．鼋j鹰{ n n 遵 tf 毪
CDPD技术及其应用和发展
f技 术 与 应 用
- Tec,hpo~'ogy a r d appficatlon
CDPD Technology with Its Applications and Development
曾 新 民 - 王 刚 2
(L 华 中科技 大 学电信 系 湖 北 武 汉 430074)
(2广 州盎鹏 集 团有限公 司 广 东 广卅 510655)
ZENG ×⋯ 1n WANG Gang
fT HoaZhong tJnNe~Jty of Sconce anO T~chnoIog WuHan 4300741
，2 Guangzhou Jlnpeng Group Co L『d 5，066
摘 要 当前 ．{DpI)裢 套认为是 无 线数据通 信的最
万法 。工章 详蛔舟 龆 T CDPD的原理 、网络 鲒构 、特
点 厦 协议 裢 型 并 讨 论 其 庄 甩和 发 展 情 丑
关键 词 ：数据 通信 ：无 线通 信 ，CDFD
1．概述
在 尢线 通信 领域 继 移 动 电话之 后 ．移 动
数 据通 信正廿 迅 速崛起 。它 能解决 在 许多情 况
下 有 线数据通 信 能 满 足用 户应 用的 要求 ．使
得人 们随 时随地 都 可 交换 数据 信 息 。于是 ，
无线移 动数 据通 信 网技 术就 应运 而 牛 。
蜂 窝数 宁 分 组数据 (Ce】1ular Di gita1
('ackeL Data，简 称 CDPD)是 种 数 字 分引l
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 ，被 公认 为 是当前解 挑 无
线数据 传输 的最 悻方 社
2．CDPD技术
2，i CDPD的I作原理
CDPD的基本 原 理 是按 一定 的 规则把 份
数 据报 文分割 成若 干定 长 的数据 段 ，并给每 一
数据段加 收发终端地址及一些挣制信息，以
分 组为 单位 在蜂 窝 网上进 行传 辅 。
首 先 寻找一 个空 闲的话 音信道 传输分组 数
据 ，当蜂 窝话音 用 户要求 占用 该 信道 时．CDPD
将 南新寻 找新 的空 闲信 遭．并 利用 信道跳 频 技
术 ．自动 跳 到新 的空 闲信 道上 ，如此 反复 ，直
到传 完为 止 。CDf D跳频 技术 如 用 l所示 。
研 究表 明 ． 在美 国的模 拟移 动 通 信 系统
A'<PS中．即使在 通 话很频 繁 的时 间段 内 ，一 个
信 道 电会有 30％或 更 多 的空 中时 间是 闲置 的 ；
为 r充分 利用 M^Ps的传 输 信道 队发 实现 无线
致 据传 输 由 美 固公司 联台 制 玎了 CDPD技术
标 准 CDP[；‘1 I、Ⅵ】 s其 享 苎己射设 备 和信道 相
^ st阳 cf；CDPD Is cu r~ ntly rega rded as the best w p~eless data
paper introdu~ s in detaiI its principle network~FUCLU re GharaG~Leri蛐 cs and protocol mOdol
a[so discus s Its applications and developm ent
_．0verview
Ln c field ofwi rele~s commlanication
mobile data communication sprin ㈣up p
idly LL⋯ mobilephone lnmany cas~s，
the wired data communlcation cannt't Ill~C[
u cr applications however．wireless COl~[1lu—
nication c&tl solve thi probIem and allow
people to exchange data inlbrmation any
[ ■一 口 ■I
[ 黼 l 话音数据
图 1 CDPD跳频示意图
Figu~ ， COPO frequency hopping sketch map
射精l
射频2
射频3
m ⋯ 。 ⋯ T。⋯ 。 。 — — 73
～ 一 ～ 蓦 曩 妻 一
㈣ 一 ～ ㈨ ～
毗 阳 ∞ Ⅲ
～
维普资讯
．鼋 鹰{ 越 誊
’ 十 S的 个增 值 网络 它 娃在 不影 响话
音通 f7@9前 F米 传输 数据 的 ．肘 ^1 s而青
魁适 叫 帕
虽 然 CbI I 初哀 是基 十 AMPS蜂 窝 系统 ．
I lj莳绀 建的 CEll D无 线数 据 州 大 多是 个
独 的 数据 硎 这样 ，就可 容纳 更 多用 容
量和 提 高数据 饽 输速 率 。
2 2 cOPo的网络结构
在 网络结 构 ，c D由 部 分组 成 如 图
2所 at．
1)移动终端 系统 (MES：Mob1]e End System】
E¨s是 CDI D的用 户 单 元， 由移 动终 端 和
c无线 调制解 调器 组 成 CDI D无线解 调器
负责 管珲 l尢线 链路 和协 议 ．移动 终端 与无线调
制解 器 的通 信 采用标 准 的 串 口协议 ，如 点对
协 议 ( ¨ 接 u则有 RS一23'2 PO：CI、和
内置 PC J插槽 等方 式 。
用 向 CDPD运 营 商 申 请无 线数 据 通信
业 务 时 运 营商 向刚 户购置 的 ~,fES分 配一 个 内
部 J P地址 ，称 为 『圳络设 备 识 别符 它 是 ',IES的
唯 一固 定表征 。
2)移动数据基站 (MDBS：Mob1]e Data Base
Station)
每 个提供 CDPD业 务 的小 都 设有}E,BS
其 功能 娄似 于基 站 I4DBS负 责 MEs与 D】S之
间 中转 数据 链路 信 息 ， 井 负责 管王甲无 线 电资
=它 蛀 重要 的功 能 是在 现有 的模 拟话 音 系统
中 l寻找 空 信道 、或 根据 音 网络 的 情况改 变
C[3PD的 无线 信道 。
3)中间系统 (IS：Inter~ediate System)
CDI D的骨 十 网由多 个 Ts组成 】s支 持 网
络层 功 能，卡 数据 分组 指 定路 由 并 将 分
璺H传 输 刮正 确 的 目的 节点 。同 时 1 S还 使得
CDPD网络 和其 他数 据 网络通 信 。
4)移动数据 中间系统 (MDIS：Mob1]e Data
IS)
MD】S是 一类 特 殊 的 Is 它 根据 }4iS的 当
前位 置信息 ，为 消息选 择路 由 KiDZS具 有1姆部
分功 能 一是 移动 归属功 能 ( H 0b1 ie】如 e
Furic％i。 )． 是 移 动服 务功 能 (ⅥslI M。bL1e
se九 i cc Functi Oil) H日F的功 能类 似 』 BLR
),ISF的功 能 类似 J Ⅵ R
另 外． 外 郜 网络或 固定 终 端 系统 可 以 为
ru提 供 各种 i,W1]服 务
the end uf the[ransmissio11 CDPD fre—
quency hoppingtechnologyis shownin Pig—
LI I
Research proves that in the analogous
mobile phone system {AMPS】ofAmerican
a channel wlll have 30 percent or freer air—
time eveI1 in the busics[time quaI1tum of
com m utticat⋯ A m cri⋯ com p㈣ ie
jomtl2 establish a CDPD techni~al standard
【0 take advantage ofthe transmission dmn
nek ofAMPS and to reaI Lze wire Jcss data
trailsmission CDPD shares with AMPS the
transmddng devices and channels．acting s
a value—added network ofAMPS CDPD
t[anK~lits data without infl⋯ cing 日iC~-
2．2 The netwo rk structu re of
CDPD
The network strllc[ure oI(’DPD con—
s L “ offour Dans．which at'c shown in Fig—
urc 2
11 Mobile End Systen~fMES．'MO—
operator will allocate an Umcr】P address to
the MbS purchased by 1hc user．This J P ad—
dress Ls known a nctwork Insnun1en c ID and
2】 M oblie Oata Ba8e Stahon
(MDBS：Mobile Data Base Stat；b
EveD,cell that provides CDPD semice
has its own M DBS．whose funcdon is simi
lar to u base station MDBS I rc~ponsIble
for transferring data Jink information be
twcen M ES and MD【g．and南r【he mal1．
agcmcnt ofwireless leSOHfC~S The[TlO~t im-
ponant feature ofit is【o search for rice than—
ncls in the existing analogous voice system
or【0 changethe~,ireless channels ofCDPD
acco rding to the cond⋯Oil of㈣hc ice
network
图 2 CDPD网络结构圉
2 CDPD ne s c L 罔
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蠢
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_鼋{鹰量 垭 誊
2 3 c0p0的特点
c D榭 对 r其 他移 动 尢线 通 信 技术 具
响 f-特 点
1)无线广域 目
E是 一十 [线 广域 网 而 同 j 现-(t I“面
上所 的 线 局域 网
2)BOO兆的工作频段
该 频段 具自 定 的 穿透 和绕 射 能力 f扰
较 少 。
3)19 2Kbps的空中信道速率
空 中信 道速 率 为 19 2Kbps，去 掉分 纰 数
据 打 包 及倩 道 复 用 的一 些 开销 ． 埘 用 t’ 柬
说，数 据 传输速 率 般 为 j—lOKbps 最高 可
达 到 】jkbps‘： 『．
4)全双工的通信方式
它 uJ以 时收 发 数据
5)无差错的数据传送
它 通 过 F：EC前 向纠错 和 自动反 馈 再 发技
术 保 证进行 无差 错 的传输 数 据
6)基于 TCP／IP的开放系统
它 是基于 ．cl ／．P的开 放 系统 ，可 以 方便
地 接 ^ I n~ccnet．所有 基于 Tcl ／I P协 议 的应
用靴 件都 口j以无需 修改直 接 使甩 应 软 什开
发简 便；移 动终 端通 信编号 直 接 使用 TP地 址
7】终端移动速率可选 100公 里 ／小时以上
根 据试验 ，车 速 达每 小时 l20公里 ，cDPD
移 动 终端数据 收 发如 常，，千且在 经过 不 同小 区
时 也不 会数据 中断 。
B)安全可靠
采川 先进 的加 密技 术 ，不 必扒 数据被 窃
听 、 也 必 担 心被烧 机
g)支 持广播与群呼
它 支持 广播 和 多 电广播 的通 信 式 ，这 郓
lip机 以及 集群系统 有 点相 似
1。]灵活的组网方式
CDPD既 可作 为一 个 独立 的蜂 窝 系统 来 实
现 ，也可 充分 利用 现有 的蜂 寓设 施 ，实现快 速
组 网，降 低 安装 成本 。
2．4 CDPD的协议模型
CDP[]呆 Ⅲ1Is l模 刚乍为分封i交换 数据 通 信
方 式，具有 物理 媒 体接 人 控 制 (14AC)
逻辑 链 路控 制 (LLC 层 了阿 辛H关 会聚 协议
(SNE,CP)层 、州络 层 及 -些 其他 协议 。CDPD
模型 枷 ． 所 示 。
(1)物理层
Intermediate System (1&-lnter-
mediate System)
The core nct~ ork 0f CDPD 1 s corn—
posed ofsin,oral[Ses IS sttpports network—
Iaycr function．and i【i s[nainly used【0
speci目 thc FOtltC for data packcts and to
transmit the packets【。the appropriate des—
tinadonnodes Mcanwhilc 1S allowsCDPD
to communicatc with other data network
It 0rpenetration and diffract／on xvith le
dislatlcc
With a air channel旧 te of 79
2Kbps
Thc airchanncl rate is I 9 2Kbps W ho．
1he eve rhead of packet data packing and
channel overlapping taken otM，the data—
transferring rate is roughly 5一【OKbps to the
tl cr a⋯d l1c 111ax m of it call reach
4，Mobile Dala IS rMOlS：Mobile l5Kbps
DataIS)
2 3 The charactedst)cs of CDPD
jn comparison with other mobile wire—
less data hnology CDPD has thc follow—
mg
char~c[eristics：
" WirelessWAⅣ
Unlike the~dreless L．ANs available o1)
the markel it is a less、 ～
With a working frequency bank
of800M frequency channel
This frequcncy channel has ceriain abil
⋯ ⋯ ⋯ ⋯ m 。 r⋯
驯 Fu#-duplex communication
1t c an e nd 13d e ⋯ data
sim uItanommly
引 Errorless data transmission
W ith the technology lIf d er r-or
correction(FEC}and automatic fccdback
and『℃tr△n i skm ㈣t 1Ⅲ s LIt-e crFOllc
data tr~nsi1]ission
7j Themobile endrate can surpass
1OOkm／h
A ccording lo tI1c cxperim cn【 the
CDPD m ob1k cnd can send and receivedata
mdl】v when the i．ale o F1hc car fcaches
I 20knv'h and n0 data interrupt occu⋯ be
图3 CDPD协议模型
F⋯ uf日3 cDPD Protocol m 0de}
75
篓
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，耄j蜃{
物理 负责枉射频 信道 中对数据 进行无 线
f拿输 C[／I 【 对无 线佑道 的使 用 采取 连 续 占用
方式．多个 移 动 醴 备共 享射 频 信道 。M[iS与!,l1)BS
靠 一对 30kilz的射频 信道 进行 通 信
2)MAC层
Ⅵ一、c层 负责移 动 终端 的接 ^控 制 。前 向信
遭 由 ＼iDBs用广播 方式 发 送 每个 移 动 终端根
据 发送 的 日的地 址 选择 接 收 。移 动终 端采 取 随
机接人 方 式接 八反 向信 道 ，其 规程 为 数字 榆测
多址接人／冲突检测 (DSMA／CD)。
当移 动 台 复发送数 据 帧时 先检查 上 行链
路 的标 志位 若 fA-道 忙 ，则跳 过 一随机 数 刖 隙
后再 重新 尝试 。如 此反复 ，直 到 发现 空闲 才能
发送 自己的数据 ：否 则．超 时 失败 而 对于 何
时跳频 刚 由 RRMP协 议完 成 。
3)LLC层
LLC)75基于 移 动数据 链路 协 议 (~IDLP)．为
YES和 MD Js之 间建立 数 据链路 连 接 ，以及信 息
排 序 重 发和 流控 等功 能 。∞ Bs在 这种 连接 中
仪进 行 信息 中转 。
4)SNDCP层
SNIIC] 支持对分组数据加密，也支持对用
户数 据压 缩 。
5)网络层
即互联网协议／无连接协议 (儿 ／CLSP)．
实 现 OSI模型 中网络层 的功 能 。
6)其它协议
● _尢线 资源 管理 协议 (RRMP)
RR 14PX,j九线资源 进行 管理 分 配和 管理蜂
窝小 区 厄线频 率 的使 用 ，检 测和 监 视射频 信道
状 况 当移动 终端 设 备 由 r冲灾 拥 塞或 信道
衰 落时 确 定需要 跳转 到 另 信道 。
● 移 动 挣 册 协议 (MNRP J
}．tNRP提供 移 动终 端 和 网络之 间 认证 信息
的 交换 ，负责 认证 移动 终端 的台 {去性 ，从 而决
定 是古允 许其 接人 网 内。
● 安全 管理 协 议tSMt )
S!．tP负责 MES和?4DIs之 间 电子 密钥 的管理 。
CDPP~系统中，每次数据链路建立时，都需
璺 更新 用于 数据 加密 的密钥 。
， 越 誊
Onthe safe side
Ad~,anced encrypdon tec[molo~y i
employed Therefore．there is no need to
worry about,&ire-tapping ofdata 【 rdc~．ice
burning
9】Broadcastingandgroup—calling
support
】t supports communication ot’broad
casting and talultipoint broadcasting，which
i s similar to beep pager njP1 and group
t m s
fo)Flexible network construction
CDPD ca be imp[etnemed⋯ n inde—
pendent cellular system or take advantage
ofexisting cellular installations to construct
a network rapidly，which carl reduce the in-
sla a¨tion cost
24 The protocol m odel ofCDPD
CDPD uses 0SI nlode1 as l mode of
packet switching dala communication This
modeI consists of the physical layer the
mediaaccess~ontrol(MACIlayer，thelogic
link conlJ-o【(LLC)layer the subnet data
convcrgence protocol lSNDCPI layer，the
network layer and other layers The proto—
col model ofCDPD is shown in Figure 3
’)Physicat layer
The Physical[a 2,cr is responsible for
transmitting data㈣irel sly in the RF
channel CDPD occupiesthewireless chan—
lieI di scontinuousIv with raI mobile
devices sharing the RF channel M Eg com-
municatcs with MDBS via a pair ot 30kHz
RF channels
f MAClayer
3．CDPD的应用 MACI i ib[fo㈨。bile
根据 CI)l D的特点 CDPD具有非常广泛的 end acce ㈣trol The fb~vard hart I is
用 领域 ，特 别 适用于 用 FI． 较 多 、分布 面 广 tralislfli[【ed bv MDBS in lh 0f
处于 穆 动 中以 及短 信 包使用频 次高 的 场合 。【_i broadcasting a㈣d h c d e 【to
前 ． e4：b'~JI1』 如 下领 域 ： recei⋯ nⅢ D t th de stm ti0n
addres The mobile end— e sc thc back
ward channel randomly，with the regulations
of digital super,ising multi—address~ccess：'
cotatradictfon detection lDNMA CD)
When a mobile station wa~t$to trans—
mit data frames it wilI first check the flag
bit of the up link Ifthe channel is busy it
will tO,again aftera raadom numberot tinle
Mot It repeats this action until it finds the
free channc1 t【 tran SnlIt ls n data
Otherwise．it wiI1 t-aiI ove[．time The thne
tPr frequency hopping is d,,xdded by RRMP
引 LLC layer
Based Oil M DLP，the LLC layer sots
up data link connectioii for MES and
M D IS J1 also has such t-unctions n1m
tio r／sorting．re【r nsl ission and stl'ealn
control M DBS only transt'e~s info rm ation
11 cl1 a connection
SNDCP layer
SNDCP suppo~s both packet data 0n
cryption and user dala compression
Network layer
Ii i s t_1c 】nte rilet P rotocol or
Co1113ectinn1c s N t ork Prot⋯ I l P
CLNP)、and implements the thnctit>n of the
network layer in the OSI mode1
． ⋯ ⋯ ^ ⋯ T 。 ⋯ 。 m e
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{{鹿{
1995年韧 在 上海建 成 试验 同 ，设 备 由朗
讯 公 司提 供 经两 年 的试运 行 ．证 明系统 稳 定
口J靠 。
． 997年底 ，邮 电部数 据局 根 据 I 海 的试 验
结 果 ，决 定建设 “中 国公 用无 线数 据通 信 网 ”
采用 CDPD技 术， 设 备 由朗讯 公 司提供 ，首批
发展 城市 的城市 有 北京 ，上 海 、广 州 、长 沙 ，
厦 门 群 圳；其 中北 京 ，上海 ，广J'i1作 为 中
公 用无 线数 据通 信 网的 主干 网，该 的发展
目标 籽是 覆盖 中 国
近儿年 ，CDPD的 发展 变缓 ，这 主 要是 由于
以GSX为代裘 的 第= 代移动 通 信系 统在 我 国迅
速发展 ，依 托十 GsM的短 消息 、高 速 电路数 据
交换 t HSCSD)以及 目前 中 国移动 正在 推广 的
通 用 分组 无线业 务 (GRt S)也 得 到 了较 陕发 展 。
尤 其 是筑 消息业 务 这两 年更 是 呈指 数级 发展 ，
基 于 短 消 息 的各 种 应 用和 增值 业 务 也 逐渐 增
多 但是 ．短 消息 由于存 在 较大 延时 不 利于
实 时业务 的开 展 。HSCSD和 GPRS不 但加 重 丁GS?,I
网弃量 的压力 ， 且在 目前 对 网络 到移 动 终端
的 数据 传输方 面 还存在 不 足 ，其 应 用也 受 到 r
很 大局 限 。相 比较 而言 ，CDPD却具 有较 好 的应
用前景 ．更 多 的应 用商 看好 CDPD的发展 纷
纷 参 与应 削 开发 ．CDPD及其 应 用将 会得 到迅猛
发展
．盆 趔 巷
5．结束语
移动数据通 信的需求 日益迫切，CDPD作为
目前 公认 最好 的移 动 无线 数据 通信 技 术．为移
动 数 据通 信提 供 了一个 广 阔 的空剧 。CDPD技术
逐 渐 受到 了 人们 的重视 ，并掀 起 了基 于CDf D麻
用开 发的热 潮 。
参考文献
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and Tail,an ol China．and in SO1111~other
cotmties CDPD is being experimented
4 2 The development in China
In early I 995．the former Ministry of
Posts．Telephone andTelegraph(M INPTT)
set aboul conducting feasibility study on
In earl}'1996 an cxpcri rnent net~ork
sel uD in Shanghai．the device s ofwhich
e providcd hy Lucent After lw0}'ear’
test rtln the system proved to be stable and
佗】Iab】c
In【ate l997 based onthe rcsnlt ofthe
experiment in Shanghai．the Da扭 Bureau ol
ⅥINPTT decided to coRstruct’China Pub—
lic W i relc s s Data Cotnm⋯ni ti0I1
Network”．which used CDPD technology
and devices providc by Lucent The flint cit-
Ies【hat construcl th1 network includc
Beijing Shanghai Ouangzhou，Changsha，
Xiamen，and Shenzhen Thc networks in
Bcijing，Shanghai．and Guangzhou arc the
coye networks of China Public W ire】ess
DatflCommtmication N~tv,ork’The dev亡】．
oping ob]ecti~ ofthis nelwork is to~ovey
the~hole China
ln recent 2~cars the development of
CDPD slox~s down mainly because ofthe
ra”id devetopment of second—generati0n
mobile communication systems in China．
with GSM as the ma or representative And
such technologies as short message m Ice
based oft GSM ．high-speed circuit switch—
ing of data tHSCSD)．and general tadio
packet service(GRPS promoted by China
Mobile．also de~eloped veD,rapidty Shon
message service has espcctally developed
exponentiall~inthelasttv／o years．andvail—
ous short message-based application and
x．~lue-added services ate also graduaIly
increased However，there i s a great time-
delay for shon message service Therethrc
．
it gocs against the development ofreal—time
service HSCSD and GPRS Inc r~asc the
pressure。f GSM network capacity and
therc arc s( defc~ts 1n data tTa~sm1 ssion
hctw ci1 the network and mobile cnds．
therefore，its applieation is greatly 1imited
In compari~,n with them CDPD has a bet
tcr prospeet ofapplication Therefore moFc
and tlLIOl~applicalfon providers think I ghlv
ofthe development ofCDPD and take part
in application development【，nc after
another It is surc that CDPD and its appti—
catfon wIll develop rapidly
Re let?COS．"
【Li Xiaom ing．et al ‘Snrvey or C DPD
Teehnology”Tel~O rTl Express，200I
2 Zha0 Zhifa‘’Mobile Data Communication”
People’s Posts and Telecom Puhlishing Hom e
1 996 5
3 Apostolis K Salkintzis Packet Data ok,el
Cellular Networks：The CDPD Approach’，
IEEE Com munication MagaziHe．Junc
1 999
4YinOuofang et al“Study oH CDPD sys
tem channel borrowing’ Tebcom Express
200】8
5 Hu Song ‘CDPD sy stem and its applica—
tion”Telecom Express．200I 4
r 。 ⋯ ⋯ n ⋯ T e ⋯ 0 m 。 日
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㈣ ～ Ⅲ 一 _耋 ～ ～ ～ ～ 一叫 ～
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