GPRS數傳產品快速構建的研究與探討

        一、GPRS及其數據傳輸業務

        GPRS(General Packet Radio Service)是全球 移動通信網絡技術向第三代移動通信3G演進的 主流技術和重要里程碑，被稱為2.5代移動通信。 與傳統的GSM電路撥號交換相比，GPRS在資源利用效率、交換容量和性能上都有質的飛躍 。 雖然GPRS給我們帶來了一種全新的無線通信功能，但它僅僅是將數據通信領域里的道路拓寬了。近年來，隨著GPRS手機的日益普及和運營商對此項技術不遺余力的推廣，利用GPRS手機進行無線上網、收發郵件和短消息已經得到普遍使用，但利用GPRS進行無線數據傳輸的業務發展得并不理想。早在幾年前，中國移動就制定了以數據業務為主話音業務為輔的戰略，但直到今天，這個戰略并沒能順利實施，而是在反方向執行，或者是形成了以輔養主的不正常局面。

        除了對無線數據業務的認識等人為因素外，一個很大的因素是缺乏相關的無線數傳產品。因為這些功能僅僅依靠GPRS手機是無法完成的，必須要有相應的GPRS通信設備來實現。由于話音業務市場大、經濟效益快，國內外各大廠家都集中在手機的研制和開發上，而GPRS無線數傳產品的開發存在開發周期長、經濟效益慢;技術新、更新快、有一定的技術難度等特點，從而導致產品的開發跟不上應用的需求，限制了它的發展。目前，國內除西門子、索愛、諾基亞、朗科等國外知名廠家的產品外，國內華為、中興、熊貓、神州數碼等數十家公司相繼推出了相應的數傳產品，但總的來看，國內公司多以代理銷售和貼牌銷售為主，真正自主研發的并不多，針對上述情況，本文提出了基于無線通信模塊快速構建GPRS無線數傳產品的方法和手段，使產品迅速走向市場，滿足現代社會生活的需要。

        利用無線通信模塊構建GPRS無線Modem

        2.1 AT指令與模塊的在線調試

        無線通信模塊是一些無線通信廠家把一般通信產品的核心部分，包括MCU、電源系統、數據存儲、控制與顯示、語音處理等功能，特別是把技術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部。不同通信產品的開發只是在同一模塊的基礎上增加少量的外部電路，主要是軟件的更新和修改，從而使硬件的開發難度和開發風險大大減小。

        目前，業內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。作為構建GPRS無線Modem的無線通信模塊，一般應具有下述功能：

        *具有GSM/GPRS雙頻、雙模式。

        *內置基于GPRS的TCP/IP協議。

        *GSM電路數據/傳真功能、GPRS信息包數據功能。

        *點對點的(MT/Mo)和短消息區域廣播，回復呼叫信息，通話或緊急呼叫，最高速率，升級最高速率和半速率，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行通信產品的開發，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域的人來說，AT指令不會是一個陌生的名詞，使用串行線將計算機串口同模塊相連，在SIM卡槽中放入SIM卡，接上天線，最后上電讓模塊開始工作。這時就可以使用Windows自帶的“超級終端”或串行調試程序，選擇所使用的串口號并以一定的波特率同模塊進行通信。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指令獲得模塊內部的相關資料：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;AT+CGMR可以獲得模塊內部軟件的版本號;AT+CIMI可以讀出SIM卡內的用戶序列號。

        如果模塊中已插入有效的SIM卡，則可以進行撥號和掛機操作。在“超級終端”環境下，還可以用AT指令實現對電話簿的操作、對通信模塊的各種設置、短消息操作、傳真業務操作等。在掌握了基本指令、呼叫控制指令、網絡服務指令、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，重點要掌握的是如何進行短消息和數據的傳送。實現SMS主要有兩種方式，AT+CNMA即TEXT格式和AT+CNMA==N，即PDU格式。PDU格式實際上是對短消息進行打包的一種協議，中文短消息的實現必須通過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識和掌握。

        2.2 GPRS無線Modem的系統設計

        Wavecom公司的Q2400系列作為專為移動設備而研制的模塊，具有很強的接口功能，我們在研制GPRS無線Modem中主要應用了它的通信、語音、SIM卡及數據存儲等接口功能，其主要結構見圖1。為了保證GPRS無線Mdoem能穩定地進行數據傳輸而不致于經常掉線或丟失數據，一個穩定的、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對用戶的數據不進行處理，直接將數據發送出去，收到的數據也原封不動的傳遞給用戶。在這個模式下，短消息和語音功能可以由用戶自己通過AT命令來實現，也可以通過調用API來實現。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，可以通過調用API來實現。

        圖1 GPRS無線Modem結構圖

        為方便用戶開發應用程序，我們編制、開發了操作簡單、功能強大的API幀。用戶僅需要操作這些幀即可提供Internet的接入服務，實現應用數據在Internet上傳輸。用戶API函數分為三類：最低層的基本串 口收發API函數、幀API函數和sock—et API函數以及語音API和短消息API。

        在GPRS無線通訊中，作為用戶數據傳輸目的地的數據中心計算機在Internet上的IP地址有2種形式，一種是使用固定IP，由于國內固定IP數量有限，所以多數使用動態域名作為數據中心計算機的IP地址。GPRS無線Modem在進行參數配置時，需要將數據中心計算機的固定IP或者動態域名輸入到Modem中。對于動態域名，需要在Modem內部通過域名服務器將動態域名解析成數據中心計算機的IP地址。當GPRS無線Modem在進行數據通訊時，用戶數據與數據中心計算機IP地址經過TCP/IP協議轉換生成包含用戶數據的TCP/IP包，該TCP/IP包由GPRS無線Modem發射到移動GPRS網絡上。

        2.3 GPRS無線Modem的應用

        針對GPRS無線數傳應用的需要，我們分別研發了具有USB接口和RS一232接口的GPRS無線Modem及適合移動電腦的PCMCIA卡，能通過指定方式撥號上網，實現點對點及點對多點的數據傳輸，并可實現短消息發送和接收。

        產品支持TCP/IP 4。0版本、PPP、UDP工業 標準協議;具有一個可用戶配置的通用SOCKET和與MCU接口的三線串口(TXD，RXD，GND)及標準的Modem接口;上網速度300 bps～85 Kbps，用戶端速度300 bps～ll5/2 Kbps，8位數據位、1位停止位，奇校驗;可以實現語音和短消息功能，用戶可以通過透明通道直接收發數據。此外還為用戶的應用開發提供C語言的API接口函數。

        我們所研制的產品，通過了郵電部門的技術測試及與國外同類產品的對比測試，其性能和穩定性均達到國外同類產品的水平。經過一年多的測試與使用，目前該產品已在森林資源的勘測與調查、個人移動上網、電力遠程監護和數據采集等領域得到廣泛應用。

        三、結束語

        從上述研制的過程可以看出，由于技術難度最大的高頻電路部分和射頻部分都在無線模塊內部處理，這無疑大大減小了硬件的開發難度。利用無線通信模塊可以構建成外置式GPRS無線Modem，主要用于臺式計算機和工控機的無線上網和聯網，可通過RS一232口和臺式計算機或工控機相連接;可以構建成內置式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;當然也可以構建成嵌入式GPRS無線Modem，直接嵌入到任何需要進行無線數據傳輸的產品中去。

        所以，應用無線通信模塊，可以在較小硬件開發成本的基礎上，使開發者能夠盡快把自己的想法轉換為現實，從而縮短整個研發周期。