基于GPRS网络的数据无线传输实现接口

摘 要：介绍了GPRS无线数据通信的工作原理及应用GPRS技术进行无线通信的设计方案、软硬件的实现。嵌入式GPRS无线通信技术为数据传输业务提供了极大的便利，缩短了应用系统的开发周期，减小了开发难度和风险，具有很高的市场应用前景。
关键词：GPRS CMS91-900/1800 P89C669 AT命令集 TCP/IP 嵌入式
　　目前的无线网络有GSM、GPRS、CDMA2000三种，GSM属于2G网络，会被后两者迅速替代，所以不考虑接入到GSM网。 GPRS、CDMA2000采用的是2.5G网络技术，是未来一段时间内中国国内将会普遍用到的。虽然说CDMA2000采用的是码分多址技术，在理论上比GPRS更为先进，但是在实际情况下由于网络条件等一些外来因素的影响，在国内表现并不如GPRS理想。所以还是考虑接入到GPRS网络。
GPRS无线数据传输系统应用范围相当广泛，几乎所有中低速率的数据传输业务都可以应用，如城市配电网络自动化、自来水、煤气管道自动化、商业POS机、INTERNET接入、个人信息、股票信息、金融、交通、公安等。除了支持传统的互联网应用，GPRS也可使无线终端支持B2B、B2C 的电子商务和电子支付、股票交易、银行转帐等应用。GPRS同样可以应用于公司内部网（INTRANET），基于IP的远程LAN 接入，使无线终端成为LAN的延伸。但是，普通的GPRS模块在使用时有些局限性，它没有内嵌TCP/IP协议栈，需要用户提供TCP/IP 的支持；就是说，需要在使用GPRS 模块的上位机单片机系统中嵌入TCP/IP，这是一个复杂而繁琐的工作，有时甚至超过了应用本身的工作量。基于提供一种简便实用的GPRS 通讯解决方案的需求，作者开发了嵌入式GPRS移动无线通信模块，它内嵌了TCP/IP协议栈，简化了接口设计，实现了数据在用户终端和服务器之间的透明传输，使用户可以方便地应用GPRS 技术实现远程的无线数据传输。
一、GPRS无线通信技术
1．GPRS网络的构成
GPRS(General Packet Radio Service)是通用分组无线业务的简称。GPRS是GSM Phase2.1 规范实现的内容之一，能提供比现有 GSM 网 9.6kbit/s 更高的数据率。GPRS 采用与 GSM 相同的频段、频带宽度、突发结构、无线调制标准、跳频规则以及相同的 TDMA 帧结构。因此，在 GSM 系统的基础上构建 GPRS 系统时，GSM 系统中的绝大部分部件都不需要作硬件改动，只需作软件升级。
构成 GPRS 系统的方法是：
（1）在 GSM 系统中引入 3 个主要组件
①GPRS 服务支持结点(SGSN, Serving GPRS Supporting Node)
②GPRS 网关支持结点(GGSN, Gateway GPRS Support Node)
③分组控制单元(PCU)
（2）对 GSM 的相关部件进行软件升级。 GPRS 系统原理如图1所示：
图1 GPRS系统原理图
2．GPRS通信过程
在GSM 基础上增加网络设备主要有：
PCU:通过对基站子系统（BSS）进行软件升级，一种被称为分组控制单元（Package Control Unit，PCU）的新型GPRS实体将被用来处理数据业务量，并将数据业务量从GSM话音业务量中分离出来。PCU增加了分组功能，可控制无线链路，并允许用户接入同一无线资源。
SGSN:GPRS业务支持节点（Serving GPRS Support Node，SGSN）为用户和GGSN提供分组路由和隧道等功能。GPRS分组从基站直接发送到SGSN节点，而不是通过移动交换中心MSC连接到语音网络上。
GGSN:支持节点网关（Getway GPRS Support Node，GGSN是GPRS网络连接其他网络（如Internet）的关键设备； GGSN对接收自SGSN的分组数据进行相应的处理后，发送到目的网络中,如Internet或X.25网络；而来自Internet的标识有移动终端地址的IP包，由GGSN接收，再转发到SGSN，继而传送到移动终端上。