GPRS無線業(yè)務(wù)的研究及應(yīng)用

1、GPRS無線業(yè)務(wù)的研究及應(yīng)用摘要隨著時代的開展和科技的進步，基于GS系統(tǒng)的通用分組無線業(yè)務(wù)GPRS在技術(shù)上變得越漸成熟，在性能上越顯優(yōu)勢，現(xiàn)已在社會諸多領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的普及和應(yīng)用。文中將根據(jù)GPRS業(yè)務(wù)及網(wǎng)絡(luò)開展情況進展深化討論，詳細介紹了基于GPRS無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計實例，并對其應(yīng)用前景進展了展望。關(guān)鍵詞全球挪動通信系統(tǒng)；通用分組無線業(yè)務(wù)；網(wǎng)絡(luò)；無線0引言隨著GPRS無線技術(shù)的快速開展，人們不斷追求更快、更優(yōu)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)效勞以及更方便、準(zhǔn)確率更高的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。全球各大運營商3G網(wǎng)絡(luò)建立經(jīng)歷說明，在3G網(wǎng)絡(luò)建立期，3G網(wǎng)絡(luò)疊加于GS/GPRS網(wǎng)絡(luò)之上，即只在城市市區(qū)等重點區(qū)域建立3G網(wǎng)絡(luò)，在3G網(wǎng)絡(luò)覆

2、蓋不到的地方采用GS/GPRS網(wǎng)絡(luò)承載。這樣GS/GPRS網(wǎng)絡(luò)將與3G網(wǎng)絡(luò)長期共存下去，大大延長了GPRS無線網(wǎng)絡(luò)的生命周期。1.GPRS概述1.1什么是GPRSGPRS是通用分組無線業(yè)務(wù)(GeneralPaketRadiServie)的簡稱，是介于第二代和第三代挪動通信技術(shù)的一種過度通信技術(shù)，通常稱為2.5G。GPRS是在現(xiàn)有的GS(GlbalSystefrbileuniatins全球挪動通信系統(tǒng))網(wǎng)絡(luò)根底上增加一些硬件設(shè)備和軟件晉級，利用分組交換的概念所開展出的一套無線傳輸方式。所謂分組交換就是將數(shù)據(jù)分成假設(shè)干個組，然后再一個一個傳送出去，形式上跟寄包裹類似。GPRS在無線資源分配上采用了

3、動態(tài)信道分配方式,在數(shù)據(jù)通信時占用物理信道資源,進步了頻率資源利用率。GPRS對于Internet的其他組成局部來說，只是一個普通的子網(wǎng)，可以接入基于TPIP的外部網(wǎng)絡(luò)和X25網(wǎng)絡(luò)，無線接口資源可根據(jù)業(yè)務(wù)流量和運營者的選擇在語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)之間共享，從協(xié)議構(gòu)造上提供了和IP網(wǎng)絡(luò)的互通功能，且能向用戶提供Internet所能提供的一切功能，以其獨有的特點得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。1.2GPRS網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造GPRS是基于現(xiàn)有的GS網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的，需要在現(xiàn)有的GS網(wǎng)絡(luò)中增加一些節(jié)點，如GGSN、SGSN。由一個發(fā)送實體終端設(shè)備或挪動用戶與一個或多個接收實體之間進展數(shù)據(jù)傳送的。目前，GPRS的無線數(shù)據(jù)通信組網(wǎng)方式

4、根據(jù)不同的需要可以有多種方式，但以下兩點尤為重要：a)每一次掉線后重新?lián)芴柡螳@取的IP根本都與前一次的不同，并且獲取的IP是挪動的內(nèi)部動態(tài)IP。b)網(wǎng)絡(luò)上任何兩個網(wǎng)絡(luò)終端之間要進展點對點通信，一方必須有固定IP或域名，也就是具備外網(wǎng)Internet固定IP或域名，等待另一方發(fā)起連接，并且這個固定IP或域名可以被另一方所訪問?；蚓邆渑c發(fā)起連接的一方位于同一個局域網(wǎng)的固定IP或域名。這個通信過程非常類似銷售公司的業(yè)務(wù)員與其公司的郵件通信，公司無法預(yù)先知道業(yè)務(wù)員會跑到什么地方，但公司地址固定固定IP，業(yè)務(wù)員到一個地方安排下來以后獲取動態(tài)IP，必須首先寫信給公司發(fā)起連接，公司收到郵件后網(wǎng)絡(luò)連接成功，公

5、司和業(yè)務(wù)員之間就可以交互通郵數(shù)據(jù)交換。1.3GPRS無線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢GPRS提供了一種高效、低本錢的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，和現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)相比，其優(yōu)點在于：1傳輸速率高，最高理論帶寬可到達170kbs；2GPRS一個最吸引人的特點就是永遠在線，信道由多個用戶共享，不會被獨占，可以保證用戶數(shù)據(jù)的實時傳輸，即用戶隨時與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)絡(luò)。3GPRS采用的是分組交換技術(shù)，不需要像de那樣撥號連接，用戶只有在有資料需要傳送時才會占用資源。而且以傳輸?shù)馁Y料量計費，而不是以傳送的時間計費，所以就算遇上網(wǎng)絡(luò)塞車，也不會白白花錢，而且象Internet這類的數(shù)據(jù)傳輸大多數(shù)的時間資源是閑置的，這樣對消費者來說更為合算。4G

6、PRS網(wǎng)絡(luò)采用無線傳播媒介，擺脫了線纜的約束，在一定范圍內(nèi)可以任意變換位置，不受活動區(qū)域的限制。通過GPRS挪動通信網(wǎng)絡(luò)可以很方便的實現(xiàn)遠程挪動監(jiān)控。1.4GPRS提供的業(yè)務(wù)GPRS是在現(xiàn)有GS網(wǎng)絡(luò)上開通的一種新型的分組數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，在有GPRS承載業(yè)務(wù)支持的標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的根底上，GPRS可以提供以下一系列交互式業(yè)務(wù)：1點對點無連接型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)(PTP-LNS)。該業(yè)務(wù)中的各個數(shù)據(jù)分組彼此互相獨立，用戶之間的信息傳輸不需要端到端的呼叫建立程序，分組的傳送沒有邏輯連接，分組的交付沒有確認(rèn)保護，是由IP協(xié)議支持的業(yè)務(wù)。2點對點面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(PTP-NS)。該業(yè)務(wù)是為兩個用戶或者多個用戶之間發(fā)

7、送多分組的業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)要求有建立連接、數(shù)據(jù)傳送以及連接釋放等工作程序。3點對多點業(yè)務(wù)(PT)。該業(yè)務(wù)可以根據(jù)某個業(yè)務(wù)懇求者的要求，把單一信息傳送給多個用戶。該業(yè)務(wù)又可以分為點對多點多信道播送業(yè)務(wù)、點對多點群呼業(yè)務(wù)和IP多點傳播業(yè)務(wù)。4還能支持用戶終端業(yè)務(wù)、補充業(yè)務(wù)、GS短消息業(yè)務(wù)和各種GPRS電信業(yè)務(wù)?？傊?，GPRS可提供Internet、多媒體、電子商務(wù),無線監(jiān)控等業(yè)務(wù)，可應(yīng)用于運輸業(yè)、金融、證券、商業(yè)和公共平安業(yè)，支持股市動態(tài)、天氣預(yù)報、交通信息等實時發(fā)布業(yè)務(wù)。另外，還能提供種類繁多、功能強大的以GPRS承載業(yè)務(wù)為根底的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用業(yè)務(wù)和基于AP的各種應(yīng)用。2GPRS的工作原理GPRS無線數(shù)據(jù)

8、通信采用的是分組交換技術(shù)，實現(xiàn)報文數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，是在原有基于電路交換方式的GS網(wǎng)絡(luò)上引入一些新的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，如GGSN(GateayGPRSSupprtingNde,GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點)和SGSNServingGSN，GPRS效勞支持節(jié)點。GGSN主要是起網(wǎng)關(guān)作用，它可以和多種不同的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接，如ISDN、PSPDN和LAN等。國外有些資料甚至將GGSN稱為GPRS路由器。GGSN可以把GPRS分組數(shù)據(jù)包進展協(xié)議轉(zhuǎn)換，從而可以把這些分組數(shù)據(jù)包傳送到遠端的TPIP或X.25網(wǎng)絡(luò)。SGSN的主要作用是記錄挪動終端的當(dāng)前位置信息，并且在挪動終端和GGSN之間完成挪動分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。是在原有

9、基于電路交換方式的GS網(wǎng)絡(luò)上引入一些新的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，如GGSN(GateayGPRSSupprtingNde,GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點)。GPRS終端通過接口從客戶系統(tǒng)獲得數(shù)據(jù)，處理后的GPRS分組數(shù)據(jù)發(fā)送到GS基站。然后經(jīng)SGSN封裝后，通過GPRS骨干網(wǎng)與網(wǎng)關(guān)支持接點GGSN進展通信。GGSN對分組數(shù)據(jù)進展相應(yīng)的處理，再發(fā)送到目的網(wǎng)絡(luò)如Internet。假設(shè)分組數(shù)據(jù)是發(fā)送到GPRS終端，那么是數(shù)據(jù)經(jīng)由GPRS骨干網(wǎng)發(fā)送到SGSN，在經(jīng)GS網(wǎng)發(fā)送到GPRS終端，如圖1。GPRS無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信終端以下簡稱終端工作時將要發(fā)送的報文分成假設(shè)干個報文分組，每個報文都包含目的地，每個報文分組通過網(wǎng)絡(luò)獨立傳

10、輸，到達目的地后，再重新組合以恢復(fù)完好的報文。形式上有點類似郵局寄包裹，其作用在于只有當(dāng)有資料需要傳送時才會占用頻寬，而且可以以傳輸?shù)馁Y料多少計價。相比擬電路交換方式，分組交換無需長時間獨占線路，每個用戶可同時占用多個無線信道，同一無線信道又可以由多個用戶共享，資源可被有效的利用，實時性也得到一定保證，因此特別適用于連續(xù)的、突發(fā)性的和頻繁的、點多分散、中小流量的數(shù)據(jù)傳輸。終端上網(wǎng)過程和 線撥號上網(wǎng)方式類似，只不過 線撥號上網(wǎng)時調(diào)制解調(diào)器和電信的網(wǎng)絡(luò)接入效勞器直接采用的是有線電路交換方式，而終端和挪動運營商的網(wǎng)絡(luò)接入效勞器之間采用的是無線分組交換方式。撥號成功后，接下來都是經(jīng)過PPP協(xié)商，并獲得

11、分配的動態(tài)IP網(wǎng)絡(luò)地址，所不同的是終端獲取的挪動內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的IP,而不是公網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)的IP。終端獲取IP后，就可以向挪動網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)上任何一臺計算機或設(shè)備發(fā)起TP/IP連接，以TP/IP協(xié)議為根底進展數(shù)據(jù)通信。3GPRS應(yīng)用GPRS技術(shù)是目前提供廣域無線網(wǎng)絡(luò)連接的主要方式之一，其應(yīng)用涉及到眾多的行業(yè)領(lǐng)域，如電力抄表、森林防火、油田及礦山、管網(wǎng)監(jiān)測、氣象采集、金融業(yè)務(wù)等等?；贕PRS的監(jiān)控系統(tǒng)是當(dāng)前利用公網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)的典型應(yīng)用。監(jiān)控系統(tǒng)實時采集的數(shù)據(jù)及時地傳輸給監(jiān)控中心，實時動態(tài)地報告被監(jiān)測點的情況，及時發(fā)現(xiàn)問題并進展處理?？梢员ＷC視頻流的穩(wěn)定持續(xù)傳輸，并且不受山川、河流、橋梁道路等復(fù)雜地形限制。本

12、文將以無線監(jiān)控系統(tǒng)為例詳細闡述GPRS的應(yīng)用。監(jiān)控系統(tǒng)由終端局部和監(jiān)控中心兩局部組成，如圖2。3.1終端局部終端局部由數(shù)據(jù)采集模塊和GPRS模塊組成。由數(shù)據(jù)采集模塊采集數(shù)據(jù)，搜集數(shù)據(jù)并進展處理，通過GPRS模塊把數(shù)據(jù)發(fā)送到遠程監(jiān)控中心。(1)前端數(shù)據(jù)采集模塊可采用攝像頭、探針、傳感器、探頭等采集數(shù)據(jù)，采集到的模擬信號經(jīng)過解碼器進展模數(shù)轉(zhuǎn)換使之輸出數(shù)字信號。(2)GPRS模塊數(shù)據(jù)采集模塊收到數(shù)據(jù)信息后，要通過Internet把數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心。而系統(tǒng)中完成與Internet網(wǎng)絡(luò)通訊工作的就是GPRS模塊。圖23終端工作流程圖如圖33.2監(jiān)控中心1系統(tǒng)組成：P機、inds2000/indsXP等

13、操作系統(tǒng)、256以上內(nèi)存，Pentiu(R)4PU1.7HZ以上2監(jiān)控中心工作流程圖如圖4圖43.3監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計前端由攝像頭采集數(shù)據(jù)，經(jīng)視頻解碼器把模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，通過GPRS模塊把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絀nternet，最后把數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控系統(tǒng)。硬件組成如下：1前端可由攝像頭采集數(shù)據(jù)2視頻解碼器建議采用飛利浦公司消費的SAA7113芯片。SAA7113的主要作用是把輸入的模擬視頻信號解碼成標(biāo)準(zhǔn)的“VP數(shù)字信號，相當(dāng)于一種“A/D器件。SAA7113兼容PAL、NTS、SEA多種制式，它可以輸入4路模擬視頻信號，通過內(nèi)部存放器的不同配置可以對4路輸入進展轉(zhuǎn)換，輸出8位“VP總線，為標(biāo)準(zhǔn)的ITU6

14、56、YUV4：2：2格式。芯片內(nèi)部具有鎖相環(huán)LL，有上電自動復(fù)位功能，另有外部復(fù)位管腳E，低電平復(fù)位，復(fù)位以后輸出總線變?yōu)槿龖B(tài)，待復(fù)位信號變高后自動恢復(fù)，時鐘喪失、電源電壓降低都會引起芯片的自動復(fù)位。7113為QFP44封裝。3GPRS模塊建議采用索愛公司開發(fā)的GR-64無線通信模塊，它是一款嵌入式GS/GPRS模塊，其特性如下：a)支持4種頻率，GPRSlass10b)多種接口包括USB、普通I/口、A/D轉(zhuǎn)換、串口)X射頻連接器/焊盤提供天線接口焊盤d)可選擇內(nèi)部集成SI卡座，支持雙SI卡e)支持常規(guī)7位尋址和擴展10位尋址f)TP/UDP/IP協(xié)議，通過AT指令或者嵌入式腳本操作g)腳

15、本容量擴展到2x128KB4具有相關(guān)操作系統(tǒng)及軟件的P機4GPRS網(wǎng)絡(luò)與AP網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別以及存在的問題4.1區(qū)別AP是一種無線應(yīng)用協(xié)議，是一個全球性的開放協(xié)議,是無線Internet的標(biāo)準(zhǔn)，由多家大廠商合作開發(fā)，它定義了一個分層的、可擴展的體系構(gòu)造，為無線Internet提供了全面的解決方案。GPRS通用分組無線業(yè)務(wù)是在現(xiàn)有GS網(wǎng)絡(luò)上開通的一種新型的分組數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。有些人認(rèn)為GPRS是AP的替代，好似有了GPRS，AP就會消失。其實，GPRS和AP屬于兩種不同的范疇，AP是挪動互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容和效勞的一種協(xié)議，而GPRS是無線數(shù)據(jù)的一種傳輸方式。我們可以把GPRS想像成一條高速公路，AP那么是公路上

16、行駛的車輛，通過這條公路，我們可以快速便捷的享受各種內(nèi)容和效勞。GPRS的開通，對AP的開展是一種促進。使用GPRS終端，可以快捷、方便的享受到各種AP效勞?？梢?，AP是高層應(yīng)用，而GPRS是底層傳輸。4.2GPRS網(wǎng)絡(luò)存在的問題1實際速率比理論值低。GPRS數(shù)據(jù)傳輸速率要到達理論上的最大值172.2kbps，條件是只有一個用戶占用所有的時隙，并且沒有任何防錯保護。運營商將所有時隙都給一個用戶使用顯然是不太可能的。所以，理論上的GPRS最大速率將會受到網(wǎng)絡(luò)和終端現(xiàn)實條件的制約。2終端不支持無線終止功能。啟用GPRS效勞時，用戶將根據(jù)效勞內(nèi)容的流量支付費用，GPRS終端會裝載AP閱讀器。但是，未

17、經(jīng)受權(quán)的內(nèi)容也會發(fā)送給終端用戶，更糟糕的是用戶要為這些垃圾內(nèi)容付費。3存在轉(zhuǎn)接時延。GPRS在發(fā)送數(shù)據(jù)時可能發(fā)生一個或幾個分組喪失或出錯的情況，因此引入了數(shù)據(jù)完好性和重發(fā)策略，不過也由此產(chǎn)生了潛在的轉(zhuǎn)接時延問題。4因為系統(tǒng)建立運行需要借助GS網(wǎng)絡(luò)，這就造成了我們的數(shù)據(jù)通信受到電信部門的制約，雖說目前GS網(wǎng)絡(luò)開展的比擬成熟，但有時也存在網(wǎng)絡(luò)繁忙堵塞或意想不到的事情發(fā)生，這會對系統(tǒng)數(shù)據(jù)造成中斷，影響系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析處理。5完畢語隨著科學(xué)技術(shù)的迅速開展,無線通信技術(shù)的不斷進步，人們追求更快、更優(yōu)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)效勞以及更方便、準(zhǔn)確率更高的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，這就大大延長了GPRS無線網(wǎng)絡(luò)的生命周期?；贕PRS平臺的

18、應(yīng)用現(xiàn)已在國際國內(nèi)多個領(lǐng)域出現(xiàn)，且呈現(xiàn)出良好的開展態(tài)勢。有線通信網(wǎng)絡(luò)本錢高、施工布線不方便、線路可能會受到外界因素影響或被破壞，如高速公路、山川、河流、礦山、油田、森林等惡劣環(huán)境下，用有線來做通信媒介構(gòu)建網(wǎng)絡(luò),無論從技術(shù)上或經(jīng)濟上來講,都不太適宜,這就推動了無線通信技術(shù)的應(yīng)用和開展?；贕PRS無線監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控的范圍不僅廣而且費用低廉，實時采集的圖像及時地傳輸給監(jiān)控中心，實時動態(tài)地報告被監(jiān)控點的情況，及時發(fā)現(xiàn)問題并進展處理?；贕PRS的無線監(jiān)控系統(tǒng)是當(dāng)前利用無線方式進展監(jiān)控的熱點，有著廣泛的應(yīng)用前景，值得作深化研究。參考文獻1趙亮,黎峰.GPRS無線網(wǎng)絡(luò)在遠程數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用J.計算機工程與設(shè)計,2022,26(9):2552-25542陳莉華紀(jì)昱程.GPRS網(wǎng)絡(luò)開展及其對3G規(guī)劃的借鑒.J挪動通信，2022093蔡麗金.GPRS無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化分析.J廣西通信技術(shù)，2022024全茜,鄭雪峰.基于GPRS的電力線路監(jiān)控系統(tǒng)J.計算機工程與設(shè)計,2022,26(11):3053-30555文志成.通用分組無線業(yè)務(wù)GPRS.北京:電子工業(yè)出版社,20226Bates(Bud)R