蜂窝数据

蜂窝数据是无线通讯技术标准的一种，即从数据的传输到交换都采用分组技术。小型无线通讯设备为了可以达到远距离通讯和高效通讯及通讯管理，需要一定量的基站进行数据处理和转发，而只有基站的位置呈六边形的布局时效率最好，这种布局用到的参数称为蜂窝数据。用户端配置了无线分组调制解调器，通过专门的分组基站进入分组网，便可以访问分组网上的主机、数据库。这种技术主要为专门的移动数据通信系统所采用，只能为移动数据用户提供到分组交换数据网用户的连接。2016年6月iOS 10曝光新增蜂窝数据快捷开关。

交换技术

分组交换型的移动数据通信，如爱立信的Mobitex系统、摩托罗拉的Data TAC系统、北美的CDPD和GSM系统的GPRS是这种网络技术的代表。此外，ETSI正在制定欧洲移动数据系统的公开标准TETRA。

下面以GSM系统的GPRS为例介绍分组交换型的移动数据通信。GPRS是一种新的GSM数据业务，它可以给GSM用户提供移动环境下的无线分组数据高速接入业务，还可以提供收发Email、WWW服务、LAN接入等功能。

GPRS主要是在移动用户和远端的数据网络（如支持TCP/IP、X.25等网络）之间提供一种连接，从而给移动用户提供高速无线IP和无线X.25业务。GPRS采用分组交换技术，它可以让多个用户共享某些固定的信道资源。如果把空中接口上的TDMA帧中的8个时隙都用来传送数据，那么数据速率最高可达164Kb/s。GSM空中接口的信道资源既可以被话音占用，也可以被GPRS数据业务占用。当然在信道充足的条件下，可以把一些信道定义为GPRS专用信道。

GPRS中移动台（MS）和服务支持节点（SGSN）之间的分层协议模型。Um接口是GSM的空中接口。Um接口上的通信协议有五层，自下而上依次为物理层、MAC层、LLC层、SNDC（Subnetwork Dependant Convergence）层和网络层。

Um接口的物理层为射频（RF）接口部分，而物理链路层则负责提供空中接口的各种逻辑信道。GSM空中接口的载频带宽为20OKHz，一个载频分为8个物理信道。考虑前向纠错码的开销，则最终的数据速率可达164Kb/s左右。

MAC为介质接入控制层。MAC的主要作用是定义和分配空中接口的GPRS逻辑信道，使得这些信道能被不同的移动台共享。GPRS的逻辑信道共有三类，分别是公共控制信道、分组业务信道和GPRS广播信道。公共控制信道用来传送数据通信的控制信令，具体又分为寻呼和应答等信道。分组业务信道用来传送分组数据。广播信道则是用来给移动台发送网络信息。

LLC层为逻辑链路控制层。它是一种基于数据链路规程HDLC的无线链路协议。LLC层负责在高层SNDC层的SNDC数据单元上形成LLC地址、帧字段，从而生成完整的LLC帧。另外，LLC可以实现一点对多点的寻址和数据帧的重发控制。

BSS中的LLR层是逻辑链路传递层。这一层负责转送MS和SGSN之间的LLC帧。LLR层对于SNDC数据单元来说是透明的，即不负责处理SNDC数据。

SNDC被称为子网相关汇聚层，主要作用是完成传送数据分组的分割、打包、确定TCP/IP地址和加密方式。在SNDC层，移动台和SGSN之间传送的数据被分割为一个或多个SNDC数据包单元。SNDC数据包单元生成后被放置到LLC帧内。

网络层的协议目前主要是TCP/IP和X.25协议。TCP/IP和X.25协议对于传统的GSM网络设备（如BSS和NSS等设备）是透明的。

空中接口

分组数据业务信道PDTCH（Packet Data Traffic Channel），用于传送空中接口的GPRS分组数据。

分组寻呼信道PPCH（Packet Paging Channel），用于寻呼GPRS被叫用户。

分组随机接入信道PRACH（Packet Random Access Channel），GPRS用户通过PRACH信道向基站发出信道请求。

分组接入应答信道PAGCH（Packet Access Grant Channel），用于对PRACH作出应答。

分组随路控制信道PACCH（Packet Associated Control Channel），用于传送实现GPRS数据业务的信令。

分组广播控制信道PBCCH(Packet Broadcast Control Channel)，用户传输基站广播消息。

分组通知信道PNCH(Packet Notice Channel)，用于点到多点通知消息的传送。

相关的蜂窝数字分组数据（CDPD）

概述

蜂窝数字分组数据（CDPD）是一种在蜂窝电话网（如AMPS）的频谱上使用的移动分组数据技术。CDPD的特点是可通过信道跳转利用蜂窝小区中的任何空闲信道，而不影响下层蜂窝系统的话音业务。

连接方式可以分成有线连接和无线连接，我们这里讲的连接，其目的都是要进行通信，因此也就分别使用有线通信技术和无线通信技术。

CDPD的基本组成部分为末端系统（ES）和中间系统（IS）。

在Internet终端技术中，ES相当于主机，IS相当于路由器。ES是交换信息的实际的物理和逻辑末端节点，而IS是CDPD存储，传递信息的基本结构。

ES有2种形式：一种为移动ES（M-ES），是用户通过无线接口接入CDPD网的设备，另一种是固定ES（F－ES），供一般的主机、服务器或网关连接到CDPD的主干部分及为特殊的应用和数据提供接入。

一个M－ES由一个移动终端（PC或其他标准设备）和一个CDPD无线MODEM组成，该MOD EM连接到移动终端上，管理无线链路和协议。通常，无线MODEM和移动终端之间的通信由标准串口协议支持，如串行线形Internet协议（SLip）或点对点协议（PPP）。

IS也有2种形式：一种是一般的IS，是一个不含CDPD和移动成分的简单路由器（在大多数情况下是一个IP路由器），另一种是移动数据IS（MD－IS），是可根据当前位置上M－ES的状况来传递消息的专用IS。

MD－IS由一组硬件构成，提供交换、记费、登记、鉴权、加密和移动管理等功能。移动管理软件允许交换系统跟踪M－ES、允许M-ES使用唯一的网络地址。

各层的概述

1、物理层CDPD的物理层接收MAC（媒质体接人控制）层的比特流，将它们转换为可在30kHz射频信道上传输的调制波形。一个MDBS和一个M－ES之间的通信建立在一对射频信道上（有固定的频率间隔）。前向信道的传输方向为从MDBS到M－ES，该信道或者是由CDPD专用，或者是CDPD和话音蜂窝网共用。在任何情况下只要前向信道用于CD－PD，信道中传输是连续的。反向信道的传输方向为从M－ES到MDBS，并为与同一MDBS通信的所有M－ES共享。一对关联的前向和反向信道构成了一个CDPD信道流。射频信道流的调制方式采用GMSK（BT=0.5），一个大于中心载频的频率代表～个逻辑1，反之代表逻辑0。前向和反向射频信道的调制速率都是19.2kb/s。

2、媒质接入层

媒质接人控制 MAC（媒质接入控制）层模拟成了一个位于PHY层和逻辑链路控制（LLC）层之间的可进行逻辑操作的功能单元。

媒质接入过程使用开缝非持久的DSMA/CD（带有竞争检测的数字识别多址）算法，一个M－ES可接入反向信道。DSMA/CD使用忙/闲和译码状态标志。忙/闲标志指示反向信道是忙或闲。

3、逻辑链路控制层LLC层的目的是通过CDPD空中接口在网络层之间传送信息。应用于这一层的协议称为移动数据链路协议（MDLP）。MDLP提供给上层SNDCP（相关子网汇聚协议）的主要功能是在一个CDPD信道流中设置和控制一个或多个的逻辑数据链路连接。LLC层以上，每个数据链路连接被当做单独的比特通道，可用来在一个MD－IS和一个M－ES之间或一个MD-IS和多个M－ES之间传送消息。通过SNDCP在每个数据链路连接中可容纳一个或更多的网络业务流。数据链路连接之间通过包括在每个消息（也称为帧）中的一个地址标签（临时设备标识-TEI）进行的识别。TEI是一个纯LLC层的概念，仅供LLC层内部使用。数据键路连接可以是点对点的或是同播的。一个同播数据键路在CDPD信道流中进行一点对多点或多点对一点通信。

数据链路连接中的信息传送支持两种操作模式：确认模式和非确认模式。同播信道中传送的信息只使用非确认模式，不使用差错校正和流校制机制。因此非确认模式传送是不可靠的。根据网络层要求的眼务质量，点对点数据键路信道上传送的信息采用非确认模式或确认模式。对每一个确认模式数据链路连接，为保证给定的服务质量，MDLP建立控制机制。

4、信道跳转由于CDPD是在蜂窝电话网开始运作之后提出的，它的设计和实现受到不能改变观存的蜂窝系统的限制。因此CDPD被设计为对底层的蜂窝系统完全透明。。这时，CDPD信道会尽可能优先的占用另一条空闲信道上并继续CDPD操作。CDPD操作在信道跳转的环境下，对它的下行键路性能会有影响。MDBS在它和蜂窝基站之间采用合适的通信协议，或者应用监测设备（如取样器）来寻找传输可用的信道。后一种情况下，MDBS通过检测进入发射天线的功率监测蜂窝基站的发射信号。当发现功率上升，说明话音业务开始，若该信道被CDPD使用就进行一个强制的信道跳转。在任何话音传输之前，MDBS关闭当前的前向信道结束数据传输，跳到一个新的空闲蜂窝信道中，在该信道上继续传输它的前向数据业务。数据传输需要M－ESs跟踪信道跳转，在找到该信道之前要一对指定的一组可能的CDPD信道进行搜索。

5、结论CDPD的特点是能够在现存的蜂窝电话网上实现独立的蜂窝系统或分组交换功能。在分组交换方面，CDPD可利用现有的蜂窝结构以最小的安装投资快速发展起来。