1、独创性声明本人声H月所旱交的学位论文是奉人在导师指导下进行的研究T作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论义中1i包含其他人已经发表或撰弓过的研究成果，也小包含为获得“云潼工些太堂”或其他教育机构的学化或证书而使用过的材料。与我一同T作的同志埘本研究所做的任何页献均已在论义中作了明确的说明并表示了谢意。学化论文作者签名：秀孑超 签亨u期： 钏咔年 7 月驴u学位论文版权使用授权书本学位论义作者完全了解“云赶些太堂”有关保留、使用学f一论义的规定。特授权“天洼工业太学”可以将学化论义的仝部或部分内容编入有关数j；|苫序进行检索，并采用影E1J、缩印或扫描等复制丁段保存、汇编以供禽
2、阅或借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复刮件和磁需：。(保密的学位论义在解密后通用今授权说叫)学化论文作者签名：砺孑起签宁LJ期：卅归f月孑铷虢、磁签字Ll期：卅咔年 月驴L学位论文的主要创新点一、监控中心服务器软件基于BS模式，只需初期一次性的投入成本，较CS模式投入成本低，同时安装和维护方便，只需要对服务器进行安装和维护即可，系统扩展也比较简单。用户可以在任何地方通过任何方式接入Intemet的PC机使用浏览器对自己权限范围内的远程信息终端进行实时监测、设置以及配置等操作。二、本系统提供了三种控制方式，在方便上网的地方，可以登录系统的Web服务器，通过在网页上点击控制按钮来实现对
3、家庭电器的控制；不方便上网的地方，可以通过手机短信的方式，发送控制命令到系统的GPRS模块来实现对家庭电器的控制；在家时可以在上电脑完成对所有家电的控制。通过这三种方式，可以随时随地的控制家庭中连上系统的电器设备。基于STM32的智能家居控制系统的设计摘要本文分析了智能家居的现状，设计了一款价格低廉、性价比高、功能齐全、易于安装和简单实用智能家居控制系统。本系统采用STM32系列新一代嵌入式处理器为核心，配合外围的硬件设备和软件的驱动，实现了对家居家电的远程控制、室内监控、安防报警、室内数据信息保存等功能。利用相关的传感器采集室内的数据信息，当室内发生火灾烟雾或者陌生人入侵时，启动相关的报警设
4、施。另外，本系统还会对室内的数据信息进行实时保存，以便用户查询。本系统针对室内家电设计了三种控制方式：本地控制以PC机上为平台，通过在VC60开发环境编写的软件进行本地操作：远程控制基于GPRS模块，通过用户发送AT命令到GPRS模块，经过RS232串口与嵌入式控制器通信，实现相关的操作；另外，本系统还设计了嵌入式Web服务器，采用BS模式远程网络的控制，用户可以通过远程以太网登录系统，实现对家电的相关操作。本系统通过以上三种方式实现对家居的灯光、加湿器以及空调等家电手动和智能控制。关键词：STM32、智能家居、GPRS模块、BS模式、远程监控The Desig n of Smart Home
5、 System Based on STM32AbstractTms paper analyses the present situation of the Smart home furnishing，designed a low price，high cost performance，complete functions，easy installationand simple and practical control system of Smart home furnishingThe system uses the STM32 series is a new generation of e
6、mbeddedprocessor as the COre，combined with peripheral drive hardware and software，to achieve the remote control，indoor monitoring，security of home furnishing home alarm，indoor data information preservation functionsCollected by the sensor for the interiordata，when indoor fire smoke or the intrusion
7、of strangers，start alarm facilitiesIn addition，this system Can real-time preservation of indoor data information，SO that the user queryThe system is designed three kinds of control methods for indoor appliances：local control to PC machine as a platform，through the local operations inthe VC60 develop
8、ment environment forthe preparation of the software；remotecontrol based on GPRS module，the user sends a AT command to the GPRSmodule through the serial port，RS232 and embedded controller communication，implement the relevant operation；in addition，the system also designed the embedded W曲server,remote
9、network control using BS mode，the user Can logi11 to the system through the Intemet，realize operation of home applianceThesystem through the above three ways to realize the home furnishing lights，humidifier and air conditioner manual and intelligent contr01Key Words：STM32、Smart home system、GPRS、BS m
10、odel、remote monitoriI培目 录第一章 绪论111课题背景一112国内外发展状况一2121国外发展状况2122国内发展状况313智能家居发展的主要方向414本课题的研究意义和目的515本课题的主要研究内容及内容安排516本章小结一6第二章智能家居控制系统的总体设计721系统总体描述722系统总体设计7221系统的结构体系8222系统主要功能9223系统的设计原则和目标9224系统的设计特点10225可行性分析1023 GPRS技术简介一11231 GPRS技术11232 GPRS的特点1 1233 GPRS原理一12234 GPRS主要接口1 3235 GPRS的协议栈1 3
11、236 GPRS组网方式1 324无线通讯协议16241 TCPIP协议一16242 UDP协议18243通信协议的选择1825 Web服务器18251嵌入式Web服务器18252 HTTP协议一19253应用软件设计的模式选择1926以太网技术概述1927本章小结20第三章智能家居系统的硬件设计2l31嵌入式处理器芯片21311 Cortex-M3内核的优势213I2处理器的选型2232 STM32外围硬件模块设计22321系统电源设计22322 GPIO接口一23323串口通信模块24324 GPRS模块一25325以太网接口模块27326存储模块2833家居系统模块设计29331智能照明
12、模块29332温度采集模块31333湿度采集31334火险报警模块32335红外报警模块33336声光报警模块34337其他家电模块控制3434本章小结34第四章智能家居系统的软件设计3541嵌入式终端的软件设计35411软件开发环境35412系统软件设计原则35413系统的总体设计3642常见AT命令4043 PC机端的软件设计41431串口通信的设计424。3。2开发界面的设计4244数据库的软件设计4345嵌入式Web服务器的实现43451网页的设计44452 Boa服务器的设计44453 CGI软件设计4546本章小结46第五章系统的运行与测试一4751测试环境的搭建47511调试前检
13、查工作4752嵌入式终端的测试485。21传感器模块的测试48522 GPRS模块的测试49523数据库的测试5053嵌入式Web远程控制测试50531用户界面的登陆50532远程登录控制的测试5154测试结果分析5155本章小结52总结与展望53总结53展望54参考文献56发表论文和参加科研情况58致谢语59第一章绪论第一章绪论家庭居住已经是人们生活的基本条件之一，原本家电设备使用方便，但是其运行单一，需要人为的各个进行操作，操作麻烦，缺乏集中管理。随着科技的发展，人们对家居生活要求的不断提高，它在为人们提供居住的同时，还需要最大化的满足和方便住户的需求。高新技术的发展，带来了智能化的深化和
14、更新。近年来，智能化的概念已经逐渐扩展到了家居生活，不仅使得家居生活更加智能化、自动化，而且还在节约资源和环保方面起到了重要的作用。它将家电设备进行智能化集中管理。在这种大背景下，智能家居系统开始形成了。智能家居系统的大致功能如下【l】：(1)安防监控，如室内烟雾气体浓度监控、红外线人体感应等各种报警功能；(2)智能照明设备，通过传感器检测室内光线度，从而智能进行调光，达到节能的目的；(3)家电设备控制，如对空调，空气加湿器，加热器等进行远程和进程控制；室内环境监控，如检测室内的温度、湿度等。(4)远程控制和监控，可以通过网络对系统进行远程操作，同时也能远程得到室内状态信息。这些室内设备为我们
15、的家庭提供了极大的方便，然而，它们却不是一个整体的系统，缺乏统一智能化管理。各个电器设备独自运行，缺乏协调，自动化程度比较低，用户操作繁琐等等。 因此我们把这些电器连接到一起，通过一个中央微处理单元实现智能化统一管理，形成一个家庭内的小网络，这就是建立智能家居系统的初衷。11课题背景早在20世纪80年代，随着电子信息技术和通信技术发展，在家居中就出现了对住宅的通信、家电以及各种家用设备的管理系统，这就是智能家居的原型。到了21世纪，智能家居技术发展迅猛，其功能也趋向于多样化、人性化【2】2。智能家居(Smart Home)是指利用现代科技技术、计算机技术、网络通信技术和自动化技术，将家居生活的
16、各个系统通过一个中央处理单元有机的结合在一起，实现智能化的家居控制系统。它不仅可以对家电设备实现智能控制和管理，还可以对家中的安全情况进行监控报警。智能家居是科技与艺术结合的产物，不仅能满足人们的基本生活需求，同时天津工业大学硕士学位论文还为人们提供舒适、方便、高效、快捷、安全的高层次生活。让家居生活变得更加人性化、智能化，极大地提升了人们的生活品质3。智能家居发展经历了大概四个阶段：第一阶段：主要是同轴线的家庭网络，实现对家电等其他设备的控制。第二阶段：主要以RS一485或IP技术进行组网为基础，实现安防等功能。第三阶段：智能控制的集中化，产生了控制主机。第四阶段：基于全IP技术，智能家居采
17、用“云”技术，可以根据用户需要，实现定制化、个性化。智能家居是物联网的一个重要分支f。1，它将家居的各个系统组合在一起，实现监控、管理和控制。物联网时代的到来，为智能家居注入了新的活力和技术，使得智能家居更加人性化，智能化。物联网，英文名为The Internet ofthings，是一种新型的技术，它是把物品与物品利用RFID或其他传感器设备连接互联网，实现自动和智能化管理。它将家居的使用设备集成，并进行统一管理，形成了一个高效智能的家居环境系统。智能家居发展到今日，其技术更加全面化和人性化，由早期简单的照明到现在的多功能化，其发展的形式除了满足人们生活之外，还使人们的生活享受到了高科技所带
18、来的快乐和便捷。除了营造良好的环境，更重要的是家居的智能化程度。早期的智能家居是在保证家庭设施和住宅环境协调的基础上，将家庭的家用电器、保安装置等设备通过家庭总线连接到智能化系统上进行监控。而随着现代科技的不断发展，高效、节能、环保等也成为家居智能化需要考虑的范畴。智能家居的本质是为用户提供安全、舒适、高效、快捷的生活。安全方面，主要包安防、煤气泄漏、烟雾报警等，还要对室内的温度和湿度进行检测，从而做出相应的控制。除此之外，还可以对家庭里的其他家电进行远程控制。12国内外发展状况121国外发展状况早在1979年，美国斯坦福研究所就提出在建筑物内将家用电器、电器设备的控制线统一为家庭总线的概念。
19、之后，在美国成立了现代住宅研究会，专门从事这一领域的研究。1983年，美国电子工业协会开始制定家用电器的设计标准。1984年美国建立了世界上第一幢智能家居5】，之后随着其不断的发展，欧美和东南亚等经济比较发达的国家也先后着手与智能家居系统的研究，并提出了一些方第一章绪论案设计。随后的几年里，日本、韩国、法国和德国等也都开始流行智能家居的应用，这为智能家居在世界的发展起到了至关重要的作用【6】。1998年欧洲的一个组织建造了一栋智能大厦，其中包括了智能控制、环保、节能等功能，随后德国费劳恩霍夫研究会联合多家公司协作，建筑了世界第一座智能家居住宅，住宅内部实现了真正意义上的电子化【7。随后几十年的
20、不断发展，使得此项技术的到了迅猛的发展。在此领域当中，欧洲等一些其他发达国家以及韩国、曰本等，也有着先进的技术，具有领先地位。目前，智能家居有着极其大的市场前景和经济效益，Motorola、IBM、Lueent、Intel、Nortel、Eriesson和松下等国际大型公司，都已经着手涉及此领域【8。国外在此领域研究较早，并且国外的电子技术比较发达且成熟，己知的此类市场产品主要有一下几种：(1)美国的X10系统。这套系统功能强大，但是由于其设计基于国外环境和应用需求以及西方人同我国人的消费理念的不同，并不适合我国的消费者应用，再加之其价格昂贵，难以被国人接受，因此该系统很少在国内应用。(2)德
21、国的EBI系统。系统设计严格，但要求复杂，价格昂贵，并且在应用是需要进行线路预埋，使得常人难以承受，故很少应用到国内。(3)新加坡x8系统。此系统成熟稳定，比较适合国内应用。但是其受灵活性、价格、可选择性等的限制约束，仍然难以得到广泛应用。这些产品各有特点，而且已经日趋成熟。然而，由于国内外人们对家居生活的追求不同以及国外产品的复杂性和高成本性，因此这些产品并不适用于我国应用。122国内发展状况国内对于这方面的研究起步较晚，还处在初级阶段。1997年智能家居这个概念才引入中国，上海是最早出现智能化住宅的城市，之后随着国内各界人士的参与不断发展，到目前为止，已经形成了小规模市场【9】。然而由于人
22、们对此项技术的过于热情，盲目追求、缺乏技术和统一标准，使得许多小区涌现出智能化住宅出现许多缺陷，造成智能化系统无法使用。1999年，我国建设部等相关部门大力推动现代信息技术，通过不断的努力与设计，终于摸索出了一套具有特色的小区智能化设计，并进行推广。这也标志着我国的智能化住宅进入了新的阶段【1 0】。2006年左右，我国陆续举办了智能家居的设备展览。2008年我国才制定了关于此项技术的一系列规范，比如全国住宅小区智能化系统示范工程建设要点与技术导则、智能建筑设计标准GBT503142000)等【11】。目前，国内的多家公司也致力于此项研究。主要产品有：天津工业大学硕士学位论文(1)清华同方的e
23、Hrnoe数字家园此系统针对国内家庭，遵循国际标准，基于嵌入式技术基础之上开发，主要应用于中高档住宅。此系统主要功能有：智能调光、家电管理、窗帘控制等等。 此系统主要应用于智能大厦等大型建筑中，采用欧美的技术标准，局限性比较大。(2)海尔的“e家庭”2000年9月海尔提出此概念，并由此推出一系列产品，比如掌上智能设备、指纹、瞳孔识别系统、TbaletCP等。它的控制中心为电脑，终端控制对象为家居家电设备。海尔还与微软合作，推出了网络空调、网络洗衣机等一系列家电产品。但是此系统主要应用于自己产品上，难以形成通用性。(3)科隆的“现代家居信息服务集散控制系统”此系统有效集成智能家居系统，并实现智能
24、控制、远程操作等功能，但目前还处于初始运营阶段，其扩展性受到很大限制。以上三个系统是我国具有代表性的系统，他们有着各自的技术和侧重点。但是这些系统大多采用国外成熟标准，而且成本普遍较高。我国对于智能家居的定义则比较简单，单一的灯光控制、报警系统都属于它的范围。当然也有一些功能复杂的产品，但操作复杂。我国智能家居起步晚，还没有一个完全规范的理论标准，因此主要是采用国外的一些技术手段。国内公司研究的核心技术不对外公开，且技术复杂不易掌握，产品的局限性和约束性很大。由于各个公司采用自己的标准，其兼容性差，用户对产品的扩展很不方便，更加限制了其发展。与此同时，系统的价格昂贵，也使得它难以推广。总的来说
25、，国内智能化产品，实用性差、价格昂贵和使用复杂等缺点，使得他们的推广范围并不大，各方面表现也差强人意。因此我们需要设计一个物美价廉的系统。1。3智能家居发展的主要方向智能家居包括网络、计算机、传感器、智能控制等多方面技术，同时，又必须和当前提倡的节能、环保相结合。因此，智能家居系统也是一个网络系统。随着技术的突飞猛进，智能家居系统的发展日新月异，但是总的来说智能家居的发展方向有以下几点1121：(1)网络化。随着网络的不断发展，将家居生活与网络紧密联系起来，已成为一种必然趋势，无论是采用近程的Zigbee短距离无线方式，还是采用远程的GPRS、以太网等远距离传输控制方式，都将智能家居系统推向了
26、物联网的方向。第一章绪论(2)模块化。在设计智能家居系统的时候，采用模块化独立设计，不仅使得系统简单明了，运行起来互不干扰，同时也方便系统的日后维护、功能扩展竺寸o(3)标准化。智能家居以后的发展必须协议统一，遵循统一的标准和规范，这样可以使得不同厂家的产品相互补充使用，增大系统的使用范围，丰富系统的功能。(4)节能化。智能家居的发展在不影响环境的前提下，尽量做到节能、环保。(5)人性化。在满足人们日常生活需求的下，尽量做到让用户更加舒适、更加方便、更加快捷和高效。14本课题的研究意义和目的智能家居行业发展有着巨大的市场潜力和经济效益。在我国，智能家居有一定程度的发展，但是受很多因素约束，仍然
27、还处于初级阶段，许多标准不统一、产品价格昂贵。从总体来看，不是很乐观。智能家居控制系统为用户提供了便捷、高效、节能等一系列方便。随着科技的发展、人们需求的提高，家居智能化控制已成为一种必然趋势。因此必须设计一种价格合理的、符合我国国情的、具有自主产权的智能家居控制系统，具有着重要的现实意义。本课题就是本着这一原则，设计了一种成本低廉、实用方便的智能家居控制系统，可以方便的适合普通家庭住户使用，也有利于智能家居控制系统的推广。15本课题的主要研究内容及内容安排本课题基于这一背景，实现一个实用的智能家居系统。该系统主要致力于简单实用、价格低廉和使用方便的特性。本文主要利用新一代智能32位单片机，设
28、计了一款智能家居控制系统。使用户的控制简单、快捷、高效，同时充分利用能源，节省电力。监控室内温度、适度、光照度和室内烟雾及有害气体的检测，本系统还具有GPRS远程控制和监控的功能，并可以实现以太网的远程登录，进行远程控制功能。本文内容结构安排如下：第一章绪论。主要介绍了智能家居系统的背景、国内外发展趋势、本文的研究意义及主要研究内容。第二章系统总体设计。介绍了智能家居系统的功能、设计原则和目标、总体天津工业大学硕士学位论文设计GPRS技术及其原理、GPRS组网方式、无线通讯的协议以及以太网技术做了简介。第三章系统硬件设计。主要介绍了系统的核心控制模块的选型，最小系统的硬件设计以及各个子模块的硬
29、件设计。第四章系统的软件设计。主要包括了嵌入式终端的软件设计以及各个子模块的软件设计，同时还有PC机终端监控软件的设计，最后介绍了嵌入式Web服务器的简单设计。第五章系统的运行与测试。主要是对系统的搭建和稳定性测试，功能上的测试以及软件的测试。第六章本文的总结与展望。对本文进行一个全面总结和对未来展望，以及下一步工作的构想。16本章小结本章首先介绍了国内外智能家居的发展现状，然后根据相关资料分析出智能家居以后的发展方向，其次阐述了本文的研究目的和意义，最后对本文的主要研究内容和总体章节进行了安排规划。第二章智能家居控制系统的总体设训第二章 智能家居控制系统的总体设计21系统总体描述智能家居控制
30、系统主要是以STM32嵌入式控制芯片，外接各种模块电路，利用红外探测器、温度传感器、湿度传感器以及烟雾传感器对室内状况的检测，并将检测到的数据发送到嵌入式控制器进行数据分析，当有异常状况发生时，嵌入式控制器立即作出相应的处理并发出报警声，并通过GPRS模块将室内异常状况发送到用户手持设备，通知用户。同时也可以将数据发送到PC机中，上位机软件基于VC60开发界面，同时可以将数据保存到SQL数据库中，方便用户日后查看。另外，用户也可以通过短信远程发送到GPRS模块，通知STM32控制芯片，继而对嵌入式控制器进行操作，比如提前打开热水器、空调等家电设备。本设计可分为本地控制和远程控制，本地控制主要是
31、以PC机为主，实现与嵌入式控制器的人机交换功能；远程控制主要是通过GPRS模块，由用户手持设备通过短信实现操作，或者通过远程网络登陆控制。22系统总体设计本文选择互联型具有以太网配置的STM32F107VC作为微控制器，该芯片是STM32系列的32位微处理器基于ARM CortexM3内核的嵌入式器件。 外围则由光传感器模块、温度传感器模块、湿度模块、气敏传感器模块和红外线检测模块组成，与嵌入式器件连接，实现与控制芯片的通信。系统结构图如图21：天津工业大学硕士学位论文一一一一一第二章智能家居控制系统的总体设计人们可以不再凡事都需要亲力亲为，只需要坐在办公室进行简单的操作就可以实现远程控制，达
32、到自己的目的。用户主要通过这两种通讯模式来实现远程监控和远程控制。(3)下位机部分：实际就是硬件部分，主要采用新一代高性能嵌入式处理器STM32F107VC，配和外围器件对室内状态进行分析，也是本设计的核心控制部分。嵌入式控制部分主要是对室内环境参数的采集分析和安防报警监控。222系统主要功能本系统主要提供以下功能：(1)利用烟雾传感器检测室内可燃气体以及其他烟雾气体，当室内有害气体浓度超标时，立即通过GPRS模块发送信息到用户手持设备，告知用户。(2)利用红外线检测技术，当用户出门时可开启该模块，期间如果有外部人员入侵，系统发送信息到用户告知，同时打开室内警报系统，进行报警。(3)利用湿度和
33、光传感器检测室内环境，当室内环境参数不达标时，可自动打开室内加湿器，或者智能开关灯光等控制。(4)利用GPRS模块进行远程控制，不仅可以发送室内状态信息到用户手持设备，用户还可以发信息到GPRS模块，继而对STM32嵌入式控制器进行控制。(5)实现以太网的远程登录，支持TCPIP协议，实现远程控制。(6)当出现异常信息时，将发生的详细时间和相关数据保存到数据库中。223系统的设计原则和目标(1)简单实用和经济性目前市场上大部分先进的智能家居控制系统过于复杂，系统功能丰富却不实用，操作设置复杂，有很多不必要的功能，而且其昂贵的价格也使得很多普通用户望而止步，不仅造成了资源浪费，而且不适用于广泛应
34、用。作为一种日常使用的实用性系统设计，应该考虑其设计简单、安装方便、操作简洁的同时，还要降低成本，能够满足大多数用户的承受能力。因此，要设计一种系统简单、性价比高和经济实用的智能家居系统满足普通用户的需求。(2)稳定性和可靠性稳定性和可靠性是智能家居控制系统的基本原则，只有满足这两个条件，系统才能得以运行和推广。要想系统能够长时间无障碍运行，不能出现硬件的故障和软件的内存泄露等。因此必须保证系统在运行期间软硬件设计的协调。(3)可扩展性和实时性天津工业大学硕士学位论文在设计本系统时，需要考虑本系统以后的优化和升级，以及在不同环境中使用时可以方便的对其功能进行增加，使其适应不同规模的环境。与此同
35、时，当系统启动时，需要实时监控室内数据，并实时发送信息到用户手持设备和其他检测站点，对数据进行检测，同时使主人第一时间知道室内的变化。(4)模块化和结构化由于系统检测点多，因此需要采用模块化设计思想，不仅维护方便，而且利于开发和调试。可以使系统设计简单明了、结构清晰和良好的兼容性。224系统的设计特点分析目前智能家居系统的发展趋势和用户的需求，本系统设计具有如下特点：(1)系统灵活的结构。本系统的结构灵活，可裁剪性好、便于移植，针对不同的客户要求，灵活的满足客户的需求。(2)控制方式多样化。本系统的控制方式有本地和远程两种。本地主要以触摸屏为主；远程控制分为GPRS网络和以太网远程登录控制。(
36、3)无线技术的加入。在以太网的基础上，增加了GPRS无线网络控制，使得系统应用更加方便。(4)个性化配置。本系统采用模块化设计，用户可根据要求选取自己需要的功能。225可行性分析随着科技水平的不断发展，人们对生活的需求不断提高，而现在市面上的电子器件及一些其他电子设备价格却有所降低，这为本设计奠定了良好的基础，同时，也为日后系统的扩展极大提供了方便，使得该系统在低成本的基础上，功能逐渐更加完善。嵌入式系统是以计算机技术为基础，软硬件可剪裁，适合应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗要求的专用的计算机系统。嵌入式技术最早仅应用于军事和工业领域，嵌入式技术近几年发展的十分迅速，嵌入式处理器的性能
37、也在逐步提高和完善，功能上也有着很大的提高，如今越来越多的应用到电子产品中，并深入到人们的日常生活中，比如家电的智能化、手机等，由于其功能的强大，因此十分适合作为智能家居控制系统的主控制器。第二章智能家居控制系统的总体设计23 GPRS技术简介231 GPRS技术GPRS英文名为General Packet Radio Service，简称通信分组无线业务。它是基于GSM基础上发展起来的一种新的移动分组数据业务【13。在GSM网络的基础上增加了一些软硬件升级之后，便形成了以分组交换技术为基础的GPRS网络，它采用的是IP数据网络协议，传输速率达到170kbs，相比之前的GSM网数据传输速度明显
38、提高。与GSM网络最大的区别是，GPRS是一种分组交换系统，而GSM是电路交换系统。GPRS不仅继承了GSM的特点，而且拓宽了GSM系统所支持业务的种类。在原有的GSM网络基础上增加了数据处理单元。GPRS适用于间断、突发性、少量的数据传输【1 4】。GPRS网络非常适用于远程监控监测，也可实现远程文件传输和局域网的接入。目前，主要有两种数据传输方式，即电路交换(CS)和分组交换方式(PS)。GSM网络主要是基于电路交换方式的，最高传输速率为96kbits。此种传输采用公共控制方式，由电路来连接源端和目标端，构成一条两端用户通信的专用通道，因此，通信时通道会一直被占用，通信结束后则释放通道。G
39、PRS采用分组交换方式，最高传输速率为1712kbits15。主要是利用计算机的快速处理能力使通信信道资源得到充分利用。此方式以存储转发为原理，对信息进行数据分组，分组头为目的地址、分组编号、控制比特等，由不同的路由传输，最后按分组编号解析成原始信号。232 GPRS的特点与GSM网络相比，GPRS具有非常多的特点16】：(1)传输速率高GPRS的无线通道分配方式十分灵活，每个TDMA帧最多可分配8个无线接口时隙，这使得GPRS的最大传输速率可达到理论上的1712kbits，远远高于GSM网络的传输速率。(2)接入范围广中国的GSM网络发展十分迅速，作为全球最大的GSM网络之一的国家，在未来G
40、PRS网络将会覆盖全国，充分利用GPRS网络，可以方便、快速的提供远程接入网络。(3)按流量计费，资费便宜GPRS用户只有在发送和接受数据时会占用资源，客户可以一直在线，以用天津工业大学硕士学位论文户接受和发送数据包流量为计费方式，如果没有数据流量产生，即使一直挂在网上也是不用收费的。(4)网络稳定可靠GPRS网络提供实时在线功能，其终端会一直与网络连接，用户可以永远在线，随时与网络保持联系，可以方便、迅速的访问服务。(5)资源利用率高对于采用电路交换模式来说，无论用户是否进行数据发送，在整个时间内无线通道都会被占用。由于GPRS的数据传输方式是分组交换，只有用户在发送或者接受数据时占用资源，
41、这样可以使得多个用户共用同一个通道，大大节省了资源，提高了系统的资源利用。(6)支持协议GPRS网络支持TCPIP协议和X25协议，可以方便的连接因特网。同时还可以支持点对点和点对多的远程信息处理，由于它的技术优势得到了极其广泛的应用，比如远程监控、数据采集和移动办公等领域。233 GPRS原理GPRS(General Packet Radio Service)支持通用的分组无线业务，提供了端对端的广域的无线IP连接，在GSM(Global System for Mobile Communications，全球移动通信系统)的基础上做了大规模的改动，在现有的GSM网络上增加了GGSN(Gate
42、way GSN)矛I SGSN(Service GPRS Support Node)这两个新型的网络节点，分别称为GPRS网关支持网点和GPRS业务支持网点，从而使得用户能够在不借助电路交换系统模式下的网络资源，实现端对端的分组发送数据和接收数据，继而实现自主运营17。GGSN主要负责产生数据业务原始计费数据，同时也作为GPRS网络和外部数据网络的节点。它接受传输端的数据后通过GPRS内部通道传输给节点SGSN，再由SGSN将数据传输给基站的传输终端，完成终端与中心的通信。SGSN主要处理分组交换的信息传输，同时也处理数据包的发送和处理【18。GPRS数据按照规则分成具有固定长度的数据段，人为的在每个数据段加上收、发端地址和其他控制信息。用户设备通过无线方式连接到GPRS
