單片機(jī)撥號(hào)后PPP的鏈接的建立

1、基于PPP協(xié)議的單片機(jī)撥號(hào)上網(wǎng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 摘要：通過簡(jiǎn)化TCP/IP協(xié)議簇，討論數(shù)據(jù)包的配置，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)單片機(jī)撥號(hào)上網(wǎng)系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)協(xié)議 TCP/IP 數(shù)據(jù)包介紹1990年代，以互聯(lián)網(wǎng)為代表的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用取得了前所未有的突破和成功，單片機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在生活和現(xiàn)代建設(shè)的各個(gè)方面的應(yīng)用研究也隨之成為當(dāng)今的熱門話題。 8位、16位單軌枕因其較好的性價(jià)比在測(cè)控領(lǐng)域仍占有重要的一席之地。這些單片機(jī)的RAM和ROM一般都很小，而且網(wǎng)絡(luò)協(xié)議通常嵌入在操作系統(tǒng)中，所以不可能直接在這樣的單片機(jī)中安裝龐大的操作系統(tǒng)。因此，要實(shí)現(xiàn)上述單片機(jī)通過撥號(hào)直接連接互聯(lián)網(wǎng)，主要需要考慮的技術(shù)是如

2、何在單片機(jī)上嵌入符號(hào)所需的簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。這是本文的主題。本文重點(diǎn)分析了所使用的數(shù)據(jù)包的類型和選項(xiàng)，并給出了幾種典型數(shù)據(jù)包的格式。一、PPP協(xié)議簡(jiǎn)介IETF成立了一個(gè)小組，引入了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)線路的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，成為了正式的互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。這項(xiàng)工作定義了 PPP（Point-to-Point Protocol），即點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議，并由 RFC 文檔 RFC1661 進(jìn)一步闡明，后來由 RFC1662 和 RFC1663 進(jìn)一步闡明。 PPP 處理錯(cuò)誤檢測(cè)、支持多種協(xié)議、允許在連接時(shí)鐘上協(xié)商 IP 地址、允許身份驗(yàn)證以及對(duì) SLIP 進(jìn)行的許多其他改進(jìn)。盡管許多互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商仍然支持 SLIP 和 PPP，但

3、未來顯然屬于 PPP，無論是撥號(hào)線路還是路由器和路由器的租用線路。 PPP完成三件事：(1) 將一幀的尾部和下一幀的頭部分清楚的取景方式。這種幀格式還處理錯(cuò)誤檢測(cè)。(2)當(dāng)線路不再需要時(shí)，跳出線路，測(cè)試線路，協(xié)商選項(xiàng)，再次小心釋放鏈路控制協(xié)議。該協(xié)議稱為鏈路控制協(xié)議 (LCP)。(3) 以與所使用的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議無關(guān)的方法協(xié)商使用網(wǎng)絡(luò)層的哪些選項(xiàng)；對(duì)于每個(gè)支持的網(wǎng)絡(luò)層，所選方法具有不同的網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議 (NCP)。 NCP是Internet中的IPCP（TCP/IP協(xié)議）。 PPP數(shù)據(jù)幀格式如圖1所示。 2.基于PPP協(xié)議單片機(jī)撥號(hào)上網(wǎng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1 概述本方案選用的單片機(jī)是ADAM5510。是研華

4、公司推出的一款功能強(qiáng)大、價(jià)格適中的單片機(jī)。開發(fā)了一個(gè)非常類似于常見的Turbo C接口的集成開發(fā)環(huán)境，這個(gè)IDE可以靈活地編輯、編譯、模擬、啟動(dòng)和調(diào)試5510系列軟件）。 ADAM5510的功能模塊如圖2所示。這款單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)比較完整，可以集中精力分析TCP/IP協(xié)議和軟件的實(shí)現(xiàn)。本方案中物理層接口采用：?jiǎn)纹瑱C(jī)通過RS-232與Modeem通信，線路與Modem相連。微控制器直接從 RS-232 端口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。二、原理及程序流程系統(tǒng)原理如圖3所示，測(cè)試程序如圖4所示。3.簡(jiǎn)化PPP協(xié)議配置各種數(shù)據(jù)包(1) LCP封裝的配置LCP 數(shù)據(jù)包的配置如圖 5 所示。一個(gè)。 LCP 封裝概述L

5、CP報(bào)文分為三種：鏈路配置報(bào)文，用于建立和配置鏈路，包括Configure Ack、Configure Nak、Configure Request、Configure Reject； b 鏈路結(jié)束包，用于結(jié)束鏈路，包括終止請(qǐng)求、終止確認(rèn)；c 鏈路維護(hù)包，用于管理和調(diào)試鏈路，包括代碼拒絕、協(xié)議拒絕、回聲請(qǐng)求、回聲回復(fù)、丟棄請(qǐng)求。 LCP 包最常見的選項(xiàng)是：1 最大接收單元、2 異步控制字符映射、3 驗(yàn)證協(xié)議、7 協(xié)議字段壓縮、8 地址和控制字段壓縮。灣。 LCP 封裝類型的選擇在本文中，僅使用了三個(gè) LCP 數(shù)據(jù)包 Configure-Request、Reject 和 Ack，這是實(shí)現(xiàn)響應(yīng)所需的

6、最低限度。單片機(jī)發(fā)送的Request選項(xiàng)是我們預(yù)先設(shè)置好的，如果有ISP發(fā)送的選項(xiàng)我們不接受，單片機(jī)回復(fù)一個(gè)Reject，任何一方在接受請(qǐng)求時(shí)發(fā)送一個(gè)Ack，所以NAK 數(shù)據(jù)包不被處理。本文也沒有處理剩下的七種數(shù)據(jù)包。通過單片機(jī)在程序的控制下重?fù)?，解決了任何原因?qū)е碌逆溌方K止問題。C。 LCP 選項(xiàng)的選擇由于我們每次發(fā)送（接收）的數(shù)據(jù)較少（由于單片機(jī)RAM的限制，設(shè)置的緩沖區(qū)很?。?，MRU選項(xiàng)的默認(rèn)值為1500字節(jié)，最小值為576字節(jié)，所以測(cè)試程序不支持選項(xiàng) 1；必須支持選項(xiàng) 2；選項(xiàng) 3 提供了一種發(fā)送密碼的方法，其參數(shù)可以是 0 xc023 或 0 xc223。為簡(jiǎn)單起見，本文的測(cè)試程序選

7、擇0 xc023作為選項(xiàng)3的參數(shù)，這樣程序就會(huì)以明文的形式將用戶名和密碼以數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送出去。測(cè)試程序不請(qǐng)求選項(xiàng)7和8的服務(wù)，即按照默認(rèn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包含PPP協(xié)議字段和控制字段。 (2) PAP包的配置由于在 LCP 包中使用了選項(xiàng) 3，因此需要 PAP 包。為簡(jiǎn)單起見，程序中只交換了一個(gè)PAP包，但是已經(jīng)完成了用戶的身份認(rèn)證，如圖6所示。(3) IPCP數(shù)據(jù)包的配置IPCP 選項(xiàng)是關(guān)于 IP 地址和 IP 壓縮的，選擇了選項(xiàng) 3（IP 地址）進(jìn)行測(cè)試。程序通過發(fā)出無效地址請(qǐng)求 ( ) 并等待服務(wù)器回答 NAK（選項(xiàng) 3）從 NAK 數(shù)據(jù)包中獲取其正確地址。 IPCP 數(shù)據(jù)包的配置如圖 7 所

8、示。(4) CCP包的處理一些服務(wù)器嘗試協(xié)商壓縮，但由于我們關(guān)心程序大?。ㄔ叫≡胶茫┒皇菙?shù)據(jù)傳輸速度，所以 CCP 請(qǐng)求被拒絕。 (5)IP包的處理協(xié)商好PPP協(xié)議的選項(xiàng)后，就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸了。此外，為簡(jiǎn)單起見，使用 UDP 協(xié)議而不是 TCP 協(xié)議。數(shù)據(jù)的正確性由應(yīng)用程序控制。(6) 驗(yàn)證在（48）端，安裝了Netxray 3.0版本的網(wǎng)絡(luò)嗅探器。使用該軟件，可以方便的檢查本機(jī)數(shù)據(jù)包的功能，我們驗(yàn)證源端發(fā)送的數(shù)據(jù)的測(cè)試程序是可行的。結(jié)束語(yǔ)針對(duì)實(shí)際應(yīng)用，本文對(duì)龐大的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議組進(jìn)行了簡(jiǎn)化，分析了簡(jiǎn)化協(xié)議組中的各種數(shù)據(jù)包，給出了測(cè)試程序要發(fā)送的數(shù)據(jù)的具體打包過程。完整的 TCP/I

9、P 協(xié)議非常龐大，只能嵌入到 32 位以上的單片機(jī)中運(yùn)行。我們只需要軟件中的 3KB（ROM 字節(jié)）即可運(yùn)行。在接收數(shù)據(jù)的目的地，在PC上安裝Netxray 3.0軟件，對(duì)測(cè)試程序的結(jié)果進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證最終在目的地接收到的數(shù)據(jù)就是我們?cè)谠炊税l(fā)送的數(shù)據(jù)，所有的數(shù)據(jù)包符合 TCP/IP 規(guī)范。PPP撥號(hào)實(shí)現(xiàn)GPRS與Internet數(shù)據(jù)通信的具體實(shí)現(xiàn)流程(2010-01-05 20:28:39) HYPERLINK javascript:; 標(biāo)簽： HYPERLINK %20%20%20%20:/uni.sina%20%20%20% t _blank 雜談分類： HYPERLINK %20%20%2

10、0%20:/blog.sina%20%20%20% t _blank GPRSPPP撥號(hào)實(shí)現(xiàn)GPRS與Internet數(shù)據(jù)通信的具體實(shí)現(xiàn)過程：1、關(guān)閉GPRS模塊的ECHO，MCU向GPRS模塊發(fā)送ATEOV1。2. 完成訪問初始化：AT+CGDCONT=1, IP, CMNET。3.呼叫CMNET：ATD*99*1#。4. MODEN 返回正確的 CENNECT 信息。5. 終端根據(jù)服務(wù)器ISP提供商的主動(dòng)發(fā)送LCP數(shù)據(jù)包（REQ、ACK、Reject）進(jìn)行鏈路協(xié)商不同可能不同ISP選項(xiàng)如果終端沒有收到愛，則返回Reject服務(wù)器ISP發(fā)送LCP（Request）終端ACK，不拒絕Rejec

11、t；任何一方在接受請(qǐng)求時(shí)都發(fā)送ACK，并且不處理NAK包如果鏈接不通，會(huì)重復(fù)發(fā)送（程序和MCU機(jī)制完成），直到連接成功6. LCP配置成功進(jìn)入PAP認(rèn)證。目前，中國(guó)移動(dòng)使用明文密碼進(jìn)行身份認(rèn)證。認(rèn)證通過讀取SIM卡信息識(shí)別用戶名和密碼來完成身份認(rèn)證。因此，發(fā)送用戶名和密碼的數(shù)據(jù)包可以為NULL。7、PAP通過后，需要進(jìn)行IP協(xié)調(diào)配置（IPCP），選項(xiàng)3配置（IP地址）和網(wǎng)關(guān)和DNS配置信息可以省略，發(fā)送NAK選項(xiàng)3配置，發(fā)送00.00.00.00給服務(wù)器，返回終端的當(dāng)前IP，這個(gè)IP是否可用取決于CMNET的設(shè)置如果CMNET關(guān)閉了局域網(wǎng)的直接路由，可以通過PC+GPRS的方式進(jìn)行PING測(cè)試

12、，測(cè)試通過即可。否則需要進(jìn)行IP地址和端口的映射轉(zhuǎn)換后才能進(jìn)行通信。8、IPCP通過后，必須有相關(guān)的NCP協(xié)議選擇TCP/IP或UDP為網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在該方案中，無需考慮相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。9.模式轉(zhuǎn)換，GRRS不中斷連接的數(shù)據(jù)模式AT 命令狀態(tài)使用+命令切換，如果切換回?cái)?shù)據(jù)狀態(tài)，輸入ATO到CMS91 GPPRS MODULE。10.中斷GPRS的PPP連接，可以用LCP包/或者ATCommand 狀態(tài)下的 ATH 命令掛斷當(dāng)前連接。11.GPRS 接入互聯(lián)網(wǎng)后，當(dāng)信道正在通信時(shí)，任何來電均無響應(yīng)。如果沒有數(shù)據(jù)傳輸，此時(shí)通話信息可以到達(dá)GPRS MODULE。由于此時(shí)模塊處于

13、數(shù)據(jù)狀態(tài)，所以只能通過RING管腳獲取信息，不能使用MULTIPLEX。如果 MCU 需要處理一個(gè)呼叫，它可以切換到 AT Command 狀態(tài)。 .嵌入式單片機(jī)PPP協(xié)議應(yīng)用研究摘要：介紹了PPP協(xié)議的原理、 HYPERLINK %20%20%20%20:/%20%20%20%20dzsc%20%20%20%20/product/searchfile/361.html t _blank 單片機(jī)與PC機(jī)之間建立PPP連接以及程序流程。關(guān)鍵詞：PPP協(xié)議，單片機(jī)，單片機(jī)，PPP協(xié)議PPP協(xié)議（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議）提供了一種在串行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路上傳輸數(shù)據(jù)報(bào)的方法，支持異步8位數(shù)據(jù)和面向位的同步連接（如 HYP

14、ERLINK %20%20%20%20:/%20%20%20%20dzsc%20%20%20%20/stock-ic/ISDN.html t _blank ISDN ）。它為管理兩點(diǎn)之間的會(huì)話提供了一種有效的方法，并且正在取代 SLIP（串行線路接口協(xié)議）協(xié)議作為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)。嵌入式單片機(jī)PPP協(xié)議是將PPP協(xié)議嵌入到單片機(jī)中，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的PPP數(shù)據(jù)傳輸，使其既可以作為PPP連接的客戶端，也可以作為PPP連接的客戶端。獨(dú)立的PPP HYPERLINK %20%20%20%20:/%20%20%20%20dzsc%20%20%20%20/product/searchfile/53

15、68.html t _blank 服務(wù)器。它在家電控制和小型數(shù)據(jù) HYPERLINK %20%20%20%20:/%20%20%20%20dzsc%20%20%20%20/product/searchfile/6424.html t _blank 傳輸系統(tǒng)中具有非常廣闊的應(yīng)用前景，并且具有成本低、傳輸穩(wěn)定的特點(diǎn)，是目前單片機(jī)研究的熱點(diǎn)之一。1 PPP 的工作原理PPP 使用高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制 (HDLC) 協(xié)議作為在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路上打包數(shù)據(jù)報(bào)的基本方法。使用可擴(kuò)展鏈路控制協(xié)議 (LCP) 建立、配置和測(cè)試數(shù)據(jù)鏈路。使用網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議套件 (NCP) 來構(gòu)建和配置不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，PPP 允許同時(shí)使用多

16、個(gè)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。為了在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路上建立通信連接，發(fā)送方 PPP 首先發(fā)送 LCP 幀來配置和測(cè)試數(shù)據(jù)鏈路。 LCP 建立數(shù)據(jù)鏈路并協(xié)調(diào)選定的設(shè)備后，發(fā)送方 PPP 發(fā)送 NCP 幀來選擇和配置一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。選擇的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議配置完成后，就可以將各個(gè)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的數(shù)據(jù)包發(fā)送到數(shù)據(jù)鏈路上。配置的鏈路會(huì)一直保持通信狀態(tài)，直到 LCP 幀或 NCP 幀明確提示關(guān)閉鏈路，或其他外部事件發(fā)生。 PPP連接狀態(tài)圖如圖1所示。1.1 連接死亡階段連接的開始和結(jié)束都要經(jīng)過這個(gè)階段。當(dāng)外部事件表明物理層準(zhǔn)備就緒并可以使用時(shí)，PPP 進(jìn)入連接建立階段。此時(shí)，LCP 自動(dòng)機(jī)處于初始階段。當(dāng) LCP 自動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換到鏈路

17、建立階段時(shí)，將向 LCP 自動(dòng)機(jī)發(fā)送一個(gè) UP 事件。1.2 連接建立階段LCP 用于交換配置包和建立連接。一旦發(fā)送和接收成功配置的數(shù)據(jù)包，交換就完成并進(jìn)入 LCP on 狀態(tài)。除非在配置交換期間更改，否則所有配置選項(xiàng)都采用默認(rèn)值。 LCP 只會(huì)配置那些與特定網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議無關(guān)的選項(xiàng)。收到 LCP 配置包后，鏈路將從網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議階段或認(rèn)證階段返回到鏈路建立階段。1.3 認(rèn)證階段在某些連接情況下，希望在允許網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議交換數(shù)據(jù)之前執(zhí)行對(duì)等身份驗(yàn)證。默認(rèn)情況下，不需要身份驗(yàn)證。必須在連接建立階段提出認(rèn)證要求，然后進(jìn)入認(rèn)證階段。如果認(rèn)證失敗，則進(jìn)入連接終止階段。在這個(gè)階段，只處理連接協(xié)議、認(rèn)證協(xié)議和連接質(zhì)量

18、測(cè)試數(shù)據(jù)包。 1.4 網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議階段一旦PPP完成了上述階段，就進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò)協(xié)議階段。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議（如IP、IPX、AppleTalk等）都必須單獨(dú)配置相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議（NCP），每個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議可以隨時(shí)開啟或關(guān)閉。在這個(gè)階段，LCP協(xié)議自動(dòng)狀態(tài)機(jī)開啟，接收到的任何不支持的協(xié)議報(bào)文都會(huì)返回一個(gè)協(xié)議拒絕報(bào)文，所有接收到的支持的報(bào)文都會(huì)被丟棄。此時(shí)鏈路上循環(huán)有LCP數(shù)據(jù)包、NCP數(shù)據(jù)包和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)包。1.5 終止連接階段PPP 連接可以隨時(shí)終止。 LCP 通過交換連接終止數(shù)據(jù)包來終止連接。當(dāng)連接終止時(shí)，PPP 會(huì)通知物理層采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)。只有當(dāng)物理層斷開時(shí)，連接才真正終止。在這個(gè)階段，所有收到

19、的非 LCP 數(shù)據(jù)包都將被丟棄。2 PPP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)PPP數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)如表1所示，PPP協(xié)議符號(hào)如表2所示。每個(gè) PPP 數(shù)據(jù)包都以 0 x7E 數(shù)據(jù)標(biāo)志開始和結(jié)束。在起始標(biāo)志之后，有兩個(gè)HDLC常數(shù)：地址常數(shù)0 xFF和控制常數(shù)0 x03。協(xié)議字段的長(zhǎng)度通常為2字節(jié)，表示信息字段中包含的協(xié)議及其處理信息。其后是代碼（Code）、標(biāo)識(shí)符（ID）和長(zhǎng)度字段（Length）。事實(shí)上，它們都是有效載荷的一部分。信息字段的長(zhǎng)度最多為 HYPERLINK %20%20%20%20:/%20%20%20%20dzsc%20%20%20%20/stock-ic/1500.html t _blank 1500字節(jié)

20、。代碼部分用于指示 LCP、PAP、IPCP 或 CHAP 協(xié)議數(shù)據(jù)包中的某種類型。通常，用于表示 IP 自尋址信息包的標(biāo)識(shí)符為 0 x45。每個(gè)幀的 ID 都是唯一的，所有的協(xié)議間協(xié)商和響應(yīng)都通過 ID 鏈接在一起。唯一的例外是 PPP 協(xié)議幀被壓縮成 IP 尋址的數(shù)據(jù)包。此時(shí)，ID代表一種服務(wù)類型。有效負(fù)載部分是可變的，并且可以隨著請(qǐng)求和響應(yīng)的變化而相應(yīng)變化。在IP自尋址的情況下，IP數(shù)據(jù)包的大小與PPP協(xié)議幀的大小兼容，有效載荷包含相關(guān)協(xié)議的協(xié)商和數(shù)據(jù)包的保留。然后有一個(gè)2字節(jié)的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼來檢測(cè)數(shù)據(jù)幀中的錯(cuò)誤。由于標(biāo)志字符的值為0 x7E，所以PPP出現(xiàn)在信息字段中時(shí)需要對(duì)該字符進(jìn)行

21、轉(zhuǎn)義。具體實(shí)現(xiàn)過程如下： (1)遇到字符0 x7E時(shí)，需要連續(xù)傳輸2個(gè)字符：0 x7D和0 x5E，實(shí)現(xiàn)標(biāo)志字符的轉(zhuǎn)義。(2)遇到轉(zhuǎn)義字符0 x7D時(shí)，需要連續(xù)傳輸2個(gè)字符：0 x7D和0 x5D來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)義字符的轉(zhuǎn)義。(3) 默認(rèn)情況下，如果字符的值小于0 x20（如ASCII控制字符），一般會(huì)進(jìn)行轉(zhuǎn)義。比如遇到字符0 x01時(shí)，需要連續(xù)傳輸兩個(gè)字符0 x7D和0 x21（此時(shí)第6位補(bǔ)碼后變?yōu)?，前兩種情況變?yōu)?）。這樣做是為了防止它們出現(xiàn)在兩個(gè)主機(jī)的串行 HYPERLINK %20%20%20%20:/%20%20%20%20dzsc%20%20%20%20/product/searchfi

22、le/5540.html t _blank 接口驅(qū)動(dòng)程序或調(diào)制解調(diào)器 HYPERLINK %20%20%20%20:/%20%20%20%20dzsc%20%20%20%20/product/searchfile/3481.html t _blank 中，因?yàn)樗鼈冇袝r(shí)會(huì)將這些控制字符解釋為具有特殊含義。另一種可能性是使用鏈接控制協(xié)議來指定這 32 個(gè)字符的某些值是否需要轉(zhuǎn)義。默認(rèn)值是轉(zhuǎn)義所有 32 個(gè)字符?？梢栽?RFC1661 文檔中找到 PPP 協(xié)議的詳細(xì)描述。3 單片機(jī)PPP協(xié)議單片機(jī)PPP協(xié)議是PPP協(xié)議在單片機(jī)中的應(yīng)用，有自己的特點(diǎn)。單片機(jī)的存儲(chǔ)空間只有64KB，PPP協(xié)議包括LCP

23、、PAP、IPCP和NCP等協(xié)議，以及數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議（ TCP/IP 、UDP等）、各種壓縮協(xié)議等。建立連接后使用。 HYPERLINK :/ dzsc /stock/T/TCP-IP.html t _blank 這些協(xié)議不可能完全嵌入到單片機(jī)中，只能根據(jù)實(shí)際需要選擇其中的一部分。例如，使用UDP協(xié)議代替了功能比較齊全但協(xié)議容量太大而無法傳輸數(shù)據(jù)的TCP/IP協(xié)議，傳輸中基本不用數(shù)據(jù)壓縮協(xié)議。略過單片機(jī)作為服務(wù)器端時(shí)的密碼驗(yàn)證過程，省略IPX、AppleTalk等。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議等。也就是說，本文的單片機(jī)PPP協(xié)議實(shí)際上只包括了從建立PPP連接到實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)傳輸所必需的協(xié)議，并不包括所有的功能。 P

24、PP 協(xié)議。該協(xié)議的選擇取決于硬件的客觀限制和實(shí)際應(yīng)用需求。4 單片機(jī)PPP協(xié)議PPP連接的建立單片機(jī)建立的PPP連接狀態(tài)如圖2所示。其中，C51系統(tǒng)是植入了PPP協(xié)議的51系列單片機(jī)，線路部分也可以是某個(gè)網(wǎng)絡(luò)，甚至是互聯(lián)網(wǎng)的一部分。單片機(jī)PPP協(xié)議流程圖如圖3所示。PPP連接的建立主要經(jīng)過LCP協(xié)商、密碼認(rèn)證、網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議配置三個(gè)階段。4.1 LCP處理階段首先，服務(wù)器發(fā)送第一個(gè)LCP包后，服務(wù)器向除密碼認(rèn)證外的所有選項(xiàng)返回一個(gè)PPP拒絕包，然后服務(wù)器強(qiáng)制認(rèn)證協(xié)議協(xié)商（否定幀中的PAP和CHAP都是先前的發(fā)送）。然后服務(wù)器返回一個(gè)拒絕包給 CHAP，在本文中用 PAP 代替。然后服務(wù)器端同意并

25、返回一個(gè)新的請(qǐng)求，這需要 PAP。接下來，PAP 被確認(rèn)，系統(tǒng)協(xié)商丟棄字符映射。最后，所有控制功能都被服務(wù)器端協(xié)議丟棄。以下是服務(wù)器發(fā)送的 LCP 連接字符串：0000: 7E FF 03 C0 21 01 71 00 2B 01 04 06 40 05 06 3A 5D 8B B4 02 06 000016: 00 00 00 11 04 06 40 17 04 00 64 00 02 03 04 C0 23 13 09 03 08 00002C：03 0A 2C 2C 95 7F 7E分析如表 3 所示。4.2 PAP處理階段首先，系統(tǒng)向服務(wù)器發(fā)送 PAP 數(shù)據(jù)包，然后服務(wù)器使用用戶 ID

26、 和密碼進(jìn)行身份驗(yàn)證。 PAP密碼認(rèn)證協(xié)議在RFC1334中有詳細(xì)定義，主要為撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)提供密碼保護(hù)。此選項(xiàng)是可選的。在本應(yīng)用軟件中，強(qiáng)制MCU與PC協(xié)商的選項(xiàng)中，PC需要密碼認(rèn)證，MCU側(cè)不需要。所以如果PC作為服務(wù)器，單片機(jī)需要發(fā)送用戶名和密碼；如果使用單片機(jī)作為服務(wù)器，則不需要密碼驗(yàn)證。 PAP 的格式如圖 4 所示。以下是單片機(jī)發(fā)送給PAP的數(shù)據(jù)包：7E FF 03 C0 23 01 06 00 0C 03 7A 77 6D 03 7A 77 6D分析如表 4 所示。在PC向單片機(jī)LCP選項(xiàng)發(fā)送確認(rèn)后，PC向單片機(jī)發(fā)送IPCP請(qǐng)求之前，單片機(jī)向PC發(fā)送PAP數(shù)據(jù)包。4.3 IPCP處理階

27、段IPCP用于設(shè)置PPP連接中的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，包括IP地址、IP壓縮協(xié)議、DNS服務(wù)器地址等都是通過IPCP協(xié)商的。首先，服務(wù)器發(fā)送一個(gè)IPCP協(xié)商請(qǐng)求，然后系統(tǒng)向除IP地址之外的所有操作返回一個(gè)拒絕包。由于先前的發(fā)送被拒絕，服務(wù)器發(fā)送一個(gè)只包含 IP 地址的回復(fù)。此時(shí)系統(tǒng)相當(dāng)于服務(wù)器端IP地址認(rèn)證，然后通過請(qǐng)求信息和IP地址完成三次握手協(xié)議。然后服務(wù)器返回一個(gè)包含預(yù)先分配的 IP 地址的拒絕數(shù)據(jù)包。此時(shí)連接已建立并具有指定的 IP 地址。 IPCP 幀的格式也與 LCP 類似：一個(gè)字節(jié)的代碼，后跟標(biāo)志、長(zhǎng)度和選項(xiàng)。配置好 IP 協(xié)議的選項(xiàng)后，就可以開始通信了。 IPCP 的詳細(xì)描述在 RFC13

28、32 中。建立連接后，PPP會(huì)在原有協(xié)議的基礎(chǔ)上 HYPERLINK %20%20%20%20:/%20%20%20%20dzsc%20%20%20%20/stock-ic/CONTROL.html t _blank 調(diào)用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議UDP（User Datagram Protocol）和ICMP（Internet Control Messages Protocol）。關(guān)于用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議UDP的詳細(xì)信息，請(qǐng)參考RFC882和RFC883文檔； Internet 信息控制協(xié)議 ICMP 的詳細(xì)信息，請(qǐng)參考文檔 RFC792。scj2002.blog.163./blog/static/4258750/

29、GPRS數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)（一）摘要（原創(chuàng)）概括移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，使人類自由通信的夢(mèng)想接近實(shí)現(xiàn)，兩者的結(jié)合也為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了新的機(jī)遇。本文研究了最新的移動(dòng)通信數(shù)字通信技術(shù)GPRS，并將該技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)中。兩者的結(jié)合為移動(dòng)數(shù)字通信的發(fā)展提供了良好的市場(chǎng)，也為數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)提出了一種新的實(shí)現(xiàn)方法。本文采用理論與實(shí)踐相結(jié)合的方法，在深入研究GPRS技術(shù)和Internet主要通信協(xié)議PPP和TCP/IP協(xié)議的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一個(gè)通用的GPRS數(shù)傳模塊。模塊有GPRS網(wǎng)絡(luò)和短信兩種工作模式，支持TCP和UDP兩種通信協(xié)議。采用GPRS數(shù)傳模塊實(shí)現(xiàn)超聲波流量計(jì)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)

30、系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括采集終端、通信服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和用戶終端。系統(tǒng)通信部分采用TCP協(xié)議。每個(gè)數(shù)據(jù)終端通過GPRS數(shù)傳模塊與服務(wù)器建立連接。用戶終端提供列表、圖形等多種數(shù)據(jù)顯示方式。獨(dú)立的通信服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器為系統(tǒng)提供了足夠的可擴(kuò)展性。本文討論了GPRS、PPP和TCP/IP協(xié)議的工作原理，提出了通用的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了GPRS通信模塊和超聲波流量計(jì)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)。這些內(nèi)容可以為嵌入式PPP和TCP/IP協(xié)議的實(shí)現(xiàn)提供參考，為終端廣泛分布的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)提供新思路。隨著第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的出現(xiàn)，移動(dòng)數(shù)據(jù)通信將具有更高的通信速率和更廣的覆蓋范圍，采用移動(dòng)通信技

31、術(shù)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)將能夠更快、更好地傳輸更多的數(shù)據(jù)。因此，本系統(tǒng)具有廣闊的發(fā)展空間。關(guān)鍵詞：通用無線分組業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信協(xié)議，傳輸控制協(xié)議GPRS數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)（二）GPRS原理1（原創(chuàng)） HYPERLINK %20%20%20%20:/scj2002.blog.163%20%20%20%20/blog/ l m=0&t=1&c=fks_094067092084085070087095074070081084087071083095085 o 電子技術(shù) 電子科技2008-01-25 22:42:58 閱讀 725 條評(píng)論 0 字號(hào)：大、中、小 訂閱 HYPERLINK %

32、20%20%20%20:/img.blog.163%20%20%20%20/photo/ckykIa6ShhQ_O1fXOzXGFg=/5120874251297488220.jpg t _blank 第二章 GPRS原理GPRS系統(tǒng)是在GSM網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。為了支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸，GPRS在GSM系統(tǒng)中增加了很多支持節(jié)點(diǎn)。要使用GPRS進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，必須掌握GPRS的工作流程。本章主要介紹GPRS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)傳輸過程。首先介紹了移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程，其次介紹了GPRS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)過渡過程。2.1 移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷程公用數(shù)據(jù)網(wǎng)是隨著移動(dòng)通信網(wǎng)的發(fā)展而發(fā)展起來的，商

33、用移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)經(jīng)歷了兩個(gè)發(fā)展階段13-15。 1990年代中期疊加在模擬蜂窩網(wǎng)絡(luò)AMPS（Advanced Mobile Phone System，高級(jí)移動(dòng)系統(tǒng)）上的第一代公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)被稱為蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)（CDPD）。但是，隨著第二代數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡(luò)GSM的快速發(fā)展，CDPD在我國(guó)并未得到廣泛推廣。 2000年初，GPRS建立在GSM網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上。 GSM/GPRS是GSM網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)版。通信網(wǎng)絡(luò)向第三代演進(jìn)的重要階段。CDPD網(wǎng)絡(luò)疊加在AMPS之上，采用數(shù)字調(diào)制技術(shù)（GMSK）提供分組數(shù)據(jù)的增值服務(wù)。 CDPD包傳輸方式有兩種：固定專用信道和調(diào)頻方式。 1992年4月，美國(guó)IBM與八家最大的蜂窩運(yùn)

34、營(yíng)公司宣布聯(lián)合開發(fā)CDPD系統(tǒng)，其模擬網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積占美國(guó)95%。到1999年下半年，美國(guó)CDPD網(wǎng)絡(luò)覆蓋地區(qū)的人口達(dá)到1.4億，占總?cè)丝诘?5%。 1997年，我國(guó)在、等6個(gè)城市建立了CDPD網(wǎng)絡(luò)。模擬蜂窩網(wǎng)絡(luò)雖然取得了巨大的成功，但也暴露了一些問題。例如頻譜利用率低、移動(dòng)設(shè)備復(fù)雜、成本較高、業(yè)務(wù)種類有限、通話容易被竊聽等。主要問題是其容量已不能滿足移動(dòng)用戶日益增長(zhǎng)的需求。解決這些問題的方法是開發(fā)新一代數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。數(shù)字無線傳輸?shù)念l譜利用率高，可以大大提高系統(tǒng)容量。此外，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)可以提供語(yǔ)音和數(shù)據(jù)的各種業(yè)務(wù)服務(wù)，并兼容ISDN等。事實(shí)上，早在1970年代后期，當(dāng)模擬蜂窩系統(tǒng)還處于發(fā)展階

35、段時(shí)，一些發(fā)達(dá)國(guó)家就開始研究數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。到 1980 年代中期，歐洲率先推出了泛歐數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。隨后，美國(guó)和日本也開發(fā)了自己的數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)。 1995年，我國(guó)GSM網(wǎng)絡(luò)正式開通，開啟了我國(guó)數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。GPRS作為第二代移動(dòng)通信技術(shù)GSM向第三代移動(dòng)通信（3G）的過渡技術(shù)，早在1993年就由英國(guó)BT Cellnet公司提出，是GSM Phase2+（1997）實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容之一。 ） 規(guī)定。一種基于 GSM 的移動(dòng)分組數(shù)據(jù)服務(wù)，為用戶提供移動(dòng)分組的 IP 或 X.25 連接。 GPRS在原有GSM網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上疊加了一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)中加入一些硬件設(shè)備，對(duì)軟件進(jìn)行升級(jí)

36、，形成新的網(wǎng)絡(luò)邏輯實(shí)體，提供端到端的廣域無線IP連接。通俗地說，GPRS是一種高速數(shù)據(jù)處理技術(shù)。它基于分組交換技術(shù)。通過GPRS，用戶可以在移動(dòng)狀態(tài)下使用各種高速數(shù)據(jù)服務(wù)，包括收發(fā)電子郵件、瀏覽互聯(lián)網(wǎng)等。 GPRS是一種新的GSM數(shù)據(jù)服務(wù)，它提供移動(dòng)用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間的連接，為移動(dòng)用戶提供高速無線IP和X.25服務(wù)。 GPRS采用分組交換技術(shù)，每個(gè)用戶可以同時(shí)占用多個(gè)無線信道，同一個(gè)無線信道可以被多個(gè)用戶共享，資源得到有效利用。 GPRS技術(shù)160Kbps的高速傳輸，幾乎可以讓無線上網(wǎng)達(dá)到公網(wǎng)ISDN的效果，實(shí)現(xiàn)“隨身上網(wǎng)”。使用GPRS，可以分組發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，通過基于流量計(jì)費(fèi)的方式，用戶可

37、以一直在線，從而降低了服務(wù)成本。當(dāng)然，作為一種過渡技術(shù)，GPRS還有很多不足之處，尤其是數(shù)據(jù)傳輸速率與理論值相差較大。為了更好地滿足移動(dòng)寬帶通信的要求，早在GSM投入商用時(shí)，人們就提出了第三代移動(dòng)通信（3G）的概念。頻譜效率高；支持移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)，即室內(nèi)環(huán)境支持2Mbps，步行/室外到房間支持384kbps，車速環(huán)境支持144kbps等高速移動(dòng)數(shù)據(jù)通信。2.2 GPRS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)GSM系統(tǒng)主要由移動(dòng)臺(tái)(MS)、基站子系統(tǒng)(BSS)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)組成?；咀酉到y(tǒng)由基站收發(fā)臺(tái)（BTS）和基站控制器（BSC）組成；網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)包括：移動(dòng)交換中心（MSC）、運(yùn)維中心（OMC）、歸屬位置寄存器（HLR）、訪問

38、位置寄存器（VLR）、鑒權(quán)中心（AuC）和設(shè)備標(biāo)志寄存器（EIR）。 GPRS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)是在GSM系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加功能實(shí)體完成數(shù)據(jù)通信而形成的。這些變化包括：增加了服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)（SGSN）、網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)（GGSN）、充電網(wǎng)關(guān)（CG）和域名服務(wù)器（DNS），GPRS和GSM共享基站系統(tǒng)，但增加了一個(gè)數(shù)據(jù)包控制單元（PCU）和升級(jí)基站子系統(tǒng)的軟件。 GSM 系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)庫(kù)都需要進(jìn)行軟件升級(jí)，以處理 GPRS 引入的新呼叫模型和功能。 HLR和VLR尤其需要對(duì)GPRS業(yè)務(wù)進(jìn)行功能升級(jí)，因?yàn)镚PRS必須監(jiān)測(cè)和跟蹤移動(dòng)臺(tái)。此外，為了控制移動(dòng)臺(tái)賬戶接入網(wǎng)絡(luò)的安全和認(rèn)證，必須提高EIR和A

39、uc數(shù)據(jù)庫(kù)的性能。同時(shí)，為了連接兩個(gè)公共陸地移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)邊界上增加了一個(gè)邊界網(wǎng)關(guān)（BG）。圖2-1是GSM網(wǎng)絡(luò)疊加GPRS業(yè)務(wù)的結(jié)構(gòu)圖。 2.2.1GPRS網(wǎng)絡(luò)的主要實(shí)體GPRS網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)體包括原有的GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)體和新增的支持GPRS業(yè)務(wù)的實(shí)體。 GSM網(wǎng)絡(luò)原有實(shí)體支持傳統(tǒng)電路交換業(yè)務(wù)，GPRS實(shí)體支持分組交換業(yè)務(wù)。(1) GSM電路交換業(yè)務(wù)實(shí)體121.移動(dòng)站（MS）移動(dòng)臺(tái)是GSM系統(tǒng)中用戶使用的設(shè)備，按類型可分為車載臺(tái)、便攜終端和手機(jī)。移動(dòng)臺(tái)通過無線接口與GSM系統(tǒng)連接，具有無線傳輸和處理功能。此外，移動(dòng)臺(tái)還提供與用戶的接口，如麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器等，或提供與終端設(shè)備的接口，如串口、無線紅

40、外接口等。移動(dòng)臺(tái)的一個(gè)重要組成部分是用戶識(shí)別模塊(SIM)，即SIM卡，它包含與用戶相關(guān)的無線接口信息以及認(rèn)證和加密信息。 GSM系統(tǒng)通過SIM卡識(shí)別用戶，所有使用GSM標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)臺(tái)都需要插入SIM卡。2.基站子系統(tǒng)（BSS）基站子系統(tǒng)主要由基站收發(fā)臺(tái)（BTS）和基站控制器（BSC）組成?；究刂破骺刂朴苫臼瞻l(fā)器、雙工器和天線組成的無線電部分，以及各種接口組成的部分。一方面，基站子系統(tǒng)通過無線接口與移動(dòng)臺(tái)相連，進(jìn)行無線發(fā)射、接收和無線資源管理。之間的通信連接。3. 網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS）網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)的主要功能包括：數(shù)據(jù)交換、移動(dòng)性管理和安全管理。主要完成移動(dòng)用戶與移動(dòng)用戶、移動(dòng)用戶與固定用戶之間

41、的通信管理。網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)包括許多通信實(shí)體，主要描述如下。1）歸屬位置寄存器（HLR）HLR可以看作是GSM系統(tǒng)的中心數(shù)據(jù)庫(kù)，因?yàn)樗鎯?chǔ)了HLR管轄范圍內(nèi)所有移動(dòng)用戶的相關(guān)數(shù)據(jù)。其中，靜態(tài)數(shù)據(jù)包括用戶、接入能力、用戶類別和補(bǔ)充業(yè)務(wù)等，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)包括用戶何時(shí)漫游。相關(guān)信息。2）訪問位置寄存器（VLR）VLR 中存儲(chǔ)的是訪問移動(dòng)用戶進(jìn)入其控制區(qū)域的相關(guān)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)是從移動(dòng)用戶的歸屬位置寄存器中獲得并臨時(shí)存儲(chǔ)的。一旦移動(dòng)用戶離開VLR的控制區(qū)域，臨時(shí)存儲(chǔ)的移動(dòng)用戶數(shù)據(jù)就被刪除。3）認(rèn)證中心（AuC）GSM系統(tǒng)采取了特殊的通信安全措施，包括對(duì)移動(dòng)用戶、語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和無線鏈路上的信令的認(rèn)證。這些認(rèn)證信息和加密

42、密鑰存儲(chǔ)在認(rèn)證中心，以防止未經(jīng)授權(quán)的用戶訪問系統(tǒng)，確保無線通信安全。4）移動(dòng)交換中心（MSC）移動(dòng)交換中心是網(wǎng)絡(luò)的核心。提供交換功能，連接BSS、HLR、VLR、AuC、固網(wǎng)等實(shí)體，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)用戶與固網(wǎng)用戶、移動(dòng)用戶與移動(dòng)用戶的連接。 MSC 從三個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)（HLR、VLR 和 AuC）中獲取處理用戶位置注冊(cè)和呼叫請(qǐng)求所需的所有數(shù)據(jù)。 MSC作為網(wǎng)絡(luò)的核心，還支持位置注冊(cè)和更新、切換和漫游等多種功能。(2) GPRS分組交換業(yè)務(wù)實(shí)體31. GPRS支持節(jié)點(diǎn)（GSN）GPRS支持節(jié)點(diǎn) GSN是GPRS中最重要的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，包括支持GPRS所需的主要功能。 GSN具有移動(dòng)路由管理功能，可接入各類數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)

43、，可接入GPRS寄存器。 GSN可以完成移動(dòng)臺(tái)與各種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳輸和格式轉(zhuǎn)換。 GSN可以是類似于路由器的獨(dú)立設(shè)備，也可以與GSM中的MSC集成在一起。 GSN有兩種類型：GPRS業(yè)務(wù)支持節(jié)點(diǎn)（Serving GPRS Support Node，SGSN）和GRPS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)（Gateway GPRS Support Node，GGSN）。SGSN是為移動(dòng)終端提供GPRS服務(wù)的支撐節(jié)點(diǎn)。 SGSN的主要功能是記錄移動(dòng)臺(tái)當(dāng)前的位置信息，完成移動(dòng)臺(tái)與SGSN之間移動(dòng)分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。用于連接到 IP 網(wǎng)絡(luò)、公司網(wǎng)絡(luò)、Internet 或 X.25 網(wǎng)絡(luò)。在開通GPRS業(yè)務(wù)時(shí)，SGSN

44、建立移動(dòng)管理環(huán)境，其中包含移動(dòng)終端的移動(dòng)性和安全性信息。GGSN是SGSN與外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的連接點(diǎn)，在GPRS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)本身也提供隧道能力。 GGSN的主要功能是與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互。 GGSN利用SGSN記錄的移動(dòng)臺(tái)位置的路由信息及時(shí)更新位置目錄，將在GPRS骨干網(wǎng)上壓縮的外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議包發(fā)送給當(dāng)前為移動(dòng)臺(tái)服務(wù)的SGSN。它還將外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包解壓縮并傳輸?shù)较鄳?yīng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，并收集發(fā)送到計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)的計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)。SGSN和GGSN的功能可以由一個(gè)物理節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，也可以分別在不同的物理節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)。它們都應(yīng)該具有 IP 路由功能并且能夠連接到 IP 路由器。當(dāng)SGSN和GGSN位于不同的公共陸地移動(dòng)

45、通信網(wǎng)絡(luò)（Public Land Mobile Network，PLMN）時(shí)，它們通過Gp接口互連。 SGSN可以通過任意一個(gè)Gs接口向MSC/VLR發(fā)送定位信息，也可以通過Gs接口接收來自MSC/VLR的尋呼請(qǐng)求。有關(guān)網(wǎng)絡(luò)接口 (Gp, Gs) 的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱部分。2.2.22、GPRS骨干網(wǎng) 在GSM系統(tǒng)中增加GPRS業(yè)務(wù)時(shí)，必須增加GPRS骨干網(wǎng)以支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸。 GPRS有部分PLMN骨干網(wǎng)和外部PLMN骨干網(wǎng)。部分PLMN骨干網(wǎng)是指位于同一個(gè)PLMN上并與多個(gè)GSN互連的IP網(wǎng)絡(luò)。外部PLMN骨干網(wǎng)是指位于不同PLMN上并與GSN和部分PLMN骨干網(wǎng)互聯(lián)的IP網(wǎng)絡(luò)，如圖2-2所示。

46、每個(gè)PLMN骨干網(wǎng)都是一個(gè)IP專網(wǎng)，僅用于傳輸GPRS數(shù)據(jù)和GPRS信令。 IP專用網(wǎng)絡(luò)是采用一定的訪問控制機(jī)制來達(dá)到所需安全級(jí)別的IP網(wǎng)絡(luò)。兩個(gè)部分 PLMN 骨干網(wǎng)使用邊界網(wǎng)關(guān) (BG) 和外部 PLMN 骨干網(wǎng)連接，并通過 Gp 接口連接。外部 PLMN 骨干網(wǎng)的選擇取決于包含 BG 安全功能的漫游協(xié)議。 BG 不在 GPRS 中。法規(guī)清單。外部PLMN可以是分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。在GPRS骨干網(wǎng)中，GSN實(shí)體通過Gn接口連接，它們之間的信令和數(shù)據(jù)傳輸在同一個(gè)傳輸平臺(tái)上進(jìn)行。使用的傳輸平臺(tái)可以在ATM、以太網(wǎng)、DDN、ISDN、幀中繼等現(xiàn)有傳輸網(wǎng)絡(luò)中選擇。2.2.3運(yùn)輸平臺(tái)在 中討論。3. GS

47、M實(shí)體更新為了支持GPRS業(yè)務(wù)，一些原有的GSM系統(tǒng)需要升級(jí)，包括：基站子系統(tǒng)必須增加兩個(gè)單元：信道編解碼單元（Channel Code Unit，CCU）和分組控制單元（Packet Control Unit，PCU）。其中，CCU用任何壓縮編碼技術(shù)處理新的編碼方案； PCU負(fù)責(zé)提供與GPRS網(wǎng)絡(luò)的接口和管理時(shí)隙分配。 CCU 位于基站收發(fā)器中，而 PCU 可以位于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)子系統(tǒng)或基站控制器中，但 PCU 始終是 BSS 的一部分。移動(dòng)臺(tái)MS必須升級(jí)以支持GPRS。移動(dòng)臺(tái)MS必須能夠工作在三種工作模式中的一種，選擇哪種工作模式由MS申請(qǐng)的業(yè)務(wù)決定：即只有GPRS業(yè)務(wù)，GPRS和其他GSM業(yè)務(wù)

48、，或者根據(jù)實(shí)際情況女士。能夠同時(shí)運(yùn)行 GPRS 和其他 GSM 服務(wù)。 A類（Class-A）運(yùn)行模式：MS申請(qǐng)GPRS和其他GSM業(yè)務(wù)，MS可以同時(shí)運(yùn)行GPRS和其他GSM業(yè)務(wù)。 B類（Class-B）運(yùn)行模式：一個(gè)MS可以同時(shí)監(jiān)聽GPRS和其他GSM業(yè)務(wù)的控制信道，但只能同時(shí)運(yùn)行一項(xiàng)業(yè)務(wù)。 C類（Class-C）操作模式：MS只能使用GPRS服務(wù)。2.2.2GPRS邏輯架構(gòu)從邏輯上講，GPRS是在原有的GSM系統(tǒng)中增加了SGSN和GGSN兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，如圖2-3所示。由于GSM通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和運(yùn)行環(huán)境的不同，GSM系統(tǒng)的設(shè)備可能來自很多不同的設(shè)備制造商。為保證各廠家生產(chǎn)的設(shè)備能夠通用，在GSM

49、/GPRS系統(tǒng)中規(guī)定了若干標(biāo)準(zhǔn)接口，如下所述：A：網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（NSS，圖中用MSC/VLR表示）與BSS之間的通信接口。該接口傳輸?shù)男畔ㄒ苿?dòng)臺(tái)和基站的管理、移動(dòng)性和呼叫連接的管理。C：定義為MSC和HLR之間的接口，用于傳遞路由和管理信息。D：VLR和HLR之間的接口用于交換移動(dòng)臺(tái)位置和用戶管理信息，以保證移動(dòng)臺(tái)可以在整個(gè)服務(wù)區(qū)建立和接受呼叫。E：相鄰地區(qū)不同移動(dòng)交換中心之間的接口。用于當(dāng)移動(dòng)臺(tái)從一個(gè)MSC控制區(qū)移動(dòng)到另一個(gè)MSC控制區(qū)以完成切換時(shí)交換相關(guān)信息。R：非 ISDN 終端和 GPRS 終端之間的參考點(diǎn)。Gb：SGSN 和 BSS 之間用于幀中繼的接口。Gc：GGSN與HLR的接

50、口，讀取位置寄存器內(nèi)容。Gd：SMS和SGSN之間的接口，支持通過GPRS傳輸SMS消息。Gi：GPRS分組數(shù)據(jù)與外部分組數(shù)據(jù)交換接口。Gn：同一GSM網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)GSN之間的接口，用于隧道協(xié)議（GTP）。Gp：不同GSM網(wǎng)絡(luò)之間的GSN之間的接口。Gr：SNSG和HLR之間的接口，用于移動(dòng)應(yīng)用部分的擴(kuò)展。Gs：SGSN和MSC/VLR之間的接口，支持GPRS和GSM同時(shí)運(yùn)行。Gf：SGSN與EIR之間交換相關(guān)管理信息的接口。Um：MS與GPRS移動(dòng)基站之間的無線通信接口，該接口傳輸?shù)男畔o線資源管理、移動(dòng)性管理和連接管理。除了上圖中標(biāo)識(shí)的接口外，還有一些上圖中沒有標(biāo)注的接口，包括：Abis

51、：BSC與BTS之間的接口，用于BTS與BSC之間的遠(yuǎn)程互聯(lián)。該接口支持向用戶提供的所有服務(wù)，支持基站無線設(shè)備的控制和射頻的分配。B：MSC與VLR之間的接口，MSC用于向VLR查詢移動(dòng)臺(tái)MS的當(dāng)前位置信息或通知VLR該MS的位置更新信息。F：MSC和移動(dòng)設(shè)備身份寄存器（EIR）之間交換相關(guān)管理信息的接口。G：兩個(gè) VLR 之間的接口。當(dāng)使用臨時(shí)移動(dòng)用戶身份(TMSI)時(shí)，該接口用于向分配TMSI的VLR查詢移動(dòng)用戶的國(guó)際移動(dòng)身份(IMSI)信息。此外，GSM系統(tǒng)的電路交換部分與公共電信網(wǎng)的接口采用7號(hào)信令系統(tǒng)。 7號(hào)信令的詳細(xì)信息見參考文獻(xiàn)12。2.2.3GPRS協(xié)議結(jié)構(gòu)GPRS網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)?/p>

52、數(shù)據(jù)分為用戶數(shù)據(jù)和控制信令，前者用于傳輸用戶數(shù)據(jù)，后者用于控制和支持用戶數(shù)據(jù)的傳輸。相應(yīng)地，GPRS網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)也有用戶面和控制面的協(xié)議棧。在 GPRS 骨干網(wǎng)中的 GSN 節(jié)點(diǎn)之間，使用 GPRS 隧道協(xié)議 (GTP) 傳輸數(shù)據(jù)包。用戶面的GTP稱為GTP-u，信令面的GTP稱為GTP-c，分別用于傳輸用戶數(shù)據(jù)和控制信息。 GTP 提供了一個(gè)標(biāo)頭，它與 UDP/TCP 和 IP 標(biāo)頭一起確定目標(biāo) GSN，并在目標(biāo)處處理數(shù)據(jù)包。因此，隧道協(xié)議的數(shù)據(jù)在 TCP 或 UDP 的控制下以 IP 包的形式發(fā)送?？梢?，GPRS骨干網(wǎng)的傳輸平面是三層協(xié)議棧（GTP/TCP/IP），外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（Pac

53、ket Data NetWok，PDN）的IP/X.25分組數(shù)據(jù)TCP-IP方式在GPRS IP骨干網(wǎng)中傳輸。在信令面，GTP-c 是隧道控制和管理協(xié)議，用于創(chuàng)建、修改和刪除 GSN 之間的隧道。這些信令過程稱為分組數(shù)據(jù)協(xié)議 (PDP) 上下文請(qǐng)求、PDP 上下文更新和 PDP 上下文刪除。這些過程作為 SGSN 和 MS 之間的會(huì)話建立或移動(dòng)性管理的一部分被調(diào)用。在用戶平面上，GTP-u 為用戶平面隧道提供了諸如 GTP 標(biāo)頭和數(shù)據(jù)流的順序傳遞和復(fù)用等特性。 GTP頭由20個(gè)字節(jié)組成，包括GTP版本、消息類型、序列號(hào)、隧道標(biāo)識(shí)號(hào)等3。1. 用戶平面GGSN和SGSN之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的核心是G

54、TP數(shù)據(jù)，可以通過UDP或TCP傳輸。 GTP 數(shù)據(jù)在 GPRS 骨干網(wǎng)中的 GSN 節(jié)點(diǎn)之間傳輸。 MS的分組數(shù)據(jù)通過SGDCP（由子網(wǎng)確定的Data Convergence Protocol）與SGSN交互。為了保證GPRS網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的透明性，SGSN在網(wǎng)絡(luò)層和邏輯鏈路層（LLC）之間提供了SNDCP層，SNDCP提供了對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的透明性以支持各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。 SNDCP利用LLC層提供的服務(wù)，將不同來源要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行組合、壓縮、分段，然后將數(shù)據(jù)交給LLC層進(jìn)行處理。 LLC 提供從 SGSN 到 MS 的可靠加密邏輯鏈路，并在 SGSN 和 BSS 之間使用稱為網(wǎng)絡(luò)服務(wù) (NS) 的基于

55、幀中繼的連接通過 BSS GPRS 協(xié)議 (BSSGP) 傳輸 BSSGP PDU。 BSS 和 MS 之間的空中接口使用無線電鏈路控制 (RLC) 來提供無線電塊的分段和重組到 LLC 幀中，而 LLC 下的媒體訪問控制 (MAC) 層提供到物理信道的映射。用戶面協(xié)議棧如圖2-4所示。2. 信令平面 信令平面由用于控制和支持用戶平面功能的協(xié)議組成，如圖2-5所示。 GGSN和SGSN使用GTP-c傳輸控制信息，用于GTP管理，由UDP控制。 SGSN 使用會(huì)話管理協(xié)議來建立和管理與 MS 的分組數(shù)據(jù)會(huì)話，而 GPRS 移動(dòng)性管理 (GMM) 協(xié)議用于管理 MS 的移動(dòng)性。它定義了訪問GPRS

56、 網(wǎng)絡(luò)中MS 的注冊(cè)和認(rèn)證。相應(yīng)的過程。 LLC 在無線電接口上為信令平面提供可靠的加密邏輯鏈路。 SGSN 和 BSS 使用 BSSGP 來管理它們之間的信令連接。 RLC 用于空中接口，以提供 GSM 的無線電相關(guān)的可靠鏈路。 MAC 層控制無線信道的接入信令（請(qǐng)求和授權(quán)）過程，并提供到物理信道的映射。2.2.4GPRS通道GSM系統(tǒng)采用FDMA和TDMA的混合技術(shù)，即通過FDMA技術(shù)將25MHZ的頻段劃分為125個(gè)載頻，間隔為200KHZ。然后，使用TDMA技術(shù)對(duì)每個(gè)載波頻率進(jìn)行時(shí)間分割，進(jìn)行時(shí)分復(fù)用。在GSM中，信道被劃分為8個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙為577us，一個(gè)TDMA數(shù)據(jù)幀由8個(gè)時(shí)隙組

57、成，持續(xù)時(shí)間為4.615ms。在GSM/GPRS系統(tǒng)中，物理信道是指在一個(gè)載波中由若干個(gè)重復(fù)的時(shí)隙組成的信道，而邏輯信道只代表一個(gè)特定的信息流，是在物理信道上實(shí)現(xiàn)的。 GSM中的信道按用途分為兩種，即傳輸語(yǔ)音和數(shù)據(jù)信息的業(yè)務(wù)信道和傳輸網(wǎng)管信息的控制信道。在引入GPRS業(yè)務(wù)之后，GSM中增加了一個(gè)用于傳輸GPRS數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)信道(PDCH)。下面介紹PDCH信道的分類和各個(gè)信道的具體用途。1）分組廣播控制信道（PBCCH）用于向小區(qū)內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)廣播系統(tǒng)信息，下行鏈路。2）分組公共控制信道（PCCCH）PCCCH 是一種公共控制信道，包括以下用于分組數(shù)據(jù)的公共控制信道：分組隨機(jī)接入信道（PRA

58、CH）：上行鏈路，用于隨機(jī)接入。移動(dòng)臺(tái)使用它來啟動(dòng)上行鏈路傳輸、發(fā)送數(shù)據(jù)或信令信息。移動(dòng)臺(tái)也可以使用PRACH來發(fā)送初始分組信道請(qǐng)求信號(hào)。在 PRACH 上，8 個(gè)信息比特和 11 個(gè)信息比特可用于訪問突發(fā)序列，后者增加了優(yōu)先級(jí)信息。分組尋呼信道 (PPCH)：用于尋呼移動(dòng)臺(tái)以進(jìn)行移動(dòng)終端通信的下行鏈路。 PPCH 可以為尋呼移動(dòng)臺(tái)共享分組數(shù)據(jù)和電路數(shù)據(jù)服務(wù)。分組接入授權(quán)信道 (PAGCH)：用于在呼叫建立期間將無線電資源分配給移動(dòng)臺(tái)的下行鏈路。Packet Notification Channel (PNCH)：下行鏈路，用于在發(fā)送數(shù)據(jù)之前向一組移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的多播通知。3）分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)

59、信道（PDTCH）用于傳輸用戶數(shù)據(jù)流量的上行鏈路和下行鏈路。 PDTCH 臨時(shí)分配給一個(gè)用戶或一組用戶（用于多點(diǎn)傳輸）。上行PDTCH和下行PDTCH都是單向的，分別用于支持非對(duì)稱用戶業(yè)務(wù)流。4）分組數(shù)據(jù)控制信道（PDCCH）分組相關(guān)控制信道 (PACCH)：用于向移動(dòng)臺(tái)發(fā)送信令信息和從移動(dòng)臺(tái)接收信令信息的上行鏈路和下行鏈路。 PACCH 與 PDTCH 共享分配給移動(dòng)臺(tái)的資源。分組定時(shí)提前控制信道/上行鏈路（PTCCH/U）：用于發(fā)送移動(dòng)臺(tái)對(duì)定時(shí)提前的估計(jì)。分組定時(shí)提前控制信道/下行鏈路（PTCCH/D）：用于將定時(shí)提前信息傳輸?shù)蕉鄠€(gè)移動(dòng)臺(tái)。一個(gè) PTCCH/D 與多個(gè) PTCCH/U 配對(duì)

60、。GPRS數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)（三）GPRS原理2 HYPERLINK %20%20%20%20:/scj2002.blog.163%20%20%20%20/blog/ l m=0&t=1&c=fks_094067092084085070087095074070081084087071083095085 o 電子技術(shù) 電子科技2008-01-26 10:40:21 閱讀 535 條評(píng)論 0 字號(hào)：大、中、小 訂閱2.3 GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入和分組傳輸過程2.3.1連接階段MS在向?qū)?yīng)的主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)之前，首先要在物理層上與GPRS網(wǎng)絡(luò)建立連接，其次要與某個(gè)SGSN建立連接，這樣GPRS網(wǎng)絡(luò)才能對(duì)MS進(jìn)行