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基于CDMA網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)
基于CDMA網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 摘要:以移動(dòng)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(dòng)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(dòng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)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(dòng)通信系統(tǒng)
1 引言
目前,世界上關(guān)于移動(dòng)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(dòng)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(dòng)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的發(fā)展。未來移動(dòng)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(shí)數(shù)據(jù)速率可達(dá)144kbps,而馬上開始商用的第三代移動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(gè)大中城市正式對(duì)用戶開通。
當(dāng)前,雖然通用的cdma移動(dòng)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(duì)配電自動(dòng)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(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)還不多見。
以移動(dòng)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(dòng)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)
(1) 成本低廉、尤其在通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模比較大時(shí)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(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償。
(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(shí)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(dòng)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(dòng)的站點(diǎn)。對(duì)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。
(3) 地域范圍和網(wǎng)絡(luò)密度的適應(yīng)性:
目前,cdma移動(dòng)網(wǎng)的基站在城市中的密度大,而在鄉(xiāng)村中則相對(duì)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(dòng)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。
(4) 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)適應(yīng)性:
目前的cdma移動(dòng)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(dòng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)完全能滿足各種數(shù)據(jù)應(yīng)用對(duì)通信的要求。
(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(shí)號(hào),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(shí)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(dòng)網(wǎng)絡(luò)建立聯(lián)系。
3 系統(tǒng)構(gòu)成
(1) 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)。
(2) 無線數(shù)據(jù)傳輸終端(wdt)。
(3) cdma網(wǎng)絡(luò)。
(4) 前置機(jī)(fe)。
(5) 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(dòng)專線、有線中繼器或internet等。
(6) 終端管理系統(tǒng)。
(7) 用戶數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
(8) 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。
整個(gè)系統(tǒng)依托于中國聯(lián)通的cdma網(wǎng)絡(luò)公用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。
4 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
圖1 基于cdma網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
基于cdma網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要采用如圖1所示一對(duì)多的樹型體系結(jié)構(gòu),即一臺(tái)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(tái)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(gè)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(gè)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(dòng)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(dòng)上報(bào)方式。輪詢方式的可控性較強(qiáng),用于實(shí)時(shí)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(duì)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(dòng)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(dòng)上報(bào)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(shí)性要求。在主動(dòng)上報(bào)方式下,數(shù)據(jù)由終端定時(shí)或以事件驅(qū)動(dòng)方式收集數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)通過移動(dòng)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
(1) 無線數(shù)據(jù)傳輸終端(wdt):
①基本功能:主動(dòng)上行呼叫點(diǎn)到點(diǎn)透明數(shù)據(jù)傳輸、被動(dòng)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(dòng)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(dòng)重啟。②擴(kuò)展功能:前置機(jī)開放端口自動(dòng)搜索、自檢與告警輸出、遠(yuǎn)程軟件升級(jí)與維護(hù)、配置鍵盤和lcd顯示器方便用戶交互。
(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(dòng)切換、終端管理系統(tǒng)功能支持。
(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(dòng)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。
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