移動通信中的數據通信

本文關鍵字: 數據通信, 移動通信, GPRS, 互聯網, 信息化, 網絡, 接入網, 手機, GSM, 增值業(yè)務, 電子錢包, 傳真, 電路交換, 分組交換, 短信, HSCSD, WAP, 服務器, 網關, PSTN, Modem, SGSN, 基站, 信令, TDMA, IP, 幀中繼, 骨干網, LAN, VPN, VPDN, 監(jiān)測, DDN, 融合, 3G, 中國移動, 計算機

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

關鍵詞　移動數據通信　INTERNET　GPRS

　　近年來，以因特網為代表的數據通信呈現爆炸式的增長，固定因特網接入已進入人們生活的各個角落，互聯網的迅速普及和網上各類業(yè)務及應用的不斷開發(fā)和完善、網上信息內容的迅猛增長，方便了用戶的使用，豐富了社會生活，推動了信息化的進程?；ヂ摼W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行通信，同時移動通信強勁迅猛的發(fā)展速度，輔以其特有的個性化優(yōu)勢，使移動數據通信業(yè)務獲得了前所未有的巨大需求，為移動通信中的數據通信發(fā)展打下了基礎。

　　與固定網相比，移動數據通信具有許多不可比擬的優(yōu)勢：

　　移動數據通信具有個人化的特征。在固定網絡接入中，一個網絡端口可能被多個用戶使用，接入網絡的終端也往往不能移動，使固定因特網應用具有用戶的不確定性。而移動數據應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絡服務成為可能。

　　移動數據具有高度的靈活性。用戶可以在任何時間、任何地點通過移動終端接入網絡，而不必受限于固定網絡接口。將這種靈活性和因特網結合起來，因特網的信息資源優(yōu)勢將得到更大限度的發(fā)揮，用戶也可以實現隨時隨地的信息索取，從而更方便了用戶的使用。

　　移動通信與數據通信相結合，可以提供新型服務，如基于位置的服務、個人化服務、語音門戶等業(yè)務。

　　由于移動數據業(yè)務使用戶可以通過手機隨時隨地接入因特網，滿足了移動用戶對數據業(yè)務的需求，因此GSM業(yè)務發(fā)展方向是在原有的以話音為主的GSM網絡基礎上，提供因特網信息服務等有關增值業(yè)務，利用GSM網為用戶提供信息服務、數據檢索、因特網接入、定位信息服務業(yè)務等。

1、移動數據通信在業(yè)務形式上的體現及應用

　　個人化服務。這些服務不同于通常的信息服務，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。

　　個人信息服務。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，如電子郵件服務、統一消息服務。當這些服務被用于移動通信時，用戶在任何時候都能夠及時接受新的信件，這是固定服務難以做到的。

　　個人銀行服務。由于移動終端的獨享特性，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。利用這一點以及移動的靈活性，用戶可以享受到方便的銀行服務，如通過手機繳納各種服務費用，用手機轉移賬務，用手機購買商品，預定晚餐等。手機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。這種服務利用移動終端隨用戶移動的特點，通過定位技術確定用戶所處的地理位置，從而能夠為用戶提供與當地環(huán)境有關的各種服務，如當地的旅館信息、交通信息、天氣信息等。它的特點是使信息個性化，使用戶能夠更方便地獲得最具價值的信息。

　　語音門戶。這項服務是針對移動數據通信的劣勢提出的服務。語音門戶就是通過對網絡進行技術改造，使網站能夠接受用戶通過話音進行的訪問，反饋給用戶的信息也將是語音化的。當語音門戶和移動數據通信結合起來時，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備上網。

　　另外，移動數據通信還能夠提供固定網所具有的收發(fā)傳真、文件傳送、遠程聯網、使用INTERNET等業(yè)務功能，使用戶可以在任何時間、任何地點隨時隨地獲取所需信息。

2、移動數據通信的實現方式

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

2.1　短信息系統(SMS)

　　SMS系統的關鍵部分是短消息業(yè)務中心，作為短消息的存儲轉發(fā)的單元，可實現移動終端間的點對點短消息通信。移動通信中的短消息功能與Internet相結合，更提供了豐富的業(yè)務功能。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、信息點播、移動QQ等。

2.2　電路型數據業(yè)務(IWF)

　　IWF是InterWorkingFunction的縮寫。電路型數據業(yè)務是基于GSM網絡、采用電路交換的業(yè)務類型。電路型數據業(yè)務包括GSM承載數據業(yè)務和高速電路交換數據業(yè)務HSCSD(HighSwitchData)。

2.2.1　GSM數據承載業(yè)務

　　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通信是采用客戶機/服務器方式的結構。與傳統的WWW通信相比，WAP的客戶機與服務器之間多了一個WAP網關?？蛻魴C通過WAP網關然后再與資源服務器(Origin server)通信。同時，在客戶機與WAP網關之間傳遞的信息也有別于傳統方式下客戶機與服務器間交換的信息。WAP內容和應用采用與WWW類似的模式定義，內容的傳輸也采用一套與WWW通信協議類似的標準通信協議。移動終端的微型瀏覽器與標準的WEB瀏覽器類似，負責協調與用戶的接口。WAP網關是一個WAP代理。WAP使用代理技術連接無線域和WWW。WAP代理主要包括兩個功能——協議轉換和編碼解碼。

　　電路型數據業(yè)務關鍵在于MSC提供了IWF功能。例如，通過筆記本接手機，撥號接入ISP(如172**)，登陸 Internet。在這個過程中，手機數據經過BSC，通過MSC的IWF功能，實現了從PLMN到PSTN的連接。此時，IWF就相當于一個網間適配器，提供一個MODEM，使PLMN網中的數據格式，得以接入PSTN中ISP的接入服務器。這種業(yè)務雖然已經成熟，但是速率低而且比分組接入占用資源多，越來越難適應用戶的需求。 {{分頁}}

2.2.2　高速電路交換數據業(yè)務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)復用在一起，供一次數據業(yè)務使用。采用HSCSD，用戶速率將達到57.6kbps。

　　在技術實現上，所有接口的底層標準與原階段相同。只是在網絡和終端側增加了“劃分和結合”的功能。在無線接口通過n個信道傳送。HSCSD實際上是一種基本承載數據業(yè)務的升級。HSCSD在硬件上比較易于實施，無需改變目前的GSM網絡的硬件結構。但是，在實際應用中很難將多個時隙分配給同一個用戶，因此很難達到理論速率上限。

2.3　通用分組無線業(yè)務(GPRS)

　　GSM網絡發(fā)展到PhaseⅡ+標準階段，提出了通用分組無線業(yè)務(GPRS-General Packet Radio Service)的相關規(guī)范，引入了分組交換和分組傳輸的概念，這樣使得GSM網絡對數據業(yè)務的支持從網絡體系上得到了加強。GPRS網絡在原有的GSM 網絡的基礎上增加了SGSN(服務GPRS支持節(jié)點)、GGSN(網關GPRS支持節(jié)點)、PTMSC(點對多點服務中心)等功能實體，并且對原有的移動臺、基站設備、相關信令作了更改或補充。

　　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、下行鏈路單獨分配。無線接口資源在話音和數據業(yè)務之間動態(tài)共享。GPRS數據包的發(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，SGSN和GGSN進行通信；GGSN對分組數據進行相應的處理，再發(fā)送到目的網絡，如Internet或X.25網絡。反之，來自Internet、標識有移動臺地址的IP包，由GGSN接收，再轉發(fā)到SGSN，然后傳送到移動臺上。

　　SGSN通過幀中繼與BTS連接，是GSM網絡結構與移動臺之間的接口，實現與移動臺之間數據的發(fā)送與接收，提供分組路由，跟蹤移動臺在服務區(qū)的位置，并實現安全和訪問控制功能。

　　GGSN通過基于IP協議的GPRS骨干網連接到SGSN，是連接GSM網絡結構與外部分組交換網(如Internet和LAN)的網關。GGSN也可以在這種網絡之間建立多個連接，即通過一個GGSN、一個GSM網絡可以連接到多個外部網上。

　　GPRS的應用方式如下：

(1)Internet接入業(yè)務

　　這是GPRS最普遍的一種應用，利用手機+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。其實現方式為：手機接入經過服務器RADIUS授權后，由GGSN分配私有地址，該私有地址通過NAT轉換后接入 CMNet。

(2)GPRS承載WAP業(yè)務

　　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}}

　　短消息承載WAP，長度只有160個字節(jié)，不能適應WAP業(yè)務數據量逐步增長的需求。短消息接續(xù)時間過長，因此不推薦短消息承載WAP。

　　電路型數據承載方式為9.6K的電路方式，帶寬有局限性，用戶開展業(yè)務對系統資源的占用比較多，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)專網接入業(yè)務

　　專網VPN業(yè)務采用VPDN技術實現專網接入業(yè)務方案，MS采用PPP方式接入VPN虛擬網，使用第二層隧道協議 L2TP。GGSN通過輸入的公司名或主被叫號碼從Radius服務器獲取建立隧道的相關信息，然后啟動到企業(yè)網關的L2TP隧道協議，建立起GGSN和企業(yè)網關之間的隧道連接。此時用戶的PPP包可以直達企業(yè)網關，由企業(yè)網關通過公司的Radius服務器完成對用戶級的認證，通過后，就建立起GRPS手機到達企業(yè)網關的PPP鏈路，從而實現移動辦公業(yè)務。

(4)專線接入業(yè)務

　　專線接入業(yè)務時，GGSN、GPRS網絡僅僅作為承載通道，將數據包透明發(fā)往業(yè)務處理中心，用戶接入業(yè)務中心權限的認證由MS與業(yè)務中心進行。該業(yè)務需用特定的APN進行區(qū)分，以決定是否認證及連接方式。專線接入業(yè)務主要應用于集團用戶，如高速公路流量統計、環(huán)境監(jiān)測等。 GSN通過專用線路(DDN專線等)不經過ISP直接接入業(yè)務中心；或者通過ISP直接連接業(yè)務中心，不采用VPN方式；也可以通過ISP連接，采用 VPN方式接入業(yè)務中心。

(5)GPRS短消息業(yè)務

　　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 通過內部協議轉發(fā)到SC。SC對MS發(fā)來的消息進行具體處理，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。

　　移動數據業(yè)務的飛速發(fā)展，不僅僅是技術的發(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，預示著3G時代的即將來臨。中國移動終端用戶數量遠大于計算機用戶數量，所以移動數據業(yè)務有著良好的發(fā)展前景。隨著技術的進步、移動通信的發(fā)展，“任何人在任何地點任何時間”連接到“任何信息”的美好設想將成為現實，同時也會促進各種移動數據業(yè)務通信新技術的發(fā)展。