GPRS與CDPD的技術(shù)比較

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(diǎn)上看，二者都是在現(xiàn)有的蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行必要的軟/硬件升級后向用戶提供永遠(yuǎn)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)化工作略微早于GPRS，1993年，美國移動(dòng)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(dòng)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(biāo)準(zhǔn)制定工作。1996年中國電信總局?jǐn)?shù)據(jù)通信局計(jì)劃啟動(dòng)移動(dòng)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，當(dāng)時(shí)主要可選的系統(tǒng)類型里面，實(shí)際上只有CDPD是現(xiàn)實(shí)可用的，GPRS尚無標(biāo)準(zhǔn)可言，而另外一些移動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)化等方面遠(yuǎn)不如CDPD，所以CDPD其實(shí)是當(dāng)時(shí)中國電信移動(dòng)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(dòng)了CDPD網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工程。由于當(dāng)時(shí)的移動(dòng)數(shù)據(jù)需求并不足夠旺盛，同時(shí)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(kuò)容和普及，GSM在全球移動(dòng)通信行業(yè)中的霸主地位日益確定，相應(yīng)地GPRS標(biāo)準(zhǔn)逐漸得到重視，在標(biāo)準(zhǔn)化程度、兼容性和廠家支持等多方面開始超過 CDPD。

GPRS的標(biāo)準(zhǔn)化工作于1997年(SMG#24)取得重大進(jìn)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(gè)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(dòng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中最大的亮點(diǎn)。(有人說WAP是最大的亮點(diǎn)，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(dǎo)致了各界對當(dāng)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(dòng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)行狀況，可以上海郵電移動(dòng)數(shù)據(jù)通信有限公司和深圳市數(shù)據(jù)通信局的兩個(gè)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(diǎn))和CDPD的MD-IS(移動(dòng)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(kuò)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(gè)廠家也仍然在進(jìn)行擴(kuò)展，故請以相對的角度作對比。

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

CDPD擴(kuò)容方式：一個(gè)MD-IS最多可以接入30個(gè)MDBS(移動(dòng)數(shù)據(jù)基站)，每個(gè)基站最多可以接入6個(gè) 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(gè))和基站的數(shù)量(最多30個(gè))，以及增加每個(gè)基站的信道數(shù)量(最多6 個(gè))實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容。

兩個(gè)系統(tǒng)的擴(kuò)容方法都是十分方便的。但是GPRS的SGSN的吞吐量遠(yuǎn)大于CDPD的PS的吞吐量，一個(gè)SGSN的吞吐量大約是一個(gè)(8個(gè))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(dòng)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(dòng)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(fù)用，平均每個(gè)小區(qū)只能有2-3個(gè) 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(gè)頻道有8個(gè)時(shí)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(fù)用方式。由于GPRS可用頻段寬，因此GPRS每個(gè)小區(qū)內(nèi)可用于數(shù)據(jù)的信道數(shù)遠(yuǎn)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(gè)系統(tǒng)工作頻段比較看出：由于我國CDPD每個(gè)小區(qū)的可用信道數(shù)量少，只有2-3個(gè)19.2Kbit/s頻道可用。每個(gè)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(jī)占用信道方式，當(dāng)RF信道加載60%時(shí)，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(tuán)用戶)移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)應(yīng)用。

由于GPRS每個(gè)小區(qū)可用于數(shù)據(jù)的信道數(shù)多，如果取一個(gè)頻道用于數(shù)據(jù)傳送時(shí)，采用CS-2信道編碼方案時(shí)最高數(shù)據(jù)率達(dá)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(shí)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(diǎn)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(dá)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(dòng)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(cuò)重發(fā)、數(shù)據(jù)加密、移動(dòng)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(cuò)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(cuò)能力強(qiáng)，適用傳輸信道質(zhì)量比較差的電路。CS-3和CS-4(無糾錯(cuò))編碼糾錯(cuò)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(hù)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(gè)系統(tǒng)在相同的BLER(塊差錯(cuò)率)5%比較時(shí)，GPRS同頻道和鄰頻道干擾保護(hù)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(shí)由于CDPD采用了空間分集技術(shù)提高了接收機(jī)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(diǎn)對點(diǎn)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(yùn)載。CDPD支持的點(diǎn)對點(diǎn)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(qiáng)。

GPRS支持點(diǎn)對多點(diǎn)組播業(yè)務(wù)和點(diǎn)對多點(diǎn)PTM群呼業(yè)務(wù)兩種。CDPD僅支持點(diǎn)對多點(diǎn)組播業(yè)務(wù)一種，點(diǎn)對多點(diǎn)群呼業(yè)務(wù)CDPD未開發(fā)。因此GPRS比CDPD支持點(diǎn)對多點(diǎn)業(yè)務(wù)能力更強(qiáng)。

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(bǔ)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(dòng)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(shí)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(diǎn)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(yùn)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(jìn)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(dòng)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(dòng)站要求全部重建和開發(fā)。因此CDPD建網(wǎng)成本遠(yuǎn)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(diǎn))和GGSN(網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn))。在同一個(gè)PLMN中，一個(gè)服務(wù)區(qū)內(nèi)的SGSN通過Gn接口與另一個(gè)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(gè)PLMN GPRS骨干網(wǎng)通過BG(邊界網(wǎng)關(guān))互連，即一個(gè)PLMN GPRS骨干網(wǎng)中的SGSN/GGSN通過Gp接口的BG與另一個(gè)PLMN GPRS骨干網(wǎng)中的SGSN/GGSN互連，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)不同運(yùn)營者GPRS網(wǎng)互連。

在CDPD中，一個(gè)服務(wù)區(qū)內(nèi)的MD-IS(移動(dòng)數(shù)據(jù)中介系統(tǒng))通過路由器(IS中介系統(tǒng))與另一個(gè)服務(wù)區(qū)內(nèi)的MD-IS實(shí)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(diǎn)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(shí)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(diǎn)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(yùn)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(gè)網(wǎng)絡(luò)與因特網(wǎng)互連時(shí)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(yùn)營商同時(shí)是ISP，則運(yùn)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(gè)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(diǎn)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(gè)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(diǎn)機(jī)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(qiáng)，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(dòng)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(diǎn)機(jī)容量和擴(kuò)容方式等方面 GPRS都優(yōu)于CDPD。GPRS的最大優(yōu)點(diǎn)是：由于GPRS可用帶寬是CDPD的十倍，因此GPRS每個(gè)小區(qū)信道數(shù)量遠(yuǎn)大于CDPD，GPRS的多時(shí)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(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)。由于CDPD的每個(gè)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(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)。

從經(jīng)濟(jì)比較看，由于我國的GSM網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)實(shí)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(dòng)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(jì)。