GPRS數(shù)傳產(chǎn)品快速構(gòu)建的研究與探討

        一、GPRS及其數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)

        GPRS(General Packet Radio Service)是全球 移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)向第三代移動(dòng)通信3G演進(jìn)的 主流技術(shù)和重要里程碑，被稱為2.5代移動(dòng)通信。 與傳統(tǒng)的GSM電路撥號(hào)交換相比，GPRS在資源利用效率、交換容量和性能上都有質(zhì)的飛躍 。 雖然GPRS給我們帶來了一種全新的無線通信功能，但它僅僅是將數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域里的道路拓寬了。近年來，隨著GPRS手機(jī)的日益普及和運(yùn)營商對此項(xiàng)技術(shù)不遺余力的推廣，利用GPRS手機(jī)進(jìn)行無線上網(wǎng)、收發(fā)郵件和短消息已經(jīng)得到普遍使用，但利用GPRS進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)發(fā)展得并不理想。早在幾年前，中國移動(dòng)就制定了以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主話音業(yè)務(wù)為輔的戰(zhàn)略，但直到今天，這個(gè)戰(zhàn)略并沒能順利實(shí)施，而是在反方向執(zhí)行，或者是形成了以輔養(yǎng)主的不正常局面。

        除了對無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的認(rèn)識(shí)等人為因素外，一個(gè)很大的因素是缺乏相關(guān)的無線數(shù)傳產(chǎn)品。因?yàn)檫@些功能僅僅依靠GPRS手機(jī)是無法完成的，必須要有相應(yīng)的GPRS通信設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。由于話音業(yè)務(wù)市場大、經(jīng)濟(jì)效益快，國內(nèi)外各大廠家都集中在手機(jī)的研制和開發(fā)上，而GPRS無線數(shù)傳產(chǎn)品的開發(fā)存在開發(fā)周期長、經(jīng)濟(jì)效益慢;技術(shù)新、更新快、有一定的技術(shù)難度等特點(diǎn)，從而導(dǎo)致產(chǎn)品的開發(fā)跟不上應(yīng)用的需求，限制了它的發(fā)展。目前，國內(nèi)除西門子、索愛、諾基亞、朗科等國外知名廠家的產(chǎn)品外，國內(nèi)華為、中興、熊貓、神州數(shù)碼等數(shù)十家公司相繼推出了相應(yīng)的數(shù)傳產(chǎn)品，但總的來看，國內(nèi)公司多以代理銷售和貼牌銷售為主，真正自主研發(fā)的并不多，針對上述情況，本文提出了基于無線通信模塊快速構(gòu)建GPRS無線數(shù)傳產(chǎn)品的方法和手段，使產(chǎn)品迅速走向市場，滿足現(xiàn)代社會(huì)生活的需要。

        利用無線通信模塊構(gòu)建GPRS無線Modem

        2.1 AT指令與模塊的在線調(diào)試

        無線通信模塊是一些無線通信廠家把一般通信產(chǎn)品的核心部分，包括MCU、電源系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、控制與顯示、語音處理等功能，特別是把技術(shù)難度最大的高頻電路部分和射頻部分都集成在無線通信模塊內(nèi)部。不同通信產(chǎn)品的開發(fā)只是在同一模塊的基礎(chǔ)上增加少量的外部電路，主要是軟件的更新和修改，從而使硬件的開發(fā)難度和開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)大大減小。

        目前，業(yè)內(nèi)幾大通信公司分別推出了各自的無線通信模塊，例如：索愛GR47/48系列、摩托羅拉G2O系列、Wavecom的Q2400系列等。作為構(gòu)建GPRS無線Modem的無線通信模塊，一般應(yīng)具有下述功能：

        *具有GSM/GPRS雙頻、雙模式。

        *內(nèi)置基于GPRS的TCP/IP協(xié)議。

        *GSM電路數(shù)據(jù)/傳真功能、GPRS信息包數(shù)據(jù)功能。

        *點(diǎn)對點(diǎn)的(MT/Mo)和短消息區(qū)域廣播，回復(fù)呼叫信息，通話或緊急呼叫，最高速率，升級(jí)最高速率和半速率，回聲消除和噪聲削減，全雙工免提。

        *單一天線接口，SIM 3V/5V和SIM檢測利用無線通信模塊進(jìn)行通信產(chǎn)品的開發(fā)，首先是熟悉模塊的功能及各種AT指令。對于涉足無線通信領(lǐng)域的人來說，AT指令不會(huì)是一個(gè)陌生的名詞，使用串行線將計(jì)算機(jī)串口同模塊相連，在SIM卡槽中放入SIM卡，接上天線，最后上電讓模塊開始工作。這時(shí)就可以使用Windows自帶的“超級(jí)終端”或串行調(diào)試程序，選擇所使用的串口號(hào)并以一定的波特率同模塊進(jìn)行通信。它們之間交流的“語法”就是AT指令。

        例如，對于Q2400系列模塊來講，首先可以通過一系列AT指令獲得模塊內(nèi)部的相關(guān)資料：A+CGMI可以從模塊中獲得制造商的證明;AT+CGMM可以獲得模塊的型號(hào);AT+CGMR可以獲得模塊內(nèi)部軟件的版本號(hào);AT+CIMI可以讀出SIM卡內(nèi)的用戶序列號(hào)。

        如果模塊中已插入有效的SIM卡，則可以進(jìn)行撥號(hào)和掛機(jī)操作。在“超級(jí)終端”環(huán)境下，還可以用AT指令實(shí)現(xiàn)對電話簿的操作、對通信模塊的各種設(shè)置、短消息操作、傳真業(yè)務(wù)操作等。在掌握了基本指令、呼叫控制指令、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)指令、安全指令及電話薄操作指令等一些常用的基本AT指令之后，重點(diǎn)要掌握的是如何進(jìn)行短消息和數(shù)據(jù)的傳送。實(shí)現(xiàn)SMS主要有兩種方式，AT+CNMA即TEXT格式和AT+CNMA==N，即PDU格式。PDU格式實(shí)際上是對短消息進(jìn)行打包的一種協(xié)議，中文短消息的實(shí)現(xiàn)必須通過PDU格式，使用AT指令方式熟悉PDU格式可以加深使用者對這一方式的認(rèn)識(shí)和掌握。

        2.2 GPRS無線Modem的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        Wavecom公司的Q2400系列作為專為移動(dòng)設(shè)備而研制的模塊，具有很強(qiáng)的接口功能，我們在研制GPRS無線Modem中主要應(yīng)用了它的通信、語音、SIM卡及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等接口功能，其主要結(jié)構(gòu)見圖1。為了保證GPRS無線Mdoem能穩(wěn)定地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸而不致于經(jīng)常掉線或丟失數(shù)據(jù)，一個(gè)穩(wěn)定的、具有一定功率的電源和合理的電源管理是必不可少的。

        GPRS無線Modem提供透明通道和非透明通道兩種工作模式。在透明通道模式下，GPRS 無線Modem對用戶的數(shù)據(jù)不進(jìn)行處理，直接將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，收到的數(shù)據(jù)也原封不動(dòng)的傳遞給用戶。在這個(gè)模式下，短消息和語音功能可以由用戶自己通過AT命令來實(shí)現(xiàn)，也可以通過調(diào)用API來實(shí)現(xiàn)。在非透明通道模式下，用戶通過串行口采用幀格式與GPRS無線Modem通信，可以通過調(diào)用API來實(shí)現(xiàn)。

        圖1 GPRS無線Modem結(jié)構(gòu)圖

        為方便用戶開發(fā)應(yīng)用程序，我們編制、開發(fā)了操作簡單、功能強(qiáng)大的API幀。用戶僅需要操作這些幀即可提供Internet的接入服務(wù)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用數(shù)據(jù)在Internet上傳輸。用戶API函數(shù)分為三類：最低層的基本串 口收發(fā)API函數(shù)、幀API函數(shù)和sock—et API函數(shù)以及語音API和短消息API。

        在GPRS無線通訊中，作為用戶數(shù)據(jù)傳輸目的地的數(shù)據(jù)中心計(jì)算機(jī)在Internet上的IP地址有2種形式，一種是使用固定IP，由于國內(nèi)固定IP數(shù)量有限，所以多數(shù)使用動(dòng)態(tài)域名作為數(shù)據(jù)中心計(jì)算機(jī)的IP地址。GPRS無線Modem在進(jìn)行參數(shù)配置時(shí)，需要將數(shù)據(jù)中心計(jì)算機(jī)的固定IP或者動(dòng)態(tài)域名輸入到Modem中。對于動(dòng)態(tài)域名，需要在Modem內(nèi)部通過域名服務(wù)器將動(dòng)態(tài)域名解析成數(shù)據(jù)中心計(jì)算機(jī)的IP地址。當(dāng)GPRS無線Modem在進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊時(shí)，用戶數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)中心計(jì)算機(jī)IP地址經(jīng)過TCP/IP協(xié)議轉(zhuǎn)換生成包含用戶數(shù)據(jù)的TCP/IP包，該TCP/IP包由GPRS無線Modem發(fā)射到移動(dòng)GPRS網(wǎng)絡(luò)上。

        2.3 GPRS無線Modem的應(yīng)用

        針對GPRS無線數(shù)傳應(yīng)用的需要，我們分別研發(fā)了具有USB接口和RS一232接口的GPRS無線Modem及適合移動(dòng)電腦的PCMCIA卡，能通過指定方式撥號(hào)上網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)及點(diǎn)對多點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸，并可實(shí)現(xiàn)短消息發(fā)送和接收。

        產(chǎn)品支持TCP/IP 4。0版本、PPP、UDP工業(yè) 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議;具有一個(gè)可用戶配置的通用SOCKET和與MCU接口的三線串口(TXD，RXD，GND)及標(biāo)準(zhǔn)的Modem接口;上網(wǎng)速度300 bps～85 Kbps，用戶端速度300 bps～ll5/2 Kbps，8位數(shù)據(jù)位、1位停止位，奇校驗(yàn);可以實(shí)現(xiàn)語音和短消息功能，用戶可以通過透明通道直接收發(fā)數(shù)據(jù)。此外還為用戶的應(yīng)用開發(fā)提供C語言的API接口函數(shù)。

        我們所研制的產(chǎn)品，通過了郵電部門的技術(shù)測試及與國外同類產(chǎn)品的對比測試，其性能和穩(wěn)定性均達(dá)到國外同類產(chǎn)品的水平。經(jīng)過一年多的測試與使用，目前該產(chǎn)品已在森林資源的勘測與調(diào)查、個(gè)人移動(dòng)上網(wǎng)、電力遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)和數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

        三、結(jié)束語

        從上述研制的過程可以看出，由于技術(shù)難度最大的高頻電路部分和射頻部分都在無線模塊內(nèi)部處理，這無疑大大減小了硬件的開發(fā)難度。利用無線通信模塊可以構(gòu)建成外置式GPRS無線Modem，主要用于臺(tái)式計(jì)算機(jī)和工控機(jī)的無線上網(wǎng)和聯(lián)網(wǎng)，可通過RS一232口和臺(tái)式計(jì)算機(jī)或工控機(jī)相連接;可以構(gòu)建成內(nèi)置式PCMCIA卡GPRS無線Modem，主要用于配有PCMCIA接口插槽的PDA和筆記本電腦無線上網(wǎng);當(dāng)然也可以構(gòu)建成嵌入式GPRS無線Modem，直接嵌入到任何需要進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)漠a(chǎn)品中去。

        所以，應(yīng)用無線通信模塊，可以在較小硬件開發(fā)成本的基礎(chǔ)上，使開發(fā)者能夠盡快把自己的想法轉(zhuǎn)換為現(xiàn)實(shí)，從而縮短整個(gè)研發(fā)周期。