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基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)無線傳輸實現(xiàn)接口
摘 要：介紹了GPRS無線數(shù)據(jù)通信的工作原理及應(yīng)用GPRS技術(shù)進(jìn)行無線通信的設(shè)計方案、軟硬件的實現(xiàn)。嵌入式GPRS無線通信技術(shù)為數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)提供了極大的便利，縮短了應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)周期，減小了開發(fā)難度和風(fēng)險，具有很高的市場應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：GPRS CMS91-900/1800 P89C669 AT命令集 TCP/IP 嵌入式
目前的無線網(wǎng)絡(luò)有GSM、GPRS、CDMA2000三種，GSM屬于2G網(wǎng)絡(luò)，會被后兩者迅速替代，所以不考慮接入到GSM網(wǎng)。 GPRS、CDMA2000采用的是2.5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是未來一段時間內(nèi)中國國內(nèi)將會普遍用到的。雖然說CDMA2000采用的是碼分多址技術(shù)，在理論上比GPRS更為先進(jìn)，但是在實際情況下由于網(wǎng)絡(luò)條件等一些外來因素的影響，在國內(nèi)表現(xiàn)并不如GPRS理想。所以還是考慮接入到GPRS網(wǎng)絡(luò)。
GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，幾乎所有中低速率的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)都可以應(yīng)用，如城市配電網(wǎng)絡(luò)自動化、自來水、煤氣管道自動化、商業(yè)POS機(jī)、INTERNET接入、個人信息、股票信息、金融、交通、公安等。除了支持傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，GPRS也可使無線終端支持B2B、B2C 的電子商務(wù)和電子支付、股票交易、銀行轉(zhuǎn)帳等應(yīng)用。GPRS同樣可以應(yīng)用于公司內(nèi)部網(wǎng)（INTRANET），基于IP的遠(yuǎn)程LAN 接入，使無線終端成為LAN的延伸。但是，普通的GPRS模塊在使用時有些局限性，它沒有內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議棧，需要用戶提供TCP/IP 的支持；就是說，需要在使用GPRS 模塊的上位機(jī)單片機(jī)系統(tǒng)中嵌入TCP/IP，這是一個復(fù)雜而繁瑣的工作，有時甚至超過了應(yīng)用本身的工作量。基于提供一種簡便實用的GPRS 通訊解決方案的需求，作者開發(fā)了嵌入式GPRS移動無線通信模塊，它內(nèi)嵌了TCP/IP協(xié)議棧，簡化了接口設(shè)計，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)在用戶終端和服務(wù)器之間的透明傳輸，使用戶可以方便地應(yīng)用GPRS 技術(shù)實現(xiàn)遠(yuǎn)程的無線數(shù)據(jù)傳輸。
一、GPRS無線通信技術(shù)
1．GPRS網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成
GPRS(General Packet Radio Service)是通用分組無線業(yè)務(wù)的簡稱。GPRS是GSM Phase2.1 規(guī)范實現(xiàn)的內(nèi)容之一，能提供比現(xiàn)有 GSM 網(wǎng) 9.6kbit/s 更高的數(shù)據(jù)率。GPRS 采用與 GSM 相同的頻段、頻帶寬度、突發(fā)結(jié)構(gòu)、無線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、跳頻規(guī)則以及相同的 TDMA 幀結(jié)構(gòu)。因此，在 GSM 系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建 GPRS 系統(tǒng)時，GSM 系統(tǒng)中的絕大部分部件都不需要作硬件改動，只需作軟件升級。
構(gòu)成 GPRS 系統(tǒng)的方法是：
（1）在 GSM 系統(tǒng)中引入 3 個主要組件
①GPRS 服務(wù)支持結(jié)點(SGSN, Serving GPRS Supporting Node)
②GPRS 網(wǎng)關(guān)支持結(jié)點(GGSN, Gateway GPRS Support Node)
③分組控制單元(PCU)
（2）對 GSM 的相關(guān)部件進(jìn)行軟件升級。 GPRS 系統(tǒng)原理如圖1所示：
圖1 GPRS系統(tǒng)原理圖
2．GPRS通信過程
在GSM 基礎(chǔ)上增加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要有：
PCU:通過對基站子系統(tǒng)（BSS）進(jìn)行軟件升級，一種被稱為分組控制單元（Package Control Unit，PCU）的新型GPRS實體將被用來處理數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量，并將數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量從GSM話音業(yè)務(wù)量中分離出來。PCU增加了分組功能，可控制無線鏈路，并允許用戶接入同一無線資源。
SGSN:GPRS業(yè)務(wù)支持節(jié)點（Serving GPRS Support Node，SGSN）為用戶和GGSN提供分組路由和隧道等功能。GPRS分組從基站直接發(fā)送到SGSN節(jié)點，而不是通過移動交換中心MSC連接到語音網(wǎng)絡(luò)上。
GGSN:支持節(jié)點網(wǎng)關(guān)（Getway GPRS Support Node，GGSN是GPRS網(wǎng)絡(luò)連接其他網(wǎng)絡(luò)（如Internet）的關(guān)鍵設(shè)備； GGSN對接收自SGSN的分組數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理后，發(fā)送到目的網(wǎng)絡(luò)中,如Internet或X.25網(wǎng)絡(luò)；而來自Internet的標(biāo)識有移動終端地址的IP包，由GGSN接收，再轉(zhuǎn)發(fā)到SGSN，繼而傳送到移動終端上。
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