GPRS工作原理以及其通信协议.doc

关于GPRS通信协议简介：首先介绍了GPRS的工作原理和工作特点，然后介绍GPRS的协议模型和应用范围，接着介绍了GPRS在传输中所需要用的3种协议，最后介绍了一种基于单片机的GPRS的无线数据传送系统GPRS的工作原理简介 GPRS工作时，是通过路由管理来进行寻址和建立数据连接的，而GPRS的路由管理表现在以下3个方面：移动终端发送数据的路由建立；移动终端接收数据的路由建立；以及移动终端处于漫游时数据路由的建立 对于第一种情况，当移动终端产生了一个PDU（分组数据单元），这个PDU经过SNDC层处理，称为SNDC数据单元然后经过LLC层处理为LLC帧，通过空中接口（空中接口（Air Interface）是指用户终端（UT）和无线接入网络（RAN）之间的接口）送到GSM网络中移动终端所处的SGSNSGSN把数据送到GGSNGGSN把收到的消息进行解装处理，转换为可在公用数据网中传送的格式（如PSPDN的PDU），最终送给公用数据网的用户为了提高传输效率，并保证数据传输的安全，可以对空中接口上的数据做压缩和加密处理 在第二种情况中，一个公用数据网用户传送数据到移动终端时，首先通过数据网的标准协议建立数据网和GGSN之间的路由。

数据网用户发出的数据单元（如PSPDN中的PDU），通过建立好的路由把数据单元PDU送给GGSN而GGSN再把PDU送给移动终端所在的SGSN上，GSN把PDU封装成SNDC数据单元，再经过LLC层处理为LLC帧单元，最终通过空中接口送给移动终端第三种情况是一个数据网用户传送数据给一个正在漫游的移动用户这种情况下的数据传送必须要经过归属地的GGSN，然后送到移动用户A GPRS的英文全称是：“General Packet Radio Service”（译作“通用分组无线服务”），它是利用“包交换”（Packet－Switched）的概念发展起来的一套无线传输方式所谓“包交换 ”就是将Data封装成许多独立的封包，再将这些封包一一传送出去，形式上有点类似邮局中的寄包裹其作用在于只有当有资料需要传送时才会占用频宽，而且可以以传输的资料量计价，这对广大用户来说是较合理的计费方式，因为像Internet这类的数据传输大多数的时间频宽是闲置的 GPRS网络是基于现有的GSM网络来实现的在现有的GSM网络中需增加一些节点，如GGSN（Gateway GPRS Supporting Node，GPRS网关支持节点）和SGSN（ Serving GSN，GPRS服务支持节点），GSN是GPRS网络中最重要的网络节点。

GSN具有移动路由管理功能，它可以连接各种类型的数据网络，并可以连到 GPRS寄存器GSN可以完成移动终端（即）和各种数据网络之间的数据传送和格式转换GSN可以是一种类似于路由器的独立设备，也可以与GSM中的MSC（Mobile Switching Center，移动交换中心，将本网和其它网络连接起来）集成在一起GSN有两种类型：一种为SGSN（ Serving GSN，服务GSN），另一种为GGSN（Gateway GSN，网关GSN），SGSN的主要作用是记录移动终端的当前位置信息，并且在移动终端和GGSN之间完成移动分组数据的发送和接收GGSN主要是起网关作用，它可以和多种不同的数据网络连接，如ISDN（综合业务数字网）、PSPDN(分组交换公用数据网)和LAN（局域网）等国外有些资料甚至将GGSN称为GPRS路由器GGSN可以把GSM网中的GPRS 分组数据包进行协议转换，从而可以把这些分组数据包传送到远端的TCP／IP或X.25网络 / 　 GPRS网不但具有覆盖范围广、数据传输速度快、通信质量高、永远和按流量计费等优点，而且其本身就是一个分组型数据网，支持TCP/IP协议，可以直接与Internet互通。

因此，GPRS在无线上网、环境监测便携型、交通监控、移动办公等行业中具有无可比拟的性价比优势 GPRS的主要特点 相对原来GSM的电路交换数据传送方式，GPRS采用分组交换技术由于使用“分组”技术，用户上网可以免受掉线的麻烦此外，使用GPRS上网的方法与 WAP不同， 用WAP上网就如在家中上网，先“拨号连接”，而上网后便不能同时使用该线，但GPRS则较优越，下载资料和通话可以同时进行 从技术上来说，声音的传送（即通话）继续使用GSM，而数据的传送则使用GPRS，就把移动的应用提升到一个更高层次，而且不需重新组网，十分经济 GPRS的用途十分广泛，包括通过发送及接收电子邮件、在Internet上浏览等使用GPRS，数据可实现分组发送和接受，这意味着用户总是且按流量计费，降低了服务成本 GPRS的最大优势在于数据传输速度不是WAP所能比拟的目前的GSM移动通信网的传输速度为每秒9.6K字节，GPRS在今年初推出时已达到 56Kbps的传输速度，到现在更是达到了115Kbps（此速度是常用56k modem理想速率的两倍）除了速度上的优势，GPRS还有“永远”的特点，即用户随时与网络保持联系。

举个例子，用户访问Internet时，点击一个超级链接，就在无线信道上发送和接受数据，主页下载到本地后，没有数据传送，就进入一种“准休眠”状态，释放所用的无线频道给其它用户使用，这时网络与用户之间还保持一种逻辑上的连接，当用户再次点击，立即向网络请求无线频道用来传送数据，而不像普通拨号上网那样断线后还得重新拨号才能上网GPRS的协议模型 Um接口是GSM的空中接口Um接口上的通信协议有5层，自下而上依次为物理层、MAC（Media Access Control)层、LLG（Logical Link Control）层、SNDC层和网络层Um接口的物理层为射频接口部分，而物理链路层则负责提供空中接口的各种逻辑信道GSM空中接口的载频带宽为 200KHZ，一个载频分为8个物理信道如果8个物理信道都分配为传送GPRS数据，则原始数据速率可达200Kbps考虑前向纠错码的开销，则最终的数据速率可达164kbps左右；MAC为媒质访问控制层MAC的主要作用是定义和分配空中接口的GPRS逻辑信道，使得这些信道能被不同的移动终端共享；LLG层为逻辑链路控制层它是一种基于高速数据链路规程HDLG的无线链路协议；SNDC被称为子网依赖结合层。

它的主要作用是完成传送数据的分组、打包，确定TCP／IP地址和加密方式；网络层的协议目前主要是Phasel阶段提供的 TCP／IP和L25协议TCP／IP和X.25协议对于传统的GSM网络设备（如：BSS、NSS等设备）是透明的GPRS的应用范围 GPRS是在现有GSM网络上开通的一种新型的分组数据传输业务，在有GPRS承载业务支持的标准化网络协议的基础上，GPRS可以提供系列交互式业务服务：1、点对点面向连接的数据业务为两个用户或者多个用户之间发送多分组的业务，该业务要求有建立连接、数据传送以及连接释放等工作程序2、单点对多点业务根据某个业务请求者的要求，把单一信息传送给多个用户该业务又可以分为点对多点多信道广播业务、点对多点群呼业务和IP多点传播业务3、点对点无连接型网络业务各个数据分组彼此互相独立，用户之间的信息传输不需要端到端的呼叫建立程序，分组的传送没有逻辑连接，分组的交付没有确认保护，是由IP协议支持的业务 GPRS除了提供点对点、点对多点的数据业务外，还能支持用户终端业务、补充业务、 GSM短消息业务和各种GPRS电信业务 GPRS DTU(数据传输终端)的INERNET接入技术 GPRS DTU(数据传输终端)的INERNET接入技术，通过点对点协议建立通信链路，将集成有GPPS模块的DTU采集处理后的数据经UDP／IP封包，采用TCP／IP协议进行远程无线数据传输。

所以我们必须了解ppp协议 和UDP/IP、TCP/IP协议，下面介绍了3种协议（一）ppp协议 1.1PPP协议简介PPP 提供了一种在点对点的链路上封装多协议数据报（ IP 、IPX和AppleTalk）的标准方法它不仅能支持IP地址的动态分配和管理；同步（面向位的同步数据块的传送）或异步（起始位+数据位+奇偶校验位+停止位）物理层的传输；网络层协议的复用；链路的配置、质量检测和纠错；而且还支持多种配置参数选项的协商PPP协议主要包括三部分：LCP（Link Control Protocol）链路控制协议、NCP（Network Control Protocol）和PPP的扩展协议（如Multilink Protocol，）随着网络技术的不断发展，网络带宽已不在是瓶颈，所以PPP扩展协议的应用也就越来越少，因此往往人们在叙述PPP协议时经常会忘记它的存在而且大部分网络教材上会将PPP的认证也作为PPP协议的一个主要部分，实际上这是一个错误概念的引导PPP协议默认是不进行认证配置参数选项的协商，它只作为一个可选的参数，当点对点线路的两端需要进行认证时才需配置当然在实际应用中这个过程是不可忽略的，例如我们使用计算机上网时，需要通过PPP协议与NAS设备互连，在整个协议的协商过程中，我们需要输入用户名和密码。

因此当别人说PPP协议主要包括LCP、认证和NCP协议三个部分时，你不要认为他的说法有误，而只是不够准确罢了1.2 总结􀁹 PPP协议由于自身诸多的优点取代了SLIP协议，从而成为目前被广泛使用的数据链路层协议􀁹 SLIP协议归咎其其简单数据包的封装方式，使其仅能在点对点的链路上封装单一的网络层协议（IP协议）􀁹 PPP协议包括LCP协议、NCP协议和PPP扩展协议􀁹 RFC1661文档中说明了PPP协议缺省是不进行PAP和CHAP认证第二章 PPP协议的三组件2.1 PPP协议的组件首先简单介绍一下PPP协议的三组件：PPP协议的封装方式、LCP协议的协商过程和NCP协议的协商过程，然后再结合具体的LCP和NCP数据报的封装格式和两个阶段实际数据报文的交换过程，进一步理解PPP的LCP和NCP协商阶段的具体内容2.1.1 PPP协议的封装我们知道ISO参考模型共分七层，自下而上分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层通常我们会依据协议所完成的功能将它与这七层进行对照，PPP协议就属于数据链路层协议。

4我们在提及PPP协议的报文封装格式时，不可不先提一下HDLC协议HDLC也是最常用的数据链路层协议，它是从SDLC协议衍进过来的，许多常用的数据链路层协议的封装方式都是基于HDLC的封装格式的，同样PPP协议也不例外，它也采用了HDLC的定界帧格式下图为PPP数据帧的封装格式：以下为对PPP数据帧封装格式的一点说明：􀁹 每一个PPP数据帧均是以一个标志字节起始和结束的，该字节为0x7E1048697; 紧接在起始标志字节后的一个字节是地址域，该字节为0xFF我们熟知网络是分层的，且对等层之间进行相互通信，而下层为上层提供服务当对等层进行通信时首先需获知对方的地址，而对不同的网络，在数据链路层则表现为需要知道对方的MAC地址、X.121地址、ATM地址等；在网络层则表现为需要知道对方的IP地址、IPX地址等；而在传输层则需要道对方的协议端口号例如如果两个以太网上的主机希望能够通信的话，首先发送端需获知对端的MAC地址但由于PPP协议是被运用在点对点的链路上的特殊性，它不像广播或多点访问的网络一样，因为点对点的链路就可以唯一标示对方，因此使用PPP协议互连的通信设备的两端无须知道对方的数据链路层地址，所以该字节已无任何意义，按照协议的规定将该。