基于GPRS模块的应用设计学士学位论文文档格式.docx
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Abstract
GPRS（generalpacketradioservice）istheuseofpacketswitching,theconceptofthedevelopmentofasetofwirelesstransmissionmode.GPRSnetworkisbasedontheexistingGSM（globalsystemformobilecommunications）network.NeedtoaddsomenodesintheexistingGSMnetwork,suchastheGGSN（GPRSgatewaysupportnode）andSGSNservice（GPRSsupportnode）.SGSN'
smainfunctionistorecordthecurrentpositionofmobileterminals,andmobilepacketdatabetweenmobileterminalandtheGGSNinsendingandreceiving.GGSNmaingatewayrole,withavarietyofdatanetworkconnection,suchasISDN（integratedservicesdigitalnetwork）,PSPDN（packetswitchingpublicdatanetwork）andLAN（localareanetwork（LAN）,etc.GGSNcanputGSMGPRSpacketinthepacket,protocolconversion,thusthepacketpacketstotheremoteTCP/IPorx.25network.
GPRSnetworknotonlyhaswidecoverage,datatransmissionspeed,highcommunicationquality,alwaysonlineandchargedaccordingtotrafficadvantages,anditstypeisitselfapacketdatanetwork,supportTCP/IPprotocol,canbedirectlyexchangedwiththeInternet.Asaresult,theCPRSinportablewirelessInternetaccess,environmentalmonitoring,trafficmonitoring,mobileoffice,etchaveanunparalleledpriceadvantage.
SystemsoftwareusingClanguagetowrite,compileunderVBenvironment.Becausethissystemisaremoteterminalmanagementmodule,sointhewritingoftheprogrammustadheretocertainprotocols,inordertoensurecorrectcommunication.ThebodyoftheprogramishowtocontroltheATcommandofGR47ofGR47initialsetupandhandlingofinformationdata.Programingeneralcanbedividedintothefollowingblocks:
CPRSconnectionofinitialsetup,thejudgmentoftheshortmessage,nodatatransmissionwhentheheartbeatprocess,dataforwarding,etc.Themainprogramistheprogramblockorganiccombinationtogether,mutualcontrol,theinfiniteloop.
Keywords:
DatatransmissionandreceptionSingle-chip;
microcomputer;
GPRScommunicationsystem
1绪论
1.1课题的背景和意义
GPRS通用无线分组业务（GeneralPacketRadioService）是利用包交换的概念发展的一套无线传输方式。
SGSN的主要作用是记录移动终端的当前位置信息，并且在移动终端与GGSN之间完成移动分组数据的发送和接受。
GPRS网不但具有覆盖范围广、数据传输速度快、通信质量高、永远在线和按流量计费等优点，而且其本身就是一个分组型数据网，支持TCP/IP协议，可以直接与Internet互通。
因此，GPRS在无线上网、环境监测便携型、交通监控、移动办公等行业中具有无可比拟的性价比优势。
目前，我国在水利、电力和天然气、石油等资源的监测中还没有经济实用的自动化数据采集和传输设备，尤其是在偏远的乡村、山区以及其他恶劣环境下的数据传输更加的困难，不能满足工业现代化、自动化的要求。
GPRS通信系统是现代测控的基础，用于获取各种采集到的数据，因为作为获取信息的重要工具，GPRS通信系统正广泛应用于生产、科研的各个领域。
随着通信事业的发展，我国已建成了覆盖全国的GSM数字蜂窝移动通信网，GSM网络中重要发展的GPRS网络也已经投入使用，所以，本课题提出并设计了基于单片机的GPRS通信系统的设计，实现远程数据传输系统，使得数据传输更加的灵活，并且大大降低了成本，为一些监控系统后的传输数据带来了方便快捷。
1.2国内外研究现状
GPRS是通用分组无线业务（GeneralPacketRadioService）的简称，它突破了GSM网只能提供电路交换的思维方式，只通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造来实现分组交换，这种改造的投入相对来说并不大，但得到的用户数据速率却相当可观。
GPRS（GeneralPacketRadioService）是一种以全球手机系统（GSM）为基础的数据传输技术，可说是GSM的延续。
GPRS和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包（Packet）式来传输，因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算，并非使用其整个频道，理论上较为便宜。
GPRS的传输速率可提升至56甚至114Kbps。
而且，因为不再需要现行无线应用所需要的中介转换器，所以连接及传输都会更方便容易。
如此，使用者既可联机上网，参加视讯会议等互动传播，而且在同一个视讯网络上（VRN）的使用者，甚至可以无需通过拨号上网，而持续与网络连接。
GPRS的特点
1、应用上的特点
目前，用手机上网还显得有些不尽人意。
因此，全面的解决方法GPRS也就这样应运而生了，这项全新技术可以令您在任何时间、任何地点都能快速方便地实现连接，同时费用又很合理。
简单地说：
速度上去了，内容丰富了，应用增加了，而费用却更加合理。
（1）高速数据传输
速度10倍于GSM，更可满足您的理想需求，还可以稳定地传送大容量的高质量音频与视频文件，可谓不一般的巨大进步。
（2）永远在线
由于建立新的连接几乎无需任何时间（即无需为每次数据的访问建立呼叫连接），因而您随时都可与网络保持联系，举个例子，若无GPRS的支持，当您正在网上漫游，而此时恰有电话接入，大部分情况下您不得不断线后接通来电，通话完毕后重新拨号上网。
这对大多数人来说，的确是件非常令人恼火的事。
而有了GPRS，您就能轻而易举地解决这个冲突。
（3）仅按数据流量计费
即根据您传输的数据量（如：
网上下载信息时）来计费，而不是按上网时间计费也就是说，只要不进行数据传输，哪怕您一直“在线”，也无需付费。
做个“打电话”的比方，在使用GSM+WAP手机上网时，就好比电话接通便开始计费；
而使用GPRE+WAP上网则要合理得多，就像电话接通并不收费，只有对话时才计算费用。
总之，它真正体现了少用少付费的原则[2].
2GPRS通信无线网络的介绍
2.1什么是GPRS无线通讯网络
GPRS是通用分组无线业务（GeneralPacketRadioService）的英文简称，是一种新的分组数据承载业务。
相对原来GSM的拨号方式的电路交换数据传送方式，GPRS是分组交换技术，具有“实时在线”、“按量计费”、“快捷登录”、“高速传输”、“自如切换”的优点。
GPRS是GeneralPackerRadioService的英文缩写，中文译为通用无线分组业务，具体来讲，GPRS是一项高速数据处理的科技，即以分组的“形式”把数据传送到用户手上。
因此，GPRS技术可以令手机上网省时、省力、省花费。
打个比方，GSM是猫上普通固定电话线网的话，那么GPRS就是手机的ADSL。
相对于GSM的9.6kbps的访问速度而言，GPRS拥有171.2kbps的访问速度；
在连接建立时间方面，GSM需要10－30秒，而GPRS只需要极短的时间就可以访问到相关请求；
而对于费用而言，GSM是按连接时间计费的，而GPRS只需要按数据流量计费；
GPRS对于网络资源的利用率而相对远远高于GSM。
目前中国只有中国移动提供GPRS无线通讯服务，联通网络不具有这个网络服务。
2.1.1为什么要有GPRS
目前，用手机上网还显得有些不尽人意。
速度上去了，内容丰富了，应用增加了，而费用却更加合理了！
2.2GPRS的承载业务
GPRS提供的承载业务又叫GPRS网络业务。
GPRS支持两种类型的承载业务：
点对点（PTP）业务和点对多点（PTM）业务。
1.点对点业务是在两个用户之间提供一个或多个分组传送的业务，由业务请求者启动，被接受者接受。
（1）点对点无连接网络业务
点对点无连接网络业务属于数据报业务类型。
具体来说就是，一个或多个分组从单一业务用户A发送到另一个单一目标用户B，各个数据分组彼此相互独立，即每一个分组独立于前一个和后一个分组，用户之间的信息传输没有端到端的呼叫建立过程，分组的传送没有逻辑连接，分组的交付没有确认保护。
发送的每个数据报或数据分组用IP字头封装，IP字头内包含信源和目标或信宿网络地址和当前网络拓扑结构，通过最佳的路由算法选取去往下一个网关或路由器的路由。
网关路由表配置该网关与其相连的其他网关的网络地址。
通过网间网寻径，最终把数据报送往目标子网。
在子网内依据数据报中的信宿IP地址，把数据送给目标主机。
由于每个分组都是独立完成传送的，用户数据分组不是按照顺序传达的。
分组的交付没有确认保护，用户数据可能丢失或重复接收。
（2）点对点面向连接的网络业务
点对点面向连接的网络业务属于虚电路型业务，它为两个用户之间传送多路数据分组建立逻辑电路。
它要求有建立连接，数据传送和连接释放的过程。
这类业务是由面向连接的网络协议CONP支持的业务，即X.25协议支持的业务。
X.25协议是数据终端设备分组协议。
在两个用户或多个用户之间的数据分组传送，要求建立逻辑虚电路连接，包括永久虚电路和交换虚电路。
PTP-CONS业务要求有数据分组传送之前的连接建立，数据传送和连接释放工作程序。
面向连接方式传送是指数据分组传送之前的连接建立，数据分组是在建立的虚电路中按顺序传送的，并按照顺序进行交付数据。
由于数据分组内没有信宿地址，所以不能实现单独分组的寻径传输。
分组交付有确认保护，不会受到重复的分组。
2.点对多点业务是将单一消息传送给多个用户的一类业务。
GPRS提供的点对多点业务可根据某个业务请求者请求，把信息送给多个用户或一组用户，由PTM业务请求者定义用户组成员。
GPRS使用国际移动组识别（IMGI）识别组成员。
组成员主要由移动用户组成，但是也可能包含一个或多个固定网用户。
PTM业务请求者可以是外部网络业务提供者，或者是经过授权的GPRS移动台。
PTM外部业务提供者一般通过公众分组数据网接入到点对多点服务中心（PTM-SC）。
服务的地理区可以是一个或几个，即所有组成员可能分布在不同的地理区域内，有业务请求着自己定义。
点对多点服务中心主要执行对PTM业务请求者进行鉴权，选取组成员所在的SGSN（服务GPRS支持节点），把PTM业务信息送往相关的SGSN，由相关的SGSN再把信息送给基站子系统。
由基站子系统送给PTM组成员移动台。
2.3GPRS的网络结构
GPRS网络结构基于GSM系统实现，话音部分人采用原先的基本处理单元，而对与数据本分则新增了一些数据处理单元和接口。
GPRS系统中新增的数据单元包括一下几个部分。
MSC
BTS
HLR
BSC
PCU
帧中继网络
SGSN
TCP/IP骨干网
到另外PLMN
INTERNET
GGSN
图2.1GPRS网络单元
（1）PCU（PacketControlUnit）：
分组处理单元，它是BSC（BascStationController，基站控制器）的一部分，可以独立设置或者与BSC合并设置，它与BSC之间的接口不开放。
（2）SGSN（ServiceGPRSSupportNode）：
GPRS服务支持节点。
功能和作用与MSC（MobileSwitchingCenter，移动交换中心）具有相同点，进行分组移动用户的状态管理，计费管理等并负责到HLR（HomeLocationRegister，小区位置存储器）的用户数据信息的传送。
（3）GGSN（GatewayGPRSSupportNode）：
GPRS网关支持节点。
负责和外部数据网络的接口。
进行数据包转发，具有路由器的部分功能。
2.3.1GPRS协议栈
GPRS协议规程体现了无线和网络相结合的特征。
其实既包含类似局域网技术中的逻辑链路控制LLC子层和媒体接入控制MAC子层。
又包含RLC和BSSGP等新引入的特定规程。
由GPRS网络系统的端到端之间的应用协议结构可知，GPRS网络是存在于应用层之下的承载网络，它用以承载IP或X.25等数据业务，由于GPRS本身采用IP数据网络结构，所以基于GPRS网络的IP应用规程结构可理解为两层IP结构，即应用级的IP协议以及采用IP协议的GPRS本身。
DCCHDTCH
DTCHDCCH
MAC-d
MAC-es
EDCHFP
EDCHFP
MAC-e
MAC-es/MAC-e
TNL
TNL
PHY
PHY
UENodeBCRNC/SRNC
图2.2GPRS协议栈
2.3.2基于GPRS的TCP/IP协议
TCP/IP是为协同操作计算机、分享网络资源的一套协议。
该协议成员包括IP、TCP、UDP等。
TCP确保数据的正确传送，如果对于一个信息包来说，数量太大，TCP则可将其分成若干组。
IP被用来为信息包到达另一端寻找通道，每一个与网络相连接的工作站都有一个唯一的IP地址，该IP地址为一个32位数，它通常被写成四个十进制数字，每一个代表8位。
TCP/IP是一个无连接协议，信息以分组方式进行传输，信息包的最大容量在初始化过程中得以商定。
如果信息超过其最大容量，则将被分成若干组分别传送。
信息包未得以按顺序传送甚至丢失及再次转发的可能性是存在的，因此，TCP必须将序号、信息来源和目的地通道数，以及其他信息添加进数据包中，被称为TCP包头。
接收器端将利用该信息来监测数据包是否被正确的接收，从而加以整理。
要直接将信息包发送至正确的工作站，仅有TCP包头，是不允许的。
一个IP抱头必须被加在TCP抱头之上，源地址和目的地址被包括在IP包头里。
发送信息包至目的地，计算机将首先核对其自身的路由列表，如果目的地在自己的网络内，它将直接发送信息包。
否则，它将发送信息包至网关，每一个网关都有一个路由列表，信息包将通过几个单独的路由节点到达目的地址。
GPRS网提供网络功能将IP信息包从移动用户点传送至外部网络。
GPRS可以为IP地址提供多重选择，包括公共地址、专用地址以及客户代理地址。
指定IP地址选择权的GPRS机制被称为接入点域名（APN）。
因为IP地址的整体供应受到限制，一个GPRS网络提供商通常使用专用的、可动态分配的地址，然而，公用网址选择可由专门的客户提供，专用网址则无法越过公共网进行操作。
为连接公共网络，专用网址被转换成公共网址。
该转换通过一个节点发生，该节点是专用的网络地址转换（NAT）。
多重专用地址可被映射成一个公共地址，对于急于IP协议的应用，和有限网络一样，在无线网络中他们以相同的方式工作。
当GPRS对话启动是，大多数服务提供商也将监控数据的传输流量，如果在特定的一段时间内没有数据传输，其连接将被断开。
因为TCP/IP信息包是通过GSM网络传输的，所以，必须考虑TCP/IP协议栈的一些参数配置。
基于GPRS的TCP应当支持适当的窗口尺寸以利于优化端对端连接的宽带延迟，默认接受和发送缓冲器比例应当增加到容纳足够大的窗口，被衔接层支持的IP数据包的最大值是最大传输单元（MTU）。
在高误码率的连接上，较小的MTU尺寸增加了成功传输的机会，默认IP最大传输单元值为576字节。
一句链路条件和ARQ的配置，它有可能增加MTU大到一个较大的值，一个较大的MTU允许TCP更快的增加拥挤窗口。
对于急于GPRS的TCP/IP协议的设计，必须考虑这些。
2.3.3GPRS究竟是什么
GPRS是通用分组无线业务（GeneralPacketRadioService）的英文简称，是在现有的GSM系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务。
GPRS与现有的GSM语音系统最根本的区别是，GSM是一种电路交换系统，而GPRS是一种分组交换系统。
因此，GPRS特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。
这一特点正适合大多数移动互联的应用。
2.3.4GPRS有什么优点
相对原来的GSM的拨号方式的电路交换数据传送方式，GPRS的分组交换技术，具有“实时在线”、“按量计费”、“快捷登录”、“高速传输”、“自如切换”的优点。
1、实时在线
“实时在线”，即用户随时与网络保持联系。
举个例子，用户访问互联网时，手机就在无线信道上发送和接受数据，就算没有数据传送，手机还一直与网络保持联接，不但可以由用户侧发起数据传输，还可以从网络侧随时启动push类业务，不像普通拨号上网那样断线后还得重新拨号才能上网冲浪。
2、按量计费
用户可以一直在线，按照用户接收和发送数据包的数量来收取费用，没有数据流量传递时，用户即使挂在网上也是不收费的。
形象地讲：
休眠发呆都是免费的。
3、快捷登录
GPRS的用户一开机，就始终附着在GPRS网络上，每次使用时只需一个激活的过程，一般只需1~3秒的时间马上就能登录至互联网，而固定拨号方式接入互联网需要拨号、验证用户名密码、登录服务器等过程，至少需要8~10秒甚至更长的时间。
4、高速传输
GPRS采用分组交换的技术，数据传输速率最高理论值能达171.2kb/s，但实际速度受到编码的限制和手机终端的限制，可能会有所不同。
电路交换数据业务，速率为每秒9.6K比特，因此电路交换数据业务（简称CSD）与GPRS的关系就像是9.6KModem和33.6K、56K的Modem的区别一样。
5、自如切换
GPRS还具有数据传输与话音传输可同时进行或切换进行的优势。
也就是说用户在用移动电话上网冲浪的同时，可以接收语音电话。
举个例子，原来的电话拨号上网，接入之后就不能再打电话，也不能接电话，而GPRS就类似于固定电话的ISDN的概念，电话上网两不误。
相对原来GSM的拨号方式的电路交换数据传送方式，GPRS是分组交换技术，具有“高速”和“永远在线”的优点。
2.4中国移动发展GPRS的市场定位是什么
中国移动建设和发展GPRS，最主要的目的就是要让中国移动的客户能够享受到最新的信息数据服务所带来的美好感受，为客户营造一种真正全新与时尚的个性化的数据网络新生活。
中国移动的GPRS服务将首先为高端商务人士和追求时尚、喜欢新技术的年轻新人类提供各种移动商务咨询、移动办公与移动娱乐等服务。
随着“移动梦网”计划的进一步推行和实施，基于GPRS的应用也将越来越丰富，将为所有的移动电话客户提供生活、工作、学习等各方面全面的移动数据信息服务，客户享受到的将是一个无论何时何地都若近在咫尺的个性时尚的移动数据空间。
2.4.1G先锋—GPRS
对于用手机上网的用户来说，最让人讨厌的就是上网速度慢、
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