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CDPD系统及其应用
1 CDPD概述
蜂窝式数字分组数据（CDPD）是一种无线数据通信技术规范，于1993年7月推出。该标准的制订，标志着无线数据传输成为现实。它是一种以数字分组数据技术为基础，以蜂窝移动通信为组网方式的移动无线数据通信技术。它将开放式接口、高速率传输、用户单元确定、空中数据加密和标准IP寻址模式有力地结合在一起，成为公认的最佳无线数据通信规范。
CDPD是建立在AMPS之上，并且完全与AMPS兼容的分组交换数字数据业务。基本上，任何一个空闲的30kHz信道，都可以暂时用来进行数据帧传输，其总速率为19.2kb/s，但由于CDPD包含了一部分附加位，所以纯数据传输速率接近9.6kb/s。此外，CDPD具有数据安全性高等特点，它支持用户越区切换和全网漫游、广播和群呼，支持移动速度达100km/h的数据用户，可与公用有线数据网络互联互通。
CDPD系统的主要技术性能如下：
·发射频段：824-849MHz
·接收频段：869-894MHz
·收发间隔：45MHz
·频道间隔：30kHz
·无线速率：19.2kb/s
·工作模式：全双工
·广播和群呼功能
·无线接口协议：CDPD V1.1
·数据安全性高
·自动切换和全网漫游功能
·调制方式：GMSK，归一化3dB带宽BT=0.5
·信道拥塞控制（通信负荷平衡）和抗干扰跳频切换
CDPD的设计理念是保证“可靠通信”，故在空中采用双重安全保证机制，数据采用40位密钥、RC4加密技术，且正反信道采用不同的密钥，系统采用动态密钥管理，无线调制解调器每次开机注册时的密钥都不相同，可以防止烧机，因而使无线通信与有线通信一样安全可靠且更有效率。
2 CDPD系统的基本组成
CDPD系统包括3种不同类型的站点：移动终端系统MES （Mobile End system）、移动数据基站MDBS（Mobile Database Station）和移动数据中价系统MDIS（Intermediate System）。这些站点与静止主机和标准路由器的接口。
CDPD中定义了三种接口：（1）E型接口，位于CDPD提供者的外部，将CDPD网络与某个非CDPD网络相连；（2）I型接口，位于CDPD提供者的内部，连接两个CDPD区域；（3）A型接口，空中接口，连接基站与移动台。
3 CDPD协议模型
在CDPD网络的移动终端与移动数据基站之间的无线接口上，控制通信过程的规程为CDPD V1.1。CDPD协议模型是在开放系统互连参考模型的基础上构成的。
3.1 物理层
物理层在由硬件设备提供的射频信道中对数据进行无线传输。CDPD对无线信道的使用采取不连续占用方式，多个移动设备共享射频信道。
3.2 媒质接入控制层（MAC）
MAC层位于数据链路层的下部，负责移动用户的接入控制。前向信道由MDBS用广播方式发送，每个移动台根据发送的目的地选择接收。移动用户采取随机接入方式接入反向信道，其规程为数字检测多址接入/冲突检测（DSMA/CD）。当移动台要发送数据帧时，先检查上行链路的标志位，看当前信道是忙还是闲，如果信道忙，则跳过一随机数时隙后再重新尝试，如果上行链路仍然繁忙，就待一个更长的随机时间后再尝试，直到发现信道空闲才能发送自己的数据。为了便于移动台发现是否发生冲突，每个子块的标志位必须指明上行链路中的前一子块是否已被正确接收。
3.3 移动数据链路协议（MDLP）
MDLP位于数据链路层上部，为在MES与MDIS之间建立数据链路连接信息排序、重发和流功能。MDBS在这种连接中仅进行信息中转。MDLP协议提供面向连接的传送机制和支持量控制等功能。MDLP层规定了帧格式和识别方式。
3.4 子网相关会聚协议（SNDCP）
SNDCP支持对分组数据加密，也支持对用户数据压缩，以更有效地利用频率资源。
3.5 互联网协议/无连接协议（IP/CLNP）
IP/CLNP层实现互联网协议和无连接协议，即OSI参数模型中的网络层功能。
3.6 高层协议
（1）移动网注册协议（MNRP） MNRP提供移动设备与网络之间认证信息的交换，负责认证一个移动设备是否为合法用户，从而决定是否允许其接入网内；
（2）安全管理协议（SMP） SMP负责MES与MDIS之间电子密钥的管理。在CDPD系统中，每次数据链路建立连接时，都需要更新用于数据加密的密钥。SMP提供一种算法支持密钥更新；
（3）无线资源管理协议（RRMP） RRMP对无线资源进行管理，分配和管理蜂窝小区无线频率的使用，检测和监视射频（RF）信道状况，启动CDPD应用时确定最佳信道，当移动设备由于冲突、拥塞或信道衰落需要跳转到另一信道时，确定最佳备份信道。
4 CDPD的应用
基于CDPD的特点，CDPD适用的业务种类很多，使用方法灵活。CDPD特别适用于用户点多、颁面广、移动中、短信息使用和频次密的场合。目前主要应用于如下领域：
（1）金融交易 在商业金融交易领域（如持卡购物、证券交易、电子银行、金融保险和POS系统等），都可使用CDPD系统；
（2）交通运输 在交通运输行业（如汽车调度、路由导引、车流量测控、车辆GPS自动定位跟踪、汽车防盗和出租车移动刷卡消费等场合），都可使用CDPD系统；
（3）遥测与远程监控 在城市供水、供电网、煤气、环保、银行无线ATM、各类工业控制场合和医疗保健等场合，都可使用CDPD系统实现遥测与过程监控来提高工作效率。CDPD还可满足对各类营业场合的财务、仓购以及住宅区的安全防范需求。
（4）移动办公 现代生活的许多工作或业务都需要在办公室以外地方进行，交警、工商税务人员、新闻记者、律师、房地产代理人、保险经纪人、银行经理和行政官员等都需要利用移动数据终端查询主机数据库，进行实时数据交换和访问及控制，实现新闻采访的文件传递和现场办公服务等。
5 结束语
现代社会对数据通信的需求正向多样化和个人方向发展。无线数据通信作为向社会公众迅速、准确、安全、灵活、高效地提供数据交流的有力手段，其市场需求正日益迫切。在美国，CDPD已成为全美最大的无线数据网，并进入快速发展阶段。很多应用商看好CDPD的发展前景，纷纷参与应用开发，产生了很多成熟的产品。相信在中国，CDPD也能得到迅猛发展。
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