基于gprs在滑坡监测中的应用研究-浙江大学

基于gprs在滑坡监测中的应用研究-浙江大学内容摘要：

户。 第二代无线通信为分组数据技术提供了广阔的发展空间，并且在 中也同样如此。 也包括了 GPRS 和分组数据对码分多址的支持。 现在数据分组转换速率已经从原来的。 在将来的 2G 时代，我们将期望分组转换速率达到 115Kb/s。 如果 3G 业务服务成为现实，它将支持 384Kb/s~2Mb/s 范围的数据速率。 多媒体和高速度的因特网接入将我们期望的规范化数据应用。 GPRS 无线数据技术 今天， GSM 已经能够通过 SMS 业务和电路交换来处理信息，其中后者处理数据和传真的速度已经达到了。 为了提高现在的 GSM 的数据传输的性能，经营者和基础设备提供者指定了向 GSMII 发展的新的扩展方向，它旨在： 基于 GPRS 在滑坡检测中的应用研究 （ HSCSD）； GPRS 来提供能够进入外部分组数据网络的无线分组（诸如 X..25 或因特网）； GSM 的发展提供增强的数据传输速度，通过运用新的调制解调方案为 HSCSD 和GPRS 提供 3 倍以上的数据吞吐量增强型数据业务（ EDGE）； （ UMTS），这是运用在新的基础结构配置基础上的一种新的无线技术。 这些扩充可获得更高的数据吞吐量、更有效的频谱利用率并可减少通话联接时间。 我们实现 GPRS 的方式就是在 GSM 或者 TDMA 网络系统中加入一种分组数据节点，通过这种方式，我们为移动终端和网 关节点之间的分组数据提供路由。 这种网关节点将提供一种能够与外部分组网络 —— 一种能够接入因特网及企业网的互连网络 —— 协同工作的功能。 我们几乎不用对现有的 GSM 和 TDMA 节点进行技术更新，并且，对于 GSM/TDMA 和 GPRS来说，在基站和控制站之间也可使用相同的传输连接 [1]。 前景看好的 GPRS 移动数据通信市场 世纪之交开启的通用分组无线业务 GPRS，作为迈向第三代个人多媒体业务的重要里程碑将使移动通信与数据网络合二为一。 它将使 IP 业务得以引入更为广阔的移动市场，同时也将使移动网络能够提供更 多的增值业务。 GSM 是当前全球使用最为广泛的移动电话系统。 以目前 GSM 为基础的 gprs 作为向第三代移动电话系统发展过程中的一个至关重要和必不可少的一步，已成为迈向第三代部署的基石，并已开启了无线数据市场的大门。 事实上，传统的话音服务和其带来的利润增长现在已经出现了停滞不前。 而以 GPRS 为基础的通信增值业务，包括手机上网、 Email 等Inter 业务等正在急速上升。 GPRS 已为运营商提供了开辟全新市场的能力。 通过部署 GPRS，运营商可以开辟新型市场和收入来源。 分组交换使他们能够有效地使用现有的网络容量。 GPRS 将支持开展创新服务，以便吸引新的客户，从而提高客户的忠诚度并降低处理成本。 由于 GPRS 使用的是现有的 GSM 网，所以其可以一举在全国范围内推出。 这样，运营商将会拥有一个新的机会，使其在新型服务合作伙伴关系的基础上与互联网服务提供商或信息提供商合作。 新的市场带来的另一个新商机就是 GPRS 要有新终端，这无疑为终端设备制造商提供了一个新的市场增长点。 2G 网络向 3G 网络的演进途径 从 GSM 网络演进到 3G WCDMA 网络 如何实现从现有第二代移动通信网络顺利演进到第三代移动通信系统，在保证现有投资的 基础上采用最少成本进行过渡，是运营商和设备制造商面临的共同问题。 GSM 系统目前在国内市场范围很大， GPRS 技术的引入更表明 GSM 网络新的生命力。 那么，对于即将到基于 GPRS 在滑坡检测中的应用研究 来的第三移动通信系统， GSM 网络又该如何发展。 GPRS 系统是 GSM 发展史上的里程碑，它引入了无线分组交换技术，提供了无线数据业务应用的新模式，同时在网络建设、规划、运营方面给运营商提供了宝贵的经验。 第三代移动通信系统进一步发展了目前电路交换和分组交换的概念，进行了网络功能的扩展和业务模式的更新，它是第三代网络发展中不可缺少的一环。 从 GSM 网络发展 到 3G 的 WCDMA 技术，其可能采取的路径为 GSMGPRSEDGE3G WCDMA。 其中， GPRS 到 EDGE 的演进并不是必需的。 一般来讲，对于能够获得 3G 牌照的无线系统运营商， EDGE 将是一个很好的选择，它们可以采用 EDGE 技术进一步提升网络性能，从而为客户提供更好的服务。 GPRS 系统提供的业务 GPRS 能够提供两个 MS 之间或 MS 与 GPRS 终端或外部 PDN 终端之间的数据传送能力。 它能提供两类业务： （ Point To Point） （ Point To Multipoint） 点到点业务包括三种：点到点无连接业务、点到点连接业务和点到点信息业务。 第一种是数据类的业务，是为了支持非交互型的突发应用，它们建立在 ISO8473 制定的无连接网络协议（ CLNP）或 RFC 791 规定的 IP 网络协议基础之上。 这种业务提供单个用户到单个目的用户之间的独立分组传送。 第二种提供用户之间的逻辑联系，支持基于 或ISO8348 制定的面向连接网络协议（ CONP）的突发事务处理或交互型应用。 点至多点业务也包括三种：点到多点组播业务、点到多点群呼业务和 IP 组播业务。 支持向多个用户传送一个 消息，到多个用户的数据由一个业务请求发起。 GPRS 系统可以根据用户的需要，灵活地提供 ~，因此它具有较强的承载能力，可以承载所有点到点（ PTP）和点到多点（ PTM）业务：。 可覆盖目前 GSM 基于电路交换的短信息服务，并提供比它速度更快、内容更多的短信息服务。 ，包括短信息点播以及股票、天气信息 |交通信息查询等。 MVPN。 Inter /Intra 接入（包括 Web 浏览、 Email、 FTP 等），实现移动互联网 和移动办公室。 [2]。 基于 GPRS 在滑坡检测中的应用研究 GPRS 的路由管理 GPRS 网络的主要特点之一是移动用户收发的数据分组路由。 这一特点可以分为两方面：数据分组路由和移动性管理。 GGSNR 主要功能是与外部数据网进行交互。 GGSN 利用由 SGSN 记录的有关移动台（ MS）位置的路由信息适时更新位置目录，并把 GPRS 骨干网上压缩的外部数据网协议分组发送到当前正在为移动台服务的 SGSN 上。 它也把外部数据网分组解压并传输到合适的数据网中，并悼念发送到计费网关上的计费数据。 GPRS 网中各种 设备的用途如下图所示。 图 21 GPRS 的路由管理 有 3 种可能的路由方案：移动用户产生的消息（可能性 1）、当移动台外在归属网络入网时的消息（可能性 2）、当移动台漫游到另一个 GPRS 运营商的网络入网时的消息（可能性 3）。 在这些问题中，运营商的 GPRS 网络由多个 GSN（具有网关和服务功能）和一个内部运营商骨干组成的。 GPRS 运营商允许通过内部运营商骨干网漫游。 GPRS 运营商通过边界网关（ BG）与内部运营商骨干网连接， BG 能提供必要的因特网协议和路由协议，例如，边界网关协 议（ BGP）。 可预见的是 GPRS 运营商将在内部运营商网络上实施服务质量（ QoS）机理以保证服务水平的一致性（ SLA）。 该结构的主要优点是它的灵活性、可扩充性、协同性及可漫游。 GPRS 网把所有的数据网络协议封装到自己的封装协议中，称之为 GPRS 隧道协议（ GTP）。 这样做的目的是为了确保骨干网的安全性，简化路由机理及数据在 GPRS 网上的传输。 基于 GPRS 在滑坡检测中的应用研究 GPRS 的协议结构 图 22 GPRS 协议模型 GPRS 数据通信结构遵循协议分层和两个协议平面区 分的著名原理。 信令平面由控制和支持用户信息传输的协议组成，相关的 GPRS 功能包括：连接控制、路由和移动性管理。 传输平面覆盖用户信息传输、流量控制和错误处理等相关控制过程的协议。 图 26 是根据 ISO/OSI 参考模型提出的直至网络层的传输平面。 在网络层之上，则可以广泛采用各种标准协议，这些协议的选择不在 GPRS 规范范围之内。 GPRS 支持 MS 与 、IP、和基于 CLNP 的网络互连。 在两个 GSN 之间， GPRS 隧道协议（ GTP）把 PDU 以隧道进程通过 GPRS 骨干网。 在 GTP下面，使用 TCP/UDP 和 IP 作为 GPRS 骨干网络层的协议。 IP 以下，可根据运营商的网络结构，分别采用基于以太网、 ISDN 或 ATM 的协议。 在 SGSN 与 MS 之间，子网会聚协议 SNDCP 把网络层协议映射到下层逻辑链路控制协议中，并实现以下功能：将网络层消息复用到一个逻辑虚连接上，对消息进行加密、分段、压缩等。 BSSGP（ BSS GPRS Protocol） 协议是由 GSM 系统中使用的 BSSMAP 协议派生出来的，用于传送 BSS 与 SGSN 之间的路由和 QoS 相关信息。 MS 与 GPRS 网络之间的无线通信，覆盖物理层和数据链路层功能。 根据标准建议，物理层 分裂为一个物理链接子层（ PLL）和一个物理射频子层（ RFL）， RFL 符合 GSM 05 系列建议，完成物理波形的调制和解调， PLL 为 MS 与网络之间在物理信道上传送信息提供服务，这些服务功能包括数据单元成帧、检测和修正物理媒体传输错误等。 PLL 子层利用 RFL 子层提供的服务。 数据链路层分为两个不同的子层：逻辑链路控制子层（ LLC）和无线链路控制 /媒体接入控制（ RLC/MAC）子层。 RLC/MAC 子层完成数据和信令信息的有效多路复用、 QoS 控制及错误处理。 RLC/MAC 子层提供了一种机制，允许多个 MS 共享一个传输媒 介，该媒介可以由几个物理信道组成。 相应地，允许一个 MS 使用多个 PDCH 信道貌岸然（每个 PDCH 信道对网 络 协 议 SNDC LLC MAC 物 理 链 路 RF 接口 LLR MAC LAPD 物理链路 RF 接口 物理 链路 网络协议 SNDC LLC LAPD 物理 链路 SGSN Gb RSS Um MS 基于 GPRS 在滑坡检测中的应用研究 应一个 TDMA 帧中的一个时隙）来传输数据。 RLC 子层负责数据块在空中接口的传送，它采用自动请求重传（ ARQ）的后向差错校正机制。 MAC 子层本身由时隙 ALOHA 协议而来，它在MS 与 BTS 间起作用，负责管理 MS 尝试接入无线信道的解决，对来自不同的 MS 的多个业务请求进行仲裁，以及响应各用户的业务请求。 逻辑链接控制（ LLC）子层在 RLC/MAC 子层之上起作用，为 MS 和 SGSN 之间提供逻辑链路。 它允许引入可供选择的无 线解决方案而无需对 NSS 有主要的改动，它与 RLC/MAC 相互独立，协议功能是基于 GSM 信令平面中应用的 LAPD，但支持点到多点传输。 这一协议称为 LAPG（ Link Access Procedure on the Gchanncl）。 GPRS 的网络结构 由于 GPRS 是 GSM 系统中提供分组业务的一种方式，所以它能广泛应用于 IP 域。 其 移动终端通过 GSM 网络提供的寻址方案和运营商具体网关互通协议实现全球网关通信。 GPRS 网络是在现有 GSM 网络中增加 GGSN 和 SGSN 来实现的，使得用户能够在端到端分 组方式下发送和接收数据。 其系统结构如图 1 所 图 23 GPRS 总体结构及接入接口和参考点 图中，笔记本电脑通过串行或无线方式连接到 GPRS 蜂窝电话上； GPRS 蜂窝电话与 GSM基站通信，但与电路交换式数据呼叫不同， GPRS 分组是从基站发送到 GPRS 服务支持节点(SGSN)，而不是通过移动交换中心 (MSC)连接到语音网络上。 SGSN 与 GPRS 网关支持节点(GGSN)进行通信； GGSN 对分组数据进行相应的处理，再发送到目的网络，如因特网或 网络。 来自因特网标识有移动台地址的 IP 包，由 GGSN 接收，再转发到 SGSN，继而传送到移动台上。 SGSN 是 GSM 网络结构中的一个节点，它与 MSC 处于网络体系的同一层。 SGSN通过帧中继与 BTS 相连，是 GSM 网络结构与移动台之间的接口。 SGSN 的主要作用是记录移动台的当前位置信息，并且在移动台和 GGSN 之间完成移动分组数据的发送和接收。 GGSN通过基于 IP 协议的 GPRS 骨干网连接到 SGSN， 是连接 GSM 网络和外部分组交换网 (如因特网和局域网 )的网关。 GGSN 主要是起网关作用，也有将 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基于 GPRS 在滑坡检测中的应用研究 TCP/IP 或 网络。 SGSN 和 GGSN 利用 GPRS 隧道协议 (GTP)对 IP 或 分组进行封装，实现二者之间的数据传输。 图 2 给出了 GPRS 网络结构的接入与参考点的。