移動(dòng)通信中的數(shù)據(jù)通信

本文關(guān)鍵字: 數(shù)據(jù)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(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(cè), DDN, 融合, 3G, 中國(guó)移動(dòng), 計(jì)算機(jī)

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

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

　　近年來(lái)，以因特網(wǎng)為代表的數(shù)據(jù)通信呈現(xiàn)爆炸式的增長(zhǎng)，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)上各類業(yè)務(wù)及應(yīng)用的不斷開(kāi)發(fā)和完善、網(wǎng)上信息內(nèi)容的迅猛增長(zhǎng)，方便了用戶的使用，豐富了社會(huì)生活，推動(dòng)了信息化的進(jìn)程?；ヂ?lián)網(wǎng)可以滿足人們對(duì)大量信息資源的有效訪問(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(qiáng)勁迅猛的發(fā)展速度，輔以其特有的個(gè)性化優(yōu)勢(shì)，使移動(dòng)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(dòng)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(dòng)數(shù)據(jù)通信具有許多不可比擬的優(yōu)勢(shì)：

　　移動(dòng)數(shù)據(jù)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(yīng)用具有用戶的不確定性。而移動(dòng)數(shù)據(jù)應(yīng)用則具備個(gè)人化特征，一個(gè)移動(dòng)終端通常專屬于一個(gè)用戶，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(shù)據(jù)具有高度的靈活性。用戶可以在任何時(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(jié)合起來(lái)，因特網(wǎng)的信息資源優(yōu)勢(shì)將得到更大限度的發(fā)揮，用戶也可以實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地的信息索取，從而更方便了用戶的使用。

　　移動(dòng)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(gè)人化服務(wù)、語(yǔ)音門戶等業(yè)務(wù)。

　　由于移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)使用戶可以通過(guò)手機(jī)隨時(shí)隨地接入因特網(wǎng)，滿足了移動(dòng)用戶對(duì)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(dòng)數(shù)據(jù)通信在業(yè)務(wù)形式上的體現(xiàn)及應(yīng)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(duì)用戶的個(gè)性需要，為用戶提供定制的信息，還能依照用戶的個(gè)人識(shí)別能力為用戶提供隨時(shí)隨地的商業(yè)服務(wù)。

　　個(gè)人信息服務(wù)。由于移動(dòng)終端隨用戶移動(dòng)，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(dòng)通信時(shí)，用戶在任何時(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(dú)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，用戶可以享受到方便的銀行服務(wù)，如通過(guò)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(gòu)買商品，預(yù)定晚餐等。手機(jī)將成為用戶的個(gè)人電子錢包，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)終端隨用戶移動(dòng)的特點(diǎn)，通過(guò)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(gè)性化，使用戶能夠更方便地獲得最具價(jià)值的信息。

　　語(yǔ)音門戶。這項(xiàng)服務(wù)是針對(duì)移動(dòng)數(shù)據(jù)通信的劣勢(shì)提出的服務(wù)。語(yǔ)音門戶就是通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行技術(shù)改造，使網(wǎng)站能夠接受用戶通過(guò)話音進(jìn)行的訪問(wèn)，反饋給用戶的信息也將是語(yǔ)音化的。當(dāng)語(yǔ)音門戶和移動(dòng)數(shù)據(jù)通信結(jié)合起來(lái)時(shí)，就能夠很好地克服移動(dòng)終端界面小，鍵盤小等先天不足，使用戶只要能說(shuō)話就能夠通過(guò)移動(dòng)通信設(shè)備上網(wǎng)。

　　另外，移動(dòng)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(shí)間、任何地點(diǎn)隨時(shí)隨地獲取所需信息。

2、移動(dòng)數(shù)據(jù)通信的實(shí)現(xiàn)方式

　　實(shí)現(xiàn)移動(dòng)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(dòng)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(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的單元，可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)短消息通信。移動(dòng)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(dòng)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(gè)WAP網(wǎng)關(guān)?？蛻魴C(jī)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(dòng)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(gè)WAP代理。WAP使用代理技術(shù)連接無(wú)線域和WWW。WAP代理主要包括兩個(gè)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(guò)筆記本接手機(jī)，撥號(hào)接入ISP(如172**)，登陸 Internet。在這個(gè)過(guò)程中，手機(jī)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)BSC，通過(guò)MSC的IWF功能，實(shí)現(xiàn)了從PLMN到PSTN的連接。此時(shí)，IWF就相當(dāng)于一個(gè)網(wǎng)間適配器，提供一個(gè)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(lái)越難適應(yīng)用戶的需求。 {{分頁(yè)}}

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(wú)線信道上將多個(gè)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(wú)線接口通過(guò)n個(gè)信道傳送。HSCSD實(shí)際上是一種基本承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的升級(jí)。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(jié)構(gòu)。但是，在實(shí)際應(yīng)用中很難將多個(gè)時(shí)隙分配給同一個(gè)用戶，因此很難達(dá)到理論速率上限。

2.3　通用分組無(wú)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(wú)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(duì)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(duì)多點(diǎn)服務(wù)中心)等功能實(shí)體，并且對(duì)原有的移動(dòng)臺(tái)、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(gè)TDMA幀可分配1-8個(gè)時(shí)隙。時(shí)隙均由用戶共享，上、下行鏈路單獨(dú)分配。無(wú)線接口資源在話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)之間動(dòng)態(tài)共享。GPRS數(shù)據(jù)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(duì)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(lái)自Internet、標(biāo)識(shí)有移動(dòng)臺(tái)地址的IP包，由GGSN接收，再轉(zhuǎn)發(fā)到SGSN，然后傳送到移動(dòng)臺(tái)上。

　　SGSN通過(guò)幀中繼與BTS連接，是GSM網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與移動(dòng)臺(tái)之間的接口，實(shí)現(xiàn)與移動(dòng)臺(tái)之間數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，提供分組路由，跟蹤移動(dòng)臺(tái)在服務(wù)區(qū)的位置，并實(shí)現(xiàn)安全和訪問(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(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(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(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(guò)服務(wù)器RADIUS授權(quán)后，由GGSN分配私有地址，該私有地址通過(guò)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(yè)}}

　　短消息承載WAP，長(zhǎng)度只有160個(gè)字節(jié)，不能適應(yīng)WAP業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量逐步增長(zhǎng)的需求。短消息接續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，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(kāi)展業(yè)務(wù)對(duì)系統(tǒng)資源的占用比較多，接入時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

　　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(shí)時(shí)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(guò)輸入的公司名或主被叫號(hào)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(guò)公司的Radius服務(wù)器完成對(duì)用戶級(jí)的認(rèn)證，通過(guò)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(dòng)辦公業(yè)務(wù)。

(4)專線接入業(yè)務(wù)

　　專線接入業(yè)務(wù)時(shí)，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(jì)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等。 GSN通過(guò)專用線路(DDN專線等)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(duì)較少因而對(duì)用戶更具吸引力。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(nèi)部協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)到SC。SC對(duì)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(chǔ)到消息庫(kù)中。SC要把消息庫(kù)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(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(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(yù)示著3G時(shí)代的即將來(lái)臨。中國(guó)移動(dòng)終端用戶數(shù)量遠(yuǎn)大于計(jì)算機(jī)用戶數(shù)量，所以移動(dòng)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(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(shè)想將成為現(xiàn)實(shí)，同時(shí)也會(huì)促進(jìn)各種移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通信新技術(shù)的發(fā)展。