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基于gprs无线通信数据传输系统的设计与应用-毕设论文.doc
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基于gprs无线通信数据传输系统的设计与应用-毕设论文.doc
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XXXXXXXX 学院毕业设计
第 1 页 共 52 页
xxxxxx 学院
毕 业 设 计
题 目 基于 GPRS 无限通讯数据系统的设计与应用
姓 名 xxx
学 号 xxx
专业班级 xxx
分 院 xxx
指导教师 xxx
XXXXXXXX 学院毕业设计
第 2 页 (共 52 页)
xxxx 年 xxx 月 xxx 日
基于 GPRS 无限通讯数据系统的设计与应用
摘 要:随着数据业务的蓬勃发展,许多传统电话业务均不同程度上融合了传输数据的功能,目前以
GSM, CDMA 为主的数字蜂窝移动通信也不例外。在继续发展语音业务的同时,对 IP 和高速数据业务的
支持已经成为第二代移动通信系统演进的方向,而且也已经成为第三代移动通信系统的主要业务特征。
GPRS(通用分组无线业务)是第二代移动通信系统向第三代移动通信系统平滑过渡的主要方案。基于 GPRS
方式的 GPS 定位信息传输系统,是高速移动数据通信成为移动通信发展趋势的体现,具有实时在线、成
本低廉、信息容量大、传输速率高、提供 IP 服务等优点。论文首先介绍了 GSM 的网络结构以及 GPRS
在 GSM 结构体系上的升级设备,然后论述了 GPRS 的移动性管理、会话管理、传输协议和数据传输。关
于 GPRS 的网络性能,前人在建立模型仿真时,只是考虑了单时情况。本文建立了二维连续时间的马尔可
夫模型,此模型不仅考虑了多时隙操作和单时隙被多用户复用的情况,还考虑了用户切换带来的影响。论
文在运用排队论知识得出公式解后,在信道动态分配情况下,研究了 GPRS 网络的语音呼叫与数据呼叫的
阻塞率、分组延迟、分组到达率等性能指标,仿真结果验证了马尔可夫模型的正确性和有效性,理论证明
该模型对网络参数优化具有较好的辅助作用。最后介绍了基于 GPRS 的 GPS 数据传输系统的设计。此应
用系统由移动终端、GPRS 网络、信息管理中心服务器三部分组成。移动终端由嵌入式系统实现,软件采
用 NClinux 操作系统。信息管理中心服务器的软件由 VC 编程实现。在分析了该应用系统的归一化时延后,
探讨了它的应用前景。
GPRS 无线通信数据传输系统的设计与应用
第 3 页 (共 52 页)
目录
摘要………………………………………………………………………………………………1
1 绪论………………………………………………………………………………………4
1. 1 GPRS 的概念…………………………………………………………………………………4
1. 2 GPRS 的产生背景……………………………………………………………………………5
1. 3 GPRS 的技术优势 …………………………………………………………………………5
1. 4 GPRS 课题研究的发展………………………………………………………………………5
1. 4. 1 GPRS 的业务模型研究……………………………………………………………………5
1.4.2 信道资源的动态分配………………………………………………………………………7
1.4.3 与话音业务的结合…………………………………………………………………………7
1. 5 本论文的主要工作……………………………………………………………………………7
2 GPRS 系统结构及数据传输………………………………………………………………7
2. 1 GPRS 网络结构………………………………………………………………………………7
2. 1. 1GSM 网络结构……………………………………………………………………………7
2. 1. 2 GPRS 的网络结构…………………………………………………………………………11
2. 2 GPRS 的移动性管理…………………………………………………………………………13
2. 2. 1 GSM 的移动性管理………………………………………………………………………13
2. 2. 2 GPRS 的移动性管理………………………………………………………………………15
2. 3 GPRS 的会话管理……………………………………………………………………………16
2. 4 GPRS 的传输协议……………………………………………………………………………17
2. 5 GPRS 编码方式………………………………………………………………………………19
2. 6 GPRS 的数据传输……………………………………………………………………………21
2.6. 1 从 N-PDU 到 SN-PDU ……………………………………………………………………21
2.6. 2 从 SN-PDU 到 LL-PDU …………………………………………………………………21
2. 6. 3 GPRS 的媒质接入方式与 RLC ARQ 协议………………………………………………21
3 GPRS 的信道分配与性能分析…………………………………………………………25
3. 1 GPRS 的信道…………………………………………………………………………………25
3. 1. 1 GPRS 的物理资源…………………………………………………………………………25
3. 1. 2 GPRS 的突发序列…………………………………………………………………………25
3. 1. 3 GPRS 的无线块结构………………………………………………………………………25
3. 1. 4 GPRS 的复帧结构 ………………………………………………………………………25
3. 1. 5 GPRS 的逻辑信道…………………………………………………………………………25
3. 2 用二维马尔可夫模型分析 GPRS 的网络性能………………………………………………26
3.2. 1 构建排队模型的原则………………………………………………………………………28
3.2.2 马尔可夫模型………………………………………………………………………………29
4 基于 GPRS 方式传输 GPS 数据的应用系统及性能分析………………………………35
4. 1 GPS 简介……………………………………………………………………………………35
4. 1. 1 GPS 的定位原理…………………………………………………………………………35
4. 1. 2 GPS 的结构组成…………………………………………………………………………36
4.1.3 Jupiter oem 板介绍…………………………………………………………………………36
4. 1. 4 GPS 定位数据的数据格式………………………………………………………………36
GPRS 无线通信数据传输系统的设计与应用
第 4 页 (共 52 页)
4. 2 GPRS 方式传输 GPS 数据系统介绍………………………………………………………36
4.2. 1 系统总体介绍………………………………………………………………………………37
4.2.2 系统的硬件结构……………………………………………………………………………37
4.2.3 系统的软件结构……………………………………………………………………………38
4.3 应用系统性能分析……………………………………………………………………………38
4.3. 1 移动终端的数据流量………………………………………………………………………38
4.3.2 调度中心的信息流量………………………………………………………………………41
4.4 基于 GPRS 的地理信息系统的优越性简析…………………………………………………47
5 GPRS 向 3G 过渡………………………………………………………………………45
5. 1 GPRS 的局限性………………………………………………………………………………45
5. 2 3G 系统………………………………………………………………………………………48
5. 2. 1 第三代移动通信的基本要求……………………………………………………………48
5. 2. 2 GSM 向第三代移动通信系统演进. ……………………………………………………49
全文总结…………………………………………………………………………………………51
致谢………………………………………………………………………………………………51
参考文献……………………………………………………………………………………………52
GPRS 无线通信数据传输系统的设计与应用
第 5 页 (共 52 页)
1. 绪论
1.1 GPRS 的概念
GPRS(General Packet Radio Service,通用分组无线业务)是在现有的 GSM 移动通信系统
基础上发展起来的一种移动分组数据业务。是 GSM 网络向第三代移动通信演进的第一步,
这一步有两点重要意义,一是在 GSM 网络中引入分组交换能力,二是将速率提高到 100kbit/s
以上。
通过在 GSM 数字移动通信网中引入分组交换的实体组成 GSM--GPRS 网络,实现以分
组方式进行的数据传输,同时,尽量减少对 GSM 网络的改动。GPRS 可以看作是原有的 GSM
电路交换系统的基础上进行的业务扩充:由新增的网络实体对 GSM 数据进行旁路,支持移动
用户利用分组数据移动终端接入工 nternet 或其他分组数据网络,原 GSM 网络完成语音功能。
1.2 GPRS 的产生背景
1. IP 技术己成为未来发展的方向电路交换、报文交换和分组交换是目前通信网上的三大交换
技术。电路交换技术最基本的特点是:通话前必须为通话双方分配一条固定带宽的通信电路,
通话期间,这部分带宽由通话双方独享,不能再为别的用户使用,这对频率资源是一种极大
的浪费。报文交换源于电报通信,其最大的贡献在于提出了存储转发的概念。报文交换的传
输单元为整个报文,由于报文长度差异很大,转发过程中用于临时存储报文的缓冲区的分配
比较困难,而且长报文可能导致很大的时延。而分组交换。在此基础上,采用了长度较为固
定的分组进行传输,采用存储转发机制。分组交换方式在通信之前不需要为通信双方分配一
条独占的链路,可根据用户需要以及网络能够提供的带宽,为用户动态分配网络资源,从而
极大地提高了网络带宽的利用率,因此,分组交换方式是数据通信的理想选择。以 TCP/工
尸为核心的 Internet 是世界上最大的分组交换网络,第三代移动通信的核心网也将采用分组
交换方式。
2.移动数据市场的形成,蜂窝移动通信自 20 世纪 80 年代大规模投入使用以来,经过多年的
发展,已呈现出日趋繁荣的局面。移动通信业务至今为止仍是传统的语音通信占主导地位。
但随着用户量和业务量的激增,运营商之间竞争将加剧,单一的语音业务的收益增长空间己
经越来越有限,发展移动数据业务就成了移动通信运营商的战略发展方向。随着 Internet 的
发展,人们看到了数据通信的巨大潜力,移动与数据的结合已经成为移动通信发展的趋势。
GM)技术的出现,加快了移动通信承载数据业务方面的发展。据预测,到 2005 年移动通信
业务量中语音所占的比例约为 30%,其余 70%将是移动数据业务。移动数据通信开始进入快
速发展阶段。
3.向第三代移动通信迈进。现在,第二代移动通信(GSM)仍在迅猛发展之中,但人们已经开
始有了对第三代移动通信业务—主要是对高速移动数据的需求。人们希望在移动状态下,通
过便携式计算机或移动手机也能进行数据通信和接入因特网,这就形成了当前移动通信网发
展的新趋势。具有宽带数据通信和多媒体通信能力是第三代移动通信的主要特征,这就要求
网络必须能够提供快速分组交换能力。除此之外,人们最关注的问题当然是第二代移动通信
网络如何接近到第三代。在第二代移动通信网络中,90%以上的业务都是语音及其增值业务,
而第三代技术则为综合媒体通信而设计,语音业务为其子业务。如此巨大的反差应考虑两代
网络之间如何平滑过渡,权衡再三的结论是:通过技术的平滑过渡,而不是用第三代技术直接
另起炉灶。基于 GSM 系统提出的 GPRS 方案,是迎合平滑过渡策略的最主要的方案。
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