通信學論文-基于CDMA網絡的移動數據通信系統(tǒng)摘要：以移動數據通信業(yè)務的高速發(fā)展和聯(lián)通CDMA20001X網絡建成為契機，本文提出了一種基于CDMA網絡的移動數據通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)以中國聯(lián)通公司CDMA20001X公用移動網絡平臺為基礎，能廣泛地應用于各種領域，可以為多種實際應用提供高帶寬、低收費的數據通道，實現數據信息的透明傳輸。關鍵詞：CDMA移動通信系統(tǒng)1引言目前，世界上關于移動數據通信系統(tǒng)的研究和開發(fā)工作正在如火如荼地進行。全球移動數據通信網絡運營商已超過50家，各發(fā)達國家和各大電信運營商、制造商都開始致力于移動數據通信業(yè)務的發(fā)展。未來移動數據通信業(yè)務將呈現多樣化發(fā)展的特點。在第二代GSM和CDMA網絡向第三代網絡演進的過程中，目前研發(fā)與應用主要集中在使用無線信道進行高速數據傳輸上，最引人注目的就是數據技術的引入和發(fā)展。如GSM網絡通過采用GPRS技術，數據最高速率可達115kbps，CDMA網絡演進到CDMA20001X階段時數據速率可達144kbps，而馬上開始商用的第三代移動通信系統(tǒng)IMT2000，最高速率可達2Mbps，預計以后可達1020Mbps，歐洲正在研發(fā)155Mbps的未來移動通信系統(tǒng)。2002年12月9日，由中國大唐公司自主研發(fā)的符合TDSCDMA標準的第三代移動通信設備和終端一次性通過了第二階段52項指標的測試(以數據業(yè)務為主)。2003年1月9日，中國聯(lián)通的CDMA20001X網絡在上海測試完畢，現已在多個大中城市正式對用戶開通。當前，雖然通用的CDMA移動數據通信系統(tǒng)、設備和終端的研究和開發(fā)很多，但針對配電自動化、交通監(jiān)控與信息發(fā)布、銀行卡服務、工業(yè)數據采集、環(huán)境檢測等具體應用、獨立研發(fā)的基于CDMA公用移動通信網絡的移動數據通信系統(tǒng)還不多見。以移動數據通信業(yè)務的高速發(fā)展和聯(lián)通CDMA20001X網絡建成為契機，在廣泛了解國內外移動數據通信研發(fā)和應用現狀、深入研究相關數據通信技術的基礎上，本文提出了一種基于CDMA網絡的移運數據通信系統(tǒng)。2系統(tǒng)特點(1)成本低廉、尤其在通信網絡的規(guī)模比較大時更為明顯：首先是建設投資小，網絡建設中省去了大量的組網投資；其次是維護、運行費用低，網絡運行過程中只需承擔少量的終端維護費用；雖然需要支付一些數據通信使用費，但就目前的資費水平和網絡規(guī)模估算，單就運行和維護費用一項的節(jié)省就足以對其進行補償。(2)網絡組建的靈活性和方便性：由于網絡的基礎設施已經十分完善，通信系統(tǒng)的組建只需要考慮中心站和外圍布點的問題。在外圍布點時可以充分地享受無線網絡帶來的地點選擇上的自由性和移動通信網絡的較全面的覆蓋范圍。在大部分地區(qū)，基本上可以不考慮布點的限制，甚至支持可移動的站點。對于復雜、易變，站點位置經常性變化的網絡(城市改造、用戶變更等)，無線網絡布點不受限制這一點更表現出它的優(yōu)越性。(3)地域范圍和網絡密度的適應性：目前，CDMA移動網的基站在城市中的密度大，而在鄉(xiāng)村中則相對較小，正好滿足在城市通信終端數量大、密度高而在鄉(xiāng)村數量少、密度小的要求。因此，基于CDMA網絡的移動數據通信系統(tǒng)在地域范圍和網絡密度方面沒有問題。(4)數據業(yè)務適應性：目前的CDMA移動網絡能支持多種豐富多彩的數據通信業(yè)務，因此基于CDMA網絡的移動數據通信系統(tǒng)完全能滿足各種數據應用對通信的要求。(5)系統(tǒng)安全性高：系統(tǒng)采用了多種措施來提高安全性。首先，終端每一次登錄網絡之后都要向管理系統(tǒng)發(fā)送經過加密的唯一終端標識號，經終端管理系統(tǒng)確認的終端才可以進入系統(tǒng)；其次，終端在進行數據傳輸時采用空中加密和應用層加密進行兩次加密；再次，前置機可以通過IPsec或GRE隧道與CDMA移動網絡建立聯(lián)系。3系統(tǒng)構成(1)用戶數據設備、數據采集設備或數據集中設備(如銀行ATMCDM機、POS機，電力系統(tǒng)中的TTU、FTU、多功能電能表等)。(2)無線數據傳輸終端(WDT)。(3)CDMA網絡。(4)前置機(FE)。(5)前置機的數據中繼設備或中繼網絡，包括移動專線、有線中繼器或Internet等。(6)終端管理系統(tǒng)。(7)用戶數據中心的數據處理系統(tǒng)。(8)數據庫服務器。整個系統(tǒng)依托于中國聯(lián)通的CDMA網絡公用移動通信網絡。4系統(tǒng)體系結構圖1基于CDMA網絡的移動數據通信系統(tǒng)體系結構基于CDMA網絡的移動數據通信系統(tǒng)主要采用如圖1所示一對多的樹型體系結構，即一臺前置機負責轉集和轉存分布在一定區(qū)域范圍內的多臺無線數據傳輸終端傳送的來自具體應用數據設備或數據采集設備的數據，所有前置機和終端都由一個終端管理系統(tǒng)負責管理，所有終端和前置機收集來的數據都傳送到數據中心由同一個數據處理系統(tǒng)進行處理。5系統(tǒng)工作模式基于CDMA網絡的移動數據通信系統(tǒng)支持兩種模式的數據傳輸過程：輪詢方式和主動上報方式。輪詢方式的可控性較強，用于實時性要求不高的應用。在輪詢方式下，用戶數據中心的數據處理系統(tǒng)發(fā)出數據收集指令，前置機接收并解析數據收集指令，然后通過查找對應的無線數據傳輸終端的Socket，并將數據收集指令轉發(fā)給相應的終端。終端完成數據收集并將數據通過移動網絡發(fā)送給前置機，然后由前置機將數據轉發(fā)給中心數據處理系統(tǒng)。終端管理信息的收集過程與數據傳輸過程類似。主動上報方式則主要用于滿足用戶數據信息和終端管理信息傳輸的實時性要求。在主動上報方式下，數據由終端定時或以事件驅動方式收集數據并將數據通過移動網絡發(fā)送給前置機，然后由前置機將數據轉發(fā)給數據處理系統(tǒng)。終端管理信息的收集過程與數據傳輸過程也類似。6系統(tǒng)各部分的功能與特性(1)無線數據傳輸終端(WDT)：基本功能：主動上行呼叫點到點透明數據傳輸、被動接受呼叫點到點透明數據傳輸、支持參數配置模式和數據傳輸模式選擇、主動上行短消息數據、短消息廣播數據、電路交換數據(GSM)、分組包交換數據、無線IP網絡數據、一直在線、故障自動重啟。擴展功能：前置機開放端口自動搜索、自檢與告警輸出、遠程軟件升級與維護、配置鍵盤和LCD顯示器方便用戶交互。(2)前置機(FE)：基本功能：解析中心站數據收集指令以收集所轄區(qū)域內的無線終端傳送來的數據、分析終端管理系統(tǒng)發(fā)送來的終端信息收集指令或終端配置指令、通知終端完成信息的收集或參數配置、接收與終端管理系統(tǒng)相關的終端信息、控制前置機與終端之間、前置機與中心站之間的通信過程、負責將用戶數據發(fā)送至中心站進行處理、將終