送來的數據、分析終端管理系統發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配置、接收與終端管理系統相關的終端信息、控制前置機與終端之間、前置機與中心站之間的通信過程、負責將用戶數據發送至中心站進行處理、將終端信息發送給終端管理系統以實現相關的終端管理功能。

②擴展功能:

主備用前置機自動切換、終端管理系統功能支持。

6.3終端管理系統(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、 前置機及終端費用管理由于CDMA公用移動網絡終端按照接收和發送數據包的數量來收取費用。