基于GPRS_GSM模块的PC机与手机通信的研究.pdf

分类号 u d c 密 级 劣多萎理歹大署 学位论文 题目基士q b 墨缒墨丛椹迭鲍扭鱼主扭通焦鲍丛窥 英文t h eresearchof t h ec o m m u n i c a t i o nb e t w e e nt h ep c 题目 a n dm o b i l ep h o n eb a s e do ng p r s g s mm o d u l e , i t ， o _ 1 _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 一 研究生姓名型垒 一一 指剥丽姓名址职称邋一学位一单位名称鱼垦远鱼盈左墨堡堂瞳邮编 玺堂三 申请学位级别亟学科专业名称捡扭墨猩一一 论文提交日期2 q ! l 生垒旦论文答辩日期 2 q l ! 生月 学位授予单位蹙主塑墨盘堂一学位授予日 撇员会主席洼垄塑玺 评阅 2 0 11 年5 月 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中明确的说明并 表示了谢意。 研究生签名：立丛兰至日期：笾! ：三：- 占 学位论文使用授权书 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的 全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制 手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有 关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息 服务。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 研究生( 签名) ：避导师( 签名) ：丝日期：趔，歹， c - 确 武汉理工大学硕士学位论文 摘要 在安全监控、生产过程监控、住宅小区监控等领域，远程监控系统已经被 广泛应用，远程监控系统以其远距离监控的独特优势逐渐赢得了广大客户的青 睐。随着移动通讯技术的飞速发展，利用现有的g s m 网络资源，发挥网络覆盖 率高、传输特性好等优势，为现有数据采集系统提供一种便捷的无线数据传输 方式，这必将成为工业控制及现场监测等领域的发展趋势。在一些小数据量传 输的监控场合，人们可以直接利用g s m 网路中的短消息业务( s m s ) 进行数据 传输实现无线远程监控。 本文介绍了在v i s u a lc + + 6 o 开发环境下建立一个控制中心，旨在实现p c 机与手机之间的通信，用户只要在监控中心就能够对所有的受控对象实现无线 远程监测和控制，使监控任务变得更加便捷。并且本监控中心完全是按照支持 中文的要求进行设计的，这样用户就可以用纯中文的方式进行操作，用户对终 端的各端口以中文的方式进行定义，用户手机对监控中心的访问是以中文短信 的形式进行，监控中心反馈给用户手机的信息也是中文短信。 本系统采用的是西门子公司的m c 3 5 i 无线模块，它主要用来收发短消息。 模块通过标准的r s 2 3 2 串口与p c 机连接，用户可以在监控中心编辑内容通过模 块发送到接收者手机，同时，短消息也可以通过串口以中文的格式从发送者手 机上传到p c 上，完成手机与p c 机之间的纯中文通信。 本文主要完成了以下工作： 利用数字移动通讯的短消息实现p c 机与手机间的纯中文通信，不再需要每 次发送短信的时候输入a t 指令和p d u 串。 深入分析和研究了短信的结构、发送流程等，深入研究了短信p d u 格式及 其编解码。 完成了p c 机上w i n d o w s 系统v c + + 6 0 环境下实现短信的收发程序的编制 和调试；完成了p c 机上直接读写r s 2 3 2 串行端口实现短信收发程序的编制和调 试： 关键词：g s m 网络短消息业务v i s u a lc + + 6 0m c 3 5 i 无线模块r s 2 3 2 串口 j + l i 1 、 - f t t 、 4 厶 k 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t r e m o t em o n i t o r i n ga n dc o n t r o ls y s t e m ( r m c s ) h a sb e e nw i d e l yu s e di nt h e a r e ao fs e c u r i t ym o n i t o r i n g ，m a n u f a c t u r ep r o c e s sm o n i t o r i n ga n dc o m m u n i t y m o n i t o r i n g m o r ea n dm o r eu s e r sa r ei n t e r e s t e di ni 己m c sb e c a u s eo fi t sr e m o t e m o n i t o r i n g w i t l lt h er a p i dd e v e l o p m e n to fc o m m u n i c a t i o n st e c h n o l o g y ，b yu s i n g e x i s t i n gg s mn e t w o r kr e s o u r c e s ，t a k i n gt h ea d v a n t a g eo fw i d ec o v e r i n g ，g o o d t r a n s m i t t i n gc h a r a c t e r i s t i c s ac o n v e n i e n tw i r e l e s sd a t at r a n s m i s s i o nm e t h o dh a sb e e n p u tf o r w a r df o rp r e s e n td a t ac o l l e c t i n gs y s t e m t h i ss h o w st h et r e n di nt h ef i e l do f i n d u s t r i a lc o n t r o la n dl i v em o n i t o r i n g i nt h ec a s eo fm o n i t o ra n dc o n t r o lf i e l d t r a n s m i t t i n gal i t t l ea m o u n to fd a t aa m o u n t p e o p l ec a nu t i l i z es h o r tm e s s a g es e r v i c e ( s m s ) i i lg s mn e t w o r k i n gd i r e c t l yt ot r a n s m i td a t ai no r d e rt or e a l i z ew i r e l e s s l y r e m o t em o n i t o r i n ga n dc o n t r o l l i n g t h ea r t i c l ed e s c r i b e st h ed e v e l o p m e n to fac o n t r o lc e n t e ri nt h ev i s u a lc + + 6 o e n v i r o n m e n ti no r d e rt oa c h i e v ec o m m u n i c a t i o nb e t w e e np ca n dm o b i l ep h o n e s 0 n l v i nt h ec o n t r o lc e n t e r u s e r sc a na c h i e v ew i r e l e s sr e m o t em o n i t o r i n ga n dc o n t r o lf o ra l l o ft h ec o n t r o l l e do b j e c t ，m a k i n gt h em o n i t o t i n gt a s km u c hm o r ec o n v e n i e n t a n dt h e m o n i t o r i n gc e n t e ri sd e s i g n e di na c c o r d a n c ew i t ht h et h er e q u i r e m e n t so ft h ec h i n e s e s ou s e r sc a no p e r a t ei nt h ew a yo fp u r ec h i n e s e ，t h ep o r ti sd e f i n e di nc h i n e s eb y u s e r m o b i l ep h o n ec a l l t ot h e m o n i t o t i n g c e n t e ri nt h ef o r mo fc h i n e s e s m s f e e d b a c kf r o mc o n t r o lc e n t e rt ot h eu s e ri sa l s oac h i n e s e 1 1 l es y s t e mu s e sw i r e l e s sm o d u l em c 3 5 ip r o d u c e db ys i e m e n sc o m p a n y i ti s m a i n l yu s e dt or e c e i v ea n ds e n ds h o r tm e s s a g e m o d u l ei sc o n n e c t e dw i t ht h ep cv i a a s t a n d a r ds e r i a lp o r tr s 2 3 2 ，u s e r sc a ne d i tt h ec o n t e n ti nt h em o n i t o t i n gc e n t e r t h e n s e n di tt ot h er e c i p i e n tp h o n ev i at h em o d u l e s h o r tm e s s a g e sc a na l s ob es e n d e dt o t h ep ct h r o u g ht h es e r i a lp o r ti nt h ef o r mo fc h i n e s ef r o mt h em o b i l ep h o n e i t c o m p l e t e sc o m m u n i c a t i o nb e t w e e nt h ep h o n ea n dt h ep ci np u r ec h i n e s e i nt h i sp a p e r ，c o m p l e t i n gt h ef o l l o w i n gw o r k ： i ta c h i e v e sc h i n e s ec o m m u n i c a t i o n sb e t w e e np ca n dm o b i l ep h o n eu s i n go f d i g i t a l m o b i l ec o m m u n i c a t i o n ss h o r tm e s s a g e n o l o n g e rn e e d t oi n p u t 姆 c o m m a n d sa n ds t r i n go fp d uw h e ns e n d i n gt e x tm e s s a g e s i ta n a l y z e sa n ds t u d i e st h es t r u c t u r eo ft h em e s s a g e ，t h ep r o c e s so fs e n d i n ge t e s t u d i e st h es m sp d uf o r m a ta n dc o d e c i tc o m p l e t e sr e a l i z a t i o no ft h ec o m p i l a t i o na n dd e b u go fs e n da n dr e c e i v et e x t m e s s a g e sp r o c e s si nt h ep cu n d e rw i n d o w ss y s t e mv c + + 6 0 c o m p l e t er e a l i z a t i o n o ft h ec o m p i l a t i o na n dd e b u go f s e n da n dr e c e i v et e x tm e s s a g e sp r o c e s si nt h ep cb y d i r e c t l yr e a da n dw r i t er $ 2 3 2 s e r i a lp o r t k e yw o r d s ：g s mn e t w o r k s m sv i s u a lc + + 6 0w i r e l e s sm o d u l em c 3 5 is e r i a l p o r tr s 2 3 2 l i _ d k _ 武汉理工大学硕士学位论文 目录 摘要。i a b s t r a c t i i 第1 章绪论1 1 1 本课题研究的目的和意义1 1 2 无线通信技术发展历史与现状。3 1 3 本文的主要工作及论文结构安排。5 1 3 1 本文完成的主要工作5 1 3 2 论文结构安排。7 第2 章g s m g p r s 8 2 1g s m 8 2 1 1g s m 发展。8 2 1 2g s m 系统结构9 2 1 3g s m 主要业务1 0 2 2g p r s 11 2 2 1g p r s 概j 苤1 1 2 2 2g p r s 移动终端的分类12 2 2 3g p r s 的j 立用1 3 第3 章短消息一1 4 3 1 短消息业务( s m s ) 1 4 3 1 1s m s 1 5 3 2 短消息编码1 7 3 3 短消息收发模块m c 3 5 i 2 1 3 3 1m c 3 5 i 的具体功能和特点：2 2 3 3 2m c 3 5 i 模块应用领域：一2 3 3 4a t 指令集2 3 第4 章基于v c + + 的短信息控制中心建立2 6 4 1v c + + 开发环境一2 6 4 1 1 微软基础类m f c 2 7 i i i j 、 ， 垂 武汉理工大学硕士学位论文 4 2 建立控制中心界面2 8 4 2 1c l a s s v i e w 2 9 4 2 2r e s o u r c e v i e w 3 0 4 2 3c l a s s w i z a r d 3l 4 3 在v c + + 环境下的编码实现3 4 4 3 17 - b i t 编码和解码。3 4 4 3 2u c s 2 编解码一3 7 4 3 3 字符串转换3 8 第5 章短信息收发的实现4 l 5 1 串口通讯4l 5 1 1r s 2 3 2 c 的连接器机械特性4 1 5 1 2r s 2 3 2 c 的接口信号一4 2 5 1 3r s 一2 3 2 c 的电气特性一4 3 5 2s m s 的发送4 6 5 3s m s 的接收5 3 第6 章结论与展望5 9 6 1 结论5 9 6 2 展望5 9 致谢6 4 参考文献6 l i v 、 i 毒 武汉理工大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 本课题研究的目的和意义 随着经济和社会的发展，各种突发事件随时可能不期而至，一旦发生， 决策部门希望及时了解现场情况，进行指挥并解决困难局面，尤其是公安 部门，更需要建设一张覆盖全市的突发事件防控网，全天候监控全市所有 重点部位的情况，一旦有突发事件发生，监控中心可以在第一时间内做出 反应。 在应对突发事件时，最需要的是紧急通信服务，而使用移动通讯方式， 是应对突发事件的最有效方式。移动通讯最大的优点就在于它的移动性， 而且通讯不受时间、地点的限制，只要是在覆盖区内就可以自由通讯。当 发生重大突发性事件后，应急指挥通讯车赶到现场，利用无线网络，可以 迅速和指挥中心建立双向通讯网络，将现场摄像机拍摄的图像以及现场语 音、数据等实时信息，传送到远程指挥中心，并及时接受指挥中心的指令。 随着无线技术的日益发展，无线传输技术应用越来越被各行各业所接 受。无线监控作为一个特殊使用方式也逐渐被广大用户看好。其安装方便、 灵活性强、性价比高等特性使得更多行业的监控系统采用无线监控方式， 建立被监控点和监控中心之间的连接。无线监控技术已经在现代化小区、 交通、运输、水利、航运、治安、消防等领域得到了广泛的应用。近几年来， 移动通讯技术获得了极大的发展，尤其是以g s m c d m a g p r s 为代表的无线通 讯技术的发展更是引人注目。无线通讯技术的发展也给监控领域带来了巨大的 变化。采用先进的g s m c d m a g p r s 技术的无线监控管理系统，集计算机、通 信、机电、自动控制等多种先进技术于一体，能够实现对分布式系统的实时监 控管理。解决了传统控制系统中自己构建通讯系统成本高，特别是在不便布线 组网场合的局限性。将运行维护人员从大量繁琐的工作中解放出来，提高了无 线监控系统的运行质量，增强无线监控系统的可靠性和可控性1 1 。4 】。 无线远程监控有两种方式：一种是单独构建无线网，另一种是利用g s m 网 络。第一种方式由于要自己进行网络构建，其工作量较大致使应用不广，包括 构建中继站，传输设备，传输协议制定等。第二种用g s m 网络实现，依托遍布 武汉理工大学硕士学位论文 全球的g s m 网络，实现全球范围内的漫游监控，克服了因为距离远而传输不便 的缺陷。这类监控系统主要是通过i n t e r a c t 网络利用g p r s 数据业务进行通信。 g p r s 网络传输数据，由于存在着永久在线、实时传输且运营费用低等优点，其 再监控领域中得到了广泛的应用。 目前，无线通信技术正在迅速的发展。第二代移动通信系统2 g ( s e c o n d g e n e r a t i o n ) 技术应用早已得到推广，它以全球移动通讯系统g s m1 5 l ( g l o b a l s y s t e mf o rm o b i l ec o m m u n i c a t i o n s ) 为代表，它数据速率只有9 6 k b s ，但是他却 拥有大量用户的网络支撑能力，而且其使用s i m 卡和轻小手机，因此对移动通 信的发展做出了重大的贡献。移动通信用户通信记录和个人身份都以s i m 卡作 为载体，给移动通信技术服务、管理和和运营带来极大便利。值得一提的是其 增值业务短消息服务s m s t 6 1 ( s h o r tm e s s a g i n gs e r v i c e ) ，它在9 0 年代早期开始进 入商用市场，并且发展到9 0 年代末，该业务才在全球范围内快速的蔓延，并持 续爆炸性的增长趋势，它可以通过手机、小灵通等移动设备发送文本类消息。 根据g s m 联合会的说法，s m s 短信息的应用目前显然比无线互联网的成长速度 要快很多，而且发展还没有明显终结的迹象。l o g i c a 公司的通讯主管k e v i n d u f f e y 曾经说过：“g p r s 和3 g 之类新技术的推出，以及w a p 等互联网浏览器 功能的加强将对s m s 服务带来引人注目的促进作用。借鉴处于领导地位的市场 的经验，比如日本，供应商们希望s m s 服务能够弥补这些技术的不足。在w a p 环境中，s m s 功能可以使用户在通话的同时下载互联网资料”。s m s 在各个市 场都稳步发展，s m s 的应用现在涉及商业、社团、体育、财经、新闻和天气情 况，也可以用来安排时间、收发广告、参加拍卖、投资、浏览笑话等等。 1 9 8 8 年，市场上推出了一种新的数据传输业务一短消息( s m s ) 。它的出现 逐渐引起人们的重视，特别是应用于无线网络监控系统领域。作为g s m 网络中 最为普及、流行的数据传输业务，短消息( s m s ) 具有收费低廉、操作简单、永久 在线和高速的数据传输等特点。通过短消息进行无线远程监控在某些情况下具 有显著的优势，如在数据量不大、需要长时间连接或所要监控的现场节点位置 经常变化的情况下和对于那些实时性要求不高的远程被控对象等【7 一i 。 利用g s m 网络s m s 短信系统，用户只需要开发一个监控终端，无需另建 网络。可以直接使用手机进行操作，无需另外开发用户操作终端。可以大大降 低系统的成本和开发时间。随着无线通讯网络g s m 的不断完善和发展，手机用 户的普及以及通讯费用的不断降低，将使得借助于g s m 网络短消息的无线远程 监控技术有着更为广阔的应用前景。 2 武汉理工大学硕士学位论文 1 2 无线通信技术发展历史与现状 近年来，无线通信技术在通信领域中发展最快，应用最广。它是利用 电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式， 移动通信是指在移动中实现的无线通信。 从七十年代，人们就开始了无线网的研究。无线网具有不用架线、灵 活性强等优点，在整个八十年代，伴随着以太局域网的迅猛发展，无线网 也赢得了市场的认可，但由于在当时的通信技术以有线以太网为主。使得 无线网产品极易受到其他微波噪声的干扰，致使无线网传输速率低，性能 不稳定且不易升级，同时各个厂家的产品相互也不兼容，使得无线网在当 时没有得到很好的应用。 在这样的情况下，为了发展无线网，就需要制定一个有利于无线网发 展的标准。 1 9 9 7 年6 月，i e e e 制定了无线局域网标准8 0 2 1 1 标准。8 0 2 1 l 标 准主要是对媒质访问控制层( m a c ) 和网络的物理层( p h ) 进行了规定。各厂 商的产品在逻辑链路控制层( l l c ) 是一致的，换言之，他们的产品在同一物 理层上可以互操作。这样就容易质优价廉地实现无线网的“( 同网段内) 多点 接入和“多网段互连这两种主要用途。 在m a c 层以下，8 0 2 “规定了三种发送及接收技术： ( 1 ) 扩频( s p r e a d s p e c t r u m ) 技术；它分为跳频( f r e q u e n c y h o p p i n g ，f h ) 扩频技术，和直接序列( d i r e c t s e q u e n c e ，d s ) 扩频技术( 简称直扩) ； ( 2 ) 红外( i n f a r e d ) 技术； ( 3 ) 窄带( n a r r o w b a n d ) 技术。 从最初的电报开始经过15 0 多年的现代电信的发展是来自各界的成千 上万科学家、工程师和研究人员的辛勤劳动的结果。他们当中只有少数独 立负责发明的人成了名，而大多数达到顶点的发明是许多个人的成果。这 里汇集了部分对于无线电通信发展中起到重要作用的历史人物： 贝尔 于18 4 7 年4 月3 日生于苏格兰的爱丁堡。1 9 2 2 年8 月2 日在b a d d e c k 去世。1 8 7 6 年3 月1 0 日贝尔在美国波斯顿宣布“瓦特森先生来了，我需要 您“ ，组成第一个智能句子在电话线里传送。虽然有一些其它发明者在所建 议的系统上将声音在一定的距离传送，但贝尔是第一个获得发明专利的。 武汉理工大学硕士学位论文 仅在两年后，1 8 7 8 年3 月2 5 日他做出了如下预测：“电话电缆可以铺在地 下或架空，利用支线将私人住宅，乡村，商店，工厂等连接起来，通过主 电缆和中心交换实现任何两个地方的直接通信是可能的。我相信，电话面 向公众是必然的结果，不仅如此，我确信，在将来，电线将不同城市的电 话公司的电话局连接起来，一个人能够与不同地方的人打电话“ 。贝尔不但 在2 9 岁时发明了电话，他在电信和航空方面有许多发明。 赫兹 1 8 5 7 年2 月2 2 日生于德国的汉堡，l8 9 4 年1 月1 日在波恩去世。赫 兹在于1 8 8 7 1 8 8 8 年在k a r i s r u h e 大学发现电磁波。1 8 8 7 年赫兹验证了电磁 波的存在。证明了麦克斯威尔的电磁场的理论。赫兹的发现是无线电技术 的基础，也是后来广播和电视的发展的基础。 斯戳格 ( s t r o w g e r ) ：1 8 3 8 年生于r o c h e s t e r 附近。1 9 0 2 年去世。在1 8 8 9 年 他发明了自动电话交换机，他觉察到由于设计或差错，本地电话操作者将 其业务电话接到他的竞争对手的电话局。因此，他有了自动电话交换机的 设想，根据这个思想终于在美国的l ap o r t ( i n d i a n a ) 安装了世界第个商用 自动交换机。 克拉克 1 9 1 7 年出生英格兰的m i n e h e a d 。在苏联( u s s r ) 发射第一个人造地 球卫星s p u t n i k 1 前1 2 年，克拉克于1 9 4 5 年在“无线世界”中发表文章建 议利用静止卫星实现世界范围的无线电覆盖。从此，卫星通信成为世界通 系统的非常重要的组成部分。克拉克的其它发明有地球观测的卫星平台的 利用和操作灵活的低加速的星际间飞行的太阳帆。 现有的通信网络较多，在3 g 网络以前的通信网络( 包括无线网络在内) 的特点是按业务建网。3 g 网络实现以前已用于无线远程监控系统中无线网 络主要有：全球移动通信系统g s m ( g l o b a ls y s t e mf o rm o b i l e c o m m u n i c a t i o n s ) 、通用分组无线服务g p r s ( g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e ) 、 采用码分多址c d m a ( c o d ed i v i s i o nm u l t i p l e a c c e s s ) 技术的移动网、蜂窝式数 字分组数据c d p d ( c e l i u l a rd i g i t a lp a c k e td a t a ) 系统。 g s m 是全球移动通信系统( g l o b a ls y s t e mo fm o b i l ec o m m u n i c a t i o n ) 的 简称，是当前应用最为广泛的移动电话标准。g s m 采用时分多址技，较之 它以前的标准最大的不同是他的信令和语音信道都是数字式的，因此g s m 4 武汉理工大学硕士学位论文 被看作是第二代( 2 g ) 移动电话系统。 g p r s ( g e n e r a lp a c k e tp a c k e tr a d i os e r v i c e ) g p r s 经常被描述成 “2 5 g “ ，也就是说这项技术位于第二代( 2 g ) 和第三代( 3 g ) 移动通讯技 术之间。是g s m 网络的一个升级。g p r s 是g s m 在p h a s e 2 + 阶段引入的通 用分组数据业务，其核心网采用基于分组交换模式的i p 技术来传送不同速 率的数据及信令。它的目标是提供高达1 0 0 k b i t s 以上速率的分组数据业务。 c d m a ( c o d ed i v i s i o nm u l t i p l ea c c e s s ) 网络采用扩展频谱技术，具有 以下优点：在使用相同频率资源的情况下，c d m a 移动网的系统容量比g s m 要大4 5 倍。c d m a 的结构可以支持1 3 k b 的语音编码器。因此可以提供更 好的通话质量。c d m a 系统有着容量大、工作频点较g s m 低。因此，在 c d m a 规划中，c d m a 的站间距一般较g s m 稀疏。 c d p d ( c e l l u l a rd i g i t a ld a t a ) 即蜂窝数字式分组数据交换网络，被人们 称作真正的无线互联网。c d p d 拥有一张无线网卡，可以登录任意网站，同时不 被干扰，相比g s m 移动网络为9 6 千比特秒，c d p d 网可达1 9 2 千比特 秒。c d p d 由以下四部分组成：移动终端系统( m e s ) 、移动数据基站( m d b s ) 、 移动数据交换系统( m d i s ) 和骨干网( c d p d ) 。c d p d 网络具有速度快、数 据安全性高等特点。 利用现有的网络组建无线远程监控系统，其无线模块一般都是通过 r s 2 3 2 与p c 机或者单片机等相连，有些天线是内置的。现有的网络由于具 有覆盖面广和可漫游等优点，使监测站和控制中心的位置不受距离的限制， 但是安全性会有所降低，主要是因为目前还是利用公网。 1 3 本文的主要工作及论文结构安排 1 3 1 本文完成的主要工作 现有的无线远程监控系统，绝大多数都符合“控制中心一监测站“ 的构建 模式。整个监控系统的核心是控制中心，他主要负责收集各监测站传送过来的 的感应信息，分析信息并发送相应的操作命令以达到控制监测站的目的。监测 站被分布在远离控制中心的各个监测点，主要负责采集监控信息和接收控制中 心发出的控制命令并且按命令执行相应的动作，以达到监控的目的。控制中心 可用工作站、普通p c 机或着工控机实现。监控到的信息根据不同的客户要求， 武汉理工大学硕士学位论文 发送到不同的客户终端，如终端计算机，个人手机等。由于无线远程监控系统 的组网方式灵活，同时可利用现有的无线通信网进行无线监控，例如g s m g p r s 网络，c d m a 移动网络等。使得无线远程监控系统覆盖面广，只要是中国移动、 联通网络覆盖的地方都可以监控。 本文主要是应用g s m 网络的数据传输和短信功能，通过建立一个监控中 心实现对远程对象的无线监测和控制。用户只要在监控中心就能够对所有的受 控对象实现无线远程监测和控制，使监控任务更加方便简单。并且本监控中心 的设计主要是为了支持中文，方便用户进行操作，这样用户就可以使用中文、 英文、数字等综合的方式进行操作，用户手机是以中文短信的方式向控制中心 进行访问，监控中心也是使用中文短信的方式反馈给用户手机1 1 0 l 。 本课题设计的监控系统主要由三部分组成：p c 机上的监控中心、监控终 端和g p r s 模块。监控系统的工作原理如图1 1 ： 气 圈咂丫堆囝圜 图1 1 监控系统的工作原理图 其中以p c 机为核心的监控中心的设计与实现是本文的主要任务。根据原理 图可以看出，本课题主要是应用现有的数字移动通讯网络( g s m ) 结合通讯模 块实现对远程对象的监测与控制，并利用g s m 的短消息( s m s ) 实现对数据信 息的传输。 本文内容： ( 1 ) 利用数字移动通讯的短消息实现远程监测与控制信息的传输； ( 2 ) 在分析无线远程监控技术原理和s m s 技术发展和现状的基础上，提 出了基于s m s 的无线远程监控中心的建立方案； ( 3 ) 、深入分析和研究了短信的结构、发送流程等，深入研究了短信p d u 格式及其编解码； ( 4 ) 完成了p c 机上w i n d o w s 系统v c 抖6 0 环境下实现短信的收发程序 的编制和调试；完成了p c 机上直接读写r s 2 3 2 串行端口实现短信收发程序的编 6 武汉理工大学硕士学位论文 制和调试。 1 3 2 论文结构安排 本文结构安排如下： 第一章为绪论，主要介绍课题的背景，分析了无线通信技术及无线监控系 统的意义，无线通信技术的发展与现状，并给出了本课题的主要工作。 第二章为g p r s 网络介绍，主要介绍了g s m 的发展史、系统结构和它的业 务，并简要概述了g p r s 网络，简单介绍了g p r s 的终端分类和应用。 第三章为短信息业务介绍( s m s ) 介绍，简单介绍了s m s 的基本概念，重 点详细的讲述了短消息编码，特别是给p d u 格式下的u n i c o d e ( u c s 2 ) 编码方 式作了详细的介绍，还有对短消息模块m c 3 5 i 和a t 指令集也做了详细的讲解。 第四章介绍了应用v c + + 建立一个短信息控制中心，简要的介绍了v c + + 的使用，主要是讲述了在v c + + 环境下短信息的编解码实现。 第五章为短信息收发的实现部分，首先介绍了r s 2 3 2 c 串口的机械、电气 特性等，然后讲述了短信息收发过程的核心编码，包括如何实现p d u 串正反之 间的变换、提取短信内容和电话号码等。 第六章为结论与展望，概要的总结了本文所得出的结论，并在大体上讲述 了无线通信技术的发展方向。 7 武汉理工大学硕士学位论文 2 1g s m 2 1 1g s m 发展 第2 章g s m g p r s 目前世界上最成功的移动通信系统当属g s m ，从它诞生开始到现在经历了 三个阶段：1 9 9 1 年公布的g s mp h a s e l ，它主要定义在移动中传输语音和数据的 内容。1 9 9 5 年制定的g s mp h a s e 2 标准，这一阶段主要定义大量的附加业务。 g s mp h a s e 2 + 这一阶段主要是对g s m 系统进行一些修补性的工作，并不改变 g s m 系统本身。 g s m 是g l o b a ls y s t e mo fm o b i l ec o m m u n i c a t i o n ( 全球移动通讯系统) 的英文缩写。g s m 属于第2 代( 2 g ) 蜂窝移动通信技术，第一代移动通信 技术为模拟蜂窝技术，宽带c d m a 技术被称为三代移动通信技术，即3 g 。 数字蜂窝移动通信是在模拟蜂窝移动通信的基础上发展起来的，在设备配 备、网络组成、工作方式和网络功能上，二者有着相同之处。蜂窝移动通信的 出现给移动通信带来快速发展，其网络的智能化使得越区转接和漫游功能得以 实现，它能够实现频率复用，从而大大的提高了频率的利用率。g s m 的历史可 以从1 9 8 2 年说起，当时北欧的一些过节向欧洲邮电行政打会c e p t ( c o n f e r e n c e e u r o p eo f p o s ta n dt e l e c o m m u n i c a t i o n s ) 提交建议，要求c e p t 制定一个9 0 0 m h z 频段的公共欧洲电信业务规范。以解决各国无法漫游等问题，同年成立了 g s m g r o u p es p e c i a lm o b i l e ( 欧洲移动通信特别小组) 。1 9 8 5 年，小组决定制定 数字蜂窝网标准，1 9 8 6 年，对8 个数字蜂窝系统进行现场试验。1 9 8 7 年，选定 窄带t d m a 方案。1 9 8 8 年颁布g s m 标准 1 1 - 1 5 1 。 我国自从1 9 9 2 年在嘉兴建立和开通第一个g s m 演示系统，并于1 9 9 3 年9 月正式开放业务以来，全国各地的移动通信系统中大多采用g s m 系统，使得 g s m 系统成为目前我国最成熟和市场占有量最大的一种数字蜂窝系统。 g s m 网络一共有4 种不同的蜂窝单元尺寸：巨蜂窝，微蜂窝，微微蜂 窝和伞蜂窝。这四种蜂窝覆盖面积不同，从前到后覆盖面积依次减小。巨 蜂窝：比如安装在天线杆或者建筑物顶上的基站天线；微蜂窝则：天线安 8 武汉理工大学硕士学位论文 装低于平均建筑高度的那些区域；微微蜂窝主要用于室内，覆盖面积只有 几十米；伞蜂窝则是用于覆盖更小的蜂窝网的盲区，填补蜂窝之间的信号 空白区域。 g s m 系统特有的一项业务功能是紧急呼叫。在g s m 网络覆盖的范围内， 即使在用户手机上没有插入s i m 卡的情况下，手机可以照常进行紧急呼叫，例 如：9 1 l ，1 1 2 等。用户只需按一个或者三个键即可呼出( 根据号码的不同) 至相 应的应急单位。这一特殊的功能是为了在紧急情况下帮助用户节省时间，达到 最快的应急而设计的。 2 1 2g s m 系统结构 g s m 蜂窝系统网络结构如图2 1 所示。g s m 蜂窝系统的主要组成部分可分 为基站子系统( b s s ) 、移动台( m s ) 和网络子系统( n s s ) 。 精s 图2 1g s m 蜂窝系统网络结构图 1 基站子系统( b s s ) 基站子系统是g s m 系统的基本组成部分。由b t s 和b s c 构成，b t s 可以 直接和b s c 相连接，也可以通过基站接口设备( b i e ) 采用远程控制的方式与 b s c 相连接。此外，基站子系统为了适应无线与有线系统使用不同传输速率进 行传输，在b s c 和m s c 之间增加了码变换器及相应的复用设备。 2 g s m 移动台( m s ) g s m 移动台是g s m 移动通信网中用户使用的设备，其类型可分为手机、 便携台和车载台。其中手机小巧，轻便，功能强大，因此手机用户占绝大部分。 9 武汉理工大学硕士学位论文 移动台通过无线接口接入g s m 系统，具有无线传输和处理功能。 3 网络子系统( n s s ) 网络子系统由六个单元组成：操作维护中心( o m c ) 、移动业务控制中心 ( m s c ) 、移动设备标识寄存器( e i r ) 、访问用户位置寄存器( v l r ) 、鉴权中心 ( a u c ) 和归属用户位置寄存器( h l r ) 。如图2 2 所示 1 以。 口 m s 2 1 3g s m 主要业务 图2 - 2g s m 系统框图 g s m 系统定义的业务都是建立在综合业务数字网( i s d n ) 基础上的。它 可以分为基本通信业务和对基本业务进行扩充的补充业务，补充业务不是专用 于g s m 系统的，而是从固定网所能提供的补充业务中继承的，它不能单独向用 户提供。因此，本文中对补充业务不作介绍，主要介绍下基本通信业务。 g s m 系统提供6 类电信业务，下面对他们进行详细的讲解： ( 1 )电话业务。它是g s m 系统中最主要的业务。通过固定网与g s m 移 动通信网的连接，使固定网电话用户与移动用户间实现实时双向会话， 也可实现两个移动用户间的会话。 ( 2 ) 紧急呼叫业务。在突发或者别的紧急情况下，用户使用一种简单的 拨号即可实现紧急呼叫，与紧急服务中心实现连通。这种拨号可能是 9 1 1 、1 1 2 、1 l o 等。紧急呼叫业务优先与其他任何业务，在手机没有插 入s i m 卡的情况下，也可进行拨号呼叫。方便第一时间解决紧急情况。 ( 3 ) 短消息业务( s m s ) 。s m s 短信