支持TCP/IP协议的新一代GSM/GPRS模块及应用

基于GSM/GPRS的IP协议提供了与互联网“永远在线”的可能性，使之成为一种节约成本的选择。为了开发基于IP协议的应用，系统设计师需要同时通晓无线网络和TCP/IP协议。本文将详细介绍支持TCP/IP协议和嵌入式应用的索尼爱立信模块及其应用实例。

各种各样的接入技术被用于无线网络。在FDMA技术中，每个用户被分配一个频率，而TDMA技术则通过时间分隔用户。在CDMA技术中，所有用户在同一时间使用同一频段发送信号，分隔用户通过各自被分配到的唯一代码来实现。在2G系统中，数据传输主要是通过电路交换，即一个被分配给用户的传输信道，当一个用户完成传输任务、让出信道后，该传输信道才被提供给其他用户使用。由于猝发性是数据业务的基本特征，当一个用户不再有数据传输时，宽带就处于荒废状态中。在分组交换系统中，所有用户分享同一个信道，用户则可以实现多路复用的功能。当一个用户没有需要传输的数据时，信道就会被其他用户所使用。信息包的传输方法可通过媒体存取控制（MAC）协议被编排。

在互联网上的信息包传输全部基于IP协议。无线网络将与互联网整合，信息包通过无线媒介无缝地传输至基于IP协议的网络，在传输前，为了能直接到达指定目的地，数据包必须根据TCP/IP协议封装。在GPRS网络中也采取了IP协议进行传输。

就服务的灵活性来说，几乎所有的GSM模块都可以连接到GPRS网络。通常情况下，根据TCP/IP协议栈的信息打包功能并不是模块特征的一部分。在通过模块发送数据前，TCP/IP协议栈必须事先被开发，然而，只有很少的模块具有内嵌式的TCP/IP协议栈，数据可以通过模块直接被发送。如此一来，应用开发周期被缩短，其执行能力也在很大程度上得到提高。

本文将简要介绍TCP/IP协议及在GPRS网络中实现TCP/IP的必要条件，详细叙述支持TCP/IP协议和嵌入式应用的索尼爱立信模块及其应用实例。

基于GPRS的TCP/IP协议

TCP/IP是为协同操作计算机、分享网络资源的一套协议。该协议成员包括IP、TCP、UDP等。TCP确保数据的正确传送，如果对于一个信息包来说，数据量太大，TCP则可将其分成若干组。IP被用来为信息包到达另一端寻找通道，每一个与网络相连接的工作站都有一个唯一IP地址，该IP地址为一个32位数，它通常被写成四个十进制数字，每一个代表8位，例如，165.21.32.70是索尼爱立信网站服务器的一个IP地址。

TCP/IP是一个无连接协议，信息以分组方式进行传输，信息包的最大容量在初始化过程中得以商定。如果信息超出其最大容量，则将被分成若干组分别传送。信息包未得以按顺序传送甚至丢失及再次转发的可能性是存在的，因此，TCP必须将序号、信息来源和目的地通道数，以及其他信息添加进数据包中，被称为TCP包头。接收器端将利用该信息来检测数据包是否被正确地接收，从而加以整理。要直接将信息包发送至正确的工作站，仅有TCP包头，是不充分的。一个IP报头必须被加在TCP包头之上，源地址和目的地址被包括在IP包头里。发送信息包至目的地，计算机将首先核对其自身的路由列表，如果目的地在自己的网络内，它将直接发送信息包。否则，它将发送信息包至网关，每一个网关都有一个路由列表，信息包将通过几个单独的路由节点到达目的地址。

GPRS网提供网络功能将IP信息包从移动用户点传送至外部网络。GPRS可以为IP地址提供多重选择，包括公共地址、专用地址以及客户代理地址。指定IP地址选择权的GPRS机制被称为接入点域名（APN）。

图1显示了基于GSM/GPRS的TCP/IP系统结构。因为IP地址的整体供应受到限制，一个GPRS网络提供商通常使用专用的、可动态分配地址，然而，公共网址选择可由专门的客户提供，专用网址则无法越过公共网进行操作。为连接公共网络，专用网址被转换成公共网址。该转换通过一个节点发生，该节点是专用的网络地址转换（NAT）。多重专用地址可被映射成一个公共地址，对于基于IP协议的应用，和有线网络一样，在无线网络中它们以相同的方式工作。当GPRS对话启动时，大多数服务提供商也将监控数据的传输流量，如果在特定的一段时间内没有数据传输，其连接将被断开。

因为TCP/IP信息包是通过GSM网传输的，所以，必须考虑TCP/IP协议栈的一些参数配置。基于GPRS的TCP应当支持适当的窗口尺寸以利于优化端对端连接的带宽延迟，默认接收和发送缓冲器比例应当增加到容纳足够大的窗口，被衔接层支持的IP数据包的最大值是最大传输单元（MTU）。在高误码率的链路上，较小的MTU尺寸增加了成功传输的机会，默认IP最大传输单元值为576字节。依据链路条件和ARQ的配置，它