移動通信中的數(shù)據(jù)通信

本文關(guān)鍵字: 數(shù)據(jù)通信, 移動通信, GPRS, 互聯(lián)網(wǎng), 信息化, 網(wǎng)絡(luò), 接入網(wǎng), 手機(jī), GSM, 增值業(yè)務(wù), 電子錢包, 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(jiān)測, DDN, 融合, 3G, 中國移動, 計算機(jī)

摘要　文章列舉了移動數(shù)據(jù)通信相對固定數(shù)據(jù)通信所具有的優(yōu)勢，并簡要介紹了移動數(shù)據(jù)通信在各項服務(wù)中的應(yīng)用以及數(shù)據(jù)通信在移動通信中的一些實(shí)現(xiàn)方式。

關(guān)鍵詞　移動數(shù)據(jù)通信　INTERNET　GPRS

　　近年來，以因特網(wǎng)為代表的數(shù)據(jù)通信呈現(xiàn)爆炸式的增長，固定因特網(wǎng)接入已進(jìn)入人們生活的各個角落，互聯(lián)網(wǎng)的迅速普及和網(wǎng)上各類業(yè)務(wù)及應(yīng)用的不斷開發(fā)和完善、網(wǎng)上信息內(nèi)容的迅猛增長，方便了用戶的使用，豐富了社會生活，推動了信息化的進(jìn)程?；ヂ?lián)網(wǎng)可以滿足人們對大量信息資源的有效訪問，移動通信則讓人們隨時隨地進(jìn)行通信，同時移動通信強(qiáng)勁迅猛的發(fā)展速度，輔以其特有的個性化優(yōu)勢，使移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)獲得了前所未有的巨大需求，為移動通信中的數(shù)據(jù)通信發(fā)展打下了基礎(chǔ)。

　　與固定網(wǎng)相比，移動數(shù)據(jù)通信具有許多不可比擬的優(yōu)勢：

　　移動數(shù)據(jù)通信具有個人化的特征。在固定網(wǎng)絡(luò)接入中，一個網(wǎng)絡(luò)端口可能被多個用戶使用，接入網(wǎng)絡(luò)的終端也往往不能移動，使固定因特網(wǎng)應(yīng)用具有用戶的不確定性。而移動數(shù)據(jù)應(yīng)用則具備個人化特征，一個移動終端通常專屬于一個用戶，這使追身和個性化的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)成為可能。

　　移動數(shù)據(jù)具有高度的靈活性。用戶可以在任何時間、任何地點(diǎn)通過移動終端接入網(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(jié)合起來，因特網(wǎng)的信息資源優(yōu)勢將得到更大限度的發(fā)揮，用戶也可以實(shí)現(xiàn)隨時隨地的信息索取，從而更方便了用戶的使用。

　　移動通信與數(shù)據(jù)通信相結(jié)合，可以提供新型服務(wù)，如基于位置的服務(wù)、個人化服務(wù)、語音門戶等業(yè)務(wù)。

　　由于移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)使用戶可以通過手機(jī)隨時隨地接入因特網(wǎng)，滿足了移動用戶對數(shù)據(jù)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音為主的GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)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)為用戶提供信息服務(wù)、數(shù)據(jù)檢索、因特網(wǎng)接入、定位信息服務(wù)業(yè)務(wù)等。

1、移動數(shù)據(jù)通信在業(yè)務(wù)形式上的體現(xiàn)及應(yīng)用

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

　　個人信息服務(wù)。由于移動終端隨用戶移動，因此可以為用戶提供追身的信息傳遞服務(wù)，如電子郵件服務(wù)、統(tǒng)一消息服務(wù)。當(dāng)這些服務(wù)被用于移動通信時，用戶在任何時候都能夠及時接受新的信件，這是固定服務(wù)難以做到的。

　　個人銀行服務(wù)。由于移動終端的獨(dú)享特性，移動終端將逐漸具備個人身份表示的作用，成為人們隨身攜帶的信用卡。利用這一點(diǎn)以及移動的靈活性，用戶可以享受到方便的銀行服務(wù)，如通過手機(jī)繳納各種服務(wù)費(fèi)用，用手機(jī)轉(zhuǎn)移賬務(wù)，用手機(jī)購買商品，預(yù)定晚餐等。手機(jī)將成為用戶的個人電子錢包，甚至取代個人信用卡。 {{分頁}}

　　基于位置的服務(wù)。這種服務(wù)利用移動終端隨用戶移動的特點(diǎn)，通過定位技術(shù)確定用戶所處的地理位置，從而能夠?yàn)橛脩籼峁┡c當(dāng)?shù)丨h(huán)境有關(guān)的各種服務(wù)，如當(dāng)?shù)氐穆灭^信息、交通信息、天氣信息等。它的特點(diǎn)是使信息個性化，使用戶能夠更方便地獲得最具價值的信息。

　　語音門戶。這項服務(wù)是針對移動數(shù)據(jù)通信的劣勢提出的服務(wù)。語音門戶就是通過對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行技術(shù)改造，使網(wǎng)站能夠接受用戶通過話音進(jìn)行的訪問，反饋給用戶的信息也將是語音化的。當(dāng)語音門戶和移動數(shù)據(jù)通信結(jié)合起來時，就能夠很好地克服移動終端界面小，鍵盤小等先天不足，使用戶只要能說話就能夠通過移動通信設(shè)備上網(wǎng)。

　　另外，移動數(shù)據(jù)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(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)、使用INTERNET等業(yè)務(wù)功能，使用戶可以在任何時間、任何地點(diǎn)隨時隨地獲取所需信息。

2、移動數(shù)據(jù)通信的實(shí)現(xiàn)方式

　　實(shí)現(xiàn)移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，目前最普遍采用的技術(shù)為：短消息系統(tǒng)、電路交換型和分組交換型移動數(shù)據(jù)通信的功能。

2.1　短信息系統(tǒng)(SMS)

　　SMS系統(tǒng)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(zhuǎn)發(fā)的單元，可實(shí)現(xiàn)移動終端間的點(diǎn)對點(diǎn)短消息通信。移動通信中的短消息功能與Internet相結(jié)合，更提供了豐富的業(yè)務(wù)功能。包括：Email到達(dá)通知、Email手機(jī)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QQ等。

2.2　電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(IWF)

　　IWF是InterWorkingFunction的縮寫。電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是基于GSM網(wǎng)絡(luò)、采用電路交換的業(yè)務(wù)類型。電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)包括GSM承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和高速電路交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)HSCSD(HighSwitchData)。

2.2.1　GSM數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)

　　這是現(xiàn)在普遍應(yīng)用的模式，速率最高達(dá)9.6kbps。目前的WAP、手機(jī)接入Internet都是采用這種方式。

　　WAP通信是采用客戶機(jī)/服務(wù)器方式的結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的WWW通信相比，WAP的客戶機(jī)與服務(wù)器之間多了一個WAP網(wǎng)關(guān)?？蛻魴C(jī)通過WAP網(wǎng)關(guān)然后再與資源服務(wù)器(Origin server)通信。同時，在客戶機(jī)與WAP網(wǎng)關(guān)之間傳遞的信息也有別于傳統(tǒng)方式下客戶機(jī)與服務(wù)器間交換的信息。WAP內(nèi)容和應(yīng)用采用與WWW類似的模式定義，內(nèi)容的傳輸也采用一套與WWW通信協(xié)議類似的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。移動終端的微型瀏覽器與標(biāo)準(zhǔn)的WEB瀏覽器類似，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)與用戶的接口。WAP網(wǎng)關(guān)是一個WAP代理。WAP使用代理技術(shù)連接無線域和WWW。WAP代理主要包括兩個功能——協(xié)議轉(zhuǎn)換和編碼解碼。

　　電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)關(guān)鍵在于MSC提供了IWF功能。例如，通過筆記本接手機(jī)，撥號接入ISP(如172**)，登陸 Internet。在這個過程中，手機(jī)數(shù)據(jù)經(jīng)過BSC，通過MSC的IWF功能，實(shí)現(xiàn)了從PLMN到PSTN的連接。此時，IWF就相當(dāng)于一個網(wǎng)間適配器，提供一個MODEM，使PLMN網(wǎng)中的數(shù)據(jù)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，越來越難適應(yīng)用戶的需求。 {{分頁}}

2.2.2　高速電路交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)HSCSD

　　HSCSD是(High Speed Circuit Switch Data)的縮寫。它的基本方式是在無線信道上將多個全速率信道(FCH/F)復(fù)用在一起，供一次數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)使用。采用HSCSD，用戶速率將達(dá)到57.6kbps。

　　在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，所有接口的底層標(biāo)準(zhǔn)與原階段相同。只是在網(wǎng)絡(luò)和終端側(cè)增加了“劃分和結(jié)合”的功能。在無線接口通過n個信道傳送。HSCSD實(shí)際上是一種基本承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的升級。HSCSD在硬件上比較易于實(shí)施，無需改變目前的GSM網(wǎng)絡(luò)的硬件結(jié)構(gòu)。但是，在實(shí)際應(yīng)用中很難將多個時隙分配給同一個用戶，因此很難達(dá)到理論速率上限。

2.3　通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)

　　GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到PhaseⅡ+標(biāo)準(zhǔn)階段，提出了通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS-General Packet Radio Service)的相關(guān)規(guī)范，引入了分組交換和分組傳輸?shù)母拍?，這樣使得GSM網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的支持從網(wǎng)絡(luò)體系上得到了加強(qiáng)。GPRS網(wǎng)絡(luò)在原有的GSM 網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上增加了SGSN(服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn))、GGSN(網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn))、PTMSC(點(diǎn)對多點(diǎn)服務(wù)中心)等功能實(shí)體，并且對原有的移動臺、基站設(shè)備、相關(guān)信令作了更改或補(bǔ)充。

　　GPRS信道的分配很靈活，每個TDMA幀可分配1-8個時隙。時隙均由用戶共享，上、下行鏈路單獨(dú)分配。無線接口資源在話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)之間動態(tài)共享。GPRS數(shù)據(jù)包的發(fā)送與接收的過程如下：筆記本電腦通過串行或無線方式接到GPRS蜂窩電話或Modem上，GPRS蜂窩電話或Modem與GSM基站通信，GPRS分組將信息從基站發(fā)送到SGSN節(jié)點(diǎn)，SGSN和GGSN進(jìn)行通信；GGSN對分組數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)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，來自Internet、標(biāo)識有移動臺地址的IP包，由GGSN接收，再轉(zhuǎn)發(fā)到SGSN，然后傳送到移動臺上。

　　SGSN通過幀中繼與BTS連接，是GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與移動臺之間的接口，實(shí)現(xiàn)與移動臺之間數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，提供分組路由，跟蹤移動臺在服務(wù)區(qū)的位置，并實(shí)現(xiàn)安全和訪問控制功能。

　　GGSN通過基于IP協(xié)議的GPRS骨干網(wǎng)連接到SGSN，是連接GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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)之間建立多個連接，即通過一個GGSN、一個GSM網(wǎng)絡(luò)可以連接到多個外部網(wǎng)上。

　　GPRS的應(yīng)用方式如下：

(1)Internet接入業(yè)務(wù)

　　這是GPRS最普遍的一種應(yīng)用，利用手機(jī)+筆記本接入Internet。用戶IP地址可以分配公有地址或私有地址，從節(jié)約公有地址角度出發(fā)，一般采用私有地址。其實(shí)現(xiàn)方式為：手機(jī)接入經(jīng)過服務(wù)器RADIUS授權(quán)后，由GGSN分配私有地址，該私有地址通過NAT轉(zhuǎn)換后接入 CMNet。

(2)GPRS承載WAP業(yè)務(wù)

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

　　短消息承載WAP，長度只有160個字節(jié)，不能適應(yīng)WAP業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量逐步增長的需求。短消息接續(xù)時間過長，因此不推薦短消息承載WAP。

　　電路型數(shù)據(jù)承載方式為9.6K的電路方式，帶寬有局限性，用戶開展業(yè)務(wù)對系統(tǒng)資源的占用比較多，接入時間過長。

　　GPRS本身基于分組方式，GPRS承載WAP，系統(tǒng)資源占用少，接續(xù)速度快，時時在線，而且用戶帶寬有保證。

(3)專網(wǎng)接入業(yè)務(wù)

　　專網(wǎng)VPN業(yè)務(wù)采用VPDN技術(shù)實(shí)現(xiàn)專網(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。此時用戶的PPP包可以直達(dá)企業(yè)網(wǎng)關(guān)，由企業(yè)網(wǎng)關(guān)通過公司的Radius服務(wù)器完成對用戶級的認(rèn)證，通過后，就建立起GRPS手機(jī)到達(dá)企業(yè)網(wǎng)關(guān)的PPP鏈路，從而實(shí)現(xiàn)移動辦公業(yè)務(wù)。

(4)專線接入業(yè)務(wù)

　　專線接入業(yè)務(wù)時，GGSN、GPRS網(wǎng)絡(luò)僅僅作為承載通道，將數(shù)據(jù)包透明發(fā)往業(yè)務(wù)處理中心，用戶接入業(yè)務(wù)中心權(quán)限的認(rèn)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(qū)分，以決定是否認(rèn)證及連接方式。專線接入業(yè)務(wù)主要應(yīng)用于集團(tuán)用戶，如高速公路流量統(tǒng)計、環(huán)境監(jiān)測等。 GSN通過專用線路(DDN專線等)不經(jīng)過ISP直接接入業(yè)務(wù)中心；或者通過ISP直接連接業(yè)務(wù)中心，不采用VPN方式；也可以通過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MSC(A口)，也可以通過SGSN(Gb口)發(fā)送短消息，兩者相比較，通過Gb口傳送短消息占用的空中資源相對較少因而對用戶更具吸引力。MS發(fā)出的短消息由MSC或SGSN接收，再通過MAP信令送給MS指定的IW-MSC，最后由IW-MSC 通過內(nèi)部協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)到SC。SC對MS發(fā)來的消息進(jìn)行具體處理，如果是發(fā)給某個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MS時，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MSC或SGSN將短消息發(fā)送給MS。

　　移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，不僅僅是技術(shù)的發(fā)展，更重要的動力是市場因素，移動通信與Internet的飛速發(fā)展相互融合，預(yù)示著3G時代的即將來臨。中國移動終端用戶數(shù)量遠(yuǎn)大于計算機(jī)用戶數(shù)量，所以移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)有著良好的發(fā)展前景。隨著技術(shù)的進(jìn)步、移動通信的發(fā)展，“任何人在任何地點(diǎn)任何時間”連接到“任何信息”的美好設(shè)想將成為現(xiàn)實(shí)，同時也會促進(jìn)各種移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通信新技術(shù)的發(fā)展。