GPRS无线通讯技术的应用-GPRS短消息接收的开发和实现开题报告

本科生毕业论文 (设计 )开题报告书 题 目 GPRS 无线通讯技术的应用 -GPRS 短消息接收的开发和实现 学生姓名 学 号 专业班级 计算机科学与技术 02101 班 指导老师 2006 年 3 月 15 日 论文（设计）题目 GPRS 无线通讯技术的应用 -GPRS 短消息接收的开发和实现 课题目的、意义及相关研究动态 ： 目前，移动通信领域正在经历从 2 代经 2.5 代逐步向第三代（ 3G）技术发展的过渡过程。 2.5G 是当前移动数据业务发展的首选。目前，全球对 3 代网络的发展都较为谨慎，移动通信网络 3G 技术尚未完善，标准也没有统一，第三代系统的商用估计要在 2003 年之后，在短时期内还不能进入实际的应用，在这期间， 2.5G 移动通信技术在将有一个较快的发展，在未来 3 5 年将成为移动数据业务的最主要的承载方式。 GPRS 通用分组无线业务是在现有 GSM 系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为GSM 用户提供分组形式的数据业务。 GPRS 利用了现有的 GSM 网络的无线 信道资源，以少量投资引入包交换核心节点（ SGSN， GGSN），并建立与分组交换，移动业务相适应的业务网络（包括各种网关、移动定位系统、个性化的门户、计费设施等等），从而在 GSM 无线网的基础上以低成本引入具有 “ 移动 ” 特色的互联网服务。 GPRS 采用与 GSM 同样的无线调制标准、同样的频带、同样的突发结构、同样的跳频规则以及同样的 TDMA 帧结构，同时，允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源，因此， GPRS 提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务，特别适用于间断的、突发性的 和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。 GPRS 短消息通过 GPRS 网络进行数据传输，具备网络覆盖面广、用户投资小、运营费用少的优点，对于监控采集点分散、覆盖面广、监控点不固定、实时性要求较低的监控采集系统具有无可比拟的优势。 课题的主要内容（观点）、创新之处： GPRS 系统利用现有的 GSM 体系结构传输数据分组，只需要进行很少的硬件和软件升级。一个 GPRS 终端用户可以同时占用 8 个无线信道，多个 GPRS 终端用户可以共享一个无线信道，无线部分可按需分配话音和分组信道，从而可以再为有效地利用网络资 源。 GPRS 采用TCP/IP 协议传输数据，理想情况下， GPRS 网络中传送一个最小的分组的时延约为 100ms。并且由于 GPRS 网络是构建在 GSM 网络之上的，所以可以吸引大量的用户群。 研究方法、设计方案或论文撰写提纲 ： 本课题采用的硬件开发平台是 Linux 嵌入式系统， Linux 是以核心为基础的、完全内存保护、支持多任务多进程，支持广泛的硬件。 GPRS 是通用的分组无线业务的英文简称，是在现有的 GSM 系统上发展出来的一种新的承载业务。 GPRS 对现有的 GSM 系统最根本的革新是在数据的传输上， GSM 是一种电路交换系 统，而 GPRS 是一种分组交换系统。 目前，移动子系统和监控中心子系统之间往往通过短消息方式传送数据。这种方式采用通常的无线GSM 发送接收设备就能实现短消息的传送，实现简单，具有通信成本低、频谱利用率高、系统容量大、业务种类多、保密性能好、抗干扰能力强、通话质量高、国际自动漫游等优点，它利用信令信道传输，不用拨号建立连接，直接把要发的信息加上目的地址发送到短消息服务中心，由短消息服务中心在发给最终的信宿，是目前应用最广泛的通信方案。 伴随着 GPRS技术的产生，它将传统电路交换数据连接速度由 14.4kbps提高到 100kbps。GPRS 的高吞吐量促使人们在 PDA 上实现各种无线应用，例如，移动邮件、无线互动游戏、无线互联网连接、移动电子商务等。用户无论何时何地都可以更快地接入数据、获得服务。当无线 PDA 成为便携式个人设备时，无线设备的尺寸成为了一个至关重要的因素。 GSM 模块解决方案必须高度集成，并将系统元件数目降至最低。一个高集成的 GSM 解决方案可以应用小巧的无线 PDA 中，从而提高了产品的便携性 。 一、需求分析： 短消息作为一项极具吸引力和人气的增值业务，越来越成为以话音业务为主导的移动通信网络的另一个重要卖点。种类繁 多的数据增值业务是基于短消息这种移动数据通信手段的，如手机银行、手机证券、信息点播、移动 OICQ 业务、无线电子邮件、无线数据和传真等。我们在这里把这些业务统称为短信息业务。据有关调查表明：目前全球 1 个月的短信息发送量已达到 150 亿条。率先开展此项业务的欧洲，每天发送的短消息为 2000 万条， GSM 运营商 8至 20的收入来自短消息。短信息业务像风暴一样席卷欧洲大陆。在中国，两大移动运营商正逐步实现短消息的互连互通。短消息和基于短消息的各种新业务层出不穷。短信息服务具有开通方便、收费低廉、内容丰富、应用广泛等特 点，因而迅速获得了移动用户的青睐。据预测，至 2005 年底，中国移动用户数将达到 3 84亿，无线数据用户数达 1 87 亿。短信所蕴涵的巨大的潜在商机受到运营商的高度重视。 无线数据采集与传输的应用范围非常广，它可以与 GPS(全球卫星定位 )技术相结合。嵌入式、分布式计算技术以及高宽带、高服务质量的网络通信技术发展迅速，提供了技术支持；把无线互连技术和 Linux 嵌入式系统相结合，可以真正为用户提供一个非常易于实现无线互连运行平台；无线互连如果离开 Linux 嵌入式平台，用户要么使用庞大的台式机实现互连功能，要么就 得为一个嵌入式系统花费大量的时间和资金去开发或购买相应的网络和数据接口协议。 二、功能分析： 将 TCP IP 协议写入嵌入式系统中，使嵌入式系统变成嵌入式 Internet 系统，嵌入式系统的控制器也对应的变成一个微型的网络服务器，当然在建设系统之前，应先对一些通用的模块的接口进行定义，如数据采集相关接口（如 RS232）、控制开关接口、GPRS 通信模块接口、数据加密解密模块等；除此之外，为了能和其他系统的数据兼容，我们还必须定义一些常用的数据接口，如数据库连接、文件读写借口、数据报文结构定义等。 三、系统结构设计 ： 短消息网关通信模块是整个短消息网关的基础。无论是计费、统计，还是超时重传，高质量的通信构架是必不可少的保障。这个通信构架不仅要完成基本的收发消息的功能，而且还要有好的结构以支撑各种业务需求，保证良好的扩展性。 无线数据采集与传输终端的设计可以有两套方案： 第一套：此方案硬件成本较低，即采用 89C51 等单片机实现数据采集和 TCP/IP 协议栈，但由于单片机本身没有 TCP/IP 协议栈，需要购买或自己开发，先期开发费用较高，而且其功能也比较有限。 第二套：即本文即将介绍的 Linux 嵌入式系统方案，硬件成本稍高，需要 Strong ARM或其他 CPU 芯片来支持，通过 Linux 上应用程序或驱动软件来完成所有的 数据的接收、处理、显示和发送等功能。 四、系统实现： 在前期工作完成之后着手进行系统实现，结合 Linux 嵌入式系统将其发送给远程服务中心。 GPRS 模块主要完成无线上网的功能，现在市场上已经有许多比较成熟的GPRS 模块。 GPRS 模块向外提供 RS232 接口，可以在嵌入式 Linux 中编写相应的 PPP 脚本拨号程序，直接驱动 GPRS 模块。这样所有采集到的数据就可以通过 TCPIP 通道发送到任意一个具有公网 IP 地址的主机上去 ,从 而实现数据的发送。 BSC 增加了一个新的功能模块：一个分组控制单元，用来控制分组信道。另外， BSC还有 GPRS 移动管理和 GPRS 寻呼的功能，同时也增加了与 SGSN 的业务和信令接口。GPRS 可以使用相同的物理信道群为话音业务服务，这样在一个小区内便同时存在着GPRS 信道和电路交换信道，其中一个电路交换信道分配给一个用户，而一个 GPRS 信道可以被多个用户共享。 五、测试： 短消息网关是无线互联网短消息业务中最为关键的一个设备，它为手机用户和互联网的信息资源架起了一座桥梁。本文中短消息网关的通信模块设计周全，结构合 理。经实验室测试，是一个稳定的系统。 在实现系统后，进行测试，及时发现问题和不足，予以改正和加强。 在这一课题研究过程中，主要工作任务有：（ 1） 开发网络芯片驱动程序，为上层提供读写IP 包的函数调用，以及接收到一个包后产生一个中断并完成中断的处理。 （ 2） 读取接收到的 IP 包，对 IP 包报头进行分析，处理 （ 3） 传输层数据处理，对于 IP 层处理后送来的数据进行传输层拆包分析，处理。 六、 结束语 ： 移动通信与 Internet 的飞速发展及相互融合，预示着 3时代的即将来临。GPRS使无线高速接入 Internet的理想变成现实 ，移动用户从而可以享受到 Internet的服务。作为一种基于 IP 的技术， GPRS 将分组数据业务引入了 GSM 网络，为网络运营商和用户都带来了巨大的好 处 。 GPRS 能够充分利用无线资源并且可以实施灵活的收费方式，也为GPRS 的商业应用奠定了更为坚实的基础。此外，移动数据在中国的发展具有特殊的意义，因为中国移动终端用户数量远大于计算机用户数量，可以预见 GPRS 在中国的发展有着美好的前景。 完成期限和预期进度 ： 完成期限： 2 个月 预期进度： 2006 年 2月 27日 3月 05日： 调研 、文献检索、开题报告； 3月 06日 3月 10日： 开题报告座谈会 3月 11日 4月 11日：外文资料翻译、系统 设计； 4月 12日 5月 12日：编码、测试； 5月 13日 5月 20日：撰写毕业设计报告； 5月 21日 5月 24日：上交毕业设计所有文档资料 (含系统、毕业设计报告等 )； 5月 25日 5月 26日： 填写答辩申请表，答辩资格审查； 5月 28日 5月 31日：毕业答辩； 6 月 08 日：第二次答 辩。 主要参考资料 ： 1. 王学龙著 . 嵌入式 Linux 系统设计与应用 M. 清华大学出版社 . 2. 钟章队 、 蒋文怡 、 李红君等著 . GPRS通用分组无线业务 M. 人民邮电出版社 . 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. 张静 、 钟章队 . GSM 中的通用分组无线业务 GPRS 电信技术 J.2002(2). 7. 赵志伟 . GPRS 技术及网络建设综述 J.移动通信 .2002(6). 8. 周航滨 、 夏安邦 、 张长昊 . 基于 Web服务的跨企业信息集成框架 J.计算机集成制造系统 .2003(9). 9. 徐君毅 、 张友德 .单片微型计算机原理与应用上海科学技术出版社 .2000（