移動(dòng)通信中的數據通信

本文關(guān)鍵字: 數據通信, 移動(dòng)通信, GPRS, 互聯(lián)網(wǎng), 信息化, 網(wǎng)絡(luò ), 接入網(wǎng), 手機, GSM, 增值業(yè)務(wù), 電子錢(qián)包, 傳真, 電路交換, 分組交換, 短信, HSCSD, WAP, 服務(wù)器, 網(wǎng)關(guān), PSTN, Modem, SGSN, 基站, 信令, TDMA, IP, 幀中繼, 骨干網(wǎng), LAN, VPN, VPDN, 監測, DDN, 融合, 3G, 中國移動(dòng), 計算機

摘要　文章列舉了移動(dòng)數據通信相對固定數據通信所具有的優(yōu)勢，并簡(jiǎn)要介紹了移動(dòng)數據通信在各項服務(wù)中的應用以及數據通信在移動(dòng)通信中的一些實(shí)現方式。

關(guān)鍵詞　移動(dòng)數據通信　INTERNET　GPRS

　　近年來(lái)，以因特網(wǎng)為代表的數據通信呈現爆炸式的增長(cháng)，固定因特網(wǎng)接入已進(jìn)入人們生活的各個(gè)角落，互聯(lián)網(wǎng)的迅速普及和網(wǎng)上各類(lèi)業(yè)務(wù)及應用的不斷開(kāi)發(fā)和完善、網(wǎng)上信息內容的迅猛增長(cháng)，方便了用戶(hù)的使用，豐富了社會(huì )生活，推動(dòng)了信息化的進(jìn)程?；ヂ?lián)網(wǎng)可以滿(mǎn)足人們對大量信息資源的有效訪(fǎng)問(wèn)，移動(dòng)通信則讓人們隨時(shí)隨地進(jìn)行通信，同時(shí)移動(dòng)通信強勁迅猛的發(fā)展速度，輔以其特有的個(gè)性化優(yōu)勢，使移動(dòng)數據通信業(yè)務(wù)獲得了前所未有的巨大需求，為移動(dòng)通信中的數據通信發(fā)展打下了基礎。

　　與固定網(wǎng)相比，移動(dòng)數據通信具有許多不可比擬的優(yōu)勢：

　　移動(dòng)數據通信具有個(gè)人化的特征。在固定網(wǎng)絡(luò )接入中，一個(gè)網(wǎng)絡(luò )端口可能被多個(gè)用戶(hù)使用，接入網(wǎng)絡(luò )的終端也往往不能移動(dòng)，使固定因特網(wǎng)應用具有用戶(hù)的不確定性。而移動(dòng)數據應用則具備個(gè)人化特征，一個(gè)移動(dòng)終端通常專(zhuān)屬于一個(gè)用戶(hù)，這使追身和個(gè)性化的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)成為可能。

　　移動(dòng)數據具有高度的靈活性。用戶(hù)可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)通過(guò)移動(dòng)終端接入網(wǎng)絡(luò )，而不必受限于固定網(wǎng)絡(luò )接口。將這種靈活性和因特網(wǎng)結合起來(lái)，因特網(wǎng)的信息資源優(yōu)勢將得到更大限度的發(fā)揮，用戶(hù)也可以實(shí)現隨時(shí)隨地的信息索取，從而更方便了用戶(hù)的使用。

　　移動(dòng)通信與數據通信相結合，可以提供新型服務(wù)，如基于位置的服務(wù)、個(gè)人化服務(wù)、語(yǔ)音門(mén)戶(hù)等業(yè)務(wù)。

　　由于移動(dòng)數據業(yè)務(wù)使用戶(hù)可以通過(guò)手機隨時(shí)隨地接入因特網(wǎng)，滿(mǎn)足了移動(dòng)用戶(hù)對數據業(yè)務(wù)的需求，因此GSM業(yè)務(wù)發(fā)展方向是在原有的以話(huà)音為主的GSM網(wǎng)絡(luò )基礎上，提供因特網(wǎng)信息服務(wù)等有關(guān)增值業(yè)務(wù)，利用GSM網(wǎng)為用戶(hù)提供信息服務(wù)、數據檢索、因特網(wǎng)接入、定位信息服務(wù)業(yè)務(wù)等。

1、移動(dòng)數據通信在業(yè)務(wù)形式上的體現及應用

　　個(gè)人化服務(wù)。這些服務(wù)不同于通常的信息服務(wù)，它能針對用戶(hù)的個(gè)性需要，為用戶(hù)提供定制的信息，還能依照用戶(hù)的個(gè)人識別能力為用戶(hù)提供隨時(shí)隨地的商業(yè)服務(wù)。

　　個(gè)人信息服務(wù)。由于移動(dòng)終端隨用戶(hù)移動(dòng)，因此可以為用戶(hù)提供追身的信息傳遞服務(wù)，如電子郵件服務(wù)、統一消息服務(wù)。當這些服務(wù)被用于移動(dòng)通信時(shí)，用戶(hù)在任何時(shí)候都能夠及時(shí)接受新的信件，這是固定服務(wù)難以做到的。

　　個(gè)人銀行服務(wù)。由于移動(dòng)終端的獨享特性，移動(dòng)終端將逐漸具備個(gè)人身份表示的作用，成為人們隨身攜帶的信用卡。利用這一點(diǎn)以及移動(dòng)的靈活性，用戶(hù)可以享受到方便的銀行服務(wù)，如通過(guò)手機繳納各種服務(wù)費用，用手機轉移賬務(wù)，用手機購買(mǎi)商品，預定晚餐等。手機將成為用戶(hù)的個(gè)人電子錢(qián)包，甚至取代個(gè)人信用卡。 {{分頁(yè)}}

　　基于位置的服務(wù)。這種服務(wù)利用移動(dòng)終端隨用戶(hù)移動(dòng)的特點(diǎn)，通過(guò)定位技術(shù)確定用戶(hù)所處的地理位置，從而能夠為用戶(hù)提供與當地環(huán)境有關(guān)的各種服務(wù)，如當地的旅館信息、交通信息、天氣信息等。它的特點(diǎn)是使信息個(gè)性化，使用戶(hù)能夠更方便地獲得最具價(jià)值的信息。

　　語(yǔ)音門(mén)戶(hù)。這項服務(wù)是針對移動(dòng)數據通信的劣勢提出的服務(wù)。語(yǔ)音門(mén)戶(hù)就是通過(guò)對網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行技術(shù)改造，使網(wǎng)站能夠接受用戶(hù)通過(guò)話(huà)音進(jìn)行的訪(fǎng)問(wèn)，反饋給用戶(hù)的信息也將是語(yǔ)音化的。當語(yǔ)音門(mén)戶(hù)和移動(dòng)數據通信結合起來(lái)時(shí)，就能夠很好地克服移動(dòng)終端界面小，鍵盤(pán)小等先天不足，使用戶(hù)只要能說(shuō)話(huà)就能夠通過(guò)移動(dòng)通信設備上網(wǎng)。

　　另外，移動(dòng)數據通信還能夠提供固定網(wǎng)所具有的收發(fā)傳真、文件傳送、遠程聯(lián)網(wǎng)、使用INTERNET等業(yè)務(wù)功能，使用戶(hù)可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)隨時(shí)隨地獲取所需信息。

2、移動(dòng)數據通信的實(shí)現方式

　　實(shí)現移動(dòng)數據業(yè)務(wù)，目前最普遍采用的技術(shù)為：短消息系統、電路交換型和分組交換型移動(dòng)數據通信的功能。

2.1　短信息系統(SMS)

　　SMS系統的關(guān)鍵部分是短消息業(yè)務(wù)中心，作為短消息的存儲轉發(fā)的單元，可實(shí)現移動(dòng)終端間的點(diǎn)對點(diǎn)短消息通信。移動(dòng)通信中的短消息功能與Internet相結合，更提供了豐富的業(yè)務(wù)功能。包括：Email到達通知、Email手機閱讀、短消息在Internet上發(fā)布、短消息發(fā)送至傳真、聊天功能、信息點(diǎn)播、移動(dòng)QQ等。

2.2　電路型數據業(yè)務(wù)(IWF)

　　IWF是InterWorkingFunction的縮寫(xiě)。電路型數據業(yè)務(wù)是基于GSM網(wǎng)絡(luò )、采用電路交換的業(yè)務(wù)類(lèi)型。電路型數據業(yè)務(wù)包括GSM承載數據業(yè)務(wù)和高速電路交換數據業(yè)務(wù)HSCSD(HighSwitchData)。

2.2.1　GSM數據承載業(yè)務(wù)

　　這是現在普遍應用的模式，速率最高達9.6kbps。目前的WAP、手機接入Internet都是采用這種方式。

　　WAP通信是采用客戶(hù)機/服務(wù)器方式的結構。與傳統的WWW通信相比，WAP的客戶(hù)機與服務(wù)器之間多了一個(gè)WAP網(wǎng)關(guān)?？蛻?hù)機通過(guò)WAP網(wǎng)關(guān)然后再與資源服務(wù)器(Origin server)通信。同時(shí)，在客戶(hù)機與WAP網(wǎng)關(guān)之間傳遞的信息也有別于傳統方式下客戶(hù)機與服務(wù)器間交換的信息。WAP內容和應用采用與WWW類(lèi)似的模式定義，內容的傳輸也采用一套與WWW通信協(xié)議類(lèi)似的標準通信協(xié)議。移動(dòng)終端的微型瀏覽器與標準的WEB瀏覽器類(lèi)似，負責協(xié)調與用戶(hù)的接口。WAP網(wǎng)關(guān)是一個(gè)WAP代理。WAP使用代理技術(shù)連接無(wú)線(xiàn)域和WWW。WAP代理主要包括兩個(gè)功能——協(xié)議轉換和編碼解碼。

　　電路型數據業(yè)務(wù)關(guān)鍵在于MSC提供了IWF功能。例如，通過(guò)筆記本接手機，撥號接入ISP(如172**)，登陸 Internet。在這個(gè)過(guò)程中，手機數據經(jīng)過(guò)BSC，通過(guò)MSC的IWF功能，實(shí)現了從PLMN到PSTN的連接。此時(shí)，IWF就相當于一個(gè)網(wǎng)間適配器，提供一個(gè)MODEM，使PLMN網(wǎng)中的數據格式，得以接入PSTN中ISP的接入服務(wù)器。這種業(yè)務(wù)雖然已經(jīng)成熟，但是速率低而且比分組接入占用資源多，越來(lái)越難適應用戶(hù)的需求。 {{分頁(yè)}}

2.2.2　高速電路交換數據業(yè)務(wù)HSCSD

　　HSCSD是(High Speed Circuit Switch Data)的縮寫(xiě)。它的基本方式是在無(wú)線(xiàn)信道上將多個(gè)全速率信道(FCH/F)復用在一起，供一次數據業(yè)務(wù)使用。采用HSCSD，用戶(hù)速率將達到57.6kbps。

　　在技術(shù)實(shí)現上，所有接口的底層標準與原階段相同。只是在網(wǎng)絡(luò )和終端側增加了“劃分和結合”的功能。在無(wú)線(xiàn)接口通過(guò)n個(gè)信道傳送。HSCSD實(shí)際上是一種基本承載數據業(yè)務(wù)的升級。HSCSD在硬件上比較易于實(shí)施，無(wú)需改變目前的GSM網(wǎng)絡(luò )的硬件結構。但是，在實(shí)際應用中很難將多個(gè)時(shí)隙分配給同一個(gè)用戶(hù)，因此很難達到理論速率上限。

2.3　通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)(GPRS)

　　GSM網(wǎng)絡(luò )發(fā)展到PhaseⅡ+標準階段，提出了通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)(GPRS-General Packet Radio Service)的相關(guān)規范，引入了分組交換和分組傳輸的概念，這樣使得GSM網(wǎng)絡(luò )對數據業(yè)務(wù)的支持從網(wǎng)絡(luò )體系上得到了加強。GPRS網(wǎng)絡(luò )在原有的GSM 網(wǎng)絡(luò )的基礎上增加了SGSN(服務(wù)GPRS支持節點(diǎn))、GGSN(網(wǎng)關(guān)GPRS支持節點(diǎn))、PTMSC(點(diǎn)對多點(diǎn)服務(wù)中心)等功能實(shí)體，并且對原有的移動(dòng)臺、基站設備、相關(guān)信令作了更改或補充。

　　GPRS信道的分配很靈活，每個(gè)TDMA幀可分配1-8個(gè)時(shí)隙。時(shí)隙均由用戶(hù)共享，上、下行鏈路單獨分配。無(wú)線(xiàn)接口資源在話(huà)音和數據業(yè)務(wù)之間動(dòng)態(tài)共享。GPRS數據包的發(fā)送與接收的過(guò)程如下：筆記本電腦通過(guò)串行或無(wú)線(xiàn)方式接到GPRS蜂窩電話(huà)或Modem上，GPRS蜂窩電話(huà)或Modem與GSM基站通信，GPRS分組將信息從基站發(fā)送到SGSN節點(diǎn)，SGSN和GGSN進(jìn)行通信；GGSN對分組數據進(jìn)行相應的處理，再發(fā)送到目的網(wǎng)絡(luò )，如Internet或X.25網(wǎng)絡(luò )。反之，來(lái)自Internet、標識有移動(dòng)臺地址的IP包，由GGSN接收，再轉發(fā)到SGSN，然后傳送到移動(dòng)臺上。

　　SGSN通過(guò)幀中繼與BTS連接，是GSM網(wǎng)絡(luò )結構與移動(dòng)臺之間的接口，實(shí)現與移動(dòng)臺之間數據的發(fā)送與接收，提供分組路由，跟蹤移動(dòng)臺在服務(wù)區的位置，并實(shí)現安全和訪(fǎng)問(wèn)控制功能。

　　GGSN通過(guò)基于IP協(xié)議的GPRS骨干網(wǎng)連接到SGSN，是連接GSM網(wǎng)絡(luò )結構與外部分組交換網(wǎng)(如Internet和LAN)的網(wǎng)關(guān)。GGSN也可以在這種網(wǎng)絡(luò )之間建立多個(gè)連接，即通過(guò)一個(gè)GGSN、一個(gè)GSM網(wǎng)絡(luò )可以連接到多個(gè)外部網(wǎng)上。

　　GPRS的應用方式如下：

(1)Internet接入業(yè)務(wù)

　　這是GPRS最普遍的一種應用，利用手機+筆記本接入Internet。用戶(hù)IP地址可以分配公有地址或私有地址，從節約公有地址角度出發(fā)，一般采用私有地址。其實(shí)現方式為：手機接入經(jīng)過(guò)服務(wù)器RADIUS授權后，由GGSN分配私有地址，該私有地址通過(guò)NAT轉換后接入 CMNet。

(2)GPRS承載WAP業(yè)務(wù)

　　GSM系統中承載WAP有3種方式：短消息、電路型數據、GPRS分組數據。與GPRS相比，前兩種方式有一定的局限性： {{分頁(yè)}}

　　短消息承載WAP，長(cháng)度只有160個(gè)字節，不能適應WAP業(yè)務(wù)數據量逐步增長(cháng)的需求。短消息接續時(shí)間過(guò)長(cháng)，因此不推薦短消息承載WAP。

　　電路型數據承載方式為9.6K的電路方式，帶寬有局限性，用戶(hù)開(kāi)展業(yè)務(wù)對系統資源的占用比較多，接入時(shí)間過(guò)長(cháng)。

　　GPRS本身基于分組方式，GPRS承載WAP，系統資源占用少，接續速度快，時(shí)時(shí)在線(xiàn)，而且用戶(hù)帶寬有保證。

(3)專(zhuān)網(wǎng)接入業(yè)務(wù)

　　專(zhuān)網(wǎng)VPN業(yè)務(wù)采用VPDN技術(shù)實(shí)現專(zhuān)網(wǎng)接入業(yè)務(wù)方案，MS采用PPP方式接入VPN虛擬網(wǎng)，使用第二層隧道協(xié)議 L2TP。GGSN通過(guò)輸入的公司名或主被叫號碼從Radius服務(wù)器獲取建立隧道的相關(guān)信息，然后啟動(dòng)到企業(yè)網(wǎng)關(guān)的L2TP隧道協(xié)議，建立起GGSN和企業(yè)網(wǎng)關(guān)之間的隧道連接。此時(shí)用戶(hù)的PPP包可以直達企業(yè)網(wǎng)關(guān)，由企業(yè)網(wǎng)關(guān)通過(guò)公司的Radius服務(wù)器完成對用戶(hù)級的認證，通過(guò)后，就建立起GRPS手機到達企業(yè)網(wǎng)關(guān)的PPP鏈路，從而實(shí)現移動(dòng)辦公業(yè)務(wù)。

(4)專(zhuān)線(xiàn)接入業(yè)務(wù)

　　專(zhuān)線(xiàn)接入業(yè)務(wù)時(shí)，GGSN、GPRS網(wǎng)絡(luò )僅僅作為承載通道，將數據包透明發(fā)往業(yè)務(wù)處理中心，用戶(hù)接入業(yè)務(wù)中心權限的認證由MS與業(yè)務(wù)中心進(jìn)行。該業(yè)務(wù)需用特定的APN進(jìn)行區分，以決定是否認證及連接方式。專(zhuān)線(xiàn)接入業(yè)務(wù)主要應用于集團用戶(hù)，如高速公路流量統計、環(huán)境監測等。 GSN通過(guò)專(zhuān)用線(xiàn)路(DDN專(zhuān)線(xiàn)等)不經(jīng)過(guò)ISP直接接入業(yè)務(wù)中心；或者通過(guò)ISP直接連接業(yè)務(wù)中心，不采用VPN方式；也可以通過(guò)ISP連接，采用 VPN方式接入業(yè)務(wù)中心。

(5)GPRS短消息業(yè)務(wù)

　　MS和SC之間可以通過(guò)MSC(A口)，也可以通過(guò)SGSN(Gb口)發(fā)送短消息，兩者相比較，通過(guò)Gb口傳送短消息占用的空中資源相對較少因而對用戶(hù)更具吸引力。MS發(fā)出的短消息由MSC或SGSN接收，再通過(guò)MAP信令送給MS指定的IW-MSC，最后由IW-MSC 通過(guò)內部協(xié)議轉發(fā)到SC。SC對MS發(fā)來(lái)的消息進(jìn)行具體處理，如果是發(fā)給某個(gè)MS的短消息，則把此條消息存儲到消息庫中。SC要把消息庫中的消息傳遞給某個(gè)MS時(shí)，首先把短消息傳給相連的GMSC，由GMSC到HLR中查找路由后，將短消息發(fā)送給HLR指定的MSC或SGSN，最后通過(guò)MSC或SGSN將短消息發(fā)送給MS。

　　移動(dòng)數據業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，不僅僅是技術(shù)的發(fā)展，更重要的動(dòng)力是市場(chǎng)因素，移動(dòng)通信與Internet的飛速發(fā)展相互融合，預示著(zhù)3G時(shí)代的即將來(lái)臨。中國移動(dòng)終端用戶(hù)數量遠大于計算機用戶(hù)數量，所以移動(dòng)數據業(yè)務(wù)有著(zhù)良好的發(fā)展前景。隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步、移動(dòng)通信的發(fā)展，“任何人在任何地點(diǎn)任何時(shí)間”連接到“任何信息”的美好設想將成為現實(shí)，同時(shí)也會(huì )促進(jìn)各種移動(dòng)數據業(yè)務(wù)通信新技術(shù)的發(fā)展。