【正文】 38 結(jié) 論 ........................................................................................................................................ 39 理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 IV 致 謝 ........................................................................................................................................ 40 參考文獻 .................................................................................................................................. 41 附錄 A 英文原文 ................................................................................................................... 42 附 錄 B 漢語翻譯 ................................................................................................................... 49 理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 1 緒 論 課題的背景和意義 GPRS 通用無線分組業(yè)務(wù)（ General Packet Radio Service）是利用包交換的概念發(fā)展的一套無線傳輸方式。 GPRS 網(wǎng)絡(luò)是基于現(xiàn)有的 GSM（全球移動通信系統(tǒng)）網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的。在現(xiàn)有的 GSM 網(wǎng)絡(luò)中需要增加一些節(jié)點，如 GGSN（ GPRS 網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點 ）和 SGSN（ GPRS 服務(wù)支持節(jié)點）。 SGSN 的主要作用是記錄移動終端的當(dāng)前位置信息，并且在移動終端與 GGSN 之間完成移動分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接受。 GGSN 主要起網(wǎng)關(guān)作用，可以與多種不同的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接，如 ISDN（綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)）、 PSPDN（包交換公用數(shù)據(jù)網(wǎng)）和 LAN（局域網(wǎng)）等。 GGSN 可以把 GSM 網(wǎng)中的 GPRS 分組數(shù)據(jù)包進行協(xié)議轉(zhuǎn)換，從而把這些分組數(shù)據(jù)包傳送到遠端的 TCP/IP 或 網(wǎng)絡(luò)。 GPRS 網(wǎng)不但具有覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)傳輸速度快、通信質(zhì)量高、永遠在線和按流量計費等優(yōu)點，而且其本身就是一個 分組型數(shù)據(jù)網(wǎng)，支持 TCP/IP 協(xié)議，可以直接與 Inter互通。因此， GPRS 在無線上網(wǎng)、環(huán)境監(jiān)測便攜型、交通監(jiān)控、移動辦公等行業(yè)中具有無可比擬的性價比優(yōu)勢。 目前，我國在水利、電力和天然氣、石油等資源的監(jiān)測中還沒有經(jīng)濟實用的自動化數(shù)據(jù)采集和傳輸設(shè)備，尤其是在偏遠的鄉(xiāng)村、山區(qū)以及其他惡劣環(huán)境下的數(shù)據(jù)傳輸更加的困難，不能滿足工業(yè)現(xiàn)代化、自動化的要求。 GPRS 通信系統(tǒng)是現(xiàn)代測控的基礎(chǔ)，用于獲取各種采集到的數(shù)據(jù)，因為作為獲取信息的重要工具， GPRS 通信系統(tǒng)正廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、科研的各個領(lǐng)域。隨著通信事業(yè) 的發(fā)展，我國已建成了覆蓋全國的 GSM 數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)， GSM 網(wǎng)絡(luò)中重要發(fā)展的 GPRS 網(wǎng)絡(luò)也已經(jīng)投入使用，所以，本課題提出并設(shè)計了基于單片機的 GPRS 通信系統(tǒng)的設(shè)計，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，使得數(shù)據(jù)傳輸更加的靈活，并且大大降低了成本，為一些監(jiān)控系統(tǒng)后的傳輸數(shù)據(jù)帶來了方便快捷。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 GPRS 是通用分組無線業(yè)務(wù)（ General Packet Radio Service）的簡稱，它突破了 GSM網(wǎng)只能提供電路交換的思維方式，只通過增加相應(yīng)的功能實體和對現(xiàn)有的基站系統(tǒng)進行部分改造來實現(xiàn) 分組交換，這種改造的投入相對來說并不大，但得到的用戶數(shù)據(jù)速率卻相當(dāng)可觀。 GPRS（ General Packet Radio Service）是一種以全球手機系統(tǒng)（ GSM）為基理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 礎(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，可說是 GSM 的延續(xù)。 GPRS 和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌?，是以封包?Packet）式來傳輸，因此使用者所負擔(dān)的費用是以其傳輸資料單位計算，并非使用其整個頻道，理論上較為便宜。 GPRS 的傳輸速率可提升至 56 甚至 114Kbps。而且，因為不再需要現(xiàn)行無線應(yīng)用所需要的中介轉(zhuǎn)換器，所以連接及傳輸都會更方便容易。如此 ，使用者既可聯(lián)機上網(wǎng)，參加視訊會議等互動傳播，而且在同一個視訊網(wǎng)絡(luò)上（ VRN）的使用者，甚至可以無需通過撥號上網(wǎng)，而持續(xù)與網(wǎng)絡(luò)連接。 GPRS 的特點 應(yīng)用上的特點 目前，用手機上網(wǎng)還顯得有些不盡人意。因此，全面的解決方法 GPRS 也就這樣應(yīng)運而生了，這項全新技術(shù)可以令您在任何時間、任何地點都能快速方便地實現(xiàn)連接，同時費用又很合理。簡單地說：速度上去了，內(nèi)容豐富了，應(yīng)用增加了，而費用卻更加合理。 （ 1） 高速數(shù)據(jù)傳輸 速度 10 倍于 GSM，更可滿足您的理想需求，還可以穩(wěn)定地傳送大容量的高質(zhì)量音頻 與視頻文件，可謂不一般的巨大進步。 （ 2） 永遠在線 由于建立新的連接幾乎無需任何時間（即無需為每次數(shù)據(jù)的訪問建立呼叫連接），因而您隨時都可與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系，舉個例子，若無 GPRS 的支持，當(dāng)您正在網(wǎng)上漫游，而此時恰有電話接入，大部分情況下您不得不斷線后接通來電，通話完畢后重新?lián)芴柹暇W(wǎng)。這對大多數(shù)人來說，的確是件非常令人惱火的事。而有了 GPRS，您就能輕而易舉地解決這個沖突。 （ 3） 僅按數(shù)據(jù)流量計費 即根據(jù)您傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量（如：網(wǎng)上下載信息時）來計費，而不是按上網(wǎng)時間計費也就是說，只要不進行數(shù)據(jù)傳輸 ，哪怕您一直“在線”，也無需付費。做個“打電話”的比方，在使用 GSM+WAP 手機上網(wǎng)時，就好比電話接通便開始計費；而使用 GPRE+WAP上網(wǎng)則要合理得多，就像電話接通并不收費，只有對話時才計算費用。總之，它真正體現(xiàn)了少用少付費的原則 [2]. 理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 2 GPRS 通信無線網(wǎng)絡(luò)的介紹 什么是 GPRS 無線通訊網(wǎng)絡(luò) GPRS 是通用分組無線業(yè)務(wù)（ General Packet Radio Service）的英文簡稱，是一種新的分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)。相對原來 GSM 的撥號方式的電路交換數(shù)據(jù)傳送方式， GPRS 是分組交 換技術(shù)，具有“實時在線”、“按量計費”、“快捷登錄”、“高速傳輸”、“自如切換”的優(yōu)點。 GPRS 是 General Packer Radio Service 的英文縮寫，中文譯為通用無線分組業(yè)務(wù)，具體來講， GPRS 是一項高速數(shù)據(jù)處理的科技，即以分組的“形式”把數(shù)據(jù)傳送到用戶手上。因此， GPRS 技術(shù)可以令手機上網(wǎng)省時、省力、省花費。打個比方， GSM 是貓上普通固定電話線網(wǎng)的話，那么 GPRS 就是手機的 ADSL。 相對于 GSM 的 的訪問速度而言， GPRS 擁有 的訪問速度；在連接建立時間方面 ， GSM 需要 10－ 30 秒，而 GPRS 只需要極短的時間就可以訪問到相關(guān)請求；而對于費用而言， GSM 是按連接時間計費的，而 GPRS 只需要按數(shù)據(jù)流量計費；GPRS 對于網(wǎng)絡(luò)資源的利用率而相對遠遠高于 GSM。 目前中國只有中國移動提供 GPRS 無線通訊服務(wù)，聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)不具有這個網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。 為什么要有 GPRS 目前，用手機上網(wǎng)還顯得有些不盡人意。因此，全面的解決方法 GPRS 也就這樣應(yīng)運而生了，這項全新技術(shù)可以令您在任何時間、任何地點都能快速方便地實現(xiàn)連接，同時費用又很合理。簡單地說：速度上去了，內(nèi)容豐富了，應(yīng)用 增加了，而費用卻更加合理了！ GPRS 的承載業(yè)務(wù) GPRS 提供的承載業(yè)務(wù)又叫 GPRS 網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。 GPRS 支持兩種類型的承載業(yè)務(wù)：點對點（ PTP）業(yè)務(wù)和點對多點（ PTM）業(yè)務(wù)。 1. 點對點業(yè)務(wù)是在兩個用戶之間提供一個或多個分組傳送的業(yè)務(wù)，由業(yè)務(wù)請求者啟動，被接受者接受。 （ 1） 點對點無連接網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù) 理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 8 點對點無連接網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)屬于數(shù)據(jù)報業(yè)務(wù)類型。具體來說就是，一個或多個分組從單一業(yè)務(wù)用戶 A 發(fā)送到另一個單一目標(biāo)用戶 B，各個數(shù)據(jù)分組彼此相互獨立，即每一個分組獨立于前一個和后一個分組，用戶之間的信息 傳輸沒有端到端的呼叫建立過程，分組的傳送沒有邏輯連接，分組的交付沒有確認保護。發(fā)送的每個數(shù)據(jù)報或數(shù)據(jù)分組用 IP字頭封裝， IP 字頭內(nèi)包含信源和目標(biāo)或信宿網(wǎng)絡(luò)地址和當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，通過最佳的路由算法選取去往下一個網(wǎng)關(guān)或路由器的路由。網(wǎng)關(guān)路由表配置該網(wǎng)關(guān)與其相連的其他網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)地址。通過網(wǎng)間網(wǎng)尋徑，最終把數(shù)據(jù)報送往目標(biāo)子網(wǎng)。在子網(wǎng)內(nèi)依據(jù)數(shù)據(jù)報中的信宿 IP 地址，把數(shù)據(jù)送給目標(biāo)主機。由于每個分組都是獨立完成傳送的，用戶數(shù)據(jù)分組不是按照順序傳達的。分組的交付沒有確認保護，用戶數(shù)據(jù)可能丟失或重復(fù)接收。 （ 2） 點對點面向連接的 網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù) 點對點面向連接的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)屬于虛電路型業(yè)務(wù)，它為兩個用戶之間傳送多路數(shù)據(jù)分組建立邏輯電路。它要求有建立連接，數(shù)據(jù)傳送和連接釋放的過程。這類業(yè)務(wù)是由面向連接的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 CONP 支持的業(yè)務(wù)，即 協(xié)議支持的業(yè)務(wù)。 協(xié)議是數(shù)據(jù)終端設(shè)備分組協(xié)議。在兩個用戶或多個用戶之間的數(shù)據(jù)分組傳送，要求建立邏輯虛電路連接，包括永久虛電路和交換虛電路。 PTPCONS 業(yè)務(wù)要求有數(shù)據(jù)分組傳送之前的連接建立，數(shù)據(jù)傳送和連接釋放工作程序。面向連接方式傳送是指數(shù)據(jù)分組傳送之前的連接建立，數(shù)據(jù)分組是在建立的虛電路中 按順序傳送的，并按照順序進行交付數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)分組內(nèi)沒有信宿地址，所以不能實現(xiàn)單獨分組的尋徑傳輸。分組交付有確認保護，不會受到重復(fù)的分組。 2. 點對多點業(yè)務(wù)是將單一消息傳送給多個用戶的一類業(yè)務(wù)。 GPRS 提供的點對多點業(yè)務(wù)可根據(jù)某個業(yè)務(wù)請求者請求，把信息送給多個用戶或一組用戶，由 PTM 業(yè)務(wù)請求者定義用戶組成員。 GPRS 使用國際移動組識別（ IMGI）識別組成員。組成員主要由移動用戶組成，但是也可能包含一個或多個固定網(wǎng)用戶。 PTM業(yè)務(wù)請求者可以是外部網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)提供者，或者是經(jīng)過授權(quán)的 GPRS 移動臺。 PTM 外 部業(yè)務(wù)提供者一般通過公眾分組數(shù)據(jù)網(wǎng)接入到點對多點服務(wù)中心（ PTMSC）。服務(wù)的地理區(qū)可以是一個或幾個，即所有組成員可能分布在不同的地理區(qū)域內(nèi)，有業(yè)務(wù)請求著自己定義。點對多點服務(wù)中心主要執(zhí)行對 PTM 業(yè)務(wù)請求者進行鑒權(quán)，選取組成員所在的SGSN（服務(wù) GPRS 支持節(jié)點），把 PTM 業(yè)務(wù)信息送往相關(guān)的 SGSN，由相關(guān)的 SGSN再把信息送給基站子系統(tǒng)。由基站子系統(tǒng)送給 PTM 組成員移動臺。 理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 GPRS 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) GPRS 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基于 GSM 系統(tǒng)實現(xiàn)，話音部分人采用原先的基本處理單元，而對與數(shù)據(jù)本分則新增了一些 數(shù)據(jù)處理單元和接口。 GPRS 系統(tǒng)中新增的數(shù)據(jù)單元包括一下幾個部分。 圖 GPRS 網(wǎng)絡(luò)單元 （ 1） PCU（ Packet Control Unit）：分組處理單元，它是 BSC（ Basc Station Controller，基站控制器）的一部分，可以獨立設(shè)置或者與 BSC 合并設(shè)置，它與 BSC 之間的接口不開放。 （ 2） SGSN（ Service GPRS Support Node）： GPRS 服務(wù)支持節(jié)點。功能和作用與MSC（ Mobile Switching Center，移動交換中心）具有相同點，進行分組移動用戶的狀態(tài)管理，計費管理等并負責(zé)到 HLR（ Home Location Register，小區(qū)位置存儲器）的用戶數(shù)據(jù)信息的傳送。 （ 3） GGSN（ Gateway GPRS Support Node）： GPRS 網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點。負責(zé)和外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的接口。進行數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)，具有路由器的部分功能。 BTS BTS BSC MSC PCU HLR 幀中繼網(wǎng)絡(luò) SGSN SGSN TCP/IP 骨干網(wǎng) GGSN INTERNET 到另外 PLMN 理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 GPRS 協(xié)議棧 GPRS 協(xié)議規(guī)程體現(xiàn)了無線和網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的特征。其實既 包含類似局域網(wǎng)技術(shù)中的邏輯鏈路控制 LLC 子層和媒體接入控制 MAC 子層。又包含 RLC 和 BSSGP 等新引入的特定規(guī)程。由 GPRS 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的端到端之間的應(yīng)用協(xié)議結(jié)構(gòu)可知， GPRS 網(wǎng)絡(luò)是存在于應(yīng)用層之下的承載網(wǎng)絡(luò)，它用以承載 IP 或 等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，由于 GPRS 本身采用 IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所以基于 GPRS 網(wǎng)絡(luò)的 IP 應(yīng)用規(guī)程結(jié)構(gòu)可理解為兩層 IP 結(jié)構(gòu)，即應(yīng)用級