GPRS無線通訊技術(shù)的應(yīng)用-GPRS短消息接收的開發(fā)和實(shí)現(xiàn)開題報告

本科生畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )開題報告書 題 目 GPRS 無線通訊技術(shù)的應(yīng)用 -GPRS 短消息接收的開發(fā)和實(shí)現(xiàn) 學(xué)生姓名 學(xué) 號 專業(yè)班級 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 02101 班 指導(dǎo)老師 2006 年 3 月 15 日 論文（設(shè)計(jì)）題目 GPRS 無線通訊技術(shù)的應(yīng)用 -GPRS 短消息接收的開發(fā)和實(shí)現(xiàn) 課題目的、意義及相關(guān)研究動態(tài) ： 目前，移動通信領(lǐng)域正在經(jīng)歷從 2 代經(jīng) 2.5 代逐步向第三代（ 3G）技術(shù)發(fā)展的過渡過程。 2.5G 是當(dāng)前移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的首選。目前，全球?qū)?3 代網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展都較為謹(jǐn)慎，移動通信網(wǎng)絡(luò) 3G 技術(shù)尚未完善，標(biāo)準(zhǔn)也沒有統(tǒng)一，第三代系統(tǒng)的商用估計(jì)要在 2003 年之后，在短時期內(nèi)還不能進(jìn)入實(shí)際的應(yīng)用，在這期間， 2.5G 移動通信技術(shù)在將有一個較快的發(fā)展，在未來 3 5 年將成為移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的最主要的承載方式。 GPRS 通用分組無線業(yè)務(wù)是在現(xiàn)有 GSM 系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務(wù)，目的是為GSM 用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 GPRS 利用了現(xiàn)有的 GSM 網(wǎng)絡(luò)的無線 信道資源，以少量投資引入包交換核心節(jié)點(diǎn)（ SGSN， GGSN），并建立與分組交換，移動業(yè)務(wù)相適應(yīng)的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)（包括各種網(wǎng)關(guān)、移動定位系統(tǒng)、個性化的門戶、計(jì)費(fèi)設(shè)施等等），從而在 GSM 無線網(wǎng)的基礎(chǔ)上以低成本引入具有 “ 移動 ” 特色的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。 GPRS 采用與 GSM 同樣的無線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、同樣的頻帶、同樣的突發(fā)結(jié)構(gòu)、同樣的跳頻規(guī)則以及同樣的 TDMA 幀結(jié)構(gòu)，同時，允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源，因此， GPRS 提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，特別適用于間斷的、突發(fā)性的 和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。 GPRS 短消息通過 GPRS 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，具備網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣、用戶投資小、運(yùn)營費(fèi)用少的優(yōu)點(diǎn)，對于監(jiān)控采集點(diǎn)分散、覆蓋面廣、監(jiān)控點(diǎn)不固定、實(shí)時性要求較低的監(jiān)控采集系統(tǒng)具有無可比擬的優(yōu)勢。 課題的主要內(nèi)容（觀點(diǎn)）、創(chuàng)新之處： GPRS 系統(tǒng)利用現(xiàn)有的 GSM 體系結(jié)構(gòu)傳輸數(shù)據(jù)分組，只需要進(jìn)行很少的硬件和軟件升級。一個 GPRS 終端用戶可以同時占用 8 個無線信道，多個 GPRS 終端用戶可以共享一個無線信道，無線部分可按需分配話音和分組信道，從而可以再為有效地利用網(wǎng)絡(luò)資 源。 GPRS 采用TCP/IP 協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，理想情況下， GPRS 網(wǎng)絡(luò)中傳送一個最小的分組的時延約為 100ms。并且由于 GPRS 網(wǎng)絡(luò)是構(gòu)建在 GSM 網(wǎng)絡(luò)之上的，所以可以吸引大量的用戶群。 研究方法、設(shè)計(jì)方案或論文撰寫提綱 ： 本課題采用的硬件開發(fā)平臺是 Linux 嵌入式系統(tǒng)， Linux 是以核心為基礎(chǔ)的、完全內(nèi)存保護(hù)、支持多任務(wù)多進(jìn)程，支持廣泛的硬件。 GPRS 是通用的分組無線業(yè)務(wù)的英文簡稱，是在現(xiàn)有的 GSM 系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務(wù)。 GPRS 對現(xiàn)有的 GSM 系統(tǒng)最根本的革新是在數(shù)據(jù)的傳輸上， GSM 是一種電路交換系 統(tǒng)，而 GPRS 是一種分組交換系統(tǒng)。 目前，移動子系統(tǒng)和監(jiān)控中心子系統(tǒng)之間往往通過短消息方式傳送數(shù)據(jù)。這種方式采用通常的無線GSM 發(fā)送接收設(shè)備就能實(shí)現(xiàn)短消息的傳送，實(shí)現(xiàn)簡單，具有通信成本低、頻譜利用率高、系統(tǒng)容量大、業(yè)務(wù)種類多、保密性能好、抗干擾能力強(qiáng)、通話質(zhì)量高、國際自動漫游等優(yōu)點(diǎn)，它利用信令信道傳輸，不用撥號建立連接，直接把要發(fā)的信息加上目的地址發(fā)送到短消息服務(wù)中心，由短消息服務(wù)中心在發(fā)給最終的信宿，是目前應(yīng)用最廣泛的通信方案。 伴隨著 GPRS技術(shù)的產(chǎn)生，它將傳統(tǒng)電路交換數(shù)據(jù)連接速度由 14.4kbps提高到 100kbps。GPRS 的高吞吐量促使人們在 PDA 上實(shí)現(xiàn)各種無線應(yīng)用，例如，移動郵件、無線互動游戲、無線互聯(lián)網(wǎng)連接、移動電子商務(wù)等。用戶無論何時何地都可以更快地接入數(shù)據(jù)、獲得服務(wù)。當(dāng)無線 PDA 成為便攜式個人設(shè)備時，無線設(shè)備的尺寸成為了一個至關(guān)重要的因素。 GSM 模塊解決方案必須高度集成，并將系統(tǒng)元件數(shù)目降至最低。一個高集成的 GSM 解決方案可以應(yīng)用小巧的無線 PDA 中，從而提高了產(chǎn)品的便攜性 。 一、需求分析： 短消息作為一項(xiàng)極具吸引力和人氣的增值業(yè)務(wù)，越來越成為以話音業(yè)務(wù)為主導(dǎo)的移動通信網(wǎng)絡(luò)的另一個重要賣點(diǎn)。種類繁 多的數(shù)據(jù)增值業(yè)務(wù)是基于短消息這種移動數(shù)據(jù)通信手段的，如手機(jī)銀行、手機(jī)證券、信息點(diǎn)播、移動 OICQ 業(yè)務(wù)、無線電子郵件、無線數(shù)據(jù)和傳真等。我們在這里把這些業(yè)務(wù)統(tǒng)稱為短信息業(yè)務(wù)。據(jù)有關(guān)調(diào)查表明：目前全球 1 個月的短信息發(fā)送量已達(dá)到 150 億條。率先開展此項(xiàng)業(yè)務(wù)的歐洲，每天發(fā)送的短消息為 2000 萬條， GSM 運(yùn)營商 8至 20的收入來自短消息。短信息業(yè)務(wù)像風(fēng)暴一樣席卷歐洲大陸。在中國，兩大移動運(yùn)營商正逐步實(shí)現(xiàn)短消息的互連互通。短消息和基于短消息的各種新業(yè)務(wù)層出不窮。短信息服務(wù)具有開通方便、收費(fèi)低廉、內(nèi)容豐富、應(yīng)用廣泛等特 點(diǎn)，因而迅速獲得了移動用戶的青睞。據(jù)預(yù)測，至 2005 年底，中國移動用戶數(shù)將達(dá)到 3 84億，無線數(shù)據(jù)用戶數(shù)達(dá) 1 87 億。短信所蘊(yùn)涵的巨大的潛在商機(jī)受到運(yùn)營商的高度重視。 無線數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)膽?yīng)用范圍非常廣，它可以與 GPS(全球衛(wèi)星定位 )技術(shù)相結(jié)合。嵌入式、分布式計(jì)算技術(shù)以及高寬帶、高服務(wù)質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展迅速，提供了技術(shù)支持；把無線互連技術(shù)和 Linux 嵌入式系統(tǒng)相結(jié)合，可以真正為用戶提供一個非常易于實(shí)現(xiàn)無線互連運(yùn)行平臺；無線互連如果離開 Linux 嵌入式平臺，用戶要么使用龐大的臺式機(jī)實(shí)現(xiàn)互連功能，要么就 得為一個嵌入式系統(tǒng)花費(fèi)大量的時間和資金去開發(fā)或購買相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)接口協(xié)議。 二、功能分析： 將 TCP IP 協(xié)議寫入嵌入式系統(tǒng)中，使嵌入式系統(tǒng)變成嵌入式 Internet 系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)的控制器也對應(yīng)的變成一個微型的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，當(dāng)然在建設(shè)系統(tǒng)之前，應(yīng)先對一些通用的模塊的接口進(jìn)行定義，如數(shù)據(jù)采集相關(guān)接口（如 RS232）、控制開關(guān)接口、GPRS 通信模塊接口、數(shù)據(jù)加密解密模塊等；除此之外，為了能和其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)兼容，我們還必須定義一些常用的數(shù)據(jù)接口，如數(shù)據(jù)庫連接、文件讀寫借口、數(shù)據(jù)報文結(jié)構(gòu)定義等。 三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ： 短消息網(wǎng)關(guān)通信模塊是整個短消息網(wǎng)關(guān)的基礎(chǔ)。無論是計(jì)費(fèi)、統(tǒng)計(jì)，還是超時重傳，高質(zhì)量的通信構(gòu)架是必不可少的保障。這個通信構(gòu)架不僅要完成基本的收發(fā)消息的功能，而且還要有好的結(jié)構(gòu)以支撐各種業(yè)務(wù)需求，保證良好的擴(kuò)展性。 無線數(shù)據(jù)采集與傳輸終端的設(shè)計(jì)可以有兩套方案： 第一套：此方案硬件成本較低，即采用 89C51 等單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和 TCP/IP 協(xié)議棧，但由于單片機(jī)本身沒有 TCP/IP 協(xié)議棧，需要購買或自己開發(fā)，先期開發(fā)費(fèi)用較高，而且其功能也比較有限。 第二套：即本文即將介紹的 Linux 嵌入式系統(tǒng)方案，硬件成本稍高，需要 Strong ARM或其他 CPU 芯片來支持，通過 Linux 上應(yīng)用程序或驅(qū)動軟件來完成所有的 數(shù)據(jù)的接收、處理、顯示和發(fā)送等功能。 四、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)： 在前期工作完成之后著手進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，結(jié)合 Linux 嵌入式系統(tǒng)將其發(fā)送給遠(yuǎn)程服務(wù)中心。 GPRS 模塊主要完成無線上網(wǎng)的功能，現(xiàn)在市場上已經(jīng)有許多比較成熟的GPRS 模塊。 GPRS 模塊向外提供 RS232 接口，可以在嵌入式 Linux 中編寫相應(yīng)的 PPP 腳本撥號程序，直接驅(qū)動 GPRS 模塊。這樣所有采集到的數(shù)據(jù)就可以通過 TCPIP 通道發(fā)送到任意一個具有公網(wǎng) IP 地址的主機(jī)上去 ,從 而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送。 BSC 增加了一個新的功能模塊：一個分組控制單元，用來控制分組信道。另外， BSC還有 GPRS 移動管理和 GPRS 尋呼的功能，同時也增加了與 SGSN 的業(yè)務(wù)和信令接口。GPRS 可以使用相同的物理信道群為話音業(yè)務(wù)服務(wù)，這樣在一個小區(qū)內(nèi)便同時存在著GPRS 信道和電路交換信道，其中一個電路交換信道分配給一個用戶，而一個 GPRS 信道可以被多個用戶共享。 五、測試： 短消息網(wǎng)關(guān)是無線互聯(lián)網(wǎng)短消息業(yè)務(wù)中最為關(guān)鍵的一個設(shè)備，它為手機(jī)用戶和互聯(lián)網(wǎng)的信息資源架起了一座橋梁。本文中短消息網(wǎng)關(guān)的通信模塊設(shè)計(jì)周全，結(jié)構(gòu)合 理。經(jīng)實(shí)驗(yàn)室測試，是一個穩(wěn)定的系統(tǒng)。 在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)后，進(jìn)行測試，及時發(fā)現(xiàn)問題和不足，予以改正和加強(qiáng)。 在這一課題研究過程中，主要工作任務(wù)有：（ 1） 開發(fā)網(wǎng)絡(luò)芯片驅(qū)動程序，為上層提供讀寫IP 包的函數(shù)調(diào)用，以及接收到一個包后產(chǎn)生一個中斷并完成中斷的處理。 （ 2） 讀取接收到的 IP 包，對 IP 包報頭進(jìn)行分析，處理 （ 3） 傳輸層數(shù)據(jù)處理，對于 IP 層處理后送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸層拆包分析，處理。 六、 結(jié)束語 ： 移動通信與 Internet 的飛速發(fā)展及相互融合，預(yù)示著 3時代的即將來臨。GPRS使無線高速接入 Internet的理想變成現(xiàn)實(shí) ，移動用戶從而可以享受到 Internet的服務(wù)。作為一種基于 IP 的技術(shù)， GPRS 將分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)引入了 GSM 網(wǎng)絡(luò)，為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商和用戶都帶來了巨大的好 處 。 GPRS 能夠充分利用無線資源并且可以實(shí)施靈活的收費(fèi)方式，也為GPRS 的商業(yè)應(yīng)用奠定了更為堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。此外，移動數(shù)據(jù)在中國的發(fā)展具有特殊的意義，因?yàn)橹袊苿咏K端用戶數(shù)量遠(yuǎn)大于計(jì)算機(jī)用戶數(shù)量，可以預(yù)見 GPRS 在中國的發(fā)展有著美好的前景。 完成期限和預(yù)期進(jìn)度 ： 完成期限： 2 個月 預(yù)期進(jìn)度： 2006 年 2月 27日 3月 05日： 調(diào)研 、文獻(xiàn)檢索、開題報告； 3月 06日 3月 10日： 開題報告座談會 3月 11日 4月 11日：外文資料翻譯、系統(tǒng) 設(shè)計(jì)； 4月 12日 5月 12日：編碼、測試； 5月 13日 5月 20日：撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)報告； 5月 21日 5月 24日：上交畢業(yè)設(shè)計(jì)所有文檔資料 (含系統(tǒng)、畢業(yè)設(shè)計(jì)報告等 )； 5月 25日 5月 26日： 填寫答辯申請表，答辯資格審查； 5月 28日 5月 31日：畢業(yè)答辯； 6 月 08 日：第二次答 辯。 主要參考資料 ： 1. 王學(xué)龍著 . 嵌入式 Linux 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用 M. 清華大學(xué)出版社 . 2. 鐘章隊(duì) 、 蔣文怡 、 李紅君等著 . GPRS通用分組無線業(yè)務(wù) M. 人民郵電出版社 . 3. Mobile Communications Engineering : Theory and Applications(Second Edition) WILLIAN C.Y. Lee McGraw-Hill Education (Asia) Co. 4. Operation System Design and Implementation. A.S. Tanerbaum. 5. The Linux Kernel Version. 1999-8. 6. 張靜 、 鐘章隊(duì) . GSM 中的通用分組無線業(yè)務(wù) GPRS 電信技術(shù) J.2002(2). 7. 趙志偉 . GPRS 技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)建設(shè)綜述 J.移動通信 .2002(6). 8. 周航濱 、 夏安邦 、 張長昊 . 基于 Web服務(wù)的跨企業(yè)信息集成框架 J.計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) .2003(9). 9. 徐君毅 、 張友德 .單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 .2000（