移动通信中的数据通信

本文关键字: 数据通信, 移动通信, GPRS, 互联网, 信息化, 网络, 接入网, 手机, GSM, 增值业务, 电子钱包, 传真, 电路交换, 分组交换, 短信, HSCSD, WAP, 服务器, 网关, PSTN, Modem, SGSN, 基站, 信令, TDMA, IP, 帧中继, 骨干网, LAN, VPN, VPDN, 监测, DDN, 融合, 3G, 中国移动, 计算机

摘要　文章列举了移动数据通信相对固定数据通信所具有的优势，并简要介绍了移动数据通信在各项服务中的应用以及数据通信在移动通信中的一些实现方式。

关键词　移动数据通信　INTERNET　GPRS

　　近年来，以因特网为代表的数据通信呈现爆炸式的增长，固定因特网接入已进入人们生活的各个角落，互联网的迅速普及和网上各类业务及应用的不断开发和完善、网上信息内容的迅猛增长，方便了用户的使用，丰富了社会生活，推动了信息化的进程。互联网可以满足人们对大量信息资源的有效访问，移动通信则让人们随时随地进行通信，同时移动通信强劲迅猛的发展速度，辅以其特有的个性化优势，使移动数据通信业务获得了前所未有的巨大需求，为移动通信中的数据通信发展打下了基础。

　　与固定网相比，移动数据通信具有许多不可比拟的优势：

　　移动数据通信具有个人化的特征。在固定网络接入中，一个网络端口可能被多个用户使用，接入网络的终端也往往不能移动，使固定因特网应用具有用户的不确定性。而移动数据应用则具备个人化特征，一个移动终端通常专属于一个用户，这使追身和个性化的网络服务成为可能。

　　移动数据具有高度的灵活性。用户可以在任何时间、任何地点通过移动终端接入网络，而不必受限于固定网络接口。将这种灵活性和因特网结合起来，因特网的信息资源优势将得到更大限度的发挥，用户也可以实现随时随地的信息索取，从而更方便了用户的使用。

　　移动通信与数据通信相结合，可以提供新型服务，如基于位置的服务、个人化服务、语音门户等业务。

　　由于移动数据业务使用户可以通过手机随时随地接入因特网，满足了移动用户对数据业务的需求，因此GSM业务发展方向是在原有的以话音为主的GSM网络基础上，提供因特网信息服务等有关增值业务，利用GSM网为用户提供信息服务、数据检索、因特网接入、定位信息服务业务等。

1、移动数据通信在业务形式上的体现及应用

　　个人化服务。这些服务不同于通常的信息服务，它能针对用户的个性需要，为用户提供定制的信息，还能依照用户的个人识别能力为用户提供随时随地的商业服务。

　　个人信息服务。由于移动终端随用户移动，因此可以为用户提供追身的信息传递服务，如电子邮件服务、统一消息服务。当这些服务被用于移动通信时，用户在任何时候都能够及时接受新的信件，这是固定服务难以做到的。

　　个人银行服务。由于移动终端的独享特性，移动终端将逐渐具备个人身份表示的作用，成为人们随身携带的信用卡。利用这一点以及移动的灵活性，用户可以享受到方便的银行服务，如通过手机缴纳各种服务费用，用手机转移账务，用手机购买商品，预定晚餐等。手机将成为用户的个人电子钱包，甚至取代个人信用卡。 {{分页}}

　　基于位置的服务。这种服务利用移动终端随用户移动的特点，通过定位技术确定用户所处的地理位置，从而能够为用户提供与当地环境有关的各种服务，如当地的旅馆信息、交通信息、天气信息等。它的特点是使信息个性化，使用户能够更方便地获得最具价值的信息。

　　语音门户。这项服务是针对移动数据通信的劣势提出的服务。语音门户就是通过对网络进行技术改造，使网站能够接受用户通过话音进行的访问，反馈给用户的信息也将是语音化的。当语音门户和移动数据通信结合起来时，就能够很好地克服移动终端界面小，键盘小等先天不足，使用户只要能说话就能够通过移动通信设备上网。

　　另外，移动数据通信还能够提供固定网所具有的收发传真、文件传送、远程联网、使用INTERNET等业务功能，使用户可以在任何时间、任何地点随时随地获取所需信息。

2、移动数据通信的实现方式

　　实现移动数据业务，目前最普遍采用的技术为：短消息系统、电路交换型和分组交换型移动数据通信的功能。

2.1　短信息系统(SMS)

　　SMS系统的关键部分是短消息业务中心，作为短消息的存储转发的单元，可实现移动终端间的点对点短消息通信。移动通信中的短消息功能与Internet相结合，更提供了丰富的业务功能。包括：Email到达通知、Email手机阅读、短消息在Internet上发布、短消息发送至传真、聊天功能、信息点播、移动QQ等。

2.2　电路型数据业务(IWF)

　　IWF是InterWorkingFunction的缩写。电路型数据业务是基于GSM网络、采用电路交换的业务类型。电路型数据业务包括GSM承载数据业务和高速电路交换数据业务HSCSD(HighSwitchData)。

2.2.1　GSM数据承载业务

　　这是现在普遍应用的模式，速率最高达9.6kbps。目前的WAP、手机接入Internet都是采用这种方式。

　　WAP通信是采用客户机/服务器方式的结构。与传统的WWW通信相比，WAP的客户机与服务器之间多了一个WAP网关。客户机通过WAP网关然后再与资源服务器(Origin server)通信。同时，在客户机与WAP网关之间传递的信息也有别于传统方式下客户机与服务器间交换的信息。WAP内容和应用采用与WWW类似的模式定义，内容的传输也采用一套与WWW通信协议类似的标准通信协议。移动终端的微型浏览器与标准的WEB浏览器类似，负责协调与用户的接口。WAP网关是一个WAP代理。WAP使用代理技术连接无线域和WWW。WAP代理主要包括两个功能——协议转换和编码解码。

　　电路型数据业务关键在于MSC提供了IWF功能。例如，通过笔记本接手机，拨号接入ISP(如172**)，登陆 Internet。在这个过程中，手机数据经过BSC，通过MSC的IWF功能，实现了从PLMN到PSTN的连接。此时，IWF就相当于一个网间适配器，提供一个MODEM，使PLMN网中的数据格式，得以接入PSTN中ISP的接入服务器。这种业务虽然已经成熟，但是速率低而且比分组接入占用资源多，越来越难适应用户的需求。 {{分页}}

2.2.2　高速电路交换数据业务HSCSD

　　HSCSD是(High Speed Circuit Switch Data)的缩写。它的基本方式是在无线信道上将多个全速率信道(FCH/F)复用在一起，供一次数据业务使用。采用HSCSD，用户速率将达到57.6kbps。

　　在技术实现上，所有接口的底层标准与原阶段相同。只是在网络和终端侧增加了“划分和结合”的功能。在无线接口通过n个信道传送。HSCSD实际上是一种基本承载数据业务的升级。HSCSD在硬件上比较易于实施，无需改变目前的GSM网络的硬件结构。但是，在实际应用中很难将多个时隙分配给同一个用户，因此很难达到理论速率上限。

2.3　通用分组无线业务(GPRS)

　　GSM网络发展到PhaseⅡ+标准阶段，提出了通用分组无线业务(GPRS-General Packet Radio Service)的相关规范，引入了分组交换和分组传输的概念，这样使得GSM网络对数据业务的支持从网络体系上得到了加强。GPRS网络在原有的GSM 网络的基础上增加了SGSN(服务GPRS支持节点)、GGSN(网关GPRS支持节点)、PTMSC(点对多点服务中心)等功能实体，并且对原有的移动台、基站设备、相关信令作了更改或补充。

　　GPRS信道的分配很灵活，每个TDMA帧可分配1-8个时隙。时隙均由用户共享，上、下行链路单独分配。无线接口资源在话音和数据业务之间动态共享。GPRS数据包的发送与接收的过程如下：笔记本电脑通过串行或无线方式接到GPRS蜂窝电话或Modem上，GPRS蜂窝电话或Modem与GSM基站通信，GPRS分组将信息从基站发送到SGSN节点，SGSN和GGSN进行通信；GGSN对分组数据进行相应的处理，再发送到目的网络，如Internet或X.25网络。反之，来自Internet、标识有移动台地址的IP包，由GGSN接收，再转发到SGSN，然后传送到移动台上。

　　SGSN通过帧中继与BTS连接，是GSM网络结构与移动台之间的接口，实现与移动台之间数据的发送与接收，提供分组路由，跟踪移动台在服务区的位置，并实现安全和访问控制功能。

　　GGSN通过基于IP协议的GPRS骨干网连接到SGSN，是连接GSM网络结构与外部分组交换网(如Internet和LAN)的网关。GGSN也可以在这种网络之间建立多个连接，即通过一个GGSN、一个GSM网络可以连接到多个外部网上。

　　GPRS的应用方式如下：

(1)Internet接入业务

　　这是GPRS最普遍的一种应用，利用手机+笔记本接入Internet。用户IP地址可以分配公有地址或私有地址，从节约公有地址角度出发，一般采用私有地址。其实现方式为：手机接入经过服务器RADIUS授权后，由GGSN分配私有地址，该私有地址通过NAT转换后接入 CMNet。

(2)GPRS承载WAP业务

　　GSM系统中承载WAP有3种方式：短消息、电路型数据、GPRS分组数据。与GPRS相比，前两种方式有一定的局限性： {{分页}}

　　短消息承载WAP，长度只有160个字节，不能适应WAP业务数据量逐步增长的需求。短消息接续时间过长，因此不推荐短消息承载WAP。

　　电路型数据承载方式为9.6K的电路方式，带宽有局限性，用户开展业务对系统资源的占用比较多，接入时间过长。

　　GPRS本身基于分组方式，GPRS承载WAP，系统资源占用少，接续速度快，时时在线，而且用户带宽有保证。

(3)专网接入业务

　　专网VPN业务采用VPDN技术实现专网接入业务方案，MS采用PPP方式接入VPN虚拟网，使用第二层隧道协议 L2TP。GGSN通过输入的公司名或主被叫号码从Radius服务器获取建立隧道的相关信息，然后启动到企业网关的L2TP隧道协议，建立起GGSN和企业网关之间的隧道连接。此时用户的PPP包可以直达企业网关，由企业网关通过公司的Radius服务器完成对用户级的认证，通过后，就建立起GRPS手机到达企业网关的PPP链路，从而实现移动办公业务。

(4)专线接入业务

　　专线接入业务时，GGSN、GPRS网络仅仅作为承载通道，将数据包透明发往业务处理中心，用户接入业务中心权限的认证由MS与业务中心进行。该业务需用特定的APN进行区分，以决定是否认证及连接方式。专线接入业务主要应用于集团用户，如高速公路流量统计、环境监测等。 GSN通过专用线路(DDN专线等)不经过ISP直接接入业务中心；或者通过ISP直接连接业务中心，不采用VPN方式；也可以通过ISP连接，采用 VPN方式接入业务中心。

(5)GPRS短消息业务

　　MS和SC之间可以通过MSC(A口)，也可以通过SGSN(Gb口)发送短消息，两者相比较，通过Gb口传送短消息占用的空中资源相对较少因而对用户更具吸引力。MS发出的短消息由MSC或SGSN接收，再通过MAP信令送给MS指定的IW-MSC，最后由IW-MSC 通过内部协议转发到SC。SC对MS发来的消息进行具体处理，如果是发给某个MS的短消息，则把此条消息存储到消息库中。SC要把消息库中的消息传递给某个MS时，首先把短消息传给相连的GMSC，由GMSC到HLR中查找路由后，将短消息发送给HLR指定的MSC或SGSN，最后通过MSC或SGSN将短消息发送给MS。

　　移动数据业务的飞速发展，不仅仅是技术的发展，更重要的动力是市场因素，移动通信与Internet的飞速发展相互融合，预示着3G时代的即将来临。中国移动终端用户数量远大于计算机用户数量，所以移动数据业务有着良好的发展前景。随着技术的进步、移动通信的发展，“任何人在任何地点任何时间”连接到“任何信息”的美好设想将成为现实，同时也会促进各种移动数据业务通信新技术的发展。