GPRS数传产品快速构建的研究与探讨

        一、GPRS及其数据传输业务

        GPRS(General Packet Radio Service)是全球 移动通信网络技术向第三代移动通信3G演进的 主流技术和重要里程碑，被称为2.5代移动通信。 与传统的GSM电路拨号交换相比，GPRS在资源利用效率、交换容量和性能上都有质的飞跃 。 虽然GPRS给我们带来了一种全新的无线通信功能，但它仅仅是将数据通信领域里的道路拓宽了。近年来，随着GPRS手机的日益普及和运营商对此项技术不遗余力的推广，利用GPRS手机进行无线上网、收发邮件和短消息已经得到普遍使用，但利用GPRS进行无线数据传输的业务发展得并不理想。早在几年前，中国移动就制定了以数据业务为主话音业务为辅的战略，但直到今天，这个战略并没能顺利实施，而是在反方向执行，或者是形成了以辅养主的不正常局面。

        除了对无线数据业务的认识等人为因素外，一个很大的因素是缺乏相关的无线数传产品。因为这些功能仅仅依靠GPRS手机是无法完成的，必须要有相应的GPRS通信设备来实现。由于话音业务市场大、经济效益快，国内外各大厂家都集中在手机的研制和开发上，而GPRS无线数传产品的开发存在开发周期长、经济效益慢;技术新、更新快、有一定的技术难度等特点，从而导致产品的开发跟不上应用的需求，限制了它的发展。目前，国内除西门子、索爱、诺基亚、朗科等国外知名厂家的产品外，国内华为、中兴、熊猫、神州数码等数十家公司相继推出了相应的数传产品，但总的来看，国内公司多以代理销售和贴牌销售为主，真正自主研发的并不多，针对上述情况，本文提出了基于无线通信模块快速构建GPRS无线数传产品的方法和手段，使产品迅速走向市场，满足现代社会生活的需要。

        利用无线通信模块构建GPRS无线Modem

        2.1 AT指令与模块的在线调试

        无线通信模块是一些无线通信厂家把一般通信产品的核心部分，包括MCU、电源系统、数据存储、控制与显示、语音处理等功能，特别是把技术难度最大的高频电路部分和射频部分都集成在无线通信模块内部。不同通信产品的开发只是在同一模块的基础上增加少量的外部电路，主要是软件的更新和修改，从而使硬件的开发难度和开发风险大大减小。

        目前，业内几大通信公司分别推出了各自的无线通信模块，例如：索爱GR47/48系列、摩托罗拉G2O系列、Wavecom的Q2400系列等。作为构建GPRS无线Modem的无线通信模块，一般应具有下述功能：

        *具有GSM/GPRS双频、双模式。

        *内置基于GPRS的TCP/IP协议。

        *GSM电路数据/传真功能、GPRS信息包数据功能。

        *点对点的(MT/Mo)和短消息区域广播，回复呼叫信息，通话或紧急呼叫，最高速率，升级最高速率和半速率，回声消除和噪声削减，全双工免提。

        *单一天线接口，SIM 3V/5V和SIM检测利用无线通信模块进行通信产品的开发，首先是熟悉模块的功能及各种AT指令。对于涉足无线通信领域的人来说，AT指令不会是一个陌生的名词，使用串行线将计算机串口同模块相连，在SIM卡槽中放入SIM卡，接上天线，最后上电让模块开始工作。这时就可以使用Windows自带的“超级终端”或串行调试程序，选择所使用的串口号并以一定的波特率同模块进行通信。它们之间交流的“语法”就是AT指令。

        例如，对于Q2400系列模块来讲，首先可以通过一系列AT指令获得模块内部的相关资料：A+CGMI可以从模块中获得制造商的证明;AT+CGMM可以获得模块的型号;AT+CGMR可以获得模块内部软件的版本号;AT+CIMI可以读出SIM卡内的用户序列号。

        如果模块中已插入有效的SIM卡，则可以进行拨号和挂机操作。在“超级终端”环境下，还可以用AT指令实现对电话簿的操作、对通信模块的各种设置、短消息操作、传真业务操作等。在掌握了基本指令、呼叫控制指令、网络服务指令、安全指令及电话薄操作指令等一些常用的基本AT指令之后，重点要掌握的是如何进行短消息和数据的传送。实现SMS主要有两种方式，AT+CNMA即TEXT格式和AT+CNMA==N，即PDU格式。PDU格式实际上是对短消息进行打包的一种协议，中文短消息的实现必须通过PDU格式，使用AT指令方式熟悉PDU格式可以加深使用者对这一方式的认识和掌握。

        2.2 GPRS无线Modem的系统设计

        Wavecom公司的Q2400系列作为专为移动设备而研制的模块，具有很强的接口功能，我们在研制GPRS无线Modem中主要应用了它的通信、语音、SIM卡及数据存储等接口功能，其主要结构见图1。为了保证GPRS无线Mdoem能稳定地进行数据传输而不致于经常掉线或丢失数据，一个稳定的、具有一定功率的电源和合理的电源管理是必不可少的。

        GPRS无线Modem提供透明通道和非透明通道两种工作模式。在透明通道模式下，GPRS 无线Modem对用户的数据不进行处理，直接将数据发送出去，收到的数据也原封不动的传递给用户。在这个模式下，短消息和语音功能可以由用户自己通过AT命令来实现，也可以通过调用API来实现。在非透明通道模式下，用户通过串行口采用帧格式与GPRS无线Modem通信，可以通过调用API来实现。

        图1 GPRS无线Modem结构图

        为方便用户开发应用程序，我们编制、开发了操作简单、功能强大的API帧。用户仅需要操作这些帧即可提供Internet的接入服务，实现应用数据在Internet上传输。用户API函数分为三类：最低层的基本串 口收发API函数、帧API函数和sock—et API函数以及语音API和短消息API。

        在GPRS无线通讯中，作为用户数据传输目的地的数据中心计算机在Internet上的IP地址有2种形式，一种是使用固定IP，由于国内固定IP数量有限，所以多数使用动态域名作为数据中心计算机的IP地址。GPRS无线Modem在进行参数配置时，需要将数据中心计算机的固定IP或者动态域名输入到Modem中。对于动态域名，需要在Modem内部通过域名服务器将动态域名解析成数据中心计算机的IP地址。当GPRS无线Modem在进行数据通讯时，用户数据与数据中心计算机IP地址经过TCP/IP协议转换生成包含用户数据的TCP/IP包，该TCP/IP包由GPRS无线Modem发射到移动GPRS网络上。

        2.3 GPRS无线Modem的应用

        针对GPRS无线数传应用的需要，我们分别研发了具有USB接口和RS一232接口的GPRS无线Modem及适合移动电脑的PCMCIA卡，能通过指定方式拨号上网，实现点对点及点对多点的数据传输，并可实现短消息发送和接收。

        产品支持TCP/IP 4。0版本、PPP、UDP工业 标准协议;具有一个可用户配置的通用SOCKET和与MCU接口的三线串口(TXD，RXD，GND)及标准的Modem接口;上网速度300 bps～85 Kbps，用户端速度300 bps～ll5/2 Kbps，8位数据位、1位停止位，奇校验;可以实现语音和短消息功能，用户可以通过透明通道直接收发数据。此外还为用户的应用开发提供C语言的API接口函数。

        我们所研制的产品，通过了邮电部门的技术测试及与国外同类产品的对比测试，其性能和稳定性均达到国外同类产品的水平。经过一年多的测试与使用，目前该产品已在森林资源的勘测与调查、个人移动上网、电力远程监护和数据采集等领域得到广泛应用。

        三、结束语

        从上述研制的过程可以看出，由于技术难度最大的高频电路部分和射频部分都在无线模块内部处理，这无疑大大减小了硬件的开发难度。利用无线通信模块可以构建成外置式GPRS无线Modem，主要用于台式计算机和工控机的无线上网和联网，可通过RS一232口和台式计算机或工控机相连接;可以构建成内置式PCMCIA卡GPRS无线Modem，主要用于配有PCMCIA接口插槽的PDA和笔记本电脑无线上网;当然也可以构建成嵌入式GPRS无线Modem，直接嵌入到任何需要进行无线数据传输的产品中去。

        所以，应用无线通信模块，可以在较小硬件开发成本的基础上，使开发者能够尽快把自己的想法转换为现实，从而缩短整个研发周期。