基于ＣＤＭＡ网络的移动数据通信系统

丁清泉

摘要:以移动数据通信业务的高速发展和联通CDMA20001X网络建成为契机,本文提出了一种“基于CDMA网络的移动数据通信系统”。该系统以中国联通公司CDMA20001X公用移动网络平台为基础,能广泛地应用于各种领域,可以为多种实际应用提供高带宽、低收费的数据通道,实现数据信息的透明传输。

关键词:CDMA;移动通信系统

1 引言

目前,世界上关于移动数据通信系统的研究和开发工作正在如火如荼地进行。全球移动数据通信网络运营商已超过50家,各发达国家和各大电信运营商、制造商都开始致力于移动数据通信业务的发展。未来移动数据通信业务将呈现多样化发展的特点。在第二代GSM和CDMA网络向第三代网络演进的过程中,目前研发与应用主要集中在使用无线信道进行高速数据传输上,最引人注目的就是数据技术的引入和发展。如GSM网络通过采用GPRS技术,数据最高速率可达115kbps,CDMA网络演进到CDMA20001X阶段时数据速率可达144kbps,而马上开始商用的第三代移动通信系统IMT-2000,最高速率可达2Mbps,预计以后可达10～20Mbps,欧洲正在研发155Mbps的未来移动通信系统。2002年12月9日,由中国大唐公司自主研发的符合TD-SCDMA标准的第三代移动通信设备和终端一次性通过了第二阶段52项指标的测试(以数据业务为主)。2003年1月9日,中国联通的CDMA20001X网络在上海测试完毕,现已在多个大中城市正式对用户开通。

当前,虽然通用的CDMA移动数据通信系统、设备和终端的研究和开发很多,但针对配电自动化、交通监控与信息发布、银行卡服务、工业数据采集、环境检测等具体应用、独立研发的基于CDMA公用移动通信网络的移动数据通信系统还不多见。

以移动数据通信业务的高速发展和联通CDMA20001X网络建成为契机,在广泛了解国内外移动数据通信研发和应用现状、深入研究相关数据通信技术的基础上,本文提出了一种“基于CDMA网络的移运数据通信系统”。

2 系统特点

2.1成本低廉、尤其在通信网络的规模比较大时更为明显:

首先是建设投资小,网络建设中省去了大量的组网投资;其次是维护、运行费用低,网络运行过程中只需承担少量的终端维护费用;虽然需要支付一些数据通信使用费,但就目前的资费水平和网络规模估算,单就运行和维护费用一项的节省就足以对其进行补偿。

2.2网络组建的灵活性和方便性:

由于网络的基础设施已经十分完善,通信系统的组建只需要考虑中心站和外围布点的问题。在外围布点时可以充分地享受无线网络带来的地点选择上的自由性和移动通信网络的较全面的覆盖范围。在大部分地区,基本上可以不考虑布点的限制,甚至支持可移动的站点。对于复杂、易变,站点位置经常性变化的网络(城市改造、用户变更等),无线网络布点不受限制这一点更表现出它的优越性。

2.3地域范围和网络密度的适应性:

目前,CDMA移动网的基站在城市中的密度大,而在乡村中则相对较小,正好满足在城市通信终端数量大、密度高而在乡村数量少、密度小的要求。因此,基于CDMA网络的移动数据通信系统在地域范围和网络密度方面没有问题。

2.4数据业务适应性:

目前的CDMA移动网络能支持多种丰富多彩的数据通信业务,因此基于CDMA网络的移动数据通信系统完全能满足各种数据应用对通信的要求。

2.5系统安全性高:

系统采用了多种措施来提高安全性。首先,终端每一次登录网络之后都要向管理系统发送经过加密的唯一终端标识号,经终端管理系统确认的终端才可以进入系统;其次,终端在进行数据传输时采用空中加密和应用层加密进行两次加密;再次,前置机可以通过IPsec或GRE隧道与CDMA移动网络建立联系。

3 系统构成

用户数据设备、数据采集设备或数据集中设备(如银行ATM/CDM机、POS机,电力系统中的TTU、FTU、多功能电能表等)。无线数据传输终端(WDT)。CDMA网络。前置机(FE)。前置机的数据中继设备或中继网络,包括移动专线、有线中继器或Internet等。 终端管理系统。用户数据中心的数据处理系统。 数据库服务器。

整个系统依托于中国联通的CDMA网络公用移动通信网络。

4 系统体系结构

基于CDMA网络的移动数据通信系统主要采用一对多的树型体系结构,即一台前置机负责转集和转存分布在一定区域范围内的多台无线数据传输终端传送的来自具体应用数据设备或数据采集设备的数据,所有前置机和终端都由一个终端管理系统负责管理,所有终端和前置机收集来的数据都传送到数据中心由同一个数据处理系统进行处理。

5 系统工作模式

基于CDMA网络的移动数据通信系统支持两种模式的数据传输过程:轮询方式和主动上报方式。轮询方式的可控性较强,用于实时性要求不高的应用。在轮询方式下,用户数据中心的数据处理系统发出数据收集指令,前置机接收并解析数据收集指令,然后通过查找对应的无线数据传输终端的Socket,并将数据收集指令转发给相应的终端。终端完成数据收集并将数据通过移动网络发送给前置机,然后由前置机将数据转发给中心数据处理系统。终端管理信息的收集过程与数据传输过程类似。主动上报方式则主要用于满足用户数据信息和终端管理信息传输的实时性要求。在主动上报方式下,数据由终端定时或以事件驱动方式收集数据并将数据通过移动网络发送给前置机,然后由前置机将数据转发给数据处理系统。终端管理信息的收集过程与数据传输过程也类似。

6 系统各部分的功能与特性

6.1无线数据传输终端(WDT):

①基本功能:主动上行呼叫点到点透明数据传输、被动接受呼叫点到点透明数据传输、支持参数配置模式和数据传输模式选择、主动上行短消息数据、短消息广播数据、电路交换数据(GSM)、分组包交换数据、无线IP网络数据、一直在线、故障自动重启。②扩展功能:前置机开放端口自动搜索、自检与告警输出、远程软件升级与维护、配置键盘和LCD显示器方便用户交互。

6.2前置机(FE):

①基本功能:解析中心站数据收集指令以收集所辖区域内的无线终端传送来的数据、分析终端管理系统发送来的终端信息收集指令或终端配置指令、通知终端完成信息的收集或参数配置、接收与终端管理系统相关的终端信息、控制前置机与终端之间、前置机与中心站之间的通信过程、负责将用户数据发送至中心站进行处理、将终端信息发送给终端管理系统以实现相关的终端管理功能。

②扩展功能:

主备用前置机自动切换、终端管理系统功能支持。

6.3终端管理系统(TM)的基本功能:

终端配置管理、终端性能检测与分析、终端故障管理、 前置机及终端费用管理由于CDMA公用移动网络终端按照接收和发送数据包的数量来收取费用。