一、引言
　　摘要：隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，自動化，智能化程度的不斷的提高，利用GPRS技術(shù)進(jìn)行無線通信的模塊,使傳統(tǒng)的串口通訊擴(kuò)展為GPRS無線網(wǎng)絡(luò)通訊，實(shí)現(xiàn)串口設(shè)備的快速無線聯(lián)網(wǎng)。文中給出了模塊的硬件結(jié)構(gòu)，PPP協(xié)議和TCP／IP協(xié)議的軟件實(shí)現(xiàn)。該模塊能廣泛應(yīng)用于無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)阮I(lǐng)域，具有較高實(shí)用價(jià)值和良好的應(yīng)用前景。
　　關(guān)鍵詞：GPRS，STM32，TCP／IP，RS232
　　如今通信技術(shù)、電子技術(shù)迅速發(fā)展．智能化建設(shè)不斷成熟，越來越多的設(shè)備都有了聯(lián)網(wǎng)的需求．需要即時(shí)傳輸大量的數(shù)據(jù)，有線連接的方式已不再能滿足人們的需求，而無線接入方式具有方便、快捷和廉價(jià)的特點(diǎn)．彌補(bǔ)了有線方式的不足。GPRS網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)是覆蓋面廣泛，可持續(xù)利用和開發(fā)．為無線接入產(chǎn)品提供了一個(gè)廣闊的平臺。
　　一． GSM無線通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的概念
　　GSM無線通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是通過對現(xiàn)己運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行參數(shù)采集、數(shù)據(jù)分析、找出影響網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的原因，并且通過參數(shù)的修改、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、設(shè)備配置的調(diào)整和采取某些技術(shù)手段(如采用同心圓技術(shù)等)，確保系統(tǒng)高質(zhì)量地運(yùn)行，使現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源獲得最佳效益，以最經(jīng)濟(jì)的投入獲得最大的收益。而GPRS(GeneralPacketRadioService，通用分組無線業(yè)務(wù))是在現(xiàn)有的GSM移動通信系統(tǒng)基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的一種移動分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS通過在GSM數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)中引入分組交換功能實(shí)體，以支持采用分組方式進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳輸。
　　要實(shí)現(xiàn)深層次的GSM無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，要從用戶對網(wǎng)絡(luò)的滿意程度出發(fā)，在保證充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源的基礎(chǔ)上，采取種種措施，解決網(wǎng)絡(luò)存在的局部缺陷，如解決由于網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量問題引起的用戶每一個(gè)投訴等。最后達(dá)到無線覆蓋全面無縫隙、接通率高、通話持續(xù)、話音清晰且不失真，保證網(wǎng)絡(luò)容量滿足用戶高速發(fā)展的要求，讓用戶感到真正滿意。
　　一、模塊工作原理
　　1．GPRS網(wǎng)絡(luò)原理
　　GSM—GPRS通過在原GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上增加一系列功能實(shí)體來實(shí)現(xiàn)對分組數(shù)據(jù)的傳輸．新增功能實(shí)體和軟件升級后的原GSM功能實(shí)體組成GSMGPRS網(wǎng)絡(luò)，作為獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體完成GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，原GSM網(wǎng)絡(luò)則完成電路業(yè)務(wù)。GPRS網(wǎng)絡(luò)與GSM原網(wǎng)絡(luò)通過一系列的接口協(xié)議共同完成對移動臺的移動性管理功能。
　　GPRS新增如下功能實(shí)體：
　　服務(wù)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(SGSN．ServingGPRSSupportNode)其功能為處理話務(wù)、路由尋址、手機(jī)移動性管理、鑒權(quán)和加密、計(jì)費(fèi)和統(tǒng)計(jì)。
　　網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)(GGSNGatewayGPRSSupportNode)，其功能為GPRS話務(wù)處理、與外部IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的接口、安全策略計(jì)費(fèi)和統(tǒng)計(jì)。
　　此外還有點(diǎn)對多點(diǎn)數(shù)據(jù)服務(wù)中心等。同時(shí)，對原有的一系列功能實(shí)體進(jìn)行軟件升級。GPRS的特點(diǎn)：可利用成熟的GSM網(wǎng)絡(luò)平滑過渡投資小：靈活的計(jì)費(fèi)方式可按流量時(shí)間服務(wù)等級等；與現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)并存互不干擾：快速接入：利用IP與外部分組數(shù)據(jù)網(wǎng)互聯(lián)。
　　2．GPRS無線通信技術(shù)介紹
　　GPRS(GeneralPacketRadioService)是通用分組無線業(yè)務(wù)的簡稱，是在GSM基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種分組交換的資料承載和傳輸方式，目的是給移動用戶提供高速無線IP或x．25服務(wù)；GPRS理論帶寬可達(dá)171．2Kbids，實(shí)際應(yīng)用帶寬大約在40～100Kbids，在此信道上提供TCP／IP連接，可以用于INTERNET連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用；GPRS采用分組交換技術(shù)，每個(gè)用戶可同時(shí)占用多個(gè)無線信道，同一無線信道又可以由多個(gè)用戶共享，資源被有效的利用；GPRS允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源；GPRS永遠(yuǎn)在線，按流量計(jì)費(fèi)，從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、點(diǎn)多分散、中小流量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。
　　3．無線通信模塊工作原理
　　無線通信模塊要與Internet交互的數(shù)據(jù)先通過GPRS模塊與當(dāng)?shù)谿SM基站中的GPRS業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通信．并進(jìn)入GPRS網(wǎng)絡(luò)．然后通過GPRS網(wǎng)關(guān)與Internet進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。微控制器(MCU)通過串行接口連接GPRS模塊，數(shù)據(jù)端的串行數(shù)據(jù)經(jīng)微控制器的串口發(fā)送到GPRS模塊上。微控制器通過發(fā)送AT指令與GPRS模塊進(jìn)行通信，GPRS模塊通過路由管理來進(jìn)行尋址和建立數(shù)據(jù)連接，通過ATD撥號過程、PPP協(xié)商過程、TCP連接過程之后就連接上Internet，這樣無線通信模塊就可以訪問Internet了．如圖1所示。
　　
　　二、模塊的硬件設(shè)計(jì)
　　無線模塊主要由微控制器(MCU)和GPRS模塊組成，模塊硬件框圖如圖2所示。MCU選用意法半導(dǎo)體(ST)公司的STM32系列微控制器中的STM32F103VET6。GPRS模塊選用SKYWORKS公司的ZTG20l，通過RS232串口與微控制器連接。
　　
　　1． 微控制器STM32F1O3VET6
　　STM32F103VET6的工作頻率為72MHz。片上集成了高速存儲器(Flash為512KB，SRAM為64KB)通過APB總線連接的豐富和增強(qiáng)的外設(shè)和I／O。所有的設(shè)備都提供標(biāo)準(zhǔn)的通信接口(兩個(gè)I2C接口．3個(gè)SPI接口和5個(gè)USART接口)。片上還帶有兩個(gè)l2位的ADC、一個(gè)12位的雙通道DAC、11個(gè)16位計(jì)時(shí)器。
　　2．GPRS模塊ZTG2O
　　SKYWORKS公司的ZTG201采用SKYW0RKS的射頻解決方案(RF)，接收器靈敏度：-108dBm，支持CMUX．支持SMS收發(fā)和GPRS同時(shí)在線，內(nèi)置TCP／IP協(xié)議棧，能夠滿足GPRS模塊的要求。
　　三模塊的軟件設(shè)計(jì)
　　1模塊協(xié)議體系結(jié)構(gòu)
　　無線通信模塊的協(xié)議體系結(jié)構(gòu)如圖3所示。
　　
　　物理層：在對GPRS模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置后，微控制器利用AT指令通過GPRS模塊撥號．AT指令格式表示從串口發(fā)送的所有數(shù)據(jù)都發(fā)送給了GPRS模塊。正確反饋及應(yīng)答后，一條物理通道即GPRS信道就在GPRS模塊和GPRS網(wǎng)絡(luò)之間建立起來。
　　數(shù)據(jù)鏈路層：PPP幀格式表示從串口發(fā)送的所有數(shù)據(jù)都透明的發(fā)送給了GGSN。PPP協(xié)議將原始的GPRS物理層連接改造成無差錯的數(shù)據(jù)鏈路，模塊將遠(yuǎn)程登錄Internet，并得到GPRS網(wǎng)關(guān)分配的IP地址。
　　網(wǎng)絡(luò)層：利用IP協(xié)議作為網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，經(jīng)過IP路由選擇，可以實(shí)現(xiàn)模塊與連在Internet的終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
　　傳輸層：選擇TCP作為傳輸層協(xié)議，為數(shù)據(jù)傳輸提供可靠的面向連接服務(wù)。

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