CN1163088C - 一种无线移动数据通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线移动数据通信系统。属于无线分组数据大区制蜂窝式通信系统。该系统包括：采用分布式信号处理、内部采用高速局域网交换技术、数据交换协议采用开放的TCP/IP标准的交换局中心系统，采用4level-FSK数字调制、采用2/3卷积码纠错、采用收发转换时间小的数据电台、采用预约TDMA无线信道访问协议的大区制蜂窝式多基站无线通信系统，采用与上述基站相适应的移动数据电台与业务相配套的模块式多业务用户终端组合的用户站。用于移动用户访问计算机网络。

Description

一种无线移动数据通信系统

所属技术领域：

本发明公开了一种无线移动数据通信系统，属于利用无线电信道传输数据信息的分组交换计算机网络的大区制蜂窝式移动通信系统。

背景技术

计算机网络均可分为资源子网和通信子网。前者提供访问网络和处理数据的能力，后者提供网络的通信功能，缺一不可。通信子网包括传输介质、主机网络接口及一组转发部件。一般地说，一个城域网(MAN)或广域网(WAN)，其通信子网有如下几种：普通专线网、X.25网、FR网、ATM网、DDN网、拨号电话线网。除分组无线网外，前述几种通信子网均为有线网，不能支持移动用户接入计算机网络的需求。分组无线网是在无线信道上采用分组交换技术的数据通信系统。1986年，爱立信(Ericsson)公司在欧洲国家开通Mobitex移动数据业务。1990年，美国建立了两个全国范围的公用分组无线网“ARDIS”和”RAM Mobil Data”。摩托罗拉(MOTOROLA)公司研制出公共无线数据通信系统DataTAC，用于在全国范围建立面向大众服务的无线数据网。

现有的无线数据通信网系统存在下述问题：

1：建设成本高，费用昂贵。

组建无线数据通讯网，需要专用设备，成本昂贵，费用高。有的系统采用小区制数据蜂窝系统，需要建设多个基站，其无线数据通讯网建设成本更高。

2：信道利用率差，网络带宽低。

有的无线数据网采用线路交换技术，信道利用率差。一条线路只能供一个用户使用。有的无线数据网虽然采用分组交换技术，但是信道利用率不高。一般系统速度不高于4.8kbps。

3：网络结构简单，系统不易扩展。

受无线数据传输的限制，无法容纳过多的用户，或是用户的有效活动区间有限。

4：系统功能简单，用户业务单一。

无线数据通讯网只支持单一的用户业务应用，不易扩展系统功能，添加新的业务。

5：系统兼容协议少。

无线数据通讯网，自身需提供数据链路层协议才能工作。需要兼容其他网络协议协调工作，如TCP/IP，PPP，等。但一般无线网兼容的网络协议少。

6：无线传输质量低，错误率高。

由于无线传输的特点，决定了无线数据网络传输易出错，稳定性差的特点。

技术方案：

本发明旨在提供一种可以提供可靠、稳定、易扩展并兼容多种协议的无线移动数据通信系统。

本发明的目的是这样实现的：一种无线移动数据通信系统，它的一个交换局包括一个负责用户数据的集中处理并提供无线数据通信管理业务功能和网络扩展的局中心、一个以上负责用户和局中心间无线链路的无线通信基站系统以及一个基站内多个负责系统与用户间交互并收集和反馈用户数据的用户站。所述的局中心是采用分布式信号处理、集中数据管理、内部采用高速局域网交换技术、数据交换协议采用开放的TCP/IP标准的局中心系统。所述的基站系统是采用4level-FSK数字调制、采用2/3卷积码纠错、采用具有信令信道和业务信道且以异频方式工作的数据电台、采用预约TDMA无线信道访问协议的大区制蜂窝式多基站无线通信系统。所述的用户站是采用模块式多业务用户终端模块和具有信令信道和业务信道且以异频方式工作的移动数字电台组成用户站。

所述的局中心设备包括：一个或一个以上网管工作站：负责本交换局整个网络的故障管理、配置管理、性能管理、本交换局内各用户站的位置登记；一个中央处理机：集中管理整个交换局的主要数据，保存与本交换局有关的各次呼叫与网络运行历史有关的数据，包括呼叫类型、呼叫发起者、呼叫目的、呼叫起始时间、连接建立时间、连接结束时间、成功传输分组数、成功传输数据量、丢弃分组数；一个或一个以上的路由器或者访问路由器：提供与本交换局内局域网或外部有线网的连接；一个无线网关：提供用户站与有线网络的通信协议转换，为上行数据(含信令)传输选择路由，采用数据缓存队列、超时重传机制使系统协议是面向连接的、可靠的传输协议；一个无线交换机：完成本交换局内下行数据(含信令)的基站寻径，为本交换局内的下行呼叫提供可靠的传输；上述设备用高速局域网技术连接；一个链路设备：连接无线交换机与各个基站的扩频或DDN链路。

所述的基站：数据传输速率为19.2kb/s，电台的收发转换时间为5ms。

所述的局中心采用的数据交换协议位于数据链路层，包括面向连接、可靠的传输协议：移动数据协议和固定数据协议，和无连接的、非可靠的传输协议网络管理协议；其中：网络管理协议用于本系统网络设备管理，网络状态协理，网络故障诊断，异常处理；移动数据协议用于本系统移动数据的处理；固定数据协议用于本系统固定数据的处理，它兼容X.25、TCP/IP、IPX/SPX、SDLC、X.3/X.28/X.29网络协议，实现多个固定网络间的，多协议间的互联。

所述的数据交换协议中面向连接、可靠的传输协议还可以包括短消息协议，短消息协议用于本系统短消息数据的传输，处理。

所述的局中心还可以包括一个或一个以上分局中心；每个分局中心中包括一个路由器、一个链路设备、一个或一个以上监控终端以及一个或一个以上网管工作站。路由器通过DDN或LAN链路设备完成本局中心与本分局中心的网络连接。监控终端接收本局中心授权的用户站的业务数据，完成相应的信息处理功能。网管工作站负责本分局中心内以及局中心授权的管理工作，包括故障管理、配置管理、性能管理。

所述的局中心还包括一个或一个以上监控终端，每个监控终端按系统设定的业务接收用户站的业务信息，并进行数据保存、处理和显示，工作模式与属性设置。

所述的用户站的用户终端模块是：传感器或保密模块或GPS模块或移动计算机或POS机或语音设备或调度终端或者是上述用户终端模块的组合。其中：传感器完成信号探测、报警信号发生、车辆电控制功能，保密模块完成本系统内数据传输的加密、解密功能，GPS模块为移动数字电台提供位置信息和精确的时钟源，移动计算机完成数据通信或短数据通信，POS机实现银行卡无线刷卡、远程交易，语音设备实现本系统的无线话音通信功能，调度终端实现远程文本调度。

本发明无线移动数据通信系统由于采用分布式信号处理、内部采用高速局域网交换技术、数据交换协议采用开放的TCP/IP标准的局中心系统，局中心数据处理能力强，联网容易、增加新业务方便。兼容多种网络协议，能与现有包括X.25、TCP/IP、IPX/SPX、SDLC、X.3/X.28/X.29等各种有线数据网实现互连。可根据需要改变网络的结构、拓朴、业务系统。由于提供了透明的系统协议，用户无法察觉本无线网络和一般的有线网络的不同。基站和用户站采用4level-FSK数字调制、采用2/3卷积码纠错、采用收发转换时间小的数据电台、采用预约TDMA无线信道访问协议，数据传输速率高，无线信道利用率高，用户容量大。在采用的无线电信道数量相同的情况下，用户容量比其他系统(常规系统、集群系统、GSM系统)高出10倍左右。采用大区制蜂窝式多基站无线通信方式，基站数量少，建网成本低。采用数字调制技术和包括空间分集、纠错编码、比特交织、时间分集等多种抗多径干扰技术，使得数据传输可靠性提高1000倍，误码率指标达到2×10^-7，保证了各类数据传输的可靠性。移动数据电台与模块式多业务用户终端组合的用户站，既便于扩展业务领域又可降低成本。多个交换局组成的大系统可实现用户跨地区自动联网，自动越区、自动漫游。电台天线和GPS天线全部隐蔽在车内，防止了犯罪分子对天线的破坏。各基站主要设备全部采用了双机热备份，提高了系统的可靠性。

下面结合附图和实施例对本发明无线移动数据通信系统作进一步的说明。

图面说明

图1是本发明无线移动数据通信系统的一个实施例的示意图；

图2是本发明无线移动数据通信系统的第二个实施例的交换局配置示意图；

图3是本发明无线移动数据通信系统的第二个实施例的基站配置示意图；

图4是本发明无线移动数据通信系统的第二个实施例的用户站配置示意图；

图5是本发明无线移动数据通信系统的一个综合实施例的示意图；

实施例

参见图1，本发明无线移动数据通信系统的一个实施例是具有车辆GPS定位和移动数据通信及联网功能的实施例。由于本实施例系统规模较小，用户站340不存在交换局间漫游的必要，所以设置一个局中心200就能完成系统的所有功能和业务交互。本交换局内设置两个基站220，无线信道采用350MHz的集群频段。用户站340接有无线数字电台410、GPS模块422和移动计算机423以实现GPS定位和移动数据通信功能。利用移动数据通信业务通过局中心200的访问路由器205访问PSTN/专网/Internet等外部网络230。采用2.4GHz扩频微波通信方式的链路设备242完成无线交换机207与基站220之间的连接。各基站的电台设备全部采用双机热备份，提高了系统的可靠性。

本系统中包括：

局中心200：以分布的数据处理和集中的数据管理方式进行本交换局内的网络管理和网络协议处理。所说的网络管理是：本交换局网络的配置管理、性能管理、以及本交换局各个基站内用户站的位置切换登记、各个用户站的权限管理等工作；保存本交换局的各种业务记录以及与网络运行历史有关的数据。所说的网络协议处理是：本系统网络协议位于数据链路层，包括：(1)网络管理协议：无连接的，非可靠的传输协议。用于本系统网络设备管理，网络状态协调，网络故障诊断，异常处理等。(2)移动数据协议：面向连接，可靠的传输协议。用于本系统移动数据的处理。它提供通用的移动数据协议接口，可方便扩展系统移动数据功能。(3)短消息协议：无连接的，非可靠的传输协议。用于本系统短消息数据的传输，处理。(4)固定数据协议：面向连接，可靠的传输协议。用于本系统固定数据的处理。它兼容包括X.25、TCP/IP、IPX/SPX、SDLC、X.3/X.28/X.29等多种网络协议，能与现有各种有线数据网实现互连，系统通过该协议实现多个固定网络间的，多协议间的互联。

PSTN/各种专网/Internet230：本系统网络之外的其他可接入有线网或无线网，可通过本系统网络链接用户和该可接入网络，提供用户到该网络访问各种服务。利用本系统提供的多种协议和网络的接口，使得该部分可依照用户要求选择不同的接入。

局中心(200)的设备有：

一个网管工作站201：负责本交换局整个网络的故障管理、配置管理、性能管理、本交换局内各用户站340的位置登记。

一个中央处理机202：集中管理整个交换局的主要数据，保存与本交换局有关的各次呼叫，包括呼叫类型、呼叫发起者、呼叫目的、呼叫起始时间、连接建立时间、连接结束时间、成功传输分组数、成功传输数据量、丢弃分组数等与网络运行历史有关的数据，为系统的改进提供数据。

多个监控终端203：分别按网管工作站201设定的权限接收用户站340的GPS全球定位数据，完成用户站340的监控调度、轨迹保存与轨迹回放、地图信息处理等功能。

一个访问路由器205：提供异步RS232接口与无线网关206连接；接口协议采用MODEM协议。通过局域网接口与局域网连接，为用户站340提供PPP链路。访问路由器主要为移动数据业务的用户提供IP接入的功能，将移动用户连接到网络中，在不同环境下，可以根据实际需要，选择不同性能的访问路由器。

一个无线网关206：(1)提供异步RS232接口与访问路由器205连接，用于用户站340与有线网络的通信协议转换等功能。完成GPS数据、短数据与TCP/IP的协议转换，为上行数据(含信令)传输选择路由，缓存访问路由器205与用户站340间的通信数据。(2)缓存访问路由器205发送到用户站340的数据，在收到用户站340的应答后丢弃缓存的数据。(3)提供本系统协议和其他协议间的协议分析和协议转换。通过系统协议与TCP/IP，PPP，X.25等多种通用协议间的平滑转换，提供统一的系统协议接口和与其他协议的平滑联接。(4)采用数据缓存队列，超时重传等机制，确保系统协议是面向连接的，可靠的传输协议。提供本系统协议的稳定性和可靠性。

一个无线交换机207：完成交换局内下行数据(含信令)的基站寻径，为交换局内的下行呼叫提供可靠的传输，对于需要应答的下行数据分组进行缓存，当用户站340发生交换局内越区切换以后，将缓存的数据分组转发到相应基站220。根据各个基站220报告的信道、时隙分配生成本交换局内各用户站340、基站220位置表，并依据该表完成对各用户站340的基站寻址。

以上设备用高速局域网技术连接。

链路设备242：连接无线交换机207与本交换局所属两个基站220的扩频链路。

基站220：采用大区制蜂窝式，负责所辖区域内的用户站340与局中心200之间的无线数据传输与信令交互。其数据传输速率为19.2Kb/s，电台的收发转换时间为5ms。基站220由基站控制器310、信道机320、天馈系统330和用户站340组成。

每个基站内：

一个基站控制器310：完成本基站220的信道、时隙分配，确定下行数据(含信令)的发送信道，完成基站220内各用户站220之间的数据交换。

多部信道机320：根据信道机的功能，可分为信令信道和业务信道两种。(1)信令信道：利用自带GPS模块为相应的基站控制器310、业务信道提供准确的时钟源和时间基准。在基站控制器310的控制下，在发送数据中发送时标、本交换局信令信道号、本基站信道分配情况、本基站标识等管理信息，向处于空闲状态(也可能处于关机、脱离服务区等)的用户站340发送各类呼叫请求、呼叫拒绝、信道分配、位置登记应答、短数据及其应答等，接收用户站340的各类呼叫请求、位置登记、短数据及其应答等信息。(2)业务信道：工作方式有GPS、移动计算机数据，具体工作方式由基站控制器310根据各种业务的业务量动态调整。信令信道和数据信道采用蜂房结构的频率复用技术，工作频率通过网管工作站201编程，采用异频全双工方式工作。采用4Level-FSK数字调制技术和多种抗多径干扰技术包括空间分集、纠错编码、比特交织、时间分集。

一套天馈系统330：包括隔离器、功放、接收分路器、发送合路器、天线系统和电源等。

多个用户站340：采用模块化结构，由移动数字电台410、GPS模块422、移动计算机423组成。电台天线和GPS天线全部隐蔽在车内，防止犯罪分子对天线的破坏。

在每个用户站(340)中：

一个移动数字电台410：完成位置探测、登记、呼叫处理、数据传输、协议处理和信道访问等功能，采用异频半双工方式工作。其数据传输速率为19.2Kb/s，电台的收发转换时间为5ms，

一个GPS模块422：系统的GPS业务服务。为移动数字电台410提供位置信息和精确的时钟源。

一个移动计算机423：完成数据通信或短数据通信。

下面简要的对本系统内数据在各个设备间的流向作一说明，同时介绍GPS定位和移动数据通信功能的实现方法。

1、移动数据通信

本实施例的移动数据通信采用移动IP接入的方式实现的。用户通过移动计算机423与移动数字电台410相连。通过PPP协议以拨号的方式拨入局中心200中的访问路由器205上。访问路由器205给用户站340分配一个移动IP，用户站340就可使用该IP，通过访问路由器205访问PSTN/专网/Internet等外部网络230。对于最终用户，使用移动数据通信与平时拨号上网的使用一样。用户无法体会到其中的不同。并可在此基础上，接入TCP/IP，HTTP，FTP等多种网络协议。本实施例的移动数据协议提供了通用的系统协议访问接口，移动计算机423通过该协议接口，用RS232接口标准与移动数字电台410相连。当移动用户想进行无线数据传输时，移动用户通过该系统协议访问接口通知移动数字电台4 10。移动数字电台410发起移动数据建链请求，局中心200通过相关权限管理，系统资源有效等判断后，返回建链应答成功或失败。如果应答成功，则系统内移动数据虚拟链路建立。

本实施例的移动数字电台410用Modem通信协议响应移动计算机423的拨号初试协商。移动计算机423用PPP点到点链路协议向访问路由器205拨号。移动数字电台410将从移动计算机423处接收的数据打包成本系统的移动数据协议帧格式，通过无线信道发送给基站220。基站控制器310控制信道机320接收到该移动数据，进行处理后，用无线扩频发送给局中心200的无线交换机207。无线交换机207再发送给无线网关206，由无线网关206进行协议转换等处理后，将数据解包成初始PPP数据包，通过异步RS232串口送给访问路由器205，完成用户到路由器间的数据传输。反之，由无线网关206将从访问路由器205接收的数据打包，通过无线交换机207，基站220，移动数字电台410等设备送到移动计算机423。完成路由器和用户终端间的数据交互。

局中心200的网管工作站201通过本系统网络管理协议，完成系统管理，设备管理，系统参数设置等网络管理功能。

当用户站340在数据通信期间，发生越区传送时。系统相关设备自动完成基站切换。该切换过程是透明的，平滑的完成。

当用户数据传输完成后，用户站340撤消拨号。用户站340发起撤链请求，由局中心200响应。释放移动通信时所占用的资源。

上述设备协同工作，完成用户的移动数据传输。该传输过程对用户是透明的，用户无法察觉本系统的存在。用户可在本系统的无线数据网上运行TCP/IP，FRAME-RELAY，NETBIOS等多种协议。本系统提供稳定，可靠的移动数据网。并可通过网管工作站201等设备，对该移动数据网进行有效的管理，维护。

2、GPS全球定位

在用户站340上装有GPS模块422。该GPS模块422通过GPS天线，可从卫星上接收到GPS定位数据。当用户发出主动监控请求时，用户站340将该请求发送到局中心200。局中心200的中央处理机202经过鉴权判定用户权限后，判定其数据有效性。并通过网管工作站201等设备的设置和判定，划分其所属的监控终端。该用户站340可同时被几个监控终端203有效监控。

进入监控后，GPS模块422将接收到的GPS数据传送给移动数字电台410。移动数字电台410将其打包成系统GPS帧格式后，通过无线传输传送到局中心200。经局中心200的无线交换机207，无线网关206后，无线网关206将数据划分，再传送给相应的监控终端203和中央处理机202。监控终端203的电子地图上就可出现该用户站340的GPS定位数据。监控终端203可设置该用户站340是否重点监控，轨迹显示等多种模式。并可设置其GPS定位数据时间间隔等多项属性。中央处理机202将其GPS数据存储在中央数据库中，可供以后查询使用。

监控结束后，监控终端203发出撤消监控请求。系统释放其资源。当由监控终端203发出监控请求，用户站340被动监控时，过程与主动监控类似。

GPS监控时，由中央处理机202集中处理中央数据库和权限判定。网管工作站201统一进行网络管理。无线网关206进行协议转换。无线交换机207进行基站220平滑切换。多级别的监控终端203实现分级式，分布式监控。

参见图2、图3和图4，本发明无线移动数据通信系统的又一实施例是一个可根据需要实现移动数据通讯，车辆GPS定位、报警，无线POS，无线计算机联网，数字集群话音调度，跨地区寻呼联网等多项业务的系统。本例中，交换局110由局中心200、分局中心210、交换局所在地的PSTN/专网/Internet等外部网络230和所辖基站220以及用户站340组成。局中心200由网管工作站201、中央处理机202、监控终端203、路由器204、访问路由器205、无线网关206和无线交换机207组成。分局中心210由路由器211、监控终端212和网管工作站213组成，上述设备用高速局域网技术连接。局中心200与分局中心210之间通过链路设备241实现连接。局中心200与PSTN/专网/Internet等外部网络230之间通过访问路由器205连接。无线交换机207与基站220之间通过链路设备242实现连接。

局中心200：本交换局内设一个局中心200，负责本交换局内的网络管理和网络协议处理。网络管理：负责本交换局网络的配置管理、性能管理、以及本交换局各个基站内用户站的位置切换登记、各个用户站的权限管理等工作；保存本交换局的各种业务记录以及与网络运行历史有关的数据，为系统的改进提供数据。网络协议处理：本系统网络协议位于数据链路层，包括面向连接，可靠的传输协议和无连接的，非可靠的传输协议两种。具体包括：(1)网络管理协议：无连接的，非可靠的传输协议。用于本系统网络设备管理，网络状态协调，网络故障诊断，异常处理等。(2)移动数据协议：面向连接，可靠的传输协议。用于本系统移动数据的处理。确保移动数据传输的稳定，可靠性。它提供通用的移动数据协议接口，可方便扩展系统移动数据功能。(3)固定数据协议：面向连接，可靠的传输协议。用于本系统固定数据的处理。它兼容包括X.25、TCP/IP、IPX/SPX、SDLC、X.3/X.28/X.29等多种网络协议，能与现有各种有线数据网实现互连，系统通过该协议，可协同路由器204工作。实现多个固定网络间的，多协议间的互联。(4)短消息协议：无连接的，非可靠的传输协议。用于本系统短消息数据的传输，处理。

分局中心210：本交换局可根据需要设置若干个分局中心210，由局中心200的中央处理机202和网管工作站201对用户的权限，属性进行设置，各分局中心210执行局中心200的授权，对用户业务的监控以及网络管理。实现用户业务的分级层次管理。

基站220：采用大区制蜂窝式，负责所辖区域内的用户站340与局中心200之间的无线数据传输与信令交互。

PSTN/专网/Internet 230：本系统网络之外的其他可接入网，可通过本系统网络链接用户和该可接入网络，提供用户到该网络访问各种服务。本系统协议提供多种协议和网络的接口，使得该部分可依照用户要求选择不同的接入。

在局中心200中：网管工作站201负责本交换局整个网络的故障管理、配置管理、性能管理、本交换局内各用户站340的及其他交换局的漫游用户站340位置登记、各级分控中心的权限管理等管理工作。在整个交换局网络中，可以根据需要，有多个网管工作站201和网管工作站213设备。这些网管工作站设备可以是处在同一个局中心或分局中心，也可分布的处在局中心和不同的分局中心中。中央处理机202集中管理局中心的主要数据，保存与本交换局有关的各次呼叫，包括呼叫类型、呼叫发起者、呼叫目的、呼叫起始时间、连接建立时间、连接结束时间、成功传输分组数、成功传输数据量、丢弃分组数等与网络运行历史有关的数据，为系统的改进提供数据。监控终端203按系统设定的业务接收用户站340的业务信息，并进行相应的处理。本系统采用了由中央处理机202统一存储和管理系统中的数据库信息，由监控终端203和网管工作站201，分局监控终端212和网管工作站工作站213设备协同分布处理数据信息的方式，协调了数据信息，简化了管理，加强了系统稳定性和系统性能。路由器204通过DDN或LAN或其它链路方式，完成局中心200与其分局中心210的网络连接。访问路由器205提供异步RS232接口与无线网关206连接，接口协议采用MODEM协议。通过访问路由器205的局域网接口与局域网连接，为用户站340提供PPP链路。无线网关206提供多路异步RS232接口与访问路由器205连接，用于用户站340与有线网络的通信协议转换等功能。完成GPS数据、短数据与TCP/IP的协议转换，为上行数据(含信令)传输选择路由，缓存访问路由器205与用户站340间的通信数据，当通信过程中产生交换局间漫游时，将未收到应答的缓存数据转发到漫游交换局。无线网关206还缓存访问路由器205发送到用户站340的数据，在收到用户站340的应答后丢弃缓存的数据。若在通信过程中，用户站340发生越交换局切换，则将缓存分组转发到相应交换局，由相应交换局的网管工作站201、无线交换机207发送到相应的基站220，经基站220发送给用户站340。无线网关206提供本系统协议和其他协议间的协议分析和协议转换。通过系统协议与TCP/IP，PPP，X.25等多种通用协议间的平滑转换。提供统一的系统协议接口和与其他协议的平滑联接。为本系统提供了多种协议的兼容性。无线网关206采用数据缓存队列，超时重传等机制，确保系统协议是面向连接的，可靠的传输协议。提供本系统协议的稳定性和可靠性。无线交换机207完成本交换局内下行数据(含信令)的基站寻径，为本交换局内的下行呼叫提供可靠的传输，对于需要应答的下行数据分组进行缓存，当用户站340发生本交换局内越区切换以后，将缓存的数据分组转发到相应基站220。根据各个基站220报告的信道、时隙分配生成本交换局内各用户站340、基站220位置表并依据该表完成对各用户站340的基站寻址。

分局中心210中，路由器211通过DDN或LAN链路设备241完成局中心200与其分局中心210的网络连接。监控终端212接受局中心200授权的用户站340的业务数据，完成相应的信息处理等功能。网管工作站213负责本分局中心210内以及局中心200授权的故障管理、配置管理、性能管理等管理工作。

链路设备242：本系统采用DDN链路连接无线交换机207与各个基站220。

基站220：包括基站控制器310、信道机320、天馈系统330和用户站340。基站控制器310完成本基站220的信道、时隙分配，确定下行数据(含信令)的发送信道，完成本基站范围内各用户站340之间的数据交换。其数据传输速率为19.2Kb/s，电台的收发转换时间为5ms。信道机320根据应用功能，可分为信令信道和业务信道两种。信令信道：利用自带的时钟源部件为相应的基站控制器310、业务信道提供准确的时钟源和时间基准。在基站控制器310的控制下，在发送数据中发送时标、本交换局信令信道号、相邻交换局信令信道号、本基站信道分配情况、本基站标识等管理信息，向处于空闲状态(也可能处于关机、脱离服务区等)的用户站340发送各类呼叫请求、呼叫拒绝、信道分配、位置登记应答、短数据及其应答等，接收用户站340的各类呼叫请求、位置登记、短数据及其应答等信息。业务信道：按具体的业务需要，工作方式有GPS、移动计算机数据、固定计算机数据、话音等几种，具体工作方式由基站控制器310根据各种业务的业务量动态调整。信令信道和数据信道采用蜂房结构的频率复用技术，工作频率通过网管工作站201编程，采用异频全双工方式工作。采用4Level-FSK数字调制技术和多种抗多径干扰技术包括空间分集、纠错编码、比特交织、时间分集，使得数据传输可靠性比集群系统提高1000倍，误码率指标达到2×10^-7，保证了各类数据传输的可靠性。天馈系统330包括隔离器、功放、接收分路器、发送合路器、天线系统和电源等，安放在车辆的隐蔽处。

用户站340；采用模块化设计，可根据不同的系统业务和功能，选择不同的用户终端模块与移动数字电台410组成用户站340。有关内容可参见图4。这些用户终端模块提供本系统和用户间的交互接口。其中：移动数字电台410完成位置探测、登记、呼叫处理、数据传输、协议处理和信道访问等功能，采用异频半双工方式工作；其数据传输速率为19.2Kb/s，电台的收发转换时间为5ms。传感器420完成信号探测、报警信号发生、车辆电路控制等功能。保密模块421完成本系统内数据传输的加密、解密功能，保证数据的安全性。GPS模块422为移动数字电台410提供位置信息和精确的时钟源。(如果没有GPS业务，即没有GPS模块时，由专门的时钟为移动数字电台410提供时钟源)。移动计算机423完成数据通信或短数据通信。POS机424实现银行卡无线刷卡、远程交易的设备。语音设备425实现本系统的无线话音通信功能。调度终端426具备汉显模块，实现远程文本调度。

本实施例中各基站的电台全部采用双机热备份，以提高系统的可靠性。

这里说明一下，如果系统中的用户站都不配备可进行短数据通信的模块，如GPS模块、传感器模块且移动计算机不做短数据通信，则系统协议中不必包括短消息协议。

参见图5，本发明无线移动数据通信系统的一个综合实施例，它将多个交换局组成一个更大的无线移动数据通信系统。该实施例由网控中心100，交换局110以及网控中心与交换局之间的的链路设备120组成。通过该实施例，可以将实施例二中的各个交换局110联接在网控中心100下，组成一个大的系统网络，彼此之间可以协同工作。

网控中心100：负责本系统整个网络的配置管理、性能管理、以及本系统各个交换局内用户站的漫游位置登记、各个交换局中心的权限管理等工作；保存系统内的各种业务记录以及与网络运行历史有关的数据，为系统的改进提供数据。

交换局110：包含一个局中心和若干个分局中心，交换局可通过局中心200接入PSTN/专网/Internet等外部网络，为用户提供各类远程网络接入服务，其中的网络协议转换工作也由交换局110完成。

链路设备120：可采用DDN/WAN等宽带接入方式将网控中心100与交换局110互联。

如上所述，按照本发明无线移动数据通信系统，可以提供可靠，稳定，易扩展的无线数据网。它兼容多种协议并可在本系统上开发移动数据通讯，车辆GPS定位、报警，无线POS，无线计算机联网，数字集群话音调度，跨地区寻呼联网等多项业务。可根据用户的需要，机动的选择相应的设备和软件模块，实现相应的用户业务。

Claims (6)

1.一种无线移动数据通信系统，它的一个交换局包括一个负责用户数据的集中处理并提供无线数据通信管理业务功能和网络扩展的局中心(200)、一个以上负责用户和局中心(200)间无线链路的无线通信基站(220)系统以及一个基站(220)内多个负责系统与用户同交互并收集和反馈用户数据的用户站(340)，其特征是：所述的局中心(200)是采用分布式信号处理、集中数据管理、内部采用高速局域网交换技术、数据交换协议采用开放的TCP/IP标准的局中心系统；所述的基站(220)系统是采用4level-FSK数字调制、采用2/3卷积码纠错、采用具有信令信道和业务信道且以异频方式工作的数据电台、采用预约TDMA无线信道访问协议的大区制蜂窝式多基站无线通信系统；所述的用户站(340)是采用模块式多业务用户终端模块和具有信令信道和业务信道且以异频方式工作的移动数字电台(410)组成用户站(340)。

2.根据权利要求1所述的无线移动数据通信系统，其特征是：所述的局中心(200)设备包括：一个或一个以上网管工作站(201)：负责本交换局整个网络的故障管理、配置管理、性能管理、本交换局内各用户站(340)的位置登记；一个中央处理机(202)：集中管理整个交换局的主要数据，保存与本交换局有关的各次呼叫与网络运行历史有关的数据，包括呼叫类型、呼叫发起者、呼叫目的、呼叫起始时间、连接建立时间、连接结束时间、成功传输分组数、成功传输数据量、丢弃分组数；一个或一个以上的路由器(204)或者访问路由器(205)：提供与本交换局内局域网或外部有线网的连接；一个无线网关(206)：提供用户站(340)与有线网络的通信协议转换，为上行数据含信令传输选择路由，采用数据缓存队列、超时重传机制使系统协议是面向连接的、可靠的传输协议；一个无线交换机(207)：完成本交换局内下行数据含信令的基站寻径，为本交换局内的下行呼叫提供可靠的传输；上述设备用高速局域网技术连接；一个链路设备(242)：连接无线交换机(207)与各个基站(220)的扩频或DDN链路；

所述的基站(220)：数据传输速率为19.2kb/s，电台的收发转换时间为5ms；

所述的局中心(200)采用的数据交换协议位于数据链路层，包括面向连接、可靠的传输协议：移动数据协议和固定数据协议，和无连接的、非可靠的传输协议网络管理协议；其中：网络管理协议用于本系统网络设备管理，网络状态协理，网络故障诊断，异常处理；移动数据协议用于本系统移动数据的处理；固定数据协议用于本系统固定数据的处理，它兼容X.25、TCP/IP、IPX/SPX、SDLC、X.3/X.28/X.29网络协议，实现多个固定网络间的，多协议间的互联。

3.根据权利要求2所述的无线移动数据通信系统，其特征是：所述的数据交换协议中面向连接、可靠的传输协议还包括短消息协议，短消息协议用于本系统短消息数据的传输，处理。

4.根据权利要求1或2或3所述的无线移动数据通信系统，其特征是：所述的局中心(200)还包括一个或一个以上分局中心(210)；每个分局中心(210)中包括一个路由器(211)、一个链路设备(241)、一个或一个以上监控终端(212)以及一个或一个以上网管工作站(213)；路由器(211)通过DDN或LAN链路设备(241)完成本局中心(200)与本分局中心(210)的网络连接；监控终端(212)接收本局中心(200)授权的用户站(340)的业务数据，完成相应的信息处理功能；网管工作站(213)负责本分局中心(210)内以及局中心(200)授权的管理工作，包括故障管理、配置管理、性能管理。

5.根据权利要求1或2或3所述的无线移动数据通信系统，其特征是：所述的局中心(200)还包括一个或一个以上监控终端(203)，每个监控终端(203)按系统设定的业务接收用户站(340))的业务信息，并进行数据保存、处理和显示，工作模式与属性设置。

6.根据权利要求1或2或3所述的无线移动数据通信系统，其特征是：所述的用户站(340)的用户终端模块是：传感器(420)或保密模块(421)或GPS模块(422)或移动计算机(423)或POS机(424)或语音设备(425)或调度终端(426)或者是上述用户终端模块的组合；其中：传感器(420)完成信号探测、报警信号发生、车辆电路控制功能，保密模块(421)完成本系统内数据传输的加密、解密功能，GPS模块(422)为移动数字电台(410)提供位置信息和精确的时钟源，移动计算机(423)完成数据通信或短数据通信，POS机(424)实现银行卡无线刷卡、远程交易，语音设备(425)实现本系统的无线话音通信功能，调度终端(426)实现远程文本调度。

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