基于GPRS的可靠通信方案的研究与实现

摘要

随着分布式系统的广泛应用,如城市智能交通系统ITS(Intelligent Transport System)、数据采集与监控系统SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)等,在这类系统中实现可靠数据通信功能的需求越来越强.分布式系统的各组成部分的离散性、移动性的特点,使得选择合适的通信方式成为系统设计和实现的重点.在分析比较了几种通信方式以后,我们在下层选择了GPRS(General Packet Radio Service,通用无线分组业务)技术,将客户端接入Internet.中间层使用了TCP/UDP、IP系列协议族.上层则使用了交错海明码等保证可靠传输的编码方式.在分布式系统的客户端,采用单片机(MCU)加上GSM/GPRS芯片实现无线接入Internet的功能,同时也支持通常的语音和短信业务.单片机对数据进行打包、拆包,采用AT指令操作无线模块,将数据送出.客户端可以使用软件或者硬件的方式实现对数据的UDP/IP/PPP封包.在整个通信结构的最上面一层也就是应用层,考虑到系统对可靠性的要求,使用了抗干扰的检错和纠错编码技术,并实现了停等、超时重发这类协议.为了应对通信过程中可能出现的突发性持续干扰、提高纠错性能,采用了扩展海明码并进行交错编码,并且成功的用C系列语言实现.本文介绍了分布式系统客户端的设计,讨论了GSM/GPRS芯片、相关元器件的选择和模块的AT指令,并给出数传终端硬件的模块化设计.从数据流动的角度,详细描述了整个系统通信时各种协议之间转换的细节.着重从编码的角度介绍应用层的抗干扰方法,即交错海明码的原理.给出了整个系统软件的设计方案,尤其在服务器端采用了多线程、完成端口和线程池技术.最后,对文章进行了总结,并指出了若干遗留问题和进一步的研究方向.

目录

文摘

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1绪论

1.1分布式系统的发展及对通信功能的要求

1.2 GPRS技术

1.3差错控制和抗干扰编码

1.4课题背景与本文组织结构

2GPRS功能的实现

2.1客户端硬件实现

2.2 AT指令

2.3系统整体协议数据流程

3应用层可靠性算法研究与实现

3.1可靠性算法的必要性

3.2海明编码

3.3交错海明编码

3.4交错扩展海明码的软件实现

4系统整体软件设计

4.1应用层协议

4.2客户端软件设计

4.3服务器端软件设计

5结束语

5.1研究工作总结

5.2遗留问题和进一步研究方向

致谢

参考文献

附录1攻读硕士学位期间发表论文目录

附录2 Q2403开发板原理图