丁清泉

摘要:以移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務的高速發(fā)展和聯(lián)通CDMA20001X網(wǎng)絡建成為契機,本文提出了一種“基于CDMA網(wǎng)絡的移動數(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(shù)據(jù)通道,實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的透明傳輸。

關鍵詞:CDMA;移動通信系統(tǒng)

1 引言

目前,世界上關于移動數(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行。全球移動數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡運營商已超過50家,各發(fā)達國家和各大電信運營商、制造商都開始致力于移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務的發(fā)展。未來移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務將呈現(xiàn)多樣化發(fā)展的特點。在第二代GSM和CDMA網(wǎng)絡向第三代網(wǎng)絡演進的過程中,目前研發(fā)與應用主要集中在使用無線信道進行高速數(shù)據(jù)傳輸上,最引人注目的就是數(shù)據(jù)技術的引入和發(fā)展。如GSM網(wǎng)絡通過采用GPRS技術,數(shù)據(jù)最高速率可達115kbps,CDMA網(wǎng)絡演進到CDMA20001X階段時數(shù)據(jù)速率可達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2Mbps,預計以后可達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(shù)據(jù)業(yè)務為主)。2003年1月9日,中國聯(lián)通的CDMA20001X網(wǎng)絡在上海測試完畢,現(xiàn)已在多個大中城市正式對用戶開通。

當前,雖然通用的CDMA移動數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、設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、工業(yè)數(shù)據(jù)采集、環(huán)境檢測等具體應用、獨立研發(fā)的基于CDMA公用移動通信網(wǎng)絡的移動數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)還不多見。

以移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務的高速發(fā)展和聯(lián)通CDMA20001X網(wǎng)絡建成為契機,在廣泛了解國內(nèi)外移動數(shù)據(jù)通信研發(fā)和應用現(xiàn)狀、深入研究相關數(shù)據(jù)通信技術的基礎上,本文提出了一種“基于CDMA網(wǎng)絡的移運數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)”。

2 系統(tǒng)特點

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

首先是建設投資小,網(wǎng)絡建設中省去了大量的組網(wǎng)投資;其次是維護、運行費用低,網(wǎng)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(shù)據(jù)通信使用費,但就目前的資費水平和網(wǎng)絡規(guī)模估算,單就運行和維護費用一項的節(jié)省就足以對其進行補償。

2.2網(wǎng)絡組建的靈活性和方便性:

由于網(wǎng)絡的基礎設施已經(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的問題。在外圍布點時可以充分地享受無線網(wǎng)絡帶來的地點選擇上的自由性和移動通信網(wǎng)絡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的限制,甚至支持可移動的站點。對于復雜、易變,站點位置經(jīng)常性變化的網(wǎng)絡(城市改造、用戶變更等),無線網(wǎng)絡布點不受限制這一點更表現(xiàn)出它的優(yōu)越性。

2.3地域范圍和網(wǎng)絡密度的適應性:

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)絡的移動數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在地域范圍和網(wǎng)絡密度方面沒有問題。

2.4數(shù)據(jù)業(yè)務適應性:

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

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)絡之后都要向管理系統(tǒng)發(fā)送經(jīng)過加密的唯一終端標識號,經(jīng)終端管理系統(tǒng)確認的終端才可以進入系統(tǒng);其次,終端在進行數(shù)據(jù)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(wǎng)絡建立聯(lián)系。

3 系統(tǒng)構成

用戶數(shù)據(jù)設備、數(shù)據(jù)采集設備或數(shù)據(jù)集中設備(如銀行ATM/CDM機、POS機,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。前置機(FE)。前置機的數(shù)據(jù)中繼設備或中繼網(wǎng)絡,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)庫服務器。

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

4 系統(tǒng)體系結構

基于CDMA網(wǎng)絡的移動數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要采用一對多的樹型體系結構,即一臺前置機負責轉集和轉存分布在一定區(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用數(shù)據(jù)設備或數(shù)據(jù)采集設備的數(shù)據(jù),所有前置機和終端都由一個終端管理系統(tǒng)負責管理,所有終端和前置機收集來的數(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)進行處理。

5 系統(tǒng)工作模式

基于CDMA網(wǎng)絡的移動數(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,用于實時性要求不高的應用。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,前置機接收并解析數(shù)據(jù)收集指令,然后通過查找對應的無線數(shù)據(jù)傳輸終端的Socket,并將數(shù)據(jù)收集指令轉發(fā)給相應的終端。終端完成數(shù)據(jù)收集并將數(shù)據(jù)通過移動網(wǎng)絡發(fā)送給前置機,然后由前置機將數(shù)據(jù)轉發(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)膶崟r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)絡發(fā)送給前置機,然后由前置機將數(shù)據(jù)轉發(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:主動上行呼叫點到點透明數(shù)據(jù)傳輸、被動接受呼叫點到點透明數(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)絡數(shù)據(jù)、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(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(shù)據(jù)發(fā)送至中心站進行處理、將終端信息發(fā)送給終端管理系統(tǒng)以實現(xiàn)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(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、 前置機及終端費用管理由于CDMA公用移動網(wǎng)絡終端按照接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量來收取費用。