GSM網(wǎng)絡(luò)通信在車載GPS定位管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

黃宇

湖南移動(dòng)長(zhǎng)沙分公司



　　摘 要 本文從車載GPS定位管理系統(tǒng)市場(chǎng)分析入手，對(duì)車載GPS定位管理系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行了全面介紹，并對(duì)車載GPS定位管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)腉SM網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用模式進(jìn)行詳細(xì)論述，進(jìn)而對(duì)其GSM網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用的短信服務(wù)、GPRS服務(wù)等三種模式進(jìn)行了比較分析。


　　關(guān)鍵詞 GPS GSM 短信 GPRS



1 前言


　　全球定位系統(tǒng)（GPS）是美國(guó)國(guó)防部經(jīng)20多年的試驗(yàn)研究，耗資100多億美元，于1993年12月正式全面投入運(yùn)行的新一代星際無線電導(dǎo)航系統(tǒng)。它的出現(xiàn)和發(fā)展已帶動(dòng)起一個(gè)潛力巨大、競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的新興市場(chǎng)，據(jù)最新統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明，目前GPS的全球用戶逾400萬，相關(guān)產(chǎn)品和服務(wù)市場(chǎng)正在迅速擴(kuò)大，GPS已發(fā)展成為一個(gè)重要的產(chǎn)業(yè)。我國(guó)GPS市場(chǎng)雖然落后于美國(guó)和日本，也在飛速發(fā)展；保守估計(jì)，2005年我國(guó)GPS市場(chǎng)將達(dá)到100~150億元的規(guī)模。


　　隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和交通管理的智能化，車輛GPS導(dǎo)航定位將成為全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)應(yīng)用的最大潛力市場(chǎng)之一。以2000年為例，車輛導(dǎo)航產(chǎn)品的產(chǎn)值為29億美元，約占GPS產(chǎn)品總值的35%左右。就我國(guó)國(guó)情來說，車輛GPS導(dǎo)航定位在專用車輛調(diào)度監(jiān)控、公交車智能管理、出租車運(yùn)營(yíng)管理等領(lǐng)域具有廣闊的市場(chǎng)前景。


　　通信分系統(tǒng)作為車輛GPS導(dǎo)航定位的關(guān)鍵分系統(tǒng)之一，起著十分重要的作用。過去，通信分系統(tǒng)通過無線電臺(tái)等相關(guān)方式來實(shí)現(xiàn)，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(shù)的成熟，覆蓋范圍廣，系統(tǒng)可靠性高，將GSM網(wǎng)絡(luò)通信與GPS系統(tǒng)結(jié)合起來，利用GSM通信網(wǎng)絡(luò)來傳輸GPS信息，既可使GSM信息增值服務(wù)技術(shù)得到很好的應(yīng)用，培育新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)；又可解決GPS數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題，因而受到廣大用戶和通信運(yùn)營(yíng)商的青睞。本文在此將對(duì)車載GPS定位管理系統(tǒng)的架構(gòu)、GSM通信實(shí)現(xiàn)方式及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行詳述。


2 車載GPS定位管理系統(tǒng)概述


　　應(yīng)用GSM通信技術(shù)的車載GPS定位管理系統(tǒng)一般由三部分構(gòu)成（見圖1）：①車載單元；②監(jiān)控中心；③GSM通信服務(wù)系統(tǒng)


　　1. 車載單元


　　車載單元中GPS模塊的功能是通過GPS接收天線同時(shí)收到4顆衛(wèi)星的信號(hào)進(jìn)行自主定位，如果系統(tǒng)有差分功能的話，它亦進(jìn)行差分修正；安全控制模塊的功能是通過傳感器與車門、油門等設(shè)備相連，可以控制車輛的移動(dòng)或停止以及開關(guān)車門等；主控制器的功能是進(jìn)行數(shù)據(jù)處理（壓縮或糾錯(cuò)處理）和加入要發(fā)送給監(jiān)控中心的傳感器信息；GSM通信模塊的功能是將車輛的GPS信息和傳感器信息發(fā)往監(jiān)控中心，同時(shí)接收由監(jiān)控中心發(fā)出的各種指令和差分修正信息。


　　2. 監(jiān)控中心


　　監(jiān)控中心中GPS差分基準(zhǔn)模塊用以產(chǎn)生差分修正信息，送往中央處理機(jī)；中央處理機(jī)將管理數(shù)據(jù)庫(kù)，并將各種調(diào)度、指令信息、差分修正信息通過GSM通信模塊發(fā)往各車載單元，同時(shí)將收到的各車載單元發(fā)來的信息送往電子地圖或數(shù)據(jù)庫(kù)儲(chǔ)存；地理信息系統(tǒng)GIS模塊的電子地圖將準(zhǔn)確地顯示所監(jiān)控的所有車輛的實(shí)時(shí)位置；GSM通信模塊的功能是將中央處理機(jī)送出的命令和差分修正信號(hào)發(fā)往各車載單元，同時(shí)接收由各車載單元發(fā)出的車輛的GPS信息和傳感器信息。


　　3. GSM通信服務(wù)系統(tǒng)


　　GSM通信服務(wù)系統(tǒng)由GSM通信模塊和GSM通信網(wǎng)絡(luò)組成，其功能主要是在車載單元與監(jiān)控中心之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，確保各車載單元發(fā)出的車輛GPS信息、傳感器信息和中央處理機(jī)送出的指令和差分修正信號(hào)在車載單元與監(jiān)控中心之間進(jìn)行穩(wěn)定傳送。


3 GSM通信服務(wù)系統(tǒng)詳析


　　GSM通信服務(wù)系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方式的不同，可采用短信和GPRS兩種方式。就短信服務(wù)來說，由于短信服務(wù)是GSM中唯一不要求建立端—端路徑的業(yè)務(wù)；而且它是通過信令控制信道進(jìn)行信息傳輸，而在僅有話音傳輸時(shí)信令通道比較空閑，這為利用短信服務(wù)傳輸GPS信息提供了良好的條件。短信服務(wù)一般可采用兩種方式：①“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”工作方式；②“點(diǎn)對(duì)中心”工作方式。就GPRS服務(wù)來說，由于GPRS（General Packet Radio Service，通用分組無線業(yè)務(wù)）系統(tǒng)與GSM電路交換方式不同，屬于分組交換方式的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，介于2G和3G之間，具有“永遠(yuǎn)在線、高速傳輸、快速登錄、流量計(jì)費(fèi)”等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于像車載GPS系統(tǒng)那樣突發(fā)性數(shù)據(jù)的應(yīng)用。


　　1. “點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”短信服務(wù)模式


　　所謂“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”短信服務(wù)模式，即車載單元和監(jiān)控中心都采用類手機(jī)的短信收發(fā)通信模塊，車載單元短信收發(fā)通信模塊將包括GPS信息在內(nèi)的短信和要發(fā)往的目的站一同發(fā)給短信服務(wù)中心（SMSC），再由SMSC轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控中心短信收發(fā)通信模塊；同理監(jiān)控中心短信收發(fā)通信模塊也將包括中央處理機(jī)送出的命令和差分修正信號(hào)在內(nèi)的短信和要發(fā)往的目的站一同發(fā)給SMSC，再由SMSC轉(zhuǎn)發(fā)給車載單元短信收發(fā)通信模塊。


　　“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”短信服務(wù)模式最大的優(yōu)點(diǎn)是短信收發(fā)通信模塊價(jià)格低廉，無額外的網(wǎng)絡(luò)開銷，通信成本較低；但該短信服務(wù)模式有時(shí)時(shí)延會(huì)相當(dāng)長(zhǎng)，并且監(jiān)控中心短信收發(fā)通信模塊數(shù)據(jù)處理能力較低，僅適用于車輛較少的情況


　　2. “點(diǎn)對(duì)中心”短信服務(wù)模式


　　所謂“點(diǎn)對(duì)中心”短信服務(wù)模式，即短信上行時(shí)，車載單元短信通信模塊將包括GPS信息在內(nèi)的短信和要發(fā)往的目的站信息一同發(fā)給SMSC，再由SMSC轉(zhuǎn)發(fā)給短信網(wǎng)關(guān)（ISMG），最后經(jīng)DDN專用數(shù)字電路或Internet路由至監(jiān)控中心進(jìn)行處理；短信下行時(shí)，監(jiān)控中心將包括中央處理機(jī)送出的命令和差分修正信號(hào)在內(nèi)的短信和要發(fā)往的目的站信息經(jīng)DDN專用數(shù)字電路或Internet路由至ISMG，再發(fā)給SMSC，最后由SMSC轉(zhuǎn)發(fā)給車載單元短信通信模塊。


“點(diǎn)對(duì)中心”短信服務(wù)模式優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，時(shí)延�。ㄒ话阍�2~10s范圍內(nèi)），適用于車輛較多的情況。但該短信服務(wù)模式網(wǎng)絡(luò)開銷較大，需自建路由器，申請(qǐng)IP地址；若從安全性考慮采用DDN專線方式，還存在租用電路開銷。


　　3. GPRS服務(wù)模式


　　GPRS服務(wù)模式的實(shí)現(xiàn)方法為：車載單元的GPRS通信模塊將包括GPS信息在內(nèi)的GPRS分組和專用APN信息經(jīng)基站發(fā)送到GPRS服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)（SGSN），SGSN與GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)（GGSN）進(jìn)行通信，GGSN對(duì)分組數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，再經(jīng)DDN專用數(shù)字電路或Internet路由至監(jiān)控中心；來自監(jiān)控中心標(biāo)識(shí)有車載單元地址的分組數(shù)據(jù)包，由GGSN接收，再轉(zhuǎn)發(fā)到SGSN，繼而傳送到車載單元。


　　GPRS服務(wù)模式的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸速率可高達(dá)115kbit/s，而其鏈路建立時(shí)間非常短，可小于1s；按流量進(jìn)行計(jì)費(fèi)，通信成本低；從車載單元到GGSN有服務(wù)質(zhì)量的保證（QoS）；此外數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，安全性高。但該服務(wù)模式網(wǎng)絡(luò)開銷較大，需自建路由器，申請(qǐng)專用APN（）和IP地址，安裝RADIUS Server用作認(rèn)證GPRS接入；若從安全性考慮采用DDN專線方式，還存在租用電路開銷。



4 結(jié)束語(yǔ)


　　GSM網(wǎng)絡(luò)通信在車載GPS定位管理系統(tǒng)中的應(yīng)用將進(jìn)一步解決車載GPS定位管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸“瓶頸”問題，有力推動(dòng)車載GPS定位管理系統(tǒng)的市場(chǎng)應(yīng)用和發(fā)展。而移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商通過GSM網(wǎng)絡(luò)通信在車載GPS定位管理系統(tǒng)中的應(yīng)用將有效促進(jìn)短信和GPRS數(shù)據(jù)增值業(yè)務(wù)的發(fā)展，適時(shí)地推出相應(yīng)的GPS行業(yè)應(yīng)用套餐，將培育出新的利潤(rùn)增長(zhǎng)點(diǎn)，打造出短信和GPRS數(shù)據(jù)增值業(yè)務(wù)行業(yè)應(yīng)用的精品工程。




----《中國(guó)數(shù)據(jù)通信》