单片机拨号后PPP的链接的建立

1、基于PPP协议的单片机拨号上网设计与实现 摘要：通过简化TCP/IP协议簇，讨论数据包的配置，设计并实现了一个单片机拨号上网系统。 关键词：单片机协议 TCP/IP 数据包介绍1990年代，以互联网为代表的计算机网络通信技术的发展和应用取得了前所未有的突破和成功，单片机互联网技术在生活和现代建设的各个方面的应用研究也随之成为当今的热门话题。 8位、16位单轨枕因其较好的性价比在测控领域仍占有重要的一席之地。这些单片机的RAM和ROM一般都很小，而且网络协议通常嵌入在操作系统中，所以不可能直接在这样的单片机中安装庞大的操作系统。因此，要实现上述单片机通过拨号直接连接互联网，主要需要考虑的技术是如

2、何在单片机上嵌入符号所需的简化网络协议。这是本文的主题。本文重点分析了所使用的数据包的类型和选项，并给出了几种典型数据包的格式。一、PPP协议简介IETF成立了一个小组，引入了点对点线路的数据链路层协议，成为了正式的互联网标准。这项工作定义了 PPP（Point-to-Point Protocol），即点对点协议，并由 RFC 文档 RFC1661 进一步阐明，后来由 RFC1662 和 RFC1663 进一步阐明。 PPP 处理错误检测、支持多种协议、允许在连接时钟上协商 IP 地址、允许身份验证以及对 SLIP 进行的许多其他改进。尽管许多互联网服务提供商仍然支持 SLIP 和 PPP，但

3、未来显然属于 PPP，无论是拨号线路还是路由器和路由器的租用线路。 PPP完成三件事：(1) 将一帧的尾部和下一帧的头部分清楚的取景方式。这种帧格式还处理错误检测。(2)当线路不再需要时，跳出线路，测试线路，协商选项，再次小心释放链路控制协议。该协议称为链路控制协议 (LCP)。(3) 以与所使用的网络层协议无关的方法协商使用网络层的哪些选项；对于每个支持的网络层，所选方法具有不同的网络控制协议 (NCP)。 NCP是Internet中的IPCP（TCP/IP协议）。 PPP数据帧格式如图1所示。 2.基于PPP协议单片机拨号上网的设计与实现1 概述本方案选用的单片机是ADAM5510。是研华

4、公司推出的一款功能强大、价格适中的单片机。开发了一个非常类似于常见的Turbo C接口的集成开发环境，这个IDE可以灵活地编辑、编译、模拟、启动和调试5510系列软件）。 ADAM5510的功能模块如图2所示。这款单片机的硬件结构比较完整，可以集中精力分析TCP/IP协议和软件的实现。本方案中物理层接口采用：单片机通过RS-232与Modeem通信，线路与Modem相连。微控制器直接从 RS-232 端口发送和接收数据。二、原理及程序流程系统原理如图3所示，测试程序如图4所示。3.简化PPP协议配置各种数据包(1) LCP封装的配置LCP 数据包的配置如图 5 所示。一个。 LCP 封装概述L

5、CP报文分为三种：链路配置报文，用于建立和配置链路，包括Configure Ack、Configure Nak、Configure Request、Configure Reject； b 链路结束包，用于结束链路，包括终止请求、终止确认；c 链路维护包，用于管理和调试链路，包括代码拒绝、协议拒绝、回声请求、回声回复、丢弃请求。 LCP 包最常见的选项是：1 最大接收单元、2 异步控制字符映射、3 验证协议、7 协议字段压缩、8 地址和控制字段压缩。湾。 LCP 封装类型的选择在本文中，仅使用了三个 LCP 数据包 Configure-Request、Reject 和 Ack，这是实现响应所需的

6、最低限度。单片机发送的Request选项是我们预先设置好的，如果有ISP发送的选项我们不接受，单片机回复一个Reject，任何一方在接受请求时发送一个Ack，所以NAK 数据包不被处理。本文也没有处理剩下的七种数据包。通过单片机在程序的控制下重拨，解决了任何原因导致的链路终止问题。C。 LCP 选项的选择由于我们每次发送（接收）的数据较少（由于单片机RAM的限制，设置的缓冲区很小），MRU选项的默认值为1500字节，最小值为576字节，所以测试程序不支持选项 1；必须支持选项 2；选项 3 提供了一种发送密码的方法，其参数可以是 0 xc023 或 0 xc223。为简单起见，本文的测试程序选

7、择0 xc023作为选项3的参数，这样程序就会以明文的形式将用户名和密码以数据包的形式发送出去。测试程序不请求选项7和8的服务，即按照默认发送的数据包含PPP协议字段和控制字段。 (2) PAP包的配置由于在 LCP 包中使用了选项 3，因此需要 PAP 包。为简单起见，程序中只交换了一个PAP包，但是已经完成了用户的身份认证，如图6所示。(3) IPCP数据包的配置IPCP 选项是关于 IP 地址和 IP 压缩的，选择了选项 3（IP 地址）进行测试。程序通过发出无效地址请求 ( ) 并等待服务器回答 NAK（选项 3）从 NAK 数据包中获取其正确地址。 IPCP 数据包的配置如图 7 所

8、示。(4) CCP包的处理一些服务器尝试协商压缩，但由于我们关心程序大小（越小越好）而不是数据传输速度，所以 CCP 请求被拒绝。 (5)IP包的处理协商好PPP协议的选项后，就可以进行数据传输了。此外，为简单起见，使用 UDP 协议而不是 TCP 协议。数据的正确性由应用程序控制。(6) 验证在（48）端，安装了Netxray 3.0版本的网络嗅探器。使用该软件，可以方便的检查本机数据包的功能，我们验证源端发送的数据的测试程序是可行的。结束语针对实际应用，本文对庞大的TCP/IP网络协议组进行了简化，分析了简化协议组中的各种数据包，给出了测试程序要发送的数据的具体打包过程。完整的 TCP/I

9、P 协议非常庞大，只能嵌入到 32 位以上的单片机中运行。我们只需要软件中的 3KB（ROM 字节）即可运行。在接收数据的目的地，在PC上安装Netxray 3.0软件，对测试程序的结果进行测试，验证最终在目的地接收到的数据就是我们在源端发送的数据，所有的数据包符合 TCP/IP 规范。PPP拨号实现GPRS与Internet数据通信的具体实现流程(2010-01-05 20:28:39) HYPERLINK javascript:; 标签： HYPERLINK %20%20%20%20:/uni.sina%20%20%20% t _blank 杂谈分类： HYPERLINK %20%20%2

10、0%20:/blog.sina%20%20%20% t _blank GPRSPPP拨号实现GPRS与Internet数据通信的具体实现过程：1、关闭GPRS模块的ECHO，MCU向GPRS模块发送ATEOV1。2. 完成访问初始化：AT+CGDCONT=1, IP, CMNET。3.呼叫CMNET：ATD*99*1#。4. MODEN 返回正确的 CENNECT 信息。5. 终端根据服务器ISP提供商的主动发送LCP数据包（REQ、ACK、Reject）进行链路协商不同可能不同ISP选项如果终端没有收到爱，则返回Reject服务器ISP发送LCP（Request）终端ACK，不拒绝Rejec

11、t；任何一方在接受请求时都发送ACK，并且不处理NAK包如果链接不通，会重复发送（程序和MCU机制完成），直到连接成功6. LCP配置成功进入PAP认证。目前，中国移动使用明文密码进行身份认证。认证通过读取SIM卡信息识别用户名和密码来完成身份认证。因此，发送用户名和密码的数据包可以为NULL。7、PAP通过后，需要进行IP协调配置（IPCP），选项3配置（IP地址）和网关和DNS配置信息可以省略，发送NAK选项3配置，发送00.00.00.00给服务器，返回终端的当前IP，这个IP是否可用取决于CMNET的设置如果CMNET关闭了局域网的直接路由，可以通过PC+GPRS的方式进行PING测试

12、，测试通过即可。否则需要进行IP地址和端口的映射转换后才能进行通信。8、IPCP通过后，必须有相关的NCP协议选择TCP/IP或UDP为网络层协议进行数据传输。在该方案中，无需考虑相关的网络层数据传输协议。9.模式转换，GRRS不中断连接的数据模式AT 命令状态使用+命令切换，如果切换回数据状态，输入ATO到CMS91 GPPRS MODULE。10.中断GPRS的PPP连接，可以用LCP包/或者ATCommand 状态下的 ATH 命令挂断当前连接。11.GPRS 接入互联网后，当信道正在通信时，任何来电均无响应。如果没有数据传输，此时通话信息可以到达GPRS MODULE。由于此时模块处于

13、数据状态，所以只能通过RING管脚获取信息，不能使用MULTIPLEX。如果 MCU 需要处理一个呼叫，它可以切换到 AT Command 状态。 .嵌入式单片机PPP协议应用研究摘要：介绍了PPP协议的原理、 HYPERLINK %20%20%20%20:/%20%20%20%20dzsc%20%20%20%20/product/searchfile/361.html t _blank 单片机与PC机之间建立PPP连接以及程序流程。关键词：PPP协议，单片机，单片机，PPP协议PPP协议（点对点协议）提供了一种在串行点对点链路上传输数据报的方法，支持异步8位数据和面向位的同步连接（如 HYP

14、ERLINK %20%20%20%20:/%20%20%20%20dzsc%20%20%20%20/stock-ic/ISDN.html t _blank ISDN ）。它为管理两点之间的会话提供了一种有效的方法，并且正在取代 SLIP（串行线路接口协议）协议作为点对点网络的标准。嵌入式单片机PPP协议是将PPP协议嵌入到单片机中，实现单片机与计算机之间的PPP数据传输，使其既可以作为PPP连接的客户端，也可以作为PPP连接的客户端。独立的PPP HYPERLINK %20%20%20%20:/%20%20%20%20dzsc%20%20%20%20/product/searchfile/53

15、68.html t _blank 服务器。它在家电控制和小型数据 HYPERLINK %20%20%20%20:/%20%20%20%20dzsc%20%20%20%20/product/searchfile/6424.html t _blank 传输系统中具有非常广阔的应用前景，并且具有成本低、传输稳定的特点，是目前单片机研究的热点之一。1 PPP 的工作原理PPP 使用高级数据链路控制 (HDLC) 协议作为在点对点链路上打包数据报的基本方法。使用可扩展链路控制协议 (LCP) 建立、配置和测试数据链路。使用网络控制协议套件 (NCP) 来构建和配置不同的网络层协议，PPP 允许同时使用多

16、个网络层协议。为了在点对点链路上建立通信连接，发送方 PPP 首先发送 LCP 帧来配置和测试数据链路。 LCP 建立数据链路并协调选定的设备后，发送方 PPP 发送 NCP 帧来选择和配置一个或多个网络层协议。选择的网络层协议配置完成后，就可以将各个网络层协议的数据包发送到数据链路上。配置的链路会一直保持通信状态，直到 LCP 帧或 NCP 帧明确提示关闭链路，或其他外部事件发生。 PPP连接状态图如图1所示。1.1 连接死亡阶段连接的开始和结束都要经过这个阶段。当外部事件表明物理层准备就绪并可以使用时，PPP 进入连接建立阶段。此时，LCP 自动机处于初始阶段。当 LCP 自动机转换到链路

17、建立阶段时，将向 LCP 自动机发送一个 UP 事件。1.2 连接建立阶段LCP 用于交换配置包和建立连接。一旦发送和接收成功配置的数据包，交换就完成并进入 LCP on 状态。除非在配置交换期间更改，否则所有配置选项都采用默认值。 LCP 只会配置那些与特定网络层协议无关的选项。收到 LCP 配置包后，链路将从网络层协议阶段或认证阶段返回到链路建立阶段。1.3 认证阶段在某些连接情况下，希望在允许网络层协议交换数据之前执行对等身份验证。默认情况下，不需要身份验证。必须在连接建立阶段提出认证要求，然后进入认证阶段。如果认证失败，则进入连接终止阶段。在这个阶段，只处理连接协议、认证协议和连接质量

18、测试数据包。 1.4 网络层协议阶段一旦PPP完成了上述阶段，就进入了网络协议阶段。每个网络层协议（如IP、IPX、AppleTalk等）都必须单独配置相应的网络控制协议（NCP），每个网络控制协议可以随时开启或关闭。在这个阶段，LCP协议自动状态机开启，接收到的任何不支持的协议报文都会返回一个协议拒绝报文，所有接收到的支持的报文都会被丢弃。此时链路上循环有LCP数据包、NCP数据包和网络协议数据包。1.5 终止连接阶段PPP 连接可以随时终止。 LCP 通过交换连接终止数据包来终止连接。当连接终止时，PPP 会通知物理层采取适当的行动。只有当物理层断开时，连接才真正终止。在这个阶段，所有收到

19、的非 LCP 数据包都将被丢弃。2 PPP数据结构PPP数据帧结构如表1所示，PPP协议符号如表2所示。每个 PPP 数据包都以 0 x7E 数据标志开始和结束。在起始标志之后，有两个HDLC常数：地址常数0 xFF和控制常数0 x03。协议字段的长度通常为2字节，表示信息字段中包含的协议及其处理信息。其后是代码（Code）、标识符（ID）和长度字段（Length）。事实上，它们都是有效载荷的一部分。信息字段的长度最多为 HYPERLINK %20%20%20%20:/%20%20%20%20dzsc%20%20%20%20/stock-ic/1500.html t _blank 1500字节

20、。代码部分用于指示 LCP、PAP、IPCP 或 CHAP 协议数据包中的某种类型。通常，用于表示 IP 自寻址信息包的标识符为 0 x45。每个帧的 ID 都是唯一的，所有的协议间协商和响应都通过 ID 链接在一起。唯一的例外是 PPP 协议帧被压缩成 IP 寻址的数据包。此时，ID代表一种服务类型。有效负载部分是可变的，并且可以随着请求和响应的变化而相应变化。在IP自寻址的情况下，IP数据包的大小与PPP协议帧的大小兼容，有效载荷包含相关协议的协商和数据包的保留。然后有一个2字节的循环冗余校验码来检测数据帧中的错误。由于标志字符的值为0 x7E，所以PPP出现在信息字段中时需要对该字符进行

21、转义。具体实现过程如下： (1)遇到字符0 x7E时，需要连续传输2个字符：0 x7D和0 x5E，实现标志字符的转义。(2)遇到转义字符0 x7D时，需要连续传输2个字符：0 x7D和0 x5D来实现转义字符的转义。(3) 默认情况下，如果字符的值小于0 x20（如ASCII控制字符），一般会进行转义。比如遇到字符0 x01时，需要连续传输两个字符0 x7D和0 x21（此时第6位补码后变为1，前两种情况变为0）。这样做是为了防止它们出现在两个主机的串行 HYPERLINK %20%20%20%20:/%20%20%20%20dzsc%20%20%20%20/product/searchfi

22、le/5540.html t _blank 接口驱动程序或调制解调器 HYPERLINK %20%20%20%20:/%20%20%20%20dzsc%20%20%20%20/product/searchfile/3481.html t _blank 中，因为它们有时会将这些控制字符解释为具有特殊含义。另一种可能性是使用链接控制协议来指定这 32 个字符的某些值是否需要转义。默认值是转义所有 32 个字符。可以在 RFC1661 文档中找到 PPP 协议的详细描述。3 单片机PPP协议单片机PPP协议是PPP协议在单片机中的应用，有自己的特点。单片机的存储空间只有64KB，PPP协议包括LCP

23、、PAP、IPCP和NCP等协议，以及数据传输协议（ TCP/IP 、UDP等）、各种压缩协议等。建立连接后使用。 HYPERLINK :/ dzsc /stock/T/TCP-IP.html t _blank 这些协议不可能完全嵌入到单片机中，只能根据实际需要选择其中的一部分。例如，使用UDP协议代替了功能比较齐全但协议容量太大而无法传输数据的TCP/IP协议，传输中基本不用数据压缩协议。略过单片机作为服务器端时的密码验证过程，省略IPX、AppleTalk等。网络层协议等。也就是说，本文的单片机PPP协议实际上只包括了从建立PPP连接到实现简单数据传输所必需的协议，并不包括所有的功能。 P

24、PP 协议。该协议的选择取决于硬件的客观限制和实际应用需求。4 单片机PPP协议PPP连接的建立单片机建立的PPP连接状态如图2所示。其中，C51系统是植入了PPP协议的51系列单片机，线路部分也可以是某个网络，甚至是互联网的一部分。单片机PPP协议流程图如图3所示。PPP连接的建立主要经过LCP协商、密码认证、网络层协议配置三个阶段。4.1 LCP处理阶段首先，服务器发送第一个LCP包后，服务器向除密码认证外的所有选项返回一个PPP拒绝包，然后服务器强制认证协议协商（否定帧中的PAP和CHAP都是先前的发送）。然后服务器返回一个拒绝包给 CHAP，在本文中用 PAP 代替。然后服务器端同意并

25、返回一个新的请求，这需要 PAP。接下来，PAP 被确认，系统协商丢弃字符映射。最后，所有控制功能都被服务器端协议丢弃。以下是服务器发送的 LCP 连接字符串：0000: 7E FF 03 C0 21 01 71 00 2B 01 04 06 40 05 06 3A 5D 8B B4 02 06 000016: 00 00 00 11 04 06 40 17 04 00 64 00 02 03 04 C0 23 13 09 03 08 00002C：03 0A 2C 2C 95 7F 7E分析如表 3 所示。4.2 PAP处理阶段首先，系统向服务器发送 PAP 数据包，然后服务器使用用户 ID

26、 和密码进行身份验证。 PAP密码认证协议在RFC1334中有详细定义，主要为拨号网络提供密码保护。此选项是可选的。在本应用软件中，强制MCU与PC协商的选项中，PC需要密码认证，MCU侧不需要。所以如果PC作为服务器，单片机需要发送用户名和密码；如果使用单片机作为服务器，则不需要密码验证。 PAP 的格式如图 4 所示。以下是单片机发送给PAP的数据包：7E FF 03 C0 23 01 06 00 0C 03 7A 77 6D 03 7A 77 6D分析如表 4 所示。在PC向单片机LCP选项发送确认后，PC向单片机发送IPCP请求之前，单片机向PC发送PAP数据包。4.3 IPCP处理阶

27、段IPCP用于设置PPP连接中的网络环境，包括IP地址、IP压缩协议、DNS服务器地址等都是通过IPCP协商的。首先，服务器发送一个IPCP协商请求，然后系统向除IP地址之外的所有操作返回一个拒绝包。由于先前的发送被拒绝，服务器发送一个只包含 IP 地址的回复。此时系统相当于服务器端IP地址认证，然后通过请求信息和IP地址完成三次握手协议。然后服务器返回一个包含预先分配的 IP 地址的拒绝数据包。此时连接已建立并具有指定的 IP 地址。 IPCP 帧的格式也与 LCP 类似：一个字节的代码，后跟标志、长度和选项。配置好 IP 协议的选项后，就可以开始通信了。 IPCP 的详细描述在 RFC13

28、32 中。建立连接后，PPP会在原有协议的基础上 HYPERLINK %20%20%20%20:/%20%20%20%20dzsc%20%20%20%20/stock-ic/CONTROL.html t _blank 调用网络协议UDP（User Datagram Protocol）和ICMP（Internet Control Messages Protocol）。关于用户数据包协议UDP的详细信息，请参考RFC882和RFC883文档； Internet 信息控制协议 ICMP 的详细信息，请参考文档 RFC792。scj2002.blog.163./blog/static/4258750/

29、GPRS数据传输设计（一）摘要（原创）概括移动通信和互联网的快速发展，使人类自由通信的梦想接近实现，两者的结合也为传统产业的发展提供了新的机遇。本文研究了最新的移动通信数字通信技术GPRS，并将该技术应用到传统的数据采集和监控系统中。两者的结合为移动数字通信的发展提供了良好的市场，也为数据采集和监控系统提出了一种新的实现方法。本文采用理论与实践相结合的方法，在深入研究GPRS技术和Internet主要通信协议PPP和TCP/IP协议的基础上，设计了一个通用的GPRS数传模块。模块有GPRS网络和短信两种工作模式，支持TCP和UDP两种通信协议。采用GPRS数传模块实现超声波流量计数据采集与监测

30、系统。该系统包括采集终端、通信服务器、数据库服务器和用户终端。系统通信部分采用TCP协议。每个数据终端通过GPRS数传模块与服务器建立连接。用户终端提供列表、图形等多种数据显示方式。独立的通信服务器和数据库服务器为系统提供了足够的可扩展性。本文讨论了GPRS、PPP和TCP/IP协议的工作原理，提出了通用的数据采集和监控系统协议，实现了GPRS通信模块和超声波流量计数据采集和监控系统。这些内容可以为嵌入式PPP和TCP/IP协议的实现提供参考，为终端广泛分布的数据采集和监控系统的设计和实现提供新思路。随着第三代移动通信系统的出现，移动数据通信将具有更高的通信速率和更广的覆盖范围，采用移动通信技

31、术的数据采集和监控系统将能够更快、更好地传输更多的数据。因此，本系统具有广阔的发展空间。关键词：通用无线分组业务，数据采集与监控系统，点对点通信协议，传输控制协议GPRS数据传输设计（二）GPRS原理1（原创） HYPERLINK %20%20%20%20:/scj2002.blog.163%20%20%20%20/blog/ l m=0&t=1&c=fks_094067092084085070087095074070081084087071083095085 o 电子技术 电子科技2008-01-25 22:42:58 阅读 725 条评论 0 字号：大、中、小 订阅 HYPERLINK %

32、20%20%20%20:/img.blog.163%20%20%20%20/photo/ckykIa6ShhQ_O1fXOzXGFg=/5120874251297488220.jpg t _blank 第二章 GPRS原理GPRS系统是在GSM网络的基础上发展起来的一种数据传输网络。为了支持数据传输，GPRS在GSM系统中增加了很多支持节点。要使用GPRS进行数据传输，必须掌握GPRS的工作流程。本章主要介绍GPRS系统的结构和数据传输过程。首先介绍了移动数据网络的发展历程，其次介绍了GPRS系统的结构。系统过渡过程。2.1 移动数据网络发展历程公用数据网是随着移动通信网的发展而发展起来的，商

33、用移动数据网经历了两个发展阶段13-15。 1990年代中期叠加在模拟蜂窝网络AMPS（Advanced Mobile Phone System，高级移动系统）上的第一代公共数据网络被称为蜂窝数字分组数据（CDPD）。但是，随着第二代数字蜂窝网络GSM的快速发展，CDPD在我国并未得到广泛推广。 2000年初，GPRS建立在GSM网络的基础上。 GSM/GPRS是GSM网络的升级版。通信网络向第三代演进的重要阶段。CDPD网络叠加在AMPS之上，采用数字调制技术（GMSK）提供分组数据的增值服务。 CDPD包传输方式有两种：固定专用信道和调频方式。 1992年4月，美国IBM与八家最大的蜂窝运

34、营公司宣布联合开发CDPD系统，其模拟网络覆盖面积占美国95%。到1999年下半年，美国CDPD网络覆盖地区的人口达到1.4亿，占总人口的55%。 1997年，我国在、等6个城市建立了CDPD网络。模拟蜂窝网络虽然取得了巨大的成功，但也暴露了一些问题。例如频谱利用率低、移动设备复杂、成本较高、业务种类有限、通话容易被窃听等。主要问题是其容量已不能满足移动用户日益增长的需求。解决这些问题的方法是开发新一代数字蜂窝移动通信系统。数字无线传输的频谱利用率高，可以大大提高系统容量。此外，数字网络可以提供语音和数据的各种业务服务，并兼容ISDN等。事实上，早在1970年代后期，当模拟蜂窝系统还处于发展阶

35、段时，一些发达国家就开始研究数字蜂窝移动通信系统。到 1980 年代中期，欧洲率先推出了泛欧数字移动通信网络系统。随后，美国和日本也开发了自己的数字移动通信系统。 1995年，我国GSM网络正式开通，开启了我国数字移动通信网络。GPRS作为第二代移动通信技术GSM向第三代移动通信（3G）的过渡技术，早在1993年就由英国BT Cellnet公司提出，是GSM Phase2+（1997）实现的内容之一。 ） 规定。一种基于 GSM 的移动分组数据服务，为用户提供移动分组的 IP 或 X.25 连接。 GPRS在原有GSM网络的基础上叠加了一个新的网络。同时在网络中加入一些硬件设备，对软件进行升级

36、，形成新的网络逻辑实体，提供端到端的广域无线IP连接。通俗地说，GPRS是一种高速数据处理技术。它基于分组交换技术。通过GPRS，用户可以在移动状态下使用各种高速数据服务，包括收发电子邮件、浏览互联网等。 GPRS是一种新的GSM数据服务，它提供移动用户和数据网络之间的连接，为移动用户提供高速无线IP和X.25服务。 GPRS采用分组交换技术，每个用户可以同时占用多个无线信道，同一个无线信道可以被多个用户共享，资源得到有效利用。 GPRS技术160Kbps的高速传输，几乎可以让无线上网达到公网ISDN的效果，实现“随身上网”。使用GPRS，可以分组发送和接收数据，通过基于流量计费的方式，用户可

37、以一直在线，从而降低了服务成本。当然，作为一种过渡技术，GPRS还有很多不足之处，尤其是数据传输速率与理论值相差较大。为了更好地满足移动宽带通信的要求，早在GSM投入商用时，人们就提出了第三代移动通信（3G）的概念。频谱效率高；支持移动多媒体业务，即室内环境支持2Mbps，步行/室外到房间支持384kbps，车速环境支持144kbps等高速移动数据通信。2.2 GPRS系统结构GSM系统主要由移动台(MS)、基站子系统(BSS)和网络子系统组成。基站子系统由基站收发台（BTS）和基站控制器（BSC）组成；网络子系统包括：移动交换中心（MSC）、运维中心（OMC）、归属位置寄存器（HLR）、访问

38、位置寄存器（VLR）、鉴权中心（AuC）和设备标志寄存器（EIR）。 GPRS数据网络是在GSM系统的基础上增加功能实体完成数据通信而形成的。这些变化包括：增加了服务GPRS支持节点（SGSN）、网关GPRS支持节点（GGSN）、充电网关（CG）和域名服务器（DNS），GPRS和GSM共享基站系统，但增加了一个数据包控制单元（PCU）和升级基站子系统的软件。 GSM 系统中的所有数据库都需要进行软件升级，以处理 GPRS 引入的新呼叫模型和功能。 HLR和VLR尤其需要对GPRS业务进行功能升级，因为GPRS必须监测和跟踪移动台。此外，为了控制移动台账户接入网络的安全和认证，必须提高EIR和A

39、uc数据库的性能。同时，为了连接两个公共陆地移动通信网络，在网络边界上增加了一个边界网关（BG）。图2-1是GSM网络叠加GPRS业务的结构图。 2.2.1GPRS网络的主要实体GPRS网络中的实体包括原有的GSM网络实体和新增的支持GPRS业务的实体。 GSM网络原有实体支持传统电路交换业务，GPRS实体支持分组交换业务。(1) GSM电路交换业务实体121.移动站（MS）移动台是GSM系统中用户使用的设备，按类型可分为车载台、便携终端和手机。移动台通过无线接口与GSM系统连接，具有无线传输和处理功能。此外，移动台还提供与用户的接口，如麦克风、扬声器等，或提供与终端设备的接口，如串口、无线红

40、外接口等。移动台的一个重要组成部分是用户识别模块(SIM)，即SIM卡，它包含与用户相关的无线接口信息以及认证和加密信息。 GSM系统通过SIM卡识别用户，所有使用GSM标准的移动台都需要插入SIM卡。2.基站子系统（BSS）基站子系统主要由基站收发台（BTS）和基站控制器（BSC）组成。基站控制器控制由基站收发器、双工器和天线组成的无线电部分，以及各种接口组成的部分。一方面，基站子系统通过无线接口与移动台相连，进行无线发射、接收和无线资源管理。之间的通信连接。3. 网络子系统（NSS）网络子系统的主要功能包括：数据交换、移动性管理和安全管理。主要完成移动用户与移动用户、移动用户与固定用户之间

41、的通信管理。网络子系统包括许多通信实体，主要描述如下。1）归属位置寄存器（HLR）HLR可以看作是GSM系统的中心数据库，因为它存储了HLR管辖范围内所有移动用户的相关数据。其中，静态数据包括用户、接入能力、用户类别和补充业务等，动态数据包括用户何时漫游。相关信息。2）访问位置寄存器（VLR）VLR 中存储的是访问移动用户进入其控制区域的相关数据。这些数据是从移动用户的归属位置寄存器中获得并临时存储的。一旦移动用户离开VLR的控制区域，临时存储的移动用户数据就被删除。3）认证中心（AuC）GSM系统采取了特殊的通信安全措施，包括对移动用户、语音、数据和无线链路上的信令的认证。这些认证信息和加密

42、密钥存储在认证中心，以防止未经授权的用户访问系统，确保无线通信安全。4）移动交换中心（MSC）移动交换中心是网络的核心。提供交换功能，连接BSS、HLR、VLR、AuC、固网等实体，实现移动用户与固网用户、移动用户与移动用户的连接。 MSC 从三个数据库（HLR、VLR 和 AuC）中获取处理用户位置注册和呼叫请求所需的所有数据。 MSC作为网络的核心，还支持位置注册和更新、切换和漫游等多种功能。(2) GPRS分组交换业务实体31. GPRS支持节点（GSN）GPRS支持节点 GSN是GPRS中最重要的网络节点，包括支持GPRS所需的主要功能。 GSN具有移动路由管理功能，可接入各类数据网络

43、，可接入GPRS寄存器。 GSN可以完成移动台与各种数据网络之间的数据传输和格式转换。 GSN可以是类似于路由器的独立设备，也可以与GSM中的MSC集成在一起。 GSN有两种类型：GPRS业务支持节点（Serving GPRS Support Node，SGSN）和GRPS网关支持节点（Gateway GPRS Support Node，GGSN）。SGSN是为移动终端提供GPRS服务的支撑节点。 SGSN的主要功能是记录移动台当前的位置信息，完成移动台与SGSN之间移动分组数据的发送和接收。用于连接到 IP 网络、公司网络、Internet 或 X.25 网络。在开通GPRS业务时，SGSN

44、建立移动管理环境，其中包含移动终端的移动性和安全性信息。GGSN是SGSN与外部分组数据网络的连接点，在GPRS网络系统本身也提供隧道能力。 GGSN的主要功能是与外部数据网络进行交互。 GGSN利用SGSN记录的移动台位置的路由信息及时更新位置目录，将在GPRS骨干网上压缩的外部数据网络协议包发送给当前为移动台服务的SGSN。它还将外部数据网络数据包解压缩并传输到相应的数据网络，并收集发送到计费网关的计费数据。SGSN和GGSN的功能可以由一个物理节点实现，也可以分别在不同的物理节点上实现。它们都应该具有 IP 路由功能并且能够连接到 IP 路由器。当SGSN和GGSN位于不同的公共陆地移动

45、通信网络（Public Land Mobile Network，PLMN）时，它们通过Gp接口互连。 SGSN可以通过任意一个Gs接口向MSC/VLR发送定位信息，也可以通过Gs接口接收来自MSC/VLR的寻呼请求。有关网络接口 (Gp, Gs) 的详细信息，请参阅部分。2.2.22、GPRS骨干网 在GSM系统中增加GPRS业务时，必须增加GPRS骨干网以支持数据传输。 GPRS有部分PLMN骨干网和外部PLMN骨干网。部分PLMN骨干网是指位于同一个PLMN上并与多个GSN互连的IP网络。外部PLMN骨干网是指位于不同PLMN上并与GSN和部分PLMN骨干网互联的IP网络，如图2-2所示。

46、每个PLMN骨干网都是一个IP专网，仅用于传输GPRS数据和GPRS信令。 IP专用网络是采用一定的访问控制机制来达到所需安全级别的IP网络。两个部分 PLMN 骨干网使用边界网关 (BG) 和外部 PLMN 骨干网连接，并通过 Gp 接口连接。外部 PLMN 骨干网的选择取决于包含 BG 安全功能的漫游协议。 BG 不在 GPRS 中。法规清单。外部PLMN可以是分组数据网络。在GPRS骨干网中，GSN实体通过Gn接口连接，它们之间的信令和数据传输在同一个传输平台上进行。使用的传输平台可以在ATM、以太网、DDN、ISDN、帧中继等现有传输网络中选择。2.2.3运输平台在 中讨论。3. GS

47、M实体更新为了支持GPRS业务，一些原有的GSM系统需要升级，包括：基站子系统必须增加两个单元：信道编解码单元（Channel Code Unit，CCU）和分组控制单元（Packet Control Unit，PCU）。其中，CCU用任何压缩编码技术处理新的编码方案； PCU负责提供与GPRS网络的接口和管理时隙分配。 CCU 位于基站收发器中，而 PCU 可以位于网络服务子系统或基站控制器中，但 PCU 始终是 BSS 的一部分。移动台MS必须升级以支持GPRS。移动台MS必须能够工作在三种工作模式中的一种，选择哪种工作模式由MS申请的业务决定：即只有GPRS业务，GPRS和其他GSM业务

48、，或者根据实际情况女士。能够同时运行 GPRS 和其他 GSM 服务。 A类（Class-A）运行模式：MS申请GPRS和其他GSM业务，MS可以同时运行GPRS和其他GSM业务。 B类（Class-B）运行模式：一个MS可以同时监听GPRS和其他GSM业务的控制信道，但只能同时运行一项业务。 C类（Class-C）操作模式：MS只能使用GPRS服务。2.2.2GPRS逻辑架构从逻辑上讲，GPRS是在原有的GSM系统中增加了SGSN和GGSN两个节点，如图2-3所示。由于GSM通信网络的规模和运行环境的不同，GSM系统的设备可能来自很多不同的设备制造商。为保证各厂家生产的设备能够通用，在GSM

49、/GPRS系统中规定了若干标准接口，如下所述：A：网络子系统（NSS，图中用MSC/VLR表示）与BSS之间的通信接口。该接口传输的信息包括移动台和基站的管理、移动性和呼叫连接的管理。C：定义为MSC和HLR之间的接口，用于传递路由和管理信息。D：VLR和HLR之间的接口用于交换移动台位置和用户管理信息，以保证移动台可以在整个服务区建立和接受呼叫。E：相邻地区不同移动交换中心之间的接口。用于当移动台从一个MSC控制区移动到另一个MSC控制区以完成切换时交换相关信息。R：非 ISDN 终端和 GPRS 终端之间的参考点。Gb：SGSN 和 BSS 之间用于帧中继的接口。Gc：GGSN与HLR的接

50、口，读取位置寄存器内容。Gd：SMS和SGSN之间的接口，支持通过GPRS传输SMS消息。Gi：GPRS分组数据与外部分组数据交换接口。Gn：同一GSM网络中两个GSN之间的接口，用于隧道协议（GTP）。Gp：不同GSM网络之间的GSN之间的接口。Gr：SNSG和HLR之间的接口，用于移动应用部分的扩展。Gs：SGSN和MSC/VLR之间的接口，支持GPRS和GSM同时运行。Gf：SGSN与EIR之间交换相关管理信息的接口。Um：MS与GPRS移动基站之间的无线通信接口，该接口传输的信息包括无线资源管理、移动性管理和连接管理。除了上图中标识的接口外，还有一些上图中没有标注的接口，包括：Abis

51、：BSC与BTS之间的接口，用于BTS与BSC之间的远程互联。该接口支持向用户提供的所有服务，支持基站无线设备的控制和射频的分配。B：MSC与VLR之间的接口，MSC用于向VLR查询移动台MS的当前位置信息或通知VLR该MS的位置更新信息。F：MSC和移动设备身份寄存器（EIR）之间交换相关管理信息的接口。G：两个 VLR 之间的接口。当使用临时移动用户身份(TMSI)时，该接口用于向分配TMSI的VLR查询移动用户的国际移动身份(IMSI)信息。此外，GSM系统的电路交换部分与公共电信网的接口采用7号信令系统。 7号信令的详细信息见参考文献12。2.2.3GPRS协议结构GPRS网络中传输的

52、数据分为用户数据和控制信令，前者用于传输用户数据，后者用于控制和支持用户数据的传输。相应地，GPRS网络中的节点也有用户面和控制面的协议栈。在 GPRS 骨干网中的 GSN 节点之间，使用 GPRS 隧道协议 (GTP) 传输数据包。用户面的GTP称为GTP-u，信令面的GTP称为GTP-c，分别用于传输用户数据和控制信息。 GTP 提供了一个标头，它与 UDP/TCP 和 IP 标头一起确定目标 GSN，并在目标处处理数据包。因此，隧道协议的数据在 TCP 或 UDP 的控制下以 IP 包的形式发送。可见，GPRS骨干网的传输平面是三层协议栈（GTP/TCP/IP），外部分组数据网络（Pac

53、ket Data NetWok，PDN）的IP/X.25分组数据TCP-IP方式在GPRS IP骨干网中传输。在信令面，GTP-c 是隧道控制和管理协议，用于创建、修改和删除 GSN 之间的隧道。这些信令过程称为分组数据协议 (PDP) 上下文请求、PDP 上下文更新和 PDP 上下文删除。这些过程作为 SGSN 和 MS 之间的会话建立或移动性管理的一部分被调用。在用户平面上，GTP-u 为用户平面隧道提供了诸如 GTP 标头和数据流的顺序传递和复用等特性。 GTP头由20个字节组成，包括GTP版本、消息类型、序列号、隧道标识号等3。1. 用户平面GGSN和SGSN之间传输的数据包的核心是G

54、TP数据，可以通过UDP或TCP传输。 GTP 数据在 GPRS 骨干网中的 GSN 节点之间传输。 MS的分组数据通过SGDCP（由子网确定的Data Convergence Protocol）与SGSN交互。为了保证GPRS网络层协议的透明性，SGSN在网络层和逻辑链路层（LLC）之间提供了SNDCP层，SNDCP提供了对网络协议的透明性以支持各种网络协议。 SNDCP利用LLC层提供的服务，将不同来源要发送的数据进行组合、压缩、分段，然后将数据交给LLC层进行处理。 LLC 提供从 SGSN 到 MS 的可靠加密逻辑链路，并在 SGSN 和 BSS 之间使用称为网络服务 (NS) 的基于

55、帧中继的连接通过 BSS GPRS 协议 (BSSGP) 传输 BSSGP PDU。 BSS 和 MS 之间的空中接口使用无线电链路控制 (RLC) 来提供无线电块的分段和重组到 LLC 帧中，而 LLC 下的媒体访问控制 (MAC) 层提供到物理信道的映射。用户面协议栈如图2-4所示。2. 信令平面 信令平面由用于控制和支持用户平面功能的协议组成，如图2-5所示。 GGSN和SGSN使用GTP-c传输控制信息，用于GTP管理，由UDP控制。 SGSN 使用会话管理协议来建立和管理与 MS 的分组数据会话，而 GPRS 移动性管理 (GMM) 协议用于管理 MS 的移动性。它定义了访问GPRS

56、 网络中MS 的注册和认证。相应的过程。 LLC 在无线电接口上为信令平面提供可靠的加密逻辑链路。 SGSN 和 BSS 使用 BSSGP 来管理它们之间的信令连接。 RLC 用于空中接口，以提供 GSM 的无线电相关的可靠链路。 MAC 层控制无线信道的接入信令（请求和授权）过程，并提供到物理信道的映射。2.2.4GPRS通道GSM系统采用FDMA和TDMA的混合技术，即通过FDMA技术将25MHZ的频段划分为125个载频，间隔为200KHZ。然后，使用TDMA技术对每个载波频率进行时间分割，进行时分复用。在GSM中，信道被划分为8个时隙，每个时隙为577us，一个TDMA数据帧由8个时隙组

57、成，持续时间为4.615ms。在GSM/GPRS系统中，物理信道是指在一个载波中由若干个重复的时隙组成的信道，而逻辑信道只代表一个特定的信息流，是在物理信道上实现的。 GSM中的信道按用途分为两种，即传输语音和数据信息的业务信道和传输网管信息的控制信道。在引入GPRS业务之后，GSM中增加了一个用于传输GPRS数据包的数据包数据信道(PDCH)。下面介绍PDCH信道的分类和各个信道的具体用途。1）分组广播控制信道（PBCCH）用于向小区内的移动台广播系统信息，下行链路。2）分组公共控制信道（PCCCH）PCCCH 是一种公共控制信道，包括以下用于分组数据的公共控制信道：分组随机接入信道（PRA

58、CH）：上行链路，用于随机接入。移动台使用它来启动上行链路传输、发送数据或信令信息。移动台也可以使用PRACH来发送初始分组信道请求信号。在 PRACH 上，8 个信息比特和 11 个信息比特可用于访问突发序列，后者增加了优先级信息。分组寻呼信道 (PPCH)：用于寻呼移动台以进行移动终端通信的下行链路。 PPCH 可以为寻呼移动台共享分组数据和电路数据服务。分组接入授权信道 (PAGCH)：用于在呼叫建立期间将无线电资源分配给移动台的下行链路。Packet Notification Channel (PNCH)：下行链路，用于在发送数据之前向一组移动台进行点对多点的多播通知。3）分组数据业务

59、信道（PDTCH）用于传输用户数据流量的上行链路和下行链路。 PDTCH 临时分配给一个用户或一组用户（用于多点传输）。上行PDTCH和下行PDTCH都是单向的，分别用于支持非对称用户业务流。4）分组数据控制信道（PDCCH）分组相关控制信道 (PACCH)：用于向移动台发送信令信息和从移动台接收信令信息的上行链路和下行链路。 PACCH 与 PDTCH 共享分配给移动台的资源。分组定时提前控制信道/上行链路（PTCCH/U）：用于发送移动台对定时提前的估计。分组定时提前控制信道/下行链路（PTCCH/D）：用于将定时提前信息传输到多个移动台。一个 PTCCH/D 与多个 PTCCH/U 配对

60、。GPRS数据传输设计（三）GPRS原理2 HYPERLINK %20%20%20%20:/scj2002.blog.163%20%20%20%20/blog/ l m=0&t=1&c=fks_094067092084085070087095074070081084087071083095085 o 电子技术 电子科技2008-01-26 10:40:21 阅读 535 条评论 0 字号：大、中、小 订阅2.3 GPRS数据业务接入和分组传输过程2.3.1连接阶段MS在向对应的主机发送数据之前，首先要在物理层上与GPRS网络建立连接，其次要与某个SGSN建立连接，这样GPRS网络才能对MS进行