GSM網絡通信在車載定位系統中的應用（一）
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vs proair GSM（全球移動通信系統）是ETSI（歐洲無線電通信標準委員會）制定的歐洲蜂窩移動通信標準。GSM最重要的業務是語音通信，語音被數字編碼并作為數據流，以電路交換的模式被GSM網絡傳輸。但是它使用的電路交換信道在空氣界面上允許的最大傳輸率為14.4kbit/s，因此GSM受到限制。
GPRS是在GSM標準基礎上基于分組交換技術的主要發展，它提供給無線用戶高得多的傳輸速率以滿足爆炸性的數據傳輸的需要。在理論上GPRS用戶可以同時使用幾個時隙（分組數據信道）以達到最高為170kbit/s的傳輸速率。由于信道僅僅在數據包被傳送或接收時被分配給用戶，這使得基于流量收費成為可能。大量的數據業務使得在用戶間有效平衡網絡資源，因為業務供應商可以使用傳輸時隙用于其他用戶活動。通用分組無線業務（GPRS）,作為移動電話標準GSM的數據延伸，正被看作是第一種真正的分組轉換結構，它使得移動用戶能夠從高速傳輸數率中得益，而且可以通過他們的移動終端完成各種數據業務應用。GPRS業務被劃分為類:PTP（點對點）和PTM（點對多點）業務。
全球定位系統（GPS）是美國國防部經20多年的試驗研究，耗資100多億美元，于1993年12月正式全面投入運行的新一代星際無線電導航系統。它的出現和發展已帶動起一個潛力巨大、競爭日趨激烈的新興市場，據最新統計數字表明，目前GPS的全球用戶逾400萬，相關產品和服務市場正在迅速擴大，GPS已發展成為一個重要的產業。
隨著汽車工業的發展和交通管理的智能化，車輛GPS導航定位將成為全球衛星定位系統應用的最大潛力市場之一。就我國國情來說，車輛GPS導航定位在專用車輛調度監控、公交車智能管理、出租車運營管理等領域具有廣闊的市場前景。通信分系統是車輛GPS導航定位的關鍵分系統之一。過去，通信分系統通過無線電臺等相關方式來實現，存在頻率資源緊張、覆蓋范圍小等問題。近年來，隨著GSM通信技術的成熟，把GSM網絡通信與GPS系統結合起來，將很好地解決GPS數據傳輸的瓶頸問題，本文在此將對車載GPS定位管理系統的架構、GSM通信實現方式及優缺點進行詳述。
一、車載定位系統概述
應用GSM通信技術的車載定位系統一般由三部分構成：①車載單元；②監控中心；③GSM通信服務系統
（一）車載單元
車載終端設備包括：控制單元（CPU）、顯示單元（可選）、GPS接收機、GSM手機（或其他通信模塊：如西門子TC35或MC35，不過要基于手機模塊接口重新設計外圍電路）、防盜報警器（可選）。
主要功能為：
（1）防盜報警功能：當有緊急情況發生時，用戶可以觸發隱蔽的報警按鈕，車載單元會自動將GPS接收機中的位置數據通過GSM手機的短消息功能傳送給監控中心。防盜激活功能，當車輛遭遇非法入侵時自動發送報警信息至控制中心；
（2）導航功能：GPS提供移動目標的準確位置、速度和方向等數據，無差分的定位精度在10m左右，差分精度為3-5m。系統可以通過調度中心進行導航，也可以在終端上存儲電子地圖。
（3）通話功能：車載GSM手機可進行通話，當用戶離車時還可將手機取下正常使用。
（4）服務：提供一組服務按鈕，當車主需要服務時按下相應按鈕，由服務中心提供服務。
（二）監控中心
監控中心中GPS差分基準模塊用以產生差分修正信息，送往中央處理機；中央處理機將管理數據庫，并將各種調度、指令信息、差分修正信息通過GSM通信模塊發往各車載單元，同時將收到的各車載單元發來的信息送往電子地圖或數據庫儲存；地理信息系統GIS模塊的電子地圖將準確地顯示所監控的所有車輛的實時位置；GSM通信模塊的功能是將中央處理機送出的命令和差分修正信號發往各車載單元，同時接收由各車載單元發出的車輛的GPS信息和傳感器信息。
（三）GSM通信服務系統
GSM通信服務系統由GSM通信模塊和GSM通信網絡組成，其功能主要是在車載單元與監控中心之間進行數據傳輸，確保各車載單元發出的車輛GPS信息、傳感器信息和中央處理機送出的指令和差分修正信號在車載單元與監控中心之間進行穩定傳送。通信軟件采用VC++實現：COMM_SEVER與COMM_CLIENT 的通信采用WINSOCK組件。
二、GSM通信服務系統詳析
GSM通信服務系統根據數據傳輸方式的不同，可采用短信和GPRS兩種方式。就短信服務來說，由于短信服務是GSM中唯一不要求建立端—端路徑的業務，這為利用短信服務傳輸GPS信息提供了良好的條件。短信服務一般可采用兩種方式：①“點對點”工作方式；②“點對中心”工作方式。就GPRS服務來說，由于GPRS（General Packet Radio Service）與GSM電路交換方式不同，屬于分組交換方式的數據通信系統，具有“永遠在線、高速傳輸、快速登錄、流量計費”等優點，特別適用于像車載定位系統那樣突發性數據的應用。
（一） “點對中心”服務模式
所謂“點對中心”服務模式,即車載單元和監控中心的通信方式。有三種通信方式：
1. 短信服務中心直接轉發：
GSM短消息技術簡介及其特點:短消息服務(SMS)是GSM技術應用的一項重要內容，它具有一些突出特點如：一次可傳輸140個字節的數據，數據的內容可以是字符或數字；可以在GSM網絡內端對端傳輸，還可以從GSM網絡外(如互聯網)發送短消息給一個端點站；短消息通過設在移動通信部門的短消息中心(MSC)用GSM系統的信令信道傳送，與語音信道不沖突，即使終端處在通話狀態下也可進行傳送；在短消息傳送過程中，不進行呼叫連接建立和釋放的過程；MSC具有短消息的存儲功能，在終端設備關機時，可以保持消息在一定時間內有效等。利用這些特點，及其雙向傳輸的性能，可方便地實現對于采集站設備的信息采集和遠程控制，即實現遙測和遙控。
短消息業務是GSM/DCS1800系統中唯一不需要建立端到端業務通道服務。點對點短消息是以任意形式的字母數字串，通過數字控制信道傳送的。空閑時占用獨立專用控制信道(SDCCH)，信息速率為782b/s；通話時占用慢速隨路控制信道(SACCH)，信道速率為383b/s。為了避免時延過長，以及對這些爭搶接入信道負荷過大，每條短消息最大幀長度為140個字節(按ASCII字符7bit編碼為160個字符)。因此可以在任何時候發送或接收短消息的傳輸協議數據單元TPDU(Transport Protocol Data Unit)， 無論話音或數據通信是否正在進行。由于公眾GSM網絡在全球范圍內實現了聯網和漫游，建立GSM系統不須再組建專用通信網絡，所以具有實時傳輸數據功能的短消息應用將可以做成傳輸各種檢測、監控數據信號和控制命令的數據通信系統，可以廣泛用于遠程監控、定位導航、個人通信終端等。
車載單元和監控中心都采用類手機的短信收發通信模塊，車載單元短信收發通信模塊將短信和要發往的目的站一同發給短信服務中心（SMSC），再由SMSC轉發給監控中心短信收發通信模塊；同理監控中心短信收發通信模塊也將包括中央處理機送出短信和要發往的目的站一同發給SMSC，再由SMSC轉發給車載單元。
短信服務系統中SME 服務器負責建立與短信服務中心，各個監控中心和遠程數據庫的數據通信連接; 對SMSC發來的數據幀進行數據格式轉換后, 根據幀類型錄入中心數據庫; 然后將數據發送到所屬的監控平臺, 并對各監控平臺發來的指令幀進行格式轉換, 把轉換后的消息幀發送到SMSC。將需要計費的消息的數目錄入數據庫, 作為用戶計費依據; 如需要加解密則進行數據加解密工作。
這種短信服務模式最大的優點是短信收發通信模塊價格低廉，無額外的網絡開銷，通信成本較低；但該短信服務模式有時時延會相當長，并且監控中心短信收發通信模塊數據處理能力較低，僅適用于車輛較少的情況。
2.DDN專用數字電路或Internet轉發：
短信上行時，車載單元短信模塊將包括GPS信息在內的短信和要發往的目的站信息一同發給通信服務中心中的SMSC，再由通信服務中心轉發，最后經DDN專用數字電路或Internet路由至監控中心進行處理；短信下行時，監控中心將包括中央處理機送出的命令和差分修正信號在內的短信和要發往的目的站信息經DDN專用數字電路或Internet路由至通信服務中心，再發給SMSC，最后由SMSC轉發給車載單元短信模塊。
通信服務中心是這部分系統的核心，通常設在離移動電話交換機較近的機房內，通過高速數據專線與其他部分連接。它是一個單獨的計算機網絡（Novell網），由GSM交換機、SMSC 短消息服務中心（或專用7號信令協議處理單元）、路由器、廣域網端口、工作站等組成。它要完成4項基本功能：
（1）通過短消息方式實現與車載單元的雙向數據通信。
（2）具有與廣域網聯結端口，可實現無線移動通信網與有線計算機網的連接。
（3）能夠按指揮監控中心或用戶的要求，使系統完成某些功能，如靜音、顯示話費等。
（4）車輛信息數據庫及維護功能。
這種短(duan)信(xin)服務模式(shi)(shi)優點是數據處理能(neng)力強，時延小（一般在2~10s范(fan)圍內），適用于車輛(liang)較多的情況。但(dan)該短(duan)信(xin)服務模式(shi)(shi)網絡開(kai)銷(xiao)較大，需(xu)自(zi)建路由器，申請(qing)IP地址；若從(cong)安(an)全性考慮采(cai)用DDN專線方式(shi)(shi)，還存在租用電(dian)路開(kai)銷(xiao)。