GSM网络通信在车载GPS定位管理系统中的应用

　　1 前言

　　全球定位系统（GPS）是美国国防部经20多年的试验研究，耗资100多亿美元，于1993年12月正式全面投入运行的新一代星际无线电导航系统。它的出现和发展已带动起一个潜力巨大、竞争日趋激烈的新兴市场，据最新统计数字表明，目前GPS的全球用户逾400万，相关产品和服务市场正在迅速扩大，GPS已发展成为一个重要的产业。我国GPS市场虽然落后于美国和日本，也在飞速发展；保守估计，2005年我国GPS市场将达到100~150亿元的规模。

　　随着汽车工业的发展和交通管理的智能化，车辆GPS导航定位将成为全球卫星定位系统应用的最大潜力市场之一。以2000年为例，车辆导航产品的产值为29亿美元，约占GPS产品总值的35%左右。就我国国情来说，车辆GPS导航定位在专用车辆调度监控、公交车智能管理、出租车运营管理等领域具有广阔的市场前景。

　　通信分系统作为车辆GPS导航定位的关键分系统之一，起着十分重要的作用。过去，通信分系统通过无线电台等相关方式来实现，存在频率资源紧张、覆盖范围小等问题。近年来，随着GSM通信技术的成熟，覆盖范围广，系统可靠性高，将GSM网络通信与GPS系统结合起来，利用GSM通信网络来传输GPS信息，既可使GSM信息增值服务技术得到很好的应用，培育新的利润增长点；又可解决GPS数据传输的瓶颈问题，因而受到广大用户和通信运营商的青睐。本文在此将对车载GPS定位管理系统的架构、GSM通信实现方式及优缺点进行详述。

　　2 车载GPS定位管理系统概述

　　应用GSM通信技术的车载GPS定位管理系统一般由三部分构成（见图1）：①车载单元；②监控中心；③GSM通信服务系统

　　1. 车载单元

　　车载单元中GPS模块的功能是通过GPS接收天线同时收到4颗卫星的信号进行自主定位，如果系统有差分功能的话，它亦进行差分修正；安全控制模块的功能是通过传感器与车门、油门等设备相连，可以控制车辆的移动或停止以及开关车门等；主控制器的功能是进行数据处理（压缩或纠错处理）和加入要发送给监控中心的传感器信息；GSM通信模块的功能是将车辆的GPS信息和传感器信息发往监控中心，同时接收由监控中心发出的各种指令和差分修正信息。

　　2. 监控中心

　　监控中心中GPS差分基准模块用以产生差分修正信息，送往中央处理机；中央处理机将管理数据库，并将各种调度、指令信息、差分修正信息通过GSM通信模块发往各车载单元，同时将收到的各车载单元发来的信息送往电子地图或数据库储存；地理信息系统GIS模块的电子地图将准确地显示所监控的所有车辆的实时位置；GSM通信模块的功能是将中央处理机送出的命令和差分修正信号发往各车载单元，同时接收由各车载单元发出的车辆的GPS信息和传感器信息。

　　3. GSM通信服务系统

　　GSM通信服务系统由GSM通信模块和GSM通信网络组成，其功能主要是在车载单元与监控中心之间进行数据传输，确保各车载单元发出的车辆GPS信息、传感器信息和中央处理机送出的指令和差分修正信号在车载单元与监控中心之间进行稳定传送。

　　3 GSM通信服务系统详析

　　GSM通信服务系统根据数据传输方式的不同，可采用短信和GPRS两种方式。就短信服务来说，由于短信服务是GSM中唯一不要求建立端—端路径的业务；而且它是通过信令控制信道进行信息传输，而在仅有话音传输时信令通道比较空闲，这为利用短信服务传输GPS信息提供了良好的条件。短信服务一般可采用两种方式：①“点对点”工作方式；②“点对中心”工作方式。就GPRS服务来说，由于GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线业务）系统与GSM电路交换方式不同，属于分组交换方式的数据通信系统，介于2G和3G之间，具有“永远在线、高速传输、快速登录、流量计费”等优点，特别适用于像车载GPS系统那样突发性数据的应用。

　　1. “点对点”短信服务模式

　　所谓“点对点”短信服务模式，即车载单元和监控中心都采用类手机的短信收发通信模块，车载单元短信收发通信模块将包括GPS信息在内的短信和要发往的目的站一同发给短信服务中心（SMSC），再由SMSC转发给监控中心短信收发通信模块；同理监控中心短信收发通信模块也将包括中央处理机送出的命令和差分修正信号在内的短信和要发往的目的站一同发给SMSC，再由SMSC转发给车载单元短信收发通信模块。

　　“点对点”短信服务模式最大的优点是短信收发通信模块价格低廉，无额外的网络开销，通信成本较低；但该短信服务模式有时时延会相当长，并且监控中心短信收发通信模块数据处理能力较低，仅适用于车辆较少的情况

　　2. “点对中心”短信服务模式

　　所谓“点对中心”短信服务模式，即短信上行时，车载单元短信通信模块将包括GPS信息在内的短信和要发往的目的站信息一同发给SMSC，再由SMSC转发给短信网关（ISMG），最后经DDN专用数字电路或Internet路由至监控中心进行处理；短信下行时，监控中心将包括中央处理机送出的命令和差分修正信号在内的短信和要发往的目的站信息经DDN专用数字电路或Internet路由至ISMG，再发给SMSC，最后由SMSC转发给车载单元短信通信模块。

　　“点对中心”短信服务模式优点是数据处理能力强，时延小（一般在2~10s范围内），适用于车辆较多的情况。但该短信服务模式网络开销较大，需自建路由器，申请IP地址；若从安全性考虑采用DDN专线方式，还存在租用电路开销。

　　3. GPRS服务模式

　　GPRS服务模式的实现方法为：车载单元的GPRS通信模块将包括GPS信息在内的GPRS分组和专用APN信息经基站发送到GPRS服务支持节点（SGSN），SGSN与GPRS网关支持节点（GGSN）进行通信，GGSN对分组数据进行相应的处理，再经DDN专用数字电路或Internet路由至监控中心；来自监控中心标识有车载单元地址的分组数据包，由GGSN接收，再转发到SGSN，继而传送到车载单元。

　　GPRS服务模式的优点是数据传输速率可高达115kbit/s，而其链路建立时间非常短，可小于1s；按流量进行计费，通信成本低；从车载单元到GGSN有服务质量的保证（QoS）；此外数据处理能力强，安全性高。但该服务模式网络开销较大，需自建路由器，申请专用APN（）和IP地址，安装RADIUS Server用作认证GPRS接入；若从安全性考虑采用DDN专线方式，还存在租用电路开销。

　　4 结束语

　　GSM网络通信在车载GPS定位管理系统中的应用将进一步解决车载GPS定位管理系统的数据传输“瓶颈”问题，有力推动车载GPS定位管理系统的市场应用和发展。而移动运营商通过GSM网络通信在车载GPS定位管理系统中的应用将有效促进短信和GPRS数据增值业务的发展，适时地推出相应的GPS行业应用套餐，将培育出新的利润增长点，打造出短信和GPRS数据增值业务行业应用的精品工程。