摘要本文針對熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸方式存在的問題，提出了一種基于GPRS技術(shù)的熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)方法，開發(fā)了GPRS通訊終端，詳細(xì)介紹了通訊終端與調(diào)度中心的功能和通信流程，以及系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞GPRS；熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)；通訊終端；調(diào)度中心

1引言

我國北方地區(qū)冬季供暖普遍采用集中供熱方式。通常一個城市有幾個區(qū)域供熱網(wǎng)，一個區(qū)域供熱網(wǎng)包含有幾十個到上百個換熱站。為了使熱網(wǎng)盡可能地在最佳工況下穩(wěn)定運行，熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)需要將各換熱站的運行數(shù)據(jù)傳送給調(diào)度中心，以便調(diào)度人員隨時了解各換熱站的工作狀況和有關(guān)信息，實現(xiàn)全網(wǎng)的熱能統(tǒng)一調(diào)配。

熱網(wǎng)的特點是點多面廣，距離較遠(yuǎn)，現(xiàn)場情況千差萬別。因此，我國多數(shù)城市的熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)都沒有專門鋪設(shè)通信線路，而是采用數(shù)傳電臺或電話線撥號上網(wǎng)【1-3】。采用數(shù)傳電臺作通信設(shè)備，需要向無線電管委會申請專用頻點，易受風(fēng)雨雷電的影響，需要人工巡查維護(hù)，并且由于體積大和發(fā)射功率大，易對儀表運行造成干擾。利用電話線撥號上網(wǎng)方式，雖然安裝費用低，但運行期間電話費很高，速度不穩(wěn)定，也無法很好的滿足系統(tǒng)需要。

針對上述兩種通信方式存在的不足，本文采用GPRS無線通信方式予以解決。GPRS是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展的一種新的承載業(yè)務(wù)，目的是為GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)【4】?，F(xiàn)有的基站子系統(tǒng)(BSS)可以提供全面的GPRS覆蓋。GPRS網(wǎng)絡(luò)具有如下特點【5】：永遠(yuǎn)在線、按流量計費、高速傳輸、組網(wǎng)簡單靈活、維護(hù)便捷、使用安全。因此，使用GPRS構(gòu)建熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，可以充分彌補(bǔ)現(xiàn)有通信方式的不足。

摘要：介紹了基于GPRS網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸、嵌入式實時操作系統(tǒng)u/OS-II以及小型TCP/IP協(xié)議棧uIP；深入論述了基于8051嵌入式系統(tǒng)的GPRS終端的實現(xiàn)。提供了一種羅為簡單、廉價和實用的GPRS終端的實現(xiàn)方案，說明了在8051中如何進(jìn)行uC/OS-II和uIP的移植。

關(guān)鍵詞：GPRS終端嵌入式系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)TCP/IP

隨著數(shù)據(jù)無線傳輸需求的驟增和中畫移動GPRS業(yè)務(wù)全面投入運營，無線數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用越來越廣泛。GPRS網(wǎng)不但具有覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)傳輸速度快、通信質(zhì)量高、永遠(yuǎn)在線和按流量計費等優(yōu)點，且其本身就是一個分組型數(shù)據(jù)網(wǎng)，支持TCP／IP協(xié)議，無需經(jīng)過PSTN等網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)接，可直接與Internet網(wǎng)互通。因此GPRS業(yè)務(wù)在無線上網(wǎng)、環(huán)境監(jiān)測、交通監(jiān)控、移動辦公等行業(yè)中具有無可比擬的性價比優(yōu)勢。

為了滿足GPRS終端的低成本、小型化和移動靈活等要求，現(xiàn)在廣泛采用單片機(jī)對GPRS終端進(jìn)行控制，并且引入嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)TCP／IP協(xié)議棧。目前主要的困難在于：運行TCP／IP協(xié)議對計算機(jī)存儲器、運算速度等要求較高，會占用大量的系統(tǒng)資源；而嵌入式系統(tǒng)大多采用8位單片機(jī)，硬件資源非常有限，支持TCP／IP協(xié)議非常困難。本文采用了在嵌入式實時操作系統(tǒng)uC／OS-II中移植一種小型TCP／IP協(xié)議棧uIP的方法，使基于8051嵌入式系統(tǒng)的GPRS終端能夠在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；同時改善了系統(tǒng)的性能，提高了系統(tǒng)的可靠性，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和產(chǎn)品開發(fā)的可延續(xù)性。

圖1

1基于GPRS網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸

摘要：介紹了GPRS無線數(shù)據(jù)通信的工作原理及應(yīng)用GPRS技術(shù)進(jìn)行無線通信的設(shè)計方案、軟硬件的實現(xiàn)。嵌入式GPRS無線通信技術(shù)為數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)提供了極大的便利，縮短了應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)周期，減小了開發(fā)難度和風(fēng)險，具有很高的市場應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：GPRSCMS91-900/1800P89C669AT命令集TCP/IP嵌入式

目前的無線網(wǎng)絡(luò)有GSM、GPRS、CDMA2000三種，GSM屬于2G網(wǎng)絡(luò)，會被后兩者迅速替代，所以不考慮接入到GSM網(wǎng)。GPRS、CDMA2000采用的是2.5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是未來一段時間內(nèi)中國國內(nèi)將會普遍用到的。雖然說CDMA2000采用的是碼分多址技術(shù)，在理論上比GPRS更為先進(jìn)，但是在實際情況下由于網(wǎng)絡(luò)條件等一些外來因素的影響，在國內(nèi)表現(xiàn)并不如GPRS理想。所以還是考慮接入到GPRS網(wǎng)絡(luò)。

GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，幾乎所有中低速率的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)都可以應(yīng)用，如城市配電網(wǎng)絡(luò)自動化、自來水、煤氣管道自動化、商業(yè)POS機(jī)、INTERNET接入、個人信息、股票信息、金融、交通、公安等。除了支持傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，GPRS也可使無線終端支持B2B、B2C的電子商務(wù)和電子支付、股票交易、銀行轉(zhuǎn)帳等應(yīng)用。GPRS同樣可以應(yīng)用于公司內(nèi)部網(wǎng)（INTRANET），基于IP的遠(yuǎn)程LAN接入，使無線終端成為LAN的延伸。但是，普通的GPRS模塊在使用時有些局限性，它沒有內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議棧，需要用戶提供TCP/IP的支持；就是說，需要在使用GPRS模塊的上位機(jī)單片機(jī)系統(tǒng)中嵌入TCP/IP，這是一個復(fù)雜而繁瑣的工作，有時甚至超過了應(yīng)用本身的工作量?；谔峁┮环N簡便實用的GPRS通訊解決方案的需求，作者開發(fā)了嵌入式GPRS移動無線通信模塊，它內(nèi)嵌了TCP/IP協(xié)議棧，簡化了接口設(shè)計，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)在用戶終端和服務(wù)器之間的透明傳輸，使用戶可以方便地應(yīng)用GPRS技術(shù)實現(xiàn)遠(yuǎn)程的無線數(shù)據(jù)傳輸。

一、GPRS無線通信技術(shù)

1．GPRS網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成

1GPRS概述

GPRS它是利用分封交換的概念方式演變出的一套無線傳輸方式。在具體應(yīng)用中將Date分裝成許多個獨立的封包，然后再將這些封包傳送出去。根據(jù)現(xiàn)在的使用情況，GPRS大多數(shù)被使用在GSM網(wǎng)絡(luò)上，它是開通的一種全新的分組數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，除此之外，它還可以提供系列式的交互式業(yè)務(wù)服務(wù)，但是服務(wù)各有不同，側(cè)重點也不同。表1給出的是GPRS與其他無線方式服務(wù)的應(yīng)用對比。

2GPRS通信服務(wù)器關(guān)鍵技術(shù)及終端

在實際的應(yīng)用中，GPRS通信服務(wù)器的一側(cè)是和電能量采集系統(tǒng)通過串行的方式進(jìn)行連接的，而它的另一側(cè)就是與GPRS網(wǎng)絡(luò)采用普通的網(wǎng)絡(luò)連接方式進(jìn)行連接。通過實際應(yīng)用，GPRS終端接收時來自GPRS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包，同時還要負(fù)責(zé)接收電能表的RS232串行數(shù)據(jù)流，再次轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)包，然后依次通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到通信中心的服務(wù)器。圖1所表示的是符合實際網(wǎng)路安全的GPRS網(wǎng)絡(luò)通信示意圖。

3GPRS無線通信技術(shù)在自動抄表時的應(yīng)用

下面根據(jù)筆者自身的工作情況，將GPRS無線通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中自動抄表時的應(yīng)用做以闡述分析。

摘要：介紹了GPRS無線數(shù)據(jù)通信的工作原理及應(yīng)用GPRS技術(shù)進(jìn)行無線通信的設(shè)計方案、軟硬件的實現(xiàn)。嵌入式GPRS無線通信技術(shù)為數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)提供了極大的便利，縮短了應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)周期，減小了開發(fā)難度和風(fēng)險，具有很高的市場應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：GPRSCMS91-900/1800P89C669AT命令集TCP/IP嵌入式

目前的無線網(wǎng)絡(luò)有GSM、GPRS、CDMA2000三種，GSM屬于2G網(wǎng)絡(luò)，會被后兩者迅速替代，所以不考慮接入到GSM網(wǎng)。GPRS、CDMA2000采用的是2.5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是未來一段時間內(nèi)中國國內(nèi)將會普遍用到的。雖然說CDMA2000采用的是碼分多址技術(shù)，在理論上比GPRS更為先進(jìn)，但是在實際情況下由于網(wǎng)絡(luò)條件等一些外來因素的影響，在國內(nèi)表現(xiàn)并不如GPRS理想。所以還是考慮接入到GPRS網(wǎng)絡(luò)。

GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，幾乎所有中低速率的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)都可以應(yīng)用，如城市配電網(wǎng)絡(luò)自動化、自來水、煤氣管道自動化、商業(yè)POS機(jī)、INTERNET接入、個人信息、股票信息、金融、交通、公安等。除了支持傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，GPRS也可使無線終端支持B2B、B2C的電子商務(wù)和電子支付、股票交易、銀行轉(zhuǎn)帳等應(yīng)用。GPRS同樣可以應(yīng)用于公司內(nèi)部網(wǎng)（INTRANET），基于IP的遠(yuǎn)程LAN接入，使無線終端成為LAN的延伸。但是，普通的GPRS模塊在使用時有些局限性，它沒有內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議棧，需要用戶提供TCP/IP的支持；就是說，需要在使用GPRS模塊的上位機(jī)單片機(jī)系統(tǒng)中嵌入TCP/IP，這是一個復(fù)雜而繁瑣的工作，有時甚至超過了應(yīng)用本身的工作量?；谔峁┮环N簡便實用的GPRS通訊解決方案的需求，作者開發(fā)了嵌入式GPRS移動無線通信模塊，它內(nèi)嵌了TCP/IP協(xié)議棧，簡化了接口設(shè)計，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)在用戶終端和服務(wù)器之間的透明傳輸，使用戶可以方便地應(yīng)用GPRS技術(shù)實現(xiàn)遠(yuǎn)程的無線數(shù)據(jù)傳輸。

一、GPRS無線通信技術(shù)

1．GPRS網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成

［摘要］目前，我國電力營銷之中普遍存在一些問題，其中對大用戶的電費回收成為了主要的問題之一。為了合理有效的解決這一問題，文章闡述了如何對GPRS技術(shù)進(jìn)行利用，建立一個GPRS預(yù)付費系統(tǒng)，進(jìn)而應(yīng)用在電力營銷系統(tǒng)之內(nèi)。并且對電力營銷之中存在的一些問題進(jìn)行了合理有效的解決。

［關(guān)鍵詞］GPRS;預(yù)付費系統(tǒng);電力營銷

GPRS意為通用分組無線服務(wù)。其是一種移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，通?？捎糜谝苿与娫捰脩簟Ｔ陔娏I銷系統(tǒng)之中，將GPRS的技術(shù)融入進(jìn)去，并且進(jìn)行合理的改造，可以解決大用戶電費回收難的問題。由于現(xiàn)在所通行的電力營銷模式存在一定的問題(主要營銷模式為:先用電，后收費)，造成了電力回收存在的風(fēng)險。隨著科技的進(jìn)步，為了解決這一風(fēng)險問題，可以將GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)應(yīng)用到電力營銷系統(tǒng)之中。

1GPRS預(yù)付費系統(tǒng)簡介

隨著電子科技的不斷發(fā)展與進(jìn)步，中國移動的通信網(wǎng)絡(luò)信號幾乎已經(jīng)達(dá)到了全國范圍的覆蓋，不論是在各大、中、小型城市之中，還是在一些偏遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村之中，網(wǎng)絡(luò)信號都有所覆蓋。與此同時GPRS技術(shù)也不斷的成熟完善起來，這一技術(shù)的成熟為電力營銷系統(tǒng)提供了遠(yuǎn)程抄表、遠(yuǎn)程控制的新功能，這些功能的出現(xiàn)，使電力營銷變得更加方便快捷，并且其成本費相對較低。不僅如此，GPRS技術(shù)的應(yīng)用還摒棄了原有的電力營銷中所存在的弊端，例如，停電催費、質(zhì)量擔(dān)保等問題。其可以使用戶也參與到電力的管理之中，形成一個用電量和消費量成正比的新觀念。這個系統(tǒng)還設(shè)有信息提醒的功能，可以將相關(guān)的電力使用情況通過手機(jī)短信的方式發(fā)送給用戶。從而方便用戶對電力的管理，也使現(xiàn)有的電力營銷系統(tǒng)更加精細(xì)化和具有較強(qiáng)的操作性。

2GPRS預(yù)付費系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

摘要隨著時代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，基于GSM系統(tǒng)的通用分組無線業(yè)務(wù)GPRS在技術(shù)上變得越漸成熟，在性能上越顯優(yōu)勢，現(xiàn)已在社會諸多領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的普及和應(yīng)用。文中將根據(jù)GPRS業(yè)務(wù)及網(wǎng)絡(luò)發(fā)展情況進(jìn)行深入探討，具體介紹了基于GPRS無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計實例，并對其應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞全球移動通信系統(tǒng)；通用分組無線業(yè)務(wù)；網(wǎng)絡(luò)；無線

引言

隨著GPRS無線技術(shù)的快速發(fā)展，人們不斷追求更快、更優(yōu)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)以及更方便、準(zhǔn)確率更高的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。全球各大運營商3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)經(jīng)驗表明，在3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)期，3G網(wǎng)絡(luò)疊加于GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)之上，即只在城市市區(qū)等重點區(qū)域建設(shè)3G網(wǎng)絡(luò)，在3G網(wǎng)絡(luò)覆蓋不到的地方采用GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)承載。這樣GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)將與3G網(wǎng)絡(luò)長期共存下去，大大延長了GPRS無線網(wǎng)絡(luò)的生命周期。

1.GPRS概述

1.1什么是GPRS

摘要：介紹一種在微控制器上實現(xiàn)PPP協(xié)議，并使其控制GPRS模塊通過GPRS連入Internet的方法；介紹GPRS技術(shù)和GPRS模塊的使用方法；重點介紹微控制器軟件的層次結(jié)構(gòu)和PPP協(xié)議的實現(xiàn)方法。

關(guān)鍵詞：微控制器點對點協(xié)議GPRS互聯(lián)網(wǎng)

引言

微控制器以其體積小、功耗低、使用方便等特點，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)、民用的嵌入式系統(tǒng)中；而隨著互聯(lián)網(wǎng)（Internet）的興起與普及，使微控制器通過互聯(lián)網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)就變得非常有意義。目前使微控制器上網(wǎng)的解決方案一般有兩種：一種是采用微控制器驅(qū)動網(wǎng)卡，通過以太網(wǎng)連接Internet；另一種是使微控制器直接驅(qū)動調(diào)制解調(diào)器（MODEM）通過電話線向ISP撥號上網(wǎng)。這兩種方案的缺點在于都要使用有線的網(wǎng)絡(luò)，無法應(yīng)用于在邊遠(yuǎn)地區(qū)或可移動系統(tǒng)中。

針對這一問題，本文提出一種基于GPRS的微控制器上網(wǎng)的解決方案，即在微控制器中實現(xiàn)PPP協(xié)議，并通過驅(qū)動GPRS模塊經(jīng)過GPRS無線網(wǎng)連接到Internet實現(xiàn)上網(wǎng)。這種方案的優(yōu)點在于：①覆蓋面廣，適用于廣大偏遠(yuǎn)地區(qū)；②無線上網(wǎng)，適用于可移動目標(biāo)；③使用廉價的微控制器實現(xiàn)簡單、成本低；④安裝簡便，維護(hù)方便。

1GPRS技術(shù)及其特點

1幾種通信方式的比較

目前，配電網(wǎng)常用的通信手段有載波通信、有線通信、無線擴(kuò)頻通信等。這些通信手段各有特點，但也各有缺點。例如由于配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，干擾聲顯著，使得載波通信信號衰減較大、傳輸距離近、可靠性難以得到保證；光纖通信的優(yōu)點是容量大、抗電磁干擾力強(qiáng)、敷設(shè)方便等，缺點是敷設(shè)光纖和購置光端機(jī)的一次投入和維護(hù)費用高，只能作為主干線路的通信方案，還需要有其他的通信方式作為補(bǔ)充。在實際應(yīng)用中，通信問題一定程度上制約了配電自動化發(fā)展。2GPRS通信技術(shù)介紹及原理

2．1GPRS通信技術(shù)介紹

GPRS(GeneralPacketRadioSeMce)，通用分組業(yè)務(wù)]是一種基于第二代移動通信系統(tǒng)GSM的無線分組交換技術(shù)。利用GPRS“永遠(yuǎn)在線”、“流量計費”、“快捷登陸”，、“高速傳輸”、“自如切換”等優(yōu)點進(jìn)行傳輸。GPRS網(wǎng)絡(luò)在空中的全程通信中采用分組加密和矢量壓縮處理技術(shù)，使得用戶的通信保密安全功能非常強(qiáng)，保障了系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃?。利用GPRS進(jìn)行傳輸，組網(wǎng)簡單、迅速、靈活。

2．2GPRS通信技術(shù)原理及應(yīng)用

GPRS是通用分組無線業(yè)務(wù)，是在全球移動通信系統(tǒng)(GSM)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務(wù)，目的是為GSM用戶提供分組的數(shù)據(jù)傳遞服務(wù)。GPRS采用與GSM同樣地?zé)o線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、同樣的頻帶、同樣的突發(fā)結(jié)構(gòu)、同樣的跳頻規(guī)則，這種系的分組數(shù)據(jù)信道與當(dāng)前電路交換的話音業(yè)務(wù)道極其相似。因此，現(xiàn)有的基站系統(tǒng)從一開始就可以提供全面的GPRS覆蓋，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，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)，特別適合于間斷的突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸和頻繁、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也使用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。

摘要：該文首先介紹了GPRS與WLAN融合的機(jī)制和兩種不同的解決方案，討論了兩種解決方案的體系結(jié)構(gòu)。然后重點介紹了加入adhoc技術(shù)后對其性能的改進(jìn)，提出了三種改進(jìn)的策略。關(guān)鍵詞：GPRS，WLAN，網(wǎng)絡(luò)融合，異種網(wǎng)絡(luò)，adhoc1概述隨著無線技術(shù)的發(fā)展，人們可以通過多種方式隨時隨地的接入因特網(wǎng)，而且希望這種無線接入服務(wù)能夠提供高數(shù)據(jù)速率、大的覆蓋范圍和低的價位。傳統(tǒng)2G移動通信蜂窩網(wǎng)絡(luò)能夠提供高移動性、大覆蓋范圍，但是傳輸速率低，只有不到9.6kbps，能較好地區(qū)性提供傳統(tǒng)的話音業(yè)務(wù)，但很難提供無線數(shù)據(jù)服務(wù)。為此，3G移動通信系統(tǒng)將能夠提供更高的300kbps到2Mbps的傳輸速率。但是由于3G的高投資等原因，使得很多運營商把目光投向了2.5G蜂窩數(shù)據(jù)技術(shù)如GPRS(GeneralPacketRadioService)。GPRS能提供大覆蓋范圍但是相對低速的數(shù)據(jù)服務(wù)(最高達(dá)171kbit/s每用戶)，但是它無法滿足商務(wù)和多媒體應(yīng)用對數(shù)據(jù)速率的要求，因此其應(yīng)用潛力有限，不能夠滿足市場的需要。所以，人們開始考慮一種能夠提供高數(shù)據(jù)速率的無線接入技術(shù)WLAN(wirelesslocalareanetwork),它可在較小的范圍內(nèi)提供高速數(shù)據(jù)服務(wù)(802.11b可達(dá)11Mbit/s，802.11a可達(dá)54Mbit/s)，但是其接入點AP有限，主要應(yīng)用于酒店等熱點地區(qū)。因此將二者結(jié)合起來的異種網(wǎng)絡(luò)可以較好地解決大覆蓋范圍和高數(shù)據(jù)速率的問題。在第二部分我們將具體介紹該融合方案有效地將二者融合起來。我們將建立GPRS與WLAN融合網(wǎng)絡(luò)的兩種耦合結(jié)構(gòu)。通過對GPRS、WLAN兩種技術(shù)的融合，可使用戶隨時隨地接入Internet。但是，GPRS是個相對低速率的網(wǎng)絡(luò)，WLAN數(shù)據(jù)速率較高，所以，當(dāng)用戶由WLAN服務(wù)切換到GPRS服務(wù)時，會感受到明顯的服務(wù)質(zhì)量的下降。在第三部分，將重點介紹一種方法，該方法通過使用adhoc技術(shù)，延長異種網(wǎng)絡(luò)用戶使用高服務(wù)質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)的時間【7】。2WLAN和GPRS網(wǎng)絡(luò)的融合如前所述，異種網(wǎng)絡(luò)能夠較好結(jié)合WLAN和GPRS的優(yōu)點，為用戶在一個廣大的范圍內(nèi)提供高速或低速的數(shù)據(jù)服務(wù)。2.1融合的一般框架WLAN和蜂窩網(wǎng)絡(luò)的融合有若干種方案，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)組織（ETSI）制定了兩種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的方法：松耦合，緊耦合。在松耦合下，WLAN是作為GPRS網(wǎng)絡(luò)的一個補(bǔ)充，它只利用GPRS網(wǎng)絡(luò)的用戶數(shù)據(jù)庫，而與GPRS的核心網(wǎng)絡(luò)沒有接口。二者的松耦合在Gi參考點進(jìn)行。此時WLAN旁路GPRS網(wǎng)絡(luò)，提供到外部信包數(shù)據(jù)網(wǎng)（PDN）的數(shù)據(jù)直接接入。而在緊耦合下，WLAN則直接連接到GPRS的核心網(wǎng)，其類似于通用移動通信系統(tǒng)（UMTS）的無線接入網(wǎng)（UTRAN）或GPRS無線接入網(wǎng)（GPRSRAN）等其他的無線接入網(wǎng)。此時WLAN數(shù)據(jù)流在到達(dá)外部PDN之前先要經(jīng)過GPRS核心網(wǎng)，其耦合點是Gb或Iu-ps參考點。下面分別介紹兩種基于不同耦合體系結(jié)構(gòu)的融合方案。2.2緊耦合體系結(jié)構(gòu)圖一GPRS、WLAN緊耦合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)【1】首先介紹緊耦合體系結(jié)構(gòu)。圖一是相應(yīng)的緊耦合的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。每個WLAN由一個或多個接入點（AP）組成，而這些AP由一個分布式系統(tǒng)（DS）連接。這里，DS是一個遵從IEEE802.3協(xié)議的局域網(wǎng)（LAN）。這里WLAN是工作在結(jié)構(gòu)體系模式(infrastructure)下。每個單獨的AP及其覆蓋范圍被稱作一個基本服務(wù)集(BSS)，所有一個WLAN下的BSS組成一個擴(kuò)展服務(wù)集（ESS），而WLAN就是由很多BSS組成的。WLAN通過Gb接口連接到GPRS的核心網(wǎng)作為一種可選擇的無線接入網(wǎng)（RAN）。對核心網(wǎng)而言，它并不鑒別接入的網(wǎng)絡(luò)是采用WLAN技術(shù)還是GPRS技術(shù)，和其他GPRS路由區(qū)域相比，WLAN看上去沒什么區(qū)別。該系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分是GIF(GPRSinterworkingfunction)，它的一端鏈接DS，另一端通過Gb接口連接服務(wù)GPRS支持節(jié)點(SGSN)，其主要功能是向GPRS核心網(wǎng)提供一個標(biāo)準(zhǔn)接口并隱藏WLAN的特點。此時WLAN重用了GPRS的所有協(xié)議，它為這些協(xié)議提供了無線傳輸。當(dāng)移動節(jié)點(MS)不在WLAN區(qū)域內(nèi)時，WLAN接口進(jìn)入被動搜索模式并在特定的頻帶搜索新標(biāo)信號，搜索到后將檢索到SSID(servicesetidentifier)并與預(yù)先設(shè)置的SSID信號進(jìn)行比較。SSID信號提供WLAN的標(biāo)識。當(dāng)確認(rèn)SSID有效時，MS將進(jìn)行認(rèn)證和連接，然后將激活WLAN接口，GRPS信令將從此接口傳送。MS是以無縫的方式同時支持GPRS、WLAN的雙模終端。而無縫移動是通過GPRS的核心移動管理過程RA更新（RAU）來實現(xiàn)的，RAU是GPRS的核心管理過程【2】。從上述敘述可以看出，緊耦合體系結(jié)構(gòu)為GPRS和WLAN提供了一種較緊湊的耦合方式。它重用了GPRS的部分規(guī)則和資源，節(jié)省了運營商的投資。但是，緊耦合很難支持第三方所擁有的WLAN。對于和WLAN相連接的SGSN的性能和容量也有要求。而且，緊耦合對于不支持GPRS協(xié)議的WLAN終端是不支持的。這也是緊耦合的不足。2.3松耦合體系結(jié)構(gòu)圖二GPRS、WLAN松耦合體系結(jié)構(gòu)【1】松耦合是GRPS和WLAN融合的另外一種方式，其耦合點是Gi界面。下面我們介紹該結(jié)構(gòu)。如圖二是松耦合體系結(jié)構(gòu)圖。由圖可見，WLAN在運營商的IP網(wǎng)上與GPRS耦合。不同于緊耦合的是，WLAN的數(shù)據(jù)流不通過GPRS的核心網(wǎng)，而是直接進(jìn)入運營商的IP網(wǎng)（和/或Internet）。在該體系結(jié)構(gòu)中，WLAN和GPRS都采用了基于SIM卡的身份認(rèn)證，以接入運營商的服務(wù)。此體系結(jié)構(gòu)也支持通過公共計費系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合計費。WLAN可以是第三方擁有，通過特定的WLAN和運營商之間的連接、或通過已有的公用網(wǎng)，如Internet來支持漫游和移動。松耦合利用標(biāo)準(zhǔn)的因特網(wǎng)工程任務(wù)組協(xié)議(IETF)進(jìn)行身份的認(rèn)證、計費以及移動，因此不需要將蜂窩技術(shù)引入WLAN。只要通過漫游協(xié)議，漫游可以跨越所有類型的WLAN。松耦合對于包含大量的WLAN與蜂窩網(wǎng)運營商的情況是一個好的選擇。它主要基于IETF協(xié)議，它對WLAN要求最少。但是，它要求運營商添加新的設(shè)備，如用于與WLAN融合的AAA服務(wù)器以及支持MIP(MobileIP)的設(shè)備等等。3基于adhoc技術(shù)的融合網(wǎng)絡(luò)的性能改進(jìn)由前面的敘述可知，通過對GPRS、WLAN兩種技術(shù)的融合，可使用戶隨時隨地的接入Internet，用戶在離開AP的覆蓋范圍時也可以切換到GPRS網(wǎng)絡(luò)獲得低速率的數(shù)據(jù)服務(wù)。但是，GPRS能提供的數(shù)據(jù)速率有限，是個相對低速率的網(wǎng)絡(luò)，WLAN數(shù)據(jù)速率較高，所以，當(dāng)用戶由WLAN服務(wù)切換到GPRS服務(wù)時，會感受到明顯的服務(wù)質(zhì)量的下降。因此，延長異種網(wǎng)絡(luò)用戶使用高服務(wù)質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)的時間可以很大程度上提高異種網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量。在這里，通過使用adhoc技術(shù)來解決這一問題。在adhoc網(wǎng)絡(luò)中，移動節(jié)點為其他節(jié)點中繼消息，該特性有助于擴(kuò)大AP的服務(wù)范圍。采用這種方法延長移動終端在WLAN中的時間有以下幾個好處：(1)移動終端可以更長時間的擁有高的數(shù)據(jù)傳輸速率；在異種網(wǎng)絡(luò)中，不同網(wǎng)絡(luò)之間往往有著較大的帶寬差異，例如，理論上，IEEE802.11g網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率可以達(dá)到54Mbps,而GPRS網(wǎng)絡(luò)只有171kbps;由于二者的帶寬差異很大，因此，延長用戶使用高質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)時間就顯得很有意義;(2)通過adhoc的方法由其它節(jié)點中繼連接到AP時無需更改IP地址，因而，也就無需尋找新的外地(FA)、注冊新地址和更新映射；它減輕了HA以及FA的負(fù)擔(dān)，并減少了通訊時的額外的信息開銷；(3)公共WLAN的計費要比GPRS便宜地多。這對經(jīng)常使用該項服務(wù)的用戶來說也是很重要的一點。下面簡述一下adhoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議。3.1adhoc路由協(xié)議簡介大部分的adhoc路由協(xié)議可以分為平面模式（flatarchitecture）和分級模式(hierarchicalarchitecture)。在平面模式中，網(wǎng)絡(luò)中的每一個設(shè)備都是一個移動結(jié)點，可以和其他結(jié)點直接通信，也可以通過別的節(jié)點做中繼的方式與某一節(jié)點通信。該模式比較簡單，使用于較小規(guī)模的adhoc網(wǎng)絡(luò)。在分級模式中，所有的移動結(jié)點被分許多的群集，每個群集中將有一個移動終端被選作該群集的頭節(jié)點。每個移動節(jié)點需首先通過該頭結(jié)點，才能與其他節(jié)點建立聯(lián)系。該模式減少了控制信息開銷，但是如果頭結(jié)點不穩(wěn)定，將破壞該協(xié)議。DSDV(Destination-SequenceDistanceVector)(見文獻(xiàn)【3】)是一種平面模式的路由協(xié)議。DSDV把最少的跳數(shù)作為最短的路徑。每個移動結(jié)點周期性的廣播路由信息并更新自己的路由表。同時移動結(jié)點中有另外一個表用于存儲路由表變化的部分。如果變化的內(nèi)容很多，則所有的路由信息將用來生成一個完全轉(zhuǎn)存（fulldump）的更新報文，而如果路由信息變化很少，則生成一個遞增更新（incrementalupdate）的更新報文。這種機(jī)制可以減少信息的傳輸開銷。在DSR（DynamicSourceRouting）(見文獻(xiàn)【4】)中，源結(jié)點會發(fā)送一個路由請求數(shù)據(jù)報（routerequestpacket）去建立一個路徑。該路徑上的每個結(jié)點將把它的ID添加到該路由紀(jì)錄中，并向鄰結(jié)點廣播該記錄。當(dāng)該數(shù)據(jù)報到達(dá)目的結(jié)點后，路徑上的所有結(jié)點信息將被記錄?？赡軐⒂胁恢挂粭l路徑，目標(biāo)結(jié)點將選擇一條最優(yōu)的路徑并回復(fù)一個路由回復(fù)數(shù)據(jù)報（routereplypacket）.ZRP(ZoneRoutingProtocol)(見文獻(xiàn)【5】【6】)是一個主要針對穩(wěn)定性的路由協(xié)議。ZRP中的每個結(jié)點維護(hù)有一張固定的記錄有跳數(shù)的路由表。當(dāng)在路由表中無法找到目標(biāo)結(jié)點時，結(jié)點將會發(fā)送一個路由請求數(shù)據(jù)報（routerequestpacket）給該表中邊緣處的結(jié)點。該協(xié)議更適于擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模。在adhoc網(wǎng)絡(luò)中，所有的中繼節(jié)點都是移動的。一旦一個中繼節(jié)點離開而無法中繼，則要立即重新尋找路由，否則，連接將中斷。隨著路徑長度的增長，路徑斷掉的可能性就會越來越大，可用的帶寬也會明顯的減少。因此，路徑的長度將是衡量adhoc路由好壞的一個重要的標(biāo)志。3.2所采用的融合策略下面所介紹的異種網(wǎng)絡(luò)由三種網(wǎng)絡(luò)融合而成：WLAN、adhocWLAN、GPRS網(wǎng)絡(luò)。在未采用adhocWLAN的異種網(wǎng)絡(luò)中，WLAN是首選，如果無法接入WLAN，則切換至GPRS網(wǎng)絡(luò)。而在現(xiàn)在的異種網(wǎng)絡(luò)中，如果無法直接接入AP，用戶還有其他的選擇，即可以通過adhocWLAN。然而，此時可能有不止一個中繼節(jié)點可以提供到多個AP的中繼。移動終端可以選擇其中最好的中繼節(jié)點，或者不使用adhocWLAN而使用GPRS網(wǎng)絡(luò)。有以下三種策略來決定使用哪個中繼和那種網(wǎng)絡(luò)。(1)固定跳數(shù)(FHC)該策略規(guī)定adhoc跳數(shù)不能多于n跳。移動終端首先尋找接入點(AP)，如果找不到，則移動終端試圖尋找另一個終端，該終端到AP的路徑的跳數(shù)少于n－1跳；如果有多個這樣的節(jié)點，則選擇路徑最短的節(jié)點；如果多個中繼節(jié)點路徑最短，選擇與自己有相同IP地址范圍的AP節(jié)點；如果沒有AP與自己有相同的IP范圍，則隨機(jī)選擇一個；如果沒有中繼節(jié)點的路徑跳數(shù)少于n－1跳，則試圖接入GPRS網(wǎng)絡(luò)。(2)任何可用路徑(AAR)在該策略中，如果沒有更好服務(wù)質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)，移動節(jié)點將選擇任何的擁有最短的adhoc路徑的節(jié)點作為中繼節(jié)點。如果沒有中繼節(jié)點，將選擇GPRS網(wǎng)絡(luò)。(3)帶寬預(yù)估計(BPE)該策略中，在選擇網(wǎng)絡(luò)之前將對網(wǎng)絡(luò)的狀況進(jìn)行估計。只有在adhoc網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量高于GPRS網(wǎng)絡(luò)時才會選擇adhoc網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)字傳輸。在以上建議的三種策略中，將依次搜索WLANAP、adhocWLAN中繼節(jié)點、GRPS網(wǎng)絡(luò)。如果三種網(wǎng)絡(luò)都不可用，連接將被拒絕。當(dāng)一個用戶離開GPRS蜂窩的范圍或WLANAP的范圍，將進(jìn)行更為復(fù)雜的切換。下面分別討論切換的各種情形：(1)從WLAN中切換將首先試圖尋找另一個WLANAP；如果找不到，則嘗試選擇adhocWLAN；如果adhoc同樣不可用，則連接GPRS網(wǎng)絡(luò)；最后，如果GPRS也不行，則終止連接。(2)從adhocWLAN中切換類似于(1)，將按照WLANAP、adhocWLAN、GPRS網(wǎng)絡(luò)的順序進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的選擇，如果所有的都無法連接，則終止連接。(3)從GPRS中切換首先尋找另一個GPRS基站；如果沒有，則嘗試接入WLANAP；如果AP找不到，則嘗試接入adhocWLAN；若adhocWLAN接入也失敗，則終止連接。4結(jié)束語本文介紹了WLAN與GPRS融合的兩種耦合方式，松耦合和緊耦合。兩種網(wǎng)絡(luò)耦合方式有各自的特點和使用情況，但無論選擇那種方式，WLAN都將是蜂窩網(wǎng)絡(luò)的一個重要補(bǔ)充。然而，由于WLAN與GPRS數(shù)據(jù)速率的差異以及WLANAP覆蓋范圍和數(shù)目的有限，為了延長用戶接入高數(shù)據(jù)速率的WLAN的時間和提高服務(wù)質(zhì)量，引入了adhocWLAN，隨后介紹了引入adhoc網(wǎng)絡(luò)后該異種網(wǎng)絡(luò)選擇中繼、切換網(wǎng)絡(luò)的三種策略以及網(wǎng)絡(luò)切換的三種情形。WLAN和adhoc技術(shù)在未來的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和IP多媒體服務(wù)以及網(wǎng)絡(luò)融合方面將扮演越來越重要的角色。參考文獻(xiàn)：【1】SalkintzisAK.WLAN-GPRSIntegrationforNext-GenerationMobileDateNetworks[J].IEEEWirelessCommunications,2002,9(5):112—124.【2】3GPP,“GeneralPacketRadioService(GPRS);ServiceDescription,”Tech.spec.3GPPTS23.060v3.12.0,June2002;/ftp/specs/2002-06/R1999/23_series/23060-3c0.zip【3】C.E.PerkinsandP.Bhagwat,“HighlyDynamicDestination-SequencedDistance-VectorRouting(DSDV)forMobileComputers,”ProceedingsofACMSIGCOMM’94ConferenceonCommunicationsArchitectures,ProtocolsandApplications,vol.24,no.4,Page(s):234-244,Oct.1994.【4】D.B.Johnson,D.A.Maltz,Y.-C.HuandJ.G.Jetcheva,“TheDynamicSourceRoutinginAdHocWirelessNetworks,”InternetDraft,/internet-drafts/draft-ietf-manet-dsr-05.txt,Mar.2001.【5】Z.J.Haas,M.R.PearlmanandP.Samar,“TheInterzoneRoutingProtocol(IERP)forAdHocNetworks,”InternetDraft,/internet-drafts/draft-ietfmanet-zone-ierp-00.txt,Jan.2001.【6】M.R.PearlmanandZ.J.Hass,“DeterminingtheOptimalConfigurationfortheZoneRoutingProtocol,”IEEEJournalonSelectedAreasinCommunications,vol.17,no.8,Page(s):1395-1414,Aug.1999【7】Jui-MingChen,Li-DerChou.PerformanceImprovementforGPRS,WLANIntergrationusingAdHocNetworks。AdvancedInformationNetworkingandApplications,2004.AINA2004.18thInternationalConferenceonVolume2,2004Page(s):432-436Vol.2DigitalObjectIdentifier10.1109/AINA.2004.1283838