GPRS與CDPD的技術(shù)比較及區(qū)別

GPRS的標(biāo)準(zhǔn)化工作于1997年(SMG#24)取得重大進展，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成為移動數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中最大的亮點。（有人說WAP是最大的亮點，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運行狀況，可以上海郵電移動數(shù)據(jù)通信有限公司和深圳市數(shù)據(jù)通信局的兩個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）和CDPD的MD-IS（移動數(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，目前各個廠家也仍然在進行擴展，故請以相對的角度作對比。

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

　　CDPD擴容方式：一個MD-IS最多可以接入30個MDBS（移動數(shù)據(jù)基站），每個基站最多可以接入6個 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）和基站的數(shù)量（最多30個），以及增加每個基站的信道數(shù)量（最多6 個）實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴容。

　　兩個系統(tǒng)的擴容方法都是十分方便的。但是GPRS的SGSN的吞吐量遠大于CDPD的PS的吞吐量，一個SGSN的吞吐量大約是一個（8個）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，平均每個小區(qū)只能有2-3個 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，每個頻道有8個時隙（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每個小區(qū)內(nèi)可用于數(shù)據(jù)的信道數(shù)遠大于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)

　　從兩個系統(tǒng)工作頻段比較看出：由于我國CDPD每個小區(qū)的可用信道數(shù)量少，只有2-3個19.2Kbit/s頻道可用。每個頻道的數(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）隨機占用信道方式，當(dāng)RF信道加載60%時，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（集團用戶）移動數(shù)據(jù)網(wǎng)應(yīng)用。

　　由于GPRS每個小區(qū)可用于數(shù)據(jù)的信道數(shù)多，如果取一個頻道用于數(shù)據(jù)傳送時，采用CS-2信道編碼方案時最高數(shù)據(jù)率達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檢錯重發(fā)、數(shù)據(jù)加密、移動站功率控制技術(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編碼糾錯能力強，適用傳輸信道質(zhì)量比較差的電路。CS-3和CS-4（無糾錯）編碼糾錯能力差，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，兩個系統(tǒng)在相同的BLER（塊差錯率）5%比較時，GPRS同頻道和鄰頻道干擾保護比略優(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），同時由于CDPD采用了空間分集技術(shù)提高了接收機靈敏度。

　　3) 網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)和性能

　　網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)：GPRS支持的點對點網(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隧道運載。CDPD支持的點對點網(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。

　　GPRS支持點對多點組播業(yè)務(wù)和點對多點PTM群呼業(yè)務(wù)兩種。CDPD僅支持點對多點組播業(yè)務(wù)一種，點對多點群呼業(yè)務(wù)CDPD未開發(fā)。因此GPRS比CDPD支持點對多點業(yè)務(wù)能力更強。

　　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)及移動站要求全部重建和開發(fā)。因此CDPD建網(wǎng)成本遠高于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）和GGSN（網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點）。在同一個PLMN中，一個服務(wù)區(qū)內(nèi)的SGSN通過Gn接口與另一個服務(wù)區(qū)內(nèi)的SGSN直連，組成GPRS骨干網(wǎng)。在不同的PLMN中，兩個PLMN GPRS骨干網(wǎng)通過BG（邊界網(wǎng)關(guān)）互連，即一個PLMN GPRS骨干網(wǎng)中的SGSN/GGSN通過Gp接口的BG與另一個PLMN GPRS骨干網(wǎng)中的SGSN/GGSN互連，實現(xiàn)兩個不同運營者GPRS網(wǎng)互連。

　　在CDPD中，一個服務(wù)區(qū)內(nèi)的MD-IS（移動數(shù)據(jù)中介系統(tǒng)）通過路由器（IS中介系統(tǒng)）與另一個服務(wù)區(qū)內(nèi)的MD-IS實現(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）：

　　兩個網(wǎng)絡(luò)與因特網(wǎng)互連時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運營商同時是ISP，則運營商可根據(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)點機之間經(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，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)點機容量和擴容方式等方面 GPRS都優(yōu)于CDPD。GPRS的最大優(yōu)點是：由于GPRS可用帶寬是CDPD的十倍，因此GPRS每個小區(qū)信道數(shù)量遠大于CDPD，GPRS的多時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適合組建公眾移動數(shù)據(jù)網(wǎng)。由于CDPD的每個小區(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數(shù)據(jù)網(wǎng)。