《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁 > 模擬設(shè)計 > 設(shè)計應(yīng)用 > GPRS與CDPD的技術(shù)比較及區(qū)別
GPRS與CDPD的技術(shù)比較及區(qū)別
摘要: GPRS和CDPD有著極其相似的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和服務(wù)方式。從著眼點上看,二者都是在現(xiàn)有的蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)上進行必要的軟/硬件升級后向用戶提供永遠在線的分組交換數(shù)據(jù)服務(wù).
Abstract:
Key words :

1. GPRS和CDPD有著極其相似的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和服務(wù)方式。

  從著眼點上看,二者都是在現(xiàn)有的蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)上進行必要的軟/硬件升級后向用戶提供永遠在線的分組交換數(shù)據(jù)服務(wù)(雖然也考慮到X.25業(yè)務(wù),但實際上主要是IP)。CDPD基于AMPS/DAMPS網(wǎng)絡(luò),共用AMPS頻率(800MHz),共享AMPS/TDMA網(wǎng)上的一些設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)施;GPRS則基于GSM網(wǎng)絡(luò),共用GSM頻率(900/1800MHz),共享GSM網(wǎng)絡(luò)的絕大部分基礎(chǔ)設(shè)施。

CDPD的標準化工作略微早于GPRS,1993年,美國移動通信公司(AMCI)等八大公司聯(lián)合推出蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)通信(CDPD)系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范1.0版本,開始在已有的AMPS蜂窩移動電話網(wǎng)上提供分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),1995年CDPD系統(tǒng)版本升級至1.1。雖然GPRS早在1992年就開始醞釀,但是直到1998年才基本完成標準制定工作。1996年中國電信總局數(shù)據(jù)通信局計劃啟動移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù),當時主要可選的系統(tǒng)類型里面,實際上只有CDPD是現(xiàn)實可用的,GPRS尚無標準可言,而另外一些移動分組交換網(wǎng)絡(luò)如Mobitex(主要由Ericsson研制并生產(chǎn))、ARDIS(Motorola與IBM合作)及DataTAC(Motorola)等系統(tǒng),在系統(tǒng)性能、標準化等方面遠不如CDPD,所以CDPD其實是當時中國電信移動數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的唯一選擇,1997年開始,在北京、上海、廣州、深圳、廈門和長沙等六城市啟動了CDPD網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工程。由于當時的移動數(shù)據(jù)需求并不足夠旺盛,同時沒有AMPS基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的情況下,CDPD的投資略顯高昂,所以CDPD在中國及全球的推廣并不熱烈,應(yīng)用較為有限。相比之下,隨著GSM網(wǎng)絡(luò)的不斷擴容和普及,GSM在全球移動通信行業(yè)中的霸主地位日益確定,相應(yīng)地GPRS標準逐漸得到重視,在標準化程度、兼容性和廠家支持等多方面開始超過 CDPD。
 

GPRS的標準化工作于1997年(SMG#24)取得重大進展,10月份ETSI發(fā)布了GSM02.60 GPRS phase 1 業(yè)務(wù)描述,次年又有GPRS階段2及大量的階段3的相關(guān)規(guī)范出臺(注:此GPRS之Phase與GSM之Phase并非一談,請讀者注意區(qū)別)。至此, CDPD與GPRS的前途優(yōu)劣之比較結(jié)果迥異,CDPD朝著自然消亡之路繼續(xù)(一個現(xiàn)象就是去年www.cdpd.org在它的首頁中寫出了域名拍賣廣告,不知道目前怎樣了。),而GPRS成為移動數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中最大的亮點。(有人說WAP是最大的亮點,我笑笑說那應(yīng)該是指應(yīng)用而非網(wǎng)絡(luò)而言,而且正是由于WAP以超過網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)承受力的宣傳攻勢去迎合了互聯(lián)網(wǎng)的泡沫效應(yīng),才導致了各界對當前WAP極度失望的悲慘結(jié)果。我不知道www.wapforum.org是否有朝一日也會打出域名拍賣告示?)CDPD、 GPRS與其它幾種更早的分組交換移動數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在標準化受支持程度上的簡單比較如右上圖所示。關(guān)于中國的CDPD運行狀況,可以上海郵電移動數(shù)據(jù)通信有限公司和深圳市數(shù)據(jù)通信局的兩個CDPD網(wǎng)絡(luò)作代表,讀者可訪問其主頁。

  2. 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理能力

  分別以Nokia的GPRS系統(tǒng)和Lucent的CDPD系統(tǒng)為例,GPRS的SGSN(服務(wù)GPRS支持節(jié)點)和CDPD的MD-IS(移動數(shù)據(jù)中介系統(tǒng))對分組數(shù)據(jù)的處理能力和隨著用戶數(shù)增加網(wǎng)絡(luò)擴展能力的比較見下表:

注:在幾家典型的GPRS設(shè)備中,Ericsson的SGSN系統(tǒng)容量較之Nokia更大,Motorola SGSN的容量則較Nokia小。Lucent之外的其它廠商CDPD系統(tǒng)容量不得而知,未能列出。另:對于上面提及的GPRS容量具體數(shù)值,目前各個廠家也仍然在進行擴展,故請以相對的角度作對比。

  GPRS擴容方式:初期用戶數(shù)少和用戶密度低時,一個SGSN可以接入30個BSC,一個SGSN的平均吞吐量是:16Mbit/s,可以接入5萬用戶。隨著用戶數(shù)和用戶密度的增加,一個SGSN可以接入10個BSC,每個MSC可以配置一個SGSN,3個SGSN的平均吞吐量是:48Mbit/s可以接入15萬用戶。通過減少一個SGSN接入的BSC的數(shù)量和增加SGSN的數(shù)量實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴容。

  CDPD擴容方式:一個MD-IS最多可以接入30個MDBS(移動數(shù)據(jù)基站),每個基站最多可以接入6個 19.2Kbit/s RF信道。隨著用戶數(shù)和用戶密度的增加,增加MD-IS接入的PS的數(shù)量(最多8個)和基站的數(shù)量(最多30個),以及增加每個基站的信道數(shù)量(最多6 個)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴容。

  兩個系統(tǒng)的擴容方法都是十分方便的。但是GPRS的SGSN的吞吐量遠大于CDPD的PS的吞吐量,一個SGSN的吞吐量大約是一個(8個)PS的吞吐量的20倍(2.5倍)。

  3. 無線接口和業(yè)務(wù)能力技術(shù)比較

  GPRS和CDPD系統(tǒng)的無線基本參數(shù)、業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)能力及QoS比較見下表:

 1) 工作頻段

  我國國家無委已分配的移動數(shù)據(jù)工作頻段是821-825,866-870MHz。由于CDPD是工作在AMPS頻段,只有1MHz(824-825,869-870)頻段與我國國家無委分配的移動數(shù)據(jù)工作頻段重合,所以我國CDPD可用頻段只有1MHz,此外,國家無委還為適合于CDPD的需求把原定的25kHz頻道間隔改為了30kHz。CDPD采用13小區(qū)頻率復用,平均每個小區(qū)只能有2-3個 19.2Kbit/s頻道可用。

  GPRS與GSM共用頻段,可用頻段在900MHz有9MHz,1800MHz為10MHz。GSM采用TDMA/FDMA多址工作方式,每個頻道有8個時隙(8信道)。依據(jù)小區(qū)用戶數(shù)量(密度),GSM可采用不同的小區(qū)頻率復用方式。由于GPRS可用頻段寬,因此GPRS每個小區(qū)內(nèi)可用于數(shù)據(jù)的信道數(shù)遠大于CDPD,容易滿足組建公網(wǎng)對信道數(shù)的需要。

  2) 無線接口參數(shù)

  從兩個系統(tǒng)工作頻段比較看出:由于我國CDPD每個小區(qū)的可用信道數(shù)量少,只有2-3個19.2Kbit/s頻道可用。每個頻道的數(shù)據(jù)率只有12- 13kbit/s,容量較低。而且CDPD采用DSMA/CD(數(shù)字偵聽多路訪問/有碰撞檢測)隨機占用信道方式,當RF信道加載60%時,用戶數(shù)據(jù)率僅有2.8Kbit/s?;谏鲜鲈駽DPD僅適合縱向應(yīng)用(突發(fā)數(shù)據(jù)應(yīng)用),不適合橫向應(yīng)用,即CDPD僅適合專用(集團用戶)移動數(shù)據(jù)網(wǎng)應(yīng)用。

  由于GPRS每個小區(qū)可用于數(shù)據(jù)的信道數(shù)多,如果取一個頻道用于數(shù)據(jù)傳送時,采用CS-2信道編碼方案時最高數(shù)據(jù)率達13.4×8= 107.2kbit/s。由于GPRS小區(qū)內(nèi)信道數(shù)量多,數(shù)據(jù)又允許多時隙工作,數(shù)據(jù)率高,而且GPRS用戶數(shù)據(jù)吞吐量(在R,Gi參考點測量)可以經(jīng)過協(xié)商確定,網(wǎng)絡(luò)通過設(shè)置服務(wù)優(yōu)先級來保證,用戶最高數(shù)據(jù)平均吞吐量可達到111Kbit/s(網(wǎng)絡(luò)設(shè)置協(xié)商數(shù)據(jù)平均吞吐量等級為19級)。所以GPRS既適合縱向應(yīng)用又適合橫向應(yīng)用(Web瀏覽,F(xiàn)TP文件傳送等大數(shù)據(jù)量應(yīng)用),即GPRS能滿足公眾移動數(shù)據(jù)網(wǎng)應(yīng)用的需求。

  GPRS和CDPD系統(tǒng)采用了相同的調(diào)制技術(shù):GMSK調(diào)制;都采用了ARQ檢錯重發(fā)、數(shù)據(jù)加密、移動站功率控制技術(shù)。 在信道FEC編碼上:GPRS采用卷積編碼,推薦四種編碼方式:CS-1~CS-4[CS-1(碼率1/2);CS-2(碼率2/3)],通過減少糾錯比特適應(yīng)不同傳輸信道質(zhì)量要求。例如CS-1和CS-2編碼糾錯能力強,適用傳輸信道質(zhì)量比較差的電路。CS-3和CS-4(無糾錯)編碼糾錯能力差,適用傳輸信道質(zhì)量好的電路使用,使用靈活方便。CDPD信道FEC編碼只有一種Reed-Solomon,不如GPRS靈活。

  GPRS同頻道干擾(C/I >= 9dB) 和鄰頻道干擾(C/I >= -9dB)保護比是對電話的要求,考慮到數(shù)據(jù)比電話要求的誤碼率門限值高,兩個系統(tǒng)在相同的BLER(塊差錯率)5%比較時,GPRS同頻道和鄰頻道干擾保護比略優(yōu)于CDPD(C/I > = 17dB,C/I > = -16dB),是由于GPRS比CDPD頻道占用帶寬寬。

  GPRS基站接收靈敏度(參考靈敏度-104dBm )低于CDPD(-116 dBm靜態(tài)),原因之一是GSM不同信道類型對應(yīng)的誤碼率極限值不同(見GSM技術(shù)體制),同時由于CDPD采用了空間分集技術(shù)提高了接收機靈敏度。

  3) 網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)和性能

  網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù):GPRS支持的點對點網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)有無連接網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)(如IP)和面向連接的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)(如X.25)兩種,分別由SGSN和GGSN傳輸層/網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議UDP/IP和TCP/IP通過GTP隧道運載。CDPD支持的點對點網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)只有無連接網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)一種,是由MD-IS傳輸層/網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議 UDP/IP支持的業(yè)務(wù)。因此GPRS比CDPD支持的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)能力更強。

  GPRS支持點對多點組播業(yè)務(wù)和點對多點PTM群呼業(yè)務(wù)兩種。CDPD僅支持點對多點組播業(yè)務(wù)一種,點對多點群呼業(yè)務(wù)CDPD未開發(fā)。因此GPRS比CDPD支持點對多點業(yè)務(wù)能力更強。

  與電路交換(CS) 業(yè)務(wù)關(guān)系:由于GPRS是在我國已建成的GSM電話網(wǎng)基礎(chǔ)上組建的,因此,GPRS用戶能共享GSM電話業(yè)務(wù),短消息業(yè)務(wù),部分補充業(yè)務(wù)及與CS配合工作能節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源。由于我國沒有AMPS網(wǎng)絡(luò),因此CDPD移動數(shù)據(jù)網(wǎng)要求全部重建,與電路交換(CS)業(yè)務(wù)無關(guān)。

  服務(wù)質(zhì)量QoS: GPRS設(shè)置服務(wù)優(yōu)先級三級可以協(xié)商確定,設(shè)置傳輸時延等級三級可以協(xié)商確定,設(shè)置傳輸可靠性等級三級,還設(shè)置用戶吞吐量(在R和Gi參考點測量)等級 19級(平均吞吐量等級:協(xié)商值,0.22,0.4…44和111Kbit/s)可以協(xié)商確定。使運營者能為用戶提供多種有效的服務(wù)。CDPD沒有上述功能。

  4. 組網(wǎng)

  1) 無線部分:

  GPRS基站系統(tǒng)中的BTS與GSM共用,共用頻率,只進行軟件更新,利用現(xiàn)有的已建成基站覆蓋區(qū)工作?;鞠到y(tǒng)中的控制部分增加鏈路層的MAC(媒質(zhì)接入控制)功能和RLC(無線鏈路控制)功能即增加新的 PCU(分組控制單元)。GPRS移動站A,B和C三級要求重新開發(fā)。

  由于我國原本沒有AMPS網(wǎng)絡(luò),CDPD的基站系統(tǒng)和覆蓋區(qū)及移動站要求全部重建和開發(fā)。因此CDPD建網(wǎng)成本遠高于GPRS網(wǎng)絡(luò)。

  2) 骨干(廣域)網(wǎng)絡(luò)組成:

  GPRS要求在GSM網(wǎng)絡(luò)中增加SGSN(服務(wù)GPRS支持節(jié)點)和GGSN(網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點)。在同一個PLMN中,一個服務(wù)區(qū)內(nèi)的SGSN通過Gn接口與另一個服務(wù)區(qū)內(nèi)的SGSN直連,組成GPRS骨干網(wǎng)。在不同的PLMN中,兩個PLMN GPRS骨干網(wǎng)通過BG(邊界網(wǎng)關(guān))互連,即一個PLMN GPRS骨干網(wǎng)中的SGSN/GGSN通過Gp接口的BG與另一個PLMN GPRS骨干網(wǎng)中的SGSN/GGSN互連,實現(xiàn)兩個不同運營者GPRS網(wǎng)互連。

  在CDPD中,一個服務(wù)區(qū)內(nèi)的MD-IS(移動數(shù)據(jù)中介系統(tǒng))通過路由器(IS中介系統(tǒng))與另一個服務(wù)區(qū)內(nèi)的MD-IS實現(xiàn)互連,組成CDPD廣域網(wǎng)絡(luò)。

  3) 與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)互連:

  GPRS通過GGSN節(jié)點朝Gi接口方向與因特網(wǎng)和X.25網(wǎng)互連,GGSN有路由功能。GPRS網(wǎng)與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)互連時通常要求設(shè)置防火墻,用于安全目的。

  CDPD的MD-IS通過路由器與因特網(wǎng)互連,由路由器完成路由功能。MD-IS通過路由器網(wǎng)關(guān)與X.25網(wǎng)互連,路由器網(wǎng)關(guān)有協(xié)議轉(zhuǎn)換功能。CDPD與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)互連也要求設(shè)置防火墻。

  總體上說GPRS和CDPD與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)互連方式是十分相似的,不同點是GPRS網(wǎng)內(nèi)(系統(tǒng)內(nèi))通過設(shè)置GGSN完成路由功能,而CDPD需要外加路由器,網(wǎng)內(nèi)(系統(tǒng)內(nèi))沒有設(shè)置路由器。

  4).骨干網(wǎng)尋址(IP地址):

  基于不同的全球漫游性能考慮,GPRS骨干網(wǎng)絡(luò)可能使用合法IP地址以便方便地與全球其它GPRS運營商簽署漫游,而CDPD網(wǎng)絡(luò)骨干網(wǎng)絡(luò)一般推薦使用內(nèi)部的IP地址空間,采用RFC1597文件規(guī)定的保留IP地址,使用其中的10.0.0.0—10.255.255.255 A類地址字段。

  5) 用戶尋址(IP地址):

  兩個網(wǎng)絡(luò)與因特網(wǎng)互連時要求使用合法的因特網(wǎng)IP地址。IP地址的獲取方法:如果GPRS運營商同時是ISP,則運營商可根據(jù)自己的需求制訂IP分配策略;如果GPRS不是ISP,則合法的IP地址可以由ISP提供并分配。GPRS可以對一個數(shù)據(jù)用戶提供多種網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù),如提供訪問Internet的公用地址、通向WAP網(wǎng)關(guān)的內(nèi)部IP地址、通向企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)的企業(yè)IP地址以及X.25地址等,通過APN(訪問點名字)激活。CDPD和GPRS的尋址方式基本相同,區(qū)別是不具備多網(wǎng)絡(luò)訪問業(yè)務(wù)。

  5. 比較結(jié)果

  從GPRS和CDPD比較結(jié)果看出:

  由于兩個系統(tǒng)都是基于IP的網(wǎng)絡(luò),有許多相似之處:如骨干(廣域)網(wǎng)絡(luò)組成,網(wǎng)間互連方式,尋址(地址分配),基站系統(tǒng)與節(jié)點機之間經(jīng)幀中繼網(wǎng)互連(用于數(shù)據(jù)流量控制)和部分無線參數(shù)性能等方面。

  從技術(shù)比較看,GPRS提供的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)能力更強,提供的應(yīng)用業(yè)務(wù)類型更加廣泛,既適合橫向應(yīng)用也適合橫向應(yīng)用,能夠與現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)共享部分GSM電路交換業(yè)務(wù),網(wǎng)絡(luò)設(shè)置的服務(wù)等級和移動站等級能滿足不同層次用戶需求,提供了四種信道編碼適應(yīng)不同傳輸信道質(zhì)量需求,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點機容量和擴容方式等方面 GPRS都優(yōu)于CDPD。GPRS的最大優(yōu)點是:由于GPRS可用帶寬是CDPD的十倍,因此GPRS每個小區(qū)信道數(shù)量遠大于CDPD,GPRS的多時隙能力提供較大的用戶數(shù)據(jù)吞吐量,適合橫向應(yīng)用,因此GPRS適合組建公眾移動數(shù)據(jù)網(wǎng)。由于CDPD的每個小區(qū)信道數(shù)量太少,用戶吞吐量低,主要用于縱向應(yīng)用,因此CDPD更適合組建專用移動數(shù)據(jù)網(wǎng)。

  從經(jīng)濟比較看,由于我國的GSM網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)實現(xiàn)全國覆蓋,GPRS網(wǎng)絡(luò)可以共用GSM頻率,利用現(xiàn)有的基站覆蓋。由于我國公眾移動網(wǎng)未采用AMPS制式,我國的CDPD網(wǎng)絡(luò)全部需要重建。因此在我國組建GPRS網(wǎng)絡(luò)比組建CDPD網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟。

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。