分析GPRS与CDPD的技术比较及区别

　　1. GPRS和CDPD有着极其相似的网络结构和服务方式。

　　从着眼点上看，二者都是在现有的蜂窝移动通信网络上进行必要的软/硬件升级后向用户提供永远在线的分组交换数据服务（虽然也考虑到X.25业务，但实际上主要是IP）。CDPD基于AMPS/DAMPS网络，共用AMPS频率（800MHz），共享AMPS/TDMA网上的一些设备和网络设施；GPRS则基于GSM网络，共用GSM频率（900/1800MHz），共享GSM网络的绝大部分基础设施。

　　CDPD（Cellular digital packet data），即蜂窝数字式分组数据交换网络点击此处添加图片说明，被人们称作真正的无线互联网。CDPD网是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网。使用CDPD只需在便携机上连接一个专用的无线调制解调器，即使坐在时速100公里的车厢内，也不影响上网1996年中国电信总局数据通信局计划启动移动数据通信业务，当时主要可选的系统类型里面，实际上只有CDPD是现实可用的，GPRS尚无标准可言，而另外一些移动分组交换网络如Mobitex（主要由Ericsson研制并生产）、ARDIS（Motorola与IBM合作）及DataTAC（Motorola）等系统，在系统性能、标准化等方面远不如CDPD,所以CDPD其实是当时中国电信移动数据通信系统的选择，1997年开始，在北京、上海、广州、深圳、厦门和长沙等六城市启动了CDPD网络建设工程。由于当时的移动数据需求并不足够旺盛，同时没有AMPS基础网络的情况下，CDPD的投资略显高昂，所以CDPD在中国及的推广并不热烈，应用较为有限。 CDPD由以下四部分组成：移动终端系统（MES）、移动数据基站（MDBS）、移动数据交换系统（MDIS）和   移动终端系统（MES）：它由移动终端和CDPD无线Modem组成，CDPD无线Modem负责管理无线链路和协议，通常，移动终端与无线Modem之间的通信采用标准的串口协议，如：串行网际协议（SLIP）或点对点协议（PPP），MODEM接口有RS?232,PCMCIA和内置PCI插槽型。   移动数据基站（MDBS）：每个基站多可安装六块信道板，每块信道板为移动终端提供一个19.2kbps的空中接入，使移动终端进行全双工分组数据传输，同时它也负责频谱监测、频率管理。它通过一根64kbps帧中继与交换机相联。移动数据交换系统（MDIS）：它由分组服务器和管理服务器组成。分组服务器负责数据分组交换。管理服务器负责用户帐户、计费和移动性管理，移动性管理采用Internet标准组织IETF（InternetEngineeringTaskForce）制定的移动IP模式。CDPD骨干网：它由通用的中间系统（IS）组成，它实际上是IP路由器。IS提供无连接的数据报业务，根据每个分组的目的地址和当前的网络拓扑对分组进行路由。CDPD是基于TCP/IP的开放系统，可方便接入Internet 还支持OSI标难协议CLNP（无连接的网络协议）。

　　GPRS的标准化工作于1997年（SMG#24）取得重大进展，10月份ETSI发布了GSM02.60 GPRS phase 1 业务描述，次年又有GPRS阶段2及大量的阶段3的相关规范出台（注：此GPRS之Phase与GSM之Phase并非一谈，请读者注意区别）。至此， CDPD与GPRS的前途优劣之比较结果迥异，CDPD朝着自然消亡之路继续，而GPRS成为移动数据通信系统中的亮点。GPRS经常被描述成"2.5G",也就是说这项技术位于第二代（2G）和第三代（3G）移动通讯技术之间。它通过利用GSM网络中未使用的TDMA信道，提供中速的数据传递。GPRS突破了GSM网只能提供电路交换的思维方式，只通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造来实现分组交换，这种改造的投入相对来说并不大，但得到的用户数据速率却相当可观。而且，因为不再需要现行无线应用所需要的中介转换器，所以连接及传输都会更方便容易。如此，使用者既可联机上网，参加视讯会议等互动传播，而且在同一个视讯网络上（VRN）的使用者，甚至可以无需通过拨号上网，而持续与网络连接。GPRS分组交换的通信方式在分组交换的通信方式中，数据被分成一定长度的包（分组），每个包的前面有一个分组头（其中的地址标志指明该分组发往何处）。

　　2. 网络数据处理能力

　　分别以Nokia的GPRS系统和Lucent的CDPD系统为例，GPRS的SGSN（服务GPRS支持节点）和CDPD的MD-IS（移动数据中介系统）对分组数据的处理能力和随着用户数增加网络扩展能力的比较见下表：

　　注：在几家典型的GPRS设备中，Ericsson的SGSN系统容量较之Nokia更大，Motorola SGSN的容量则较Nokia小。Lucent之外的其它厂商CDPD系统容量不得而知，未能列出。另：对于上面提及的GPRS容量具体数值，目前各个厂家也仍然在进行扩展，故请以相对的角度作对比。

　　GPRS扩容方式：初期用户数少和用户密度低时，一个SGSN可以接入30个BSC,一个SGSN的平均吞吐量是：16Mbit/s,可以接入5万用户。随着用户数和用户密度的增加，一个SGSN可以接入10个BSC,每个MSC可以配置一个SGSN,3个SGSN的平均吞吐量是：48Mbit/s可以接入15万用户。通过减少一个SGSN接入的BSC的数量和增加SGSN的数量实现网络扩容。

　　CDPD扩容方式：一个MD-IS多可以接入30个MDBS（移动数据基站），每个基站多可以接入6个 19.2Kbit/s RF信道。随着用户数和用户密度的增加，增加MD-IS接入的PS的数量（多8个）和基站的数量（多30个），以及增加每个基站的信道数量（多6 个）实现网络扩容。

　　两个系统的扩容方法都是十分方便的。但是GPRS的SGSN的吞吐量远大于CDPD的PS的吞吐量，一个SGSN的吞吐量大约是一个（8个）PS的吞吐量的20倍（2.5倍）。

　　3. 无线接口和业务能力技术比较

　　GPRS和CDPD系统的无线基本参数、业务和网络能力及QoS比较见下表：

　　1） 工作频段

　　我国国家无委已分配的移动数据工作频段是821-825,866-870MHz.由于CDPD是工作在AMPS频段，只有1MHz（824-825,869-870）频段与我国国家无委分配的移动数据工作频段重合，所以我国CDPD可用频段只有1MHz,此外，国家无委还为适合于CDPD的需求把原定的25kHz频道间隔改为了30kHz.CDPD采用13小区频率复用，平均每个小区只能有2-3个 19.2Kbit/s频道可用。

　　GPRS与GSM共用频段，可用频段在900MHz有9MHz,1800MHz为10MHz.GSM采用TDMA/FDMA多址工作方式，每个频道有8个时隙（8信道）。由于GPRS可用频段宽，因此GPRS每个小区内可用于数据的信道数远大于CDPD,容易满足组建公网对信道数的需要。

　　2） 无线接口参数

　　从两个系统工作频段比较看出：由于我国CDPD每个小区的可用信道数量少，只有2-3个19.2Kbit/s频道可用。每个频道的数据率只有12- 13kbit/s,容量较低。而且CDPD采用DSMA/CD随机占用信道方式，当RF信道加载60%时，用户数据率仅有2.8Kbit/s.基于上述原因CDPD仅适合纵向应用，不适合横向应用，即CDPD仅适合专用（集团用户）移动数据网应用。

　　由于GPRS每个小区可用于数据的信道数多，如果取一个频道用于数据传送时，采用CS-2信道编码方案时数据率达13.4×8= 107.2kbit/s.由于GPRS小区内信道数量多，网络通过设置服务优先级来保证，用户数据平均吞吐量可达到111Kbit/s.所以GPRS既适合纵向应用又适合横向应用，即GPRS能满足公众移动数据网应用的需求。

　　GPRS和CDPD系统采用了相同的调制技术：GMSK调制；都采用了ARQ检错重发、数据加密、移动站功率控制技术。 在信道FEC编码上：GPRS采用卷积编码，推荐四种编码方式：CS-1~CS-4[CS-1（码率1/2）；CS-2（码率2/3）],通过减少纠错比特适应不同传输信道质量要求。CDPD信道FEC编码只有一种Reed-Solomon,不如GPRS灵活。

　　GPRS同频道干扰（C/I >= 9dB） 和邻频道干扰（C/I >= -9dB）保护比是对电话的要求，考虑到数据比电话要求的误码率门限值高，两个系统在相同的BLER（块差错率）5%比较时，GPRS同频道和邻频道干扰保护比略优于CDPD（C/I > = 17dB,C/I > = -16dB），是由于GPRS比CDPD频道占用带宽宽。

　　GPRS基站接收灵敏度低于CDPD（-116 dBm静态），原因之一是GSM不同信道类型对应的误码率极限值不同（见GSM技术体制），同时由于CDPD采用了空间分集技术提高了接收机灵敏度。

　　3） 网络业务和性能

　　网络业务：GPRS支持的点对点网络业务有无连接网络业务和面向连接的网络业务（如X.25）两种，分别由SGSN和GGSN传输层/网络层协议UDP/IP和TCP/IP通过GTP隧道运载。CDPD支持的点对点网络业务只有无连接网络业务一种，是由MD-IS传输层/网络层协议 UDP/IP支持的业务。因此GPRS比CDPD支持的网络业务能力更强。

　　GPRS支持点对多点组播业务和点对多点PTM群呼业务两种。CDPD仅支持点对多点组播业务一种，点对多点群呼业务CDPD未开发。因此GPRS比CDPD支持点对多点业务能力更强。

　　与电路交换（CS） 业务关系：由于GPRS是在我国已建成的GSM电话网基础上组建的，因此，GPRS用户能共享GSM电话业务，短消息业务，部分补充业务及与CS配合工作能节省网络资源。由于我国没有AMPS网络，因此CDPD移动数据网要求全部重建，与电路交换（CS）业务无关。

　　服务质量QoS: GPRS设置服务优先级三级可以协商确定，设置传输时延等级三级可以协商确定，设置传输可靠性等级三级，还设置用户吞吐量（在R和Gi参考点测量）等级 19级（平均吞吐量等级：协商值，0.22,0.4…44和111Kbit/s）可以协商确定。使运营者能为用户提供多种有效的服务。CDPD没有上述功能。

　　4. 组网

　　组网就是网络组建技术，分为以太网组网技术和ATM局域网组网技术。以太网组网非常灵活和简便，可使用多种物理介质，以不同拓扑结构组网，是目前国内外应用为广泛的一种网络，已成为网络技术的主流。以太网按其传输速率又分成10Mb/s、100Mb/s、1000Mb/s.细缆以太网10 BASE-2 10 BASE-2以太网是采用IEEE802.3标准，它是一种典型的总线型结构。采用细缆为传输介质，通过T型接头与网卡上的BNC接口相连的总线型网络。

　　1） 无线部分：

　　GPRS基站系统中的BTS与GSM共用，共用频率，只进行软件更新，利用现有的已建成基站覆盖区工作。基站系统中的控制部分增加链路层的MAC（媒质接入控制）功能和RLC（无线链路控制）功能即增加新的 PCU（分组控制单元）。GPRS移动站A,B和C三级要求重新开发。

　　由于我国原本没有AMPS网络，CDPD的基站系统和覆盖区及移动站要求全部重建和开发。因此CDPD建网成本远高于GPRS网络。

　　2） 骨干（广域）网络组成：

　　GPRS要求在GSM网络中增加SGSN（服务GPRS支持节点）和GGSN（网关GPRS支持节点）。在同一个PLMN中，一个服务区内的SGSN通过Gn接口与另一个服务区内的SGSN直连，组成GPRS骨干网。在不同的PLMN中，两个PLMN GPRS骨干网通过BG（边界网关）互连，即一个PLMN GPRS骨干网中的SGSN/GGSN通过Gp接口的BG与另一个PLMN GPRS骨干网中的SGSN/GGSN互连，实现两个不同运营者GPRS网互连。

　　在CDPD中，一个服务区内的MD-IS（移动数据中介系统）通过路由器（IS中介系统）与另一个服务区内的MD-IS实现互连，组成CDPD广域网络。

　　3） 与外部数据网互连：

　　GPRS通过GGSN节点朝Gi接口方向与因特网和X.25网互连，GGSN有路由功能。GPRS网与外部数据网互连时通常要求设置防火墙，用于安全目的。

　　CDPD的MD-IS通过路由器与因特网互连，由路由器完成路由功能。MD-IS通过路由器网关与X.25网互连，路由器网关有协议转换功能。CDPD与外部数据网互连也要求设置防火墙。

　　总体上说GPRS和CDPD与外部数据网互连方式是十分相似的，不同点是GPRS网内（系统内）通过设置GGSN完成路由功能，而CDPD需要外加路由器，网内（系统内）没有设置路由器。

　　4）。骨干网寻址（IP地址）：

　　基于不同的漫游性能考虑，GPRS骨干网络可能使用合法IP地址以便方便地与其它GPRS运营商签署漫游，而CDPD网络骨干网络一般推荐使用内部的IP地址空间，采用RFC1597文件规定的保留IP地址，使用其中的10.0.0.0-10.255.255.255 A类地址字段。

　　5） 用户寻址（IP地址）：

　　两个网络与因特网互连时要求使用合法的因特网IP地址。IP地址的获取方法：如果GPRS运营商同时是ISP,则运营商可根据自己的需求制订IP分配策略；如果GPRS不是ISP,则合法的IP地址可以由ISP提供并分配。GPRS可以对一个数据用户提供多种网络业务，如提供访问Internet的公用地址、通向WAP网关的内部IP地址、通向企业内部网的企业IP地址以及X.25地址等，通过APN（访问点名字）激活。CDPD和GPRS的寻址方式基本相同，区别是不具备多网络访问业务。

　　5. 比较结果

　　从GPRS和CDPD比较结果看出：

　　由于两个系统都是基于IP的网络，有许多相似之处：如骨干（广域）网络组成，网间互连方式，寻址（地址分配），基站系统与节点机之间经帧中继网互连（用于数据流量控制）和部分无线参数性能等方面。

　　从技术比较看，GPRS提供的网络业务能力更强，提供的应用业务类型更加广泛，既适合横向应用也适合横向应用，能够与现有GSM网络共享部分GSM电路交换业务，提供了四种信道编码适应不同传输信道质量需求，网络节点机容量和扩容方式等方面 GPRS都优于CDPD.GPRS的优点是：由于GPRS可用带宽是CDPD的十倍，因此GPRS每个小区信道数量远大于CDPD,GPRS的多时隙能力提供较大的用户数据吞吐量，适合横向应用，因此GPRS适合组建公众移动数据网。由于CDPD的每个小区信道数量太少，用户吞吐量低，主要用于纵向应用，因此CDPD更适合组建专用移动数据网。

　　从经济比较看，由于我国的GSM网络已经实现全国覆盖，GPRS网络可以共用GSM频率，利用现有的基站覆盖。由于我国公众移动网未采用AMPS制式，我国的CDPD网络全部需要重建。因此在我国组建GPRS网络比组建CDPD网络经济。