【正文】 xxxxxx學院畢業(yè)設計 題 目 基于GPRS無限通訊數(shù)據(jù)系統(tǒng)的設計與應用姓 名 xxx學 號 xxx專業(yè)班級 xxx分 院 xxx指導教師 xxxxxxx年xxx月xxx日基于GPRS無限通訊數(shù)據(jù)系統(tǒng)的設計與應用摘 要:隨著數(shù)據(jù)業(yè)務的蓬勃發(fā)展，許多傳統(tǒng)電話業(yè)務均不同程度上融合了傳輸數(shù)據(jù)的功能，目前以GSM, CDMA為主的數(shù)字蜂窩移動通信也不例外。在繼續(xù)發(fā)展語音業(yè)務的同時，對IP和高速數(shù)據(jù)業(yè)務的支持已經(jīng)成為第二代移動通信系統(tǒng)演進的方向，而且也已經(jīng)成為第三代移動通信系統(tǒng)的主要業(yè)務特征。GPRS(通用分組無線業(yè)務)是第二代移動通信系統(tǒng)向第三代移動通信系統(tǒng)平滑過渡的主要方案。基于GPRS方式的GPS定位信息傳輸系統(tǒng)，是高速移動數(shù)據(jù)通信成為移動通信發(fā)展趨勢的體現(xiàn)，具有實時在線、成本低廉、信息容量大、傳輸速率高、提供IP服務等優(yōu)點。論文首先介紹了GSM的網(wǎng)絡結構以及GPRS在GSM結構體系上的升級設備，然后論述了GPRS的移動性管理、會話管理、傳輸協(xié)議和數(shù)據(jù)傳輸。關于GPRS的網(wǎng)絡性能，前人在建立模型仿真時，只是考慮了單時情況。本文建立了二維連續(xù)時間的馬爾可夫模型，此模型不僅考慮了多時隙操作和單時隙被多用戶復用的情況，還考慮了用戶切換帶來的影響。論文在運用排隊論知識得出公式解后，在信道動態(tài)分配情況下，研究了GPRS網(wǎng)絡的語音呼叫與數(shù)據(jù)呼叫的阻塞率、分組延遲、分組到達率等性能指標，仿真結果驗證了馬爾可夫模型的正確性和有效性，理論證明該模型對網(wǎng)絡參數(shù)優(yōu)化具有較好的輔助作用。最后介紹了基于GPRS的GPS數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設計。此應用系統(tǒng)由移動終端、GPRS網(wǎng)絡、信息管理中心服務器三部分組成。移動終端由嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)，軟件采用NClinux操作系統(tǒng)。信息管理中心服務器的軟件由VC編程實現(xiàn)。在分析了該應用系統(tǒng)的歸一化時延后，探討了它的應用前景。目錄摘要………………………………………………………………………………………………11 緒論………………………………………………………………………………………41. 1 GPRS的概念…………………………………………………………………………………41. 2 GPRS的產(chǎn)生背景……………………………………………………………………………51. 3 GPRS的技術優(yōu)勢 …………………………………………………………………………51. 4 GPRS課題研究的發(fā)展………………………………………………………………………51. 4. 1 GPRS的業(yè)務模型研究……………………………………………………………………5 ………………………………………………………………………7 …………………………………………………………………………71. 5本論文的主要工作……………………………………………………………………………72 GPRS系統(tǒng)結構及數(shù)據(jù)傳輸………………………………………………………………72. 1 GPRS網(wǎng)絡結構………………………………………………………………………………7 2. 1. 1GSM網(wǎng)絡結構……………………………………………………………………………72. 1. 2 GPRS的網(wǎng)絡結構…………………………………………………………………………112. 2 GPRS的移動性管理…………………………………………………………………………132. 2. 1 GSM的移動性管理………………………………………………………………………132. 2. 2 GPRS的移動性管理………………………………………………………………………152. 3 GPRS的會話管理……………………………………………………………………………162. 4 GPRS的傳輸協(xié)議……………………………………………………………………………172. 5 GPRS編碼方式………………………………………………………………………………192. 6 GPRS的數(shù)據(jù)傳輸……………………………………………………………………………21. 1從NPDU到SNPDU ……………………………………………………………………21. 2從SNPDU到LLPDU …………………………………………………………………212. 6. 3 GPRS的媒質接入方式與RLC ARQ協(xié)議………………………………………………213 GPRS的信道分配與性能分析…………………………………………………………253. 1 GPRS的信道…………………………………………………………………………………253. 1. 1 GPRS的物理資源…………………………………………………………………………253. 1. 2 GPRS的突發(fā)序列…………………………………………………………………………253. 1. 3 GPRS的無線塊結構………………………………………………………………………253. 1. 4 GPRS的復幀結構 ………………………………………………………………………253. 1. 5 GPRS的邏輯信道…………………………………………………………………………253. 2用二維馬爾可夫模型分析GPRS的網(wǎng)絡性能………………………………………………26. 1構建排隊模型的原則………………………………………………………………………28………………………………………………………………………………294 基于GPRS方式傳輸GPS數(shù)據(jù)的應用系統(tǒng)及性能分析………………………………354. 1 GPS簡介……………………………………………………………………………………354. 1. 1 GPS的定位原理…………………………………………………………………………354. 1. 2 GPS的結構組成…………………………………………………………………………36 Jupiter oem板介紹…………………………………………………………………………364. 1. 4 GPS定位數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式………………………………………………………………364. 2 GPRS方式傳輸GPS數(shù)據(jù)系統(tǒng)介紹………………………………………………………36. 1系統(tǒng)總體介紹………………………………………………………………………………37……………………………………………………………………………37……………………………………………………………………………38……………………………………………………………………………38. 1移動終端的數(shù)據(jù)流量………………………………………………………………………38………………………………………………………………………41…………………………………………………475 GPRS向3G過渡………………………………………………………………………455. 1 GPRS的局限性………………………………………………………………………………455. 2 3G系統(tǒng)………………………………………………………………………………………485. 2. 1第三代移動通信的基本要求……………………………………………………………485. 2. 2 GSM向第三代移動通信系統(tǒng)演進. ……………………………………………………49全文總結…………………………………………………………………………………………51致謝………………………………………………………………………………………………51參考文獻……………………………………………………………………………………………52 1. 緒論 GPRS的概念GPRS(General Packet Radio Service，通用分組無線業(yè)務)是在現(xiàn)有的GSM移動通信系統(tǒng)基礎上發(fā)展起來的一種移動分組數(shù)據(jù)業(yè)務。是GSM網(wǎng)絡向第三代移動通信演進的第一步，這一步有兩點重要意義，一是在GSM網(wǎng)絡中引入分組交換能力，二是將速率提高到100kbit/s以上。通過在GSM數(shù)字移動通信網(wǎng)中引入分組交換的實體組成GSMGPRS網(wǎng)絡，實現(xiàn)以分組方式進行的數(shù)據(jù)傳輸，同時，盡量減少對GSM網(wǎng)絡的改動。GPRS可以看作是原有的GSM電路交換系統(tǒng)的基礎上進行的業(yè)務擴充:由新增的網(wǎng)絡實體對GSM數(shù)據(jù)進行旁路，支持移動用戶利用分組數(shù)據(jù)移動終端接入工nternet或其他分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，原GSM網(wǎng)絡完成語音功能。 GPRS的產(chǎn)生背景1. IP技術己成為未來發(fā)展的方向電路交換、報文交換和分組交換是目前通信網(wǎng)上的三大交換技術。電路交換技術最基本的特點是:通話前必須為通話雙方分配一條固定帶寬的通信電路，通話期間，這部分帶寬由通話雙方獨享，不能再為別的用戶使用，這對頻率資源是一種極大的浪費。報文交換源于電報通信，其最大的貢獻在于提出了存儲轉發(fā)的概念。報文交換的傳輸單元為整個報文，由于報文長度差異很大，轉發(fā)過程中用于臨時存儲報文的緩沖區(qū)的分配比較困難，而且長報文可能導致很大的時延。而分組交換。在此基礎上，采用了長度較為固定的分組進行傳輸，采用存儲轉發(fā)機制。分組交換方式在通信之前不需要為通信雙方分配一條獨占的鏈路，可根據(jù)用戶需要以及網(wǎng)絡能夠提供的帶寬，為用戶動態(tài)分配網(wǎng)絡資源，從而極大地提高了網(wǎng)絡帶寬的利用率，因此，分組交換方式是數(shù)據(jù)通信的理想選擇。以TCP/工尸為核心的Internet是世界上最大的分組交換網(wǎng)絡，第三代移動通信的核心網(wǎng)也將采用分組交換方式。，蜂窩移動通信自20世紀80年代大規(guī)模投入使用以來，經(jīng)過多年的發(fā)展，已呈現(xiàn)出日趨繁榮的局面。移動通信業(yè)務至今為止仍是傳統(tǒng)的語音通信占主導地位。但隨著用戶量和業(yè)務量的激增，運營商之間競爭將加劇，單一的語音業(yè)務的收益增長空間己經(jīng)越來越有限，發(fā)展移動數(shù)據(jù)業(yè)務就成了移動通信運營商的戰(zhàn)略發(fā)展方向。隨著Internet的發(fā)展，人們看到了數(shù)據(jù)通信的巨大潛力，移動與數(shù)據(jù)的結合已經(jīng)成為移動通信發(fā)展的趨勢。GM)技術的出現(xiàn)，加快了移動通信承載數(shù)據(jù)業(yè)務方面的發(fā)展。據(jù)預測，到2005年移動通信業(yè)務量中語音所占的比例約為30%，其余70%將是移動數(shù)據(jù)業(yè)務。移動數(shù)據(jù)通信開始進入快速發(fā)展階段?，F(xiàn)在，第二代移動通信(GSM)仍在迅猛發(fā)展之中，但人們已經(jīng)開始有了對第三代移動通信業(yè)務—主要是對高速移動數(shù)據(jù)的需求。人們希望在移動狀態(tài)下，通過便攜式計算機或移動手機也能進行數(shù)據(jù)通信和接入因特網(wǎng)，這就形成了當前移動通信網(wǎng)發(fā)展的新趨勢。具有寬帶數(shù)據(jù)通信和多媒體通信能力是第三代移動通信的主要特征，這就要求網(wǎng)絡必須能夠提供快速分組交換能力。除此之外，人們最關注的問題當然是第二代移動通信網(wǎng)絡如何接近到第三代。在第二代移動通信網(wǎng)絡中，90%以上的業(yè)務都是語音及其增值業(yè)務，而第三代技術則為綜合媒體通信而設計，語音業(yè)務為其子業(yè)務。如此巨大的反差應考慮兩代網(wǎng)絡之間如何平滑過渡，權衡再三的結論是:通過技術的平滑過渡，而不是用第三代技術直接另起爐灶。基于GSM系統(tǒng)提出的GPRS方案，是迎合平滑過渡策略的最主要的方案。1. 3 GPRS的技術優(yōu)勢。GPRS首先在GSM網(wǎng)絡中引入了分組交換傳輸模式，使原來采用電路交換模式的GSM傳輸數(shù)據(jù)方式發(fā)生了根本性的變化。對于電路交換模式，在整個連接期間，用戶無論是否傳送數(shù)據(jù)都將獨自占有無線信道，在會話期間，許多應用往往有不少空閑時段，如上工nternet瀏覽，收發(fā)Email等。對于分組交換模式，用戶只有在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)期間才占用資源，這意味著多個用戶可高效率地共享同一無線信道，從而提高了資源的利用率。GPRS用戶的計費以通信的數(shù)據(jù)量為主要依據(jù)，GPRS用戶可能連接的時間長達數(shù)小時，卻只需支付相對低廉的連接費用。通過同時使用8個時隙,GPRS理論上可獲得的最大數(shù)據(jù)傳輸速率為171. 2kbit/s,這是當前固定電信網(wǎng)絡速度(56. 2kbit/s)的3倍，GSM網(wǎng)絡中電路數(shù)據(jù)交換業(yè)務速度(CSD, 9. 6kbit/s)的10倍。這意味著在數(shù)年內，通過便攜式電腦，GPRS用戶能以與ISDN用戶一樣快的速度上網(wǎng)瀏覽，同時也使一些對速率敏感的移動多媒體應用成為可能。分組交換接入時間縮短，少于1秒。在首次建立連接后，可以在其有效覆蓋范圍內實現(xiàn)即時收發(fā)數(shù)據(jù)，一旦有需求就可以立即發(fā)送或接收信息，不需要再撥號建立連接，可大幅度提高一些事務(如信用卡核對、遠程監(jiān)控等)的效率，并可使已有的Internet應用(如Email、網(wǎng)頁瀏覽等)操作更加便捷、流暢。. 25協(xié)議，推動移動和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的融合。GPRS支持工nternet上應用最廣泛的IP協(xié)議和X. 25協(xié)議。越來越多的公司將Internet作為職員訪問公司工ntranet的媒介，因此支持IP協(xié)議顯得尤為重要。由于存在大量的分組數(shù)據(jù)網(wǎng)(PDN)，支持X. 25協(xié)議可使己存在的X. 25應用能在GSM網(wǎng)絡上繼續(xù)使用。由于GSM網(wǎng)絡覆蓋面廣，所以它能提供工nternet和其它分組網(wǎng)絡的全球性無線接人。GPRS加強了移動和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的融合。 GPRS課題研究的發(fā)展1. 4. 1 GPRS的業(yè)務模型研究GPRS是一種分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務，它非常適合承載突發(fā)性強、對時延不太敏感的中、小量數(shù)據(jù)業(yè)務，對于大量數(shù)據(jù)的傳送，則宜采用ETSI建議的另一種高速電路交換數(shù)據(jù)方式—HSCSD. GPRS的主要應用方式包括:Internet瀏覽、文件傳送、電子郵件、遠端監(jiān)控儀表、鐵路系統(tǒng)、交通運輸系統(tǒng)(傳送交通路況信息、車隊調度管理等)、在線點對點通信和點對多點通信、交易過程(數(shù)據(jù)庫查詢、信用卡鑒別、信息查詢)等不同的應用情況，分組大小和到達速率不