基于ARM9芯片S3C2410a的GPRS數(shù)據(jù)終端設計

1 GPRS技術
1.1 GPRS工作原理
GPRS的英文全稱是General Packet Radio Service，譯作“通用分組無線服務”，它是利用“包交換”(Packet-Switched)的概念發(fā)展起來的一套無線傳輸方式。所謂“包交換”就是將Data封裝成許多獨立的封包，再將這些封包一一傳送出去，形式上有點類似郵局中的寄包裹。其作用在于只有當有資料需要傳送時才會占用頻寬，而且可以以傳輸?shù)馁Y料量計價，這對廣大用戶來說是較合理的計費方式，因為像Interact這類的數(shù)據(jù)傳輸大多數(shù)的時間頻寬是閑置的。
GPRS網(wǎng)絡是基于現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡來實現(xiàn)的，在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡中需增加一些節(jié)點，如GGSN(Gateway GPRS Supporting Node，GPBS網(wǎng)關支持節(jié)點)和SGS(Serving GSN，GPRS服務支持節(jié)點)，GSN是GPRS網(wǎng)絡中最重要的網(wǎng)絡節(jié)點。GSN具有移動路由管理功能，它可以連接各種類型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，并可以連到GPRS寄存器。GSN可以完成移動終端和各種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡之間的數(shù)據(jù)傳送和格式轉換。GSN可以是一種類似于路由器的獨立設備，也可以與GSM中的MSC集成在一起。
GSN有兩種類型：一種為SGSN(Serving GSN，服務GSN)，另一種為GGSN(Gateway GSN，網(wǎng)關GSN)。SGSN的主要作用是記錄移動終端的當前位置信息，并且在移動終端和GGSN之間完成移動分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。GGSN主要是起網(wǎng)關作用，它可以和多種不同的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡連接。如ISDN。PSPDN和LAN等。GGSN可以把GSM網(wǎng)中的GPRS分組數(shù)據(jù)包進行協(xié)議轉換，從而可以把這些分組數(shù)據(jù)包傳送到遠端的TCP/IP或X.25網(wǎng)絡。GPRS工作時，通過路由管理來進行尋址和建立數(shù)據(jù)連接，而GPRS的路由管理表現(xiàn)在以下3個方面：一是移動終端發(fā)送數(shù)據(jù)的路由建立；二是移動終端接收數(shù)據(jù)的路由建立；三是移動終端處于漫游時數(shù)據(jù)路由的建立。對于第一種情況，當移動終端產生了一個PDU分組數(shù)據(jù)單元，這個PDU經過SNDC層處理，稱為SNDC數(shù)據(jù)單元，然后經過LLC層處理為LLC幀，并通過空中接口送到GSM網(wǎng)絡中移動終端所處的SGSN，SGSN把數(shù)據(jù)送到GGSN，GGSN把收到的消息進行解裝處理，轉換為可在公用數(shù)據(jù)網(wǎng)中傳送的格式(如PSPDN的PDU)，最終送給公用數(shù)據(jù)網(wǎng)的用戶。為了提高傳輸效率，并保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，可以對空中接口上的?shù)據(jù)做壓縮和加密處理。在第二種情況中，一個公用數(shù)據(jù)網(wǎng)用戶傳送數(shù)據(jù)到移動終端時，首先通過數(shù)據(jù)網(wǎng)的標準協(xié)議建立數(shù)據(jù)網(wǎng)和GGSN之間的路由。數(shù)據(jù)網(wǎng)用戶發(fā)出的數(shù)據(jù)單元(如PSPDN中的PDU)，通過建立好的路由把數(shù)據(jù)單元PDU送給GGSN。而GGSN再把PDU送給移動終端所在的SGSN上，GSN把PDU封裝成SNDC數(shù)據(jù)單元，再經過LLC層處理為LLC幀單元，最終通過空中接口送給移動終端。第三種情況是一個數(shù)據(jù)網(wǎng)用戶傳送數(shù)據(jù)給一個正在漫游的移動用戶。這種情況下的數(shù)據(jù)傳送必須要經過歸屬地的GGSN，然后送到用戶A端。

1.2 GPRS的協(xié)議模型
Um接口是GSM的空中接口。Um接口上的通信協(xié)議有5層，自下而上依次為物理層、MAC (Media Access Control)層、LLG(Logical LinkControl)層、SNDC層和網(wǎng)絡層。Um接口的物理層為射頻接口部分，而物理鏈路層則負責提供空中接口的各種邏輯信道。GSM空中接口的載頻帶寬為200 kHz，一個載頻分為8個物理信道。如果8個物理信道都分配為傳送GPRS數(shù)據(jù)，則原始數(shù)據(jù)速率可達200 kb/s。考慮前向糾錯碼的開銷，則最終的數(shù)據(jù)速率可達164 kb/s左右。MAC為媒質訪問控制層。MAC的主要作用是定義和分配空中接口的GPRS邏輯信道，使得這些信道能被不同的移動終端共享。LLG層為邏輯鏈路控制層。它是一種基于高速數(shù)據(jù)鏈路規(guī)程HDLG的無線鏈路協(xié)議。SNDC被稱為子網(wǎng)依賴結合層。它的主要作用是完成傳送數(shù)據(jù)的分組、打包，確定TCP/IP地址和加密方式。網(wǎng)絡層的協(xié)議目前主要是Phasel階段提供的TCP/IP和L25協(xié)議。TCP/IP和X.25協(xié)議對于傳統(tǒng)的GSM網(wǎng)絡設備(如：BSS，NSS等設備)是透明的。