蜂窩數據
分組交換型的移動數據通信
蜂窩數據即從數據的傳輸到交換都採用分組技術,用戶端配置無線分組數據機,通過專門的分組基站進入分組網,可以訪問分組網上的主機、資料庫,也可以呼叫另一個移動數據終端。這種技術主要為專門的移動數據通信系統所採用,只能為移動數據用戶提供到分組交換數據網用戶的連接。
組交換型移據,愛立信的 Mobitex系統、摩托羅拉的Data TAC系統、北美的CDPD和GSM系統的GPRS是這種網路技術的代表。此外,ETSI正在制定歐洲移動數據系統的公開標準TETRA。
系統GPRS為例介紹分組交換型的移動數據通信。GPRS是一種新的GSM數據業務,它可以給GSM用戶提供移動環境下的無線分組數據高速接入業務,還可以提供收發Email、WWW服務、LAN接入等功能。
移戶端據網路(支持/、.網路)提供連,移戶提供速線線.業務。采組交換技術,戶共享某固資源。空幀隙傳送據,據速率達 Kb/s。GSM空中介面的通道資源既可以被話音佔用,也可以被GPRS數據業務佔用。當然在通道充足的條件下,可以把一些通道定義為GPRS專用通道。GPRS中移動台(MS)和服務支持節點(SGSN)之間的分層協議模型。Um介面是GSM的空中介面。Um介面上的通信協議有五層,自下而上依次為物理層、MAC層、LLC層、SNDC(Subnetwork Dependant Convergence)層和網路層。
Um介面的物理層為射頻(RF)介面部分,而物理鏈路層則負責提供空中介面的各種邏輯通道。GSM空中介面的載頻帶寬為20O KHz,一個載頻分為8個物理通道。考慮前向糾錯碼的開銷,則最終的數據速率可達164 Kb/s左右。
MAC為介質接入控制層。MAC的主要作用是定義和分配空中介面的GPRS邏輯通道,使得這些通道能被不同的移動台共享。GPRS的邏輯通道共有三類,分別是公共控制通道、分組業務通道和GPRS廣播通道。公共控制通道用來傳送數據通信的控制信令,具體又分為尋呼和應答等通道。分組業務通道用來傳送分組數據。廣播通道則是用來給移動台發送網路信息。
LLC層為邏輯鏈路控制層。它是一種基於數據鏈路規程HDLC的無線鏈路協議。LLC層負責在高層SNDC層的SNDC數據單元上形成LLC地址、幀欄位,從而生成完整的LLC幀。另外,LLC可以實現一點對多點的定址和數據幀的重發控制。
BSS中的LLR層是邏輯鏈路傳遞層。這一層負責轉送MS和SGSN之間的LLC幀。LLR層對於SNDC數據單元來說是透明的,即不負責處理SNDC數據。
SNDC被稱為子網相關匯聚層,主要作用是完成傳送數據分組的分割、打包、確定TCP/IP地址和加密方式。在SNDC層,移動台和SGSN之間傳送的數據被分割為一個或多個SNDC數據包單元。SNDC數據包單元生成后被放置到LLC幀內。
蜂窩數據
分組數據業務通道PDTCH(Packet Data Traffic Channel),用於傳送空中介面的GPRS分組數據。
分組尋呼通道PPCH(Packet Paging Channel),用於尋呼GPRS被叫用戶。
分組隨機接入通道PRACH(Packet Random Access Channel),GPRS用戶通過PRACH通道向基站發出通道請求。
分組接入應答通道PAGCH(Packet Access Grant Channel),用於對PRACH作出應答。
分組隨路控制通道PACCH(Packet Associated Control Channel),用於傳送實現GPRS數據業務的信令。
分組廣播控制通道PBCCH(Packet Broadcast Control Channel),用戶傳輸基站廣播消息。
分組通知通道PNCH(Packet Notice Channel),用於點到多點通知消息的傳送。
相關的蜂窩數字分組數據(CDPD)
蜂窩數字分組數據(CDPD)是一種在蜂窩電話網(如AMPS)的頻譜上使用的移動分組數據技術。CDPD的特點是可通過通道跳轉利用蜂窩小區中的任何空閑通道,而不影響下層蜂窩系統的話音業務。
CDPD的基本組成部分為末端系統(ES)和中間系統(IS)。
在Internet終端技術中,ES相當於主機,IS相當於路由器。ES是交換信息的實際的物理和邏輯末端節點,而IS是CDPD存儲,傳遞信息的基本結構。
ES有2種形式:一種為移動ES(M-ES),是用戶通過無線介面接入CDPD網的設備,另一種是固定ES(F-ES),供一般的主機、伺服器或網關連接到CDPD的主幹部分及為特殊的應用和數據提供接入。
一個M-ES由一個移動終端(PC或其他標準設備)和一個CDPD無線MODEM組成,該MOD EM連接到移動終端上,管理無線鏈路和協議。通常,無線MODEM和移動終端之間的通信由標準串口協議支持,如串列線形Internet協議(SLip)或點對點協議(PPP)。
IS也有2種形式:一種是一般的IS,是一個不含CDPD和移動成分的簡單路由器(在大多數情況下是一個IP路由器),另一種是移動數據IS(MD-IS),是可根據當前位置上M -ES的狀況來傳遞消息的專用IS。
MD-IS由一組硬體構成,提供交換、記費、登記、鑒權、加密和移動管理等功能。移動管理軟體允許交換系統跟蹤M-ES、允許M-ES使用唯一的網路地址。
1、物理層 CDPD的物理層接收MAC(媒質體接人控制)層的比特流,將它們轉換為可在30kHz射頻通道上傳輸的調製波形。一個MDBS和一個M-ES之間的通信建立在一對射頻通道上(有固定的頻率間隔)。前向通道的傳輸方向為從MDBS到M-ES,該通道或者是由CDPD專用,或者是CDPD和話音蜂窩網共用。在任何情況下只要前向通道用於CD-PD,通道中傳輸是連續的。反向通道的傳輸方向為從M-ES到MDBS,並為與同一MDBS通信的所有M-ES共享。一對關聯的前向和反向通道構成了一個CDPD通道流。射頻通道流的調製方式採用 GMSK (BT=0.5),一個大於中心載頻的頻率代表~個邏輯1,反之代表邏輯0。前向和反向射頻通道的調製速率都是19.2kb/s。
2、媒質接入層 1.媒質接人控制 MAC(媒質接入控制)層模擬成了一個位於PHY層和邏輯鏈路控制(LLC)層之間的可進行邏輯操作的功能單元。
2.媒質接入過程 使用開縫非持久的DSMA/CD(帶有競爭檢測的數字識別多址)演演算法,一個M-ES可接入反向通道。DSMA/CD使用忙/閑和解碼狀態標誌。忙/閑標誌指示反向通道是忙或閑。
3、邏輯鏈路控制層 LLC層的目的是通過CDPD空中介面在網路層之間傳送信息。應用於這一層的協議稱為移動數據鏈路協議(MDLP)。 MDLP提供給上層SNDCP(相關子網匯聚協議)的主要功能是在一個CDPD通道流中設置和控制一個或多個的邏輯數據鏈路連接。LLC層以上,每個數據鏈路連接被當做單獨的比特通道,可用來在一個MD-IS和一個M-ES之間或一個MD-IS和多個M-ES之間傳送消息。通過SNDCP在每個數據鏈路連接中可容納一個或更多的網路業務流。數據鏈路連接之間通過包括在每個消息(也稱為幀)中的一個地址標籤(臨時設備標識-TEI)進行的識別。TEI是一個純LLC層的概念,僅供LLC層內部使用。數據鍵路連接可以是點對點的或是同播的。一個同播數據鍵路在CDPD通道流中進行一點對多點或多點對一點通信。
數據鏈路連接中的信息傳送支持兩種操作模式:確認模式和非確認模式。同播通道中傳送的信息只使用非確認模式,不使用差錯校正和流校制機制。因此非確認模式傳送是不可靠的。根據網路層要求的眼務質量,點對點數據鍵路通道上傳送的信息採用非確認模式或確認模式。對每一個確認模式數據鏈路連接,為保證給定的服務質量,MDLP建立控制機制。
4、通道跳轉 由於CDPD是在蜂窩電話網開始運作之後提出的,它的設計和實現受到不能改變觀存的蜂窩系統的限制。因此CDPD被設計為對底層的蜂窩系統完全透明。。這時,CDPD通道會儘可能優先的佔用另一條空閑通道上並繼續CDPD操作。 CDPD操作在通道跳轉的環境下,對它的下行鍵路性能會有影響。 MDBS在它和蜂窩基站之間採用合適的通信協議,或者應用監測設備(如取樣器)來尋找傳輸可用的通道。后一種情況下,MDBS通過檢測進入發射天線的功率監測蜂窩基站的發射信號。當發現功率上升,說明話音業務開始,若該通道被CDPD使用就進行一個強制的通道跳轉。在任何話音傳輸之前,MDBS關閉當前的前向通道結束數據傳輸,跳到一個新的空閑蜂窩通道中,在該通道上繼續傳輸它的前向數據業務。數據傳輸需要M-ESs 跟蹤通道跳轉,在找到該通道之前要一對指定的一組可能的CDPD通道進行搜索。
5、結論 CDPD的特點是能夠在現存的蜂窩電話網上實現獨立的蜂窩系統或分組交換功能。在分組交換方面,CDPD可利用現有的蜂窩結構以最小的安裝投資快速發展起來。
用來設置GPRS網路的及彩信參數,IPhone中移動手機卡的GPRS設置如下圖。
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