通信系统综合课程设计-基于GSM移动通信网络的数据传输设计

通信系统综合课程设计

-------基于GSM移动通信网络的数据传输设计

专业：通讯工程

班级：XXX

姓名：XXX

指导教师：XXX

目录

第一章绪论

1.1现代通讯技术的发展。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1

1.2设计任务及题目要求。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2

第二章软硬件介绍及方案论证

2.1软硬件介绍。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4

2.2方案论证。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4

2.3系统介绍。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。4

第三章器件测试及收发信息的实现

3.1器件测试。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。7

3.2 收发信息的实现。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。11

第四章遇到的问题与解决方案

4.1 遇到的问题。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。12

4.2 解决方案。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。12

第五章总结。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。13

致谢。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。14

参考文献。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。15

第一章绪论

1.1现代通信技术的发展

通信技术和通信产业20世纪80年代以来发展最快的领域之一。不论是在国际还是在国内都是如此。这是人类进入信息社会的重要标志之一。

纵观同新的发展分为以下三个阶段：第一阶段是语言和文字通信阶段。

在这一阶段，通信方式简单，内容单一。第二阶段是电通信阶段。1937年，莫

尔斯发明电报机，并设计莫尔斯电报码。1876年，贝尔发明电话机。这样，利用电磁波不仅可以传输文字，还可以传输语音，由此大大加快了通信的发展进程。1895年，马可尼发明无线电设备，从而开创了无线电通信发展的道路。第三阶段是电子信息通信阶段。从总体上看，通信技术实际上就是通信系统和通信网的技术。通信系统是指点对点通所需的全部设施，而通信网是由许多通信系统组成的多点之间能相互通信的全部设施。

而现代的主要通信技术有数字通信技术，程控交换技术，信息传输技术，通信网络技术，数据通信与数据网，ISDN与ATM技术，宽带IP技术，接入网与接入技术。

数字通信即传输数字信号的通信，，是通过信源发出的模拟信号经过数

字终端的心愿编码成为数字信号，终端发出的数字信号，经过信道编码变成适合与信道传输的数字信号，然后由调制解调器把信号调制到系统所使用的数字信道上，在传输到对段，经过相反的变换最终传送到信宿。数字通信以其抗干扰能力强，便于存储，处理和交换等特点，已经成为现代通信网中的最主要的通信技术基础，广泛应用于现代通信网的各种通信系统。

程控交换技术即是指人们用专门的电子计算机根据需要把预先编好的程

序存入计算机后完成通信中的各种交换。程控交换最初是由电话交换技术发展而来，由当初电话交换的人工转接，自动转接和电子转接发展到现在的程控转接技术，到后来，由于通信业务范围的不断扩大，交换的技术已经不仅仅用于电话交换，还能实现传真，数据，图像通信等交换。程控数字交换机处理速度快，体积小，容量大，灵活性强，服务功能多，便于改变交换机功能，便于建设智能网，向用户提供更多，更方便的电话服务。随着电信业务从以话音为主向以数据为主转移，交换技术也相应地从传统的电路交换技术逐步转向给予分株的数据交换和宽带交换，以及适应下一代网络基于IP的业务综合特点的软交换方向发展。

信息传输技术主要包括光纤通信，数字微波通信，卫星通信，移动通信

以及图像通信。

光纤是以光波为载频，以光导纤维为传输介质的一种通信方式，其主要

特点是频带宽，比常用微波频率高104~105倍；损耗低，中继距离长；具有抗电磁干扰能力；线经细，重量轻；还有耐腐蚀，不怕高温等优点。

数字微波中继通信是指利用波长为1m~1mm范围内的电磁波通过中继站传

输信号的一种通信方式。其主要特点为信号可以"再生"；便于数字程控交换

机的连接；便于采用大规模集成电路；保密性好；数字微波系统占用频带较宽等的优点，因此，虽然数字微波通信只有二十多年的历史，却与光纤通信，卫星通信一起被国际公认为最有发展前途的三大传输手段。

卫星通信简单而言就是地球上的无线电通信展之间利用人在地球卫星作中继站而进行的通信。其主要特点是：通信距离远，而投资费用和通信距离无关；工作频带宽，通信容量大，适用于多种业务的传输；通信线路稳定可靠；通信质量高等优点。

移动通信正是因为具有信息交流灵活，经济效益明显等优势，得到了迅速的发展其最大的优点是可以在移动的时候进行通信，方便，灵活。现在的移动通信系统主要有数字移动通信系统（GSM）,码多分址蜂窝移动通信系统（CDMA）。

纵观通信技术的发展，虽然只有短短的一百多年的历史，却发生了翻天覆地的变化，由当初的人工转接到后来的电路转接，以及到现在的程控交换和分组交换，还有可以作为未来分组化核心网用的ATM交换机，IP路由器；由当初只是单一的固定电话到现在的卫星电话，移动电话，IP电话等等，以及由通信和计算机结合的

各种其他业务，第三代通信技术的即将上市，以及以后的第四代通信，随着通信技术的发展，人类社会已经逐渐步入信息化的社会。

1.2设计任务及目的要求

任务：利用通信系统原理实现短信息的收发

目的：通过课程设计，使学生加强对通信原理系统的理解，学会查寻资料﹑方案比较，以及设计计算等环节。进一步提高分析解决实际问题的能力，创造一个动脑动

手﹑独立开展电路实验的机会，锻炼分析﹑解决通信技术问题的实际本领，真

正实现由课本知识向实际能力的转化；加深对基本原理的了解，增强学生的实

际能力。

要求1.培养学生根据需要选学参考书，查阅手册，图表和文献资料的自能力，通过独立思考﹑深入钻研有关问题，学会自己分析解决问题的方法。

2.通过实际方案的分析比较，设计计算﹑元件选取﹑安装调试等环节，初步掌握

简单实用电路的分析方法和工程设计方法。

3.掌握常用仪表的正确使用方法，学会简单电路的实验调试和整机指标测试方

法，提高动手能力。

4.了解与课程有关的电子电路以及元器件工程技术规范，能按课程设计任务书的

技术要求，编写设计说明，能正确反映设计和实验成果，能正确绘制电路图。

5.培养严谨的工作作风和科学态度，使学生逐步建立正确的生产观点，经济观点

和全局观点。

第二章软硬件介绍及方案论证

2.1 软硬件介绍

本次课程设计用到的软件为惠通VB6无线工业MODEM器件一套

图2-1 控件一套

器件功能特点：

1.支持GSM短信发送，中英文短信息发送，支持发送闪烁短信、免提短信。

2.支持超长短信发送，发送长短信是能将中文超过70字,英文超过160字符的短信自动分割成若干条发送出去,而接收方最后接收到的短信则是自动合并成一条短信的,编码方式采用了自动方式

3.支持BIT7格式发送（即对于英文，长度可达160个字符）

4.支持发送，支持状态回复，来电通知，来短信通知，支持自动回复功能

5.支持小灵通号码发送，支持国际手机号码发送，支持16进制数据

6.接收短信时，可自行选择是否将短信保存于SIM卡中

7.提供At Command接口，通过这一接口开发者可以完成其他各种功能

2.2 方案论证

由其类别可知我们所要实现的是三类的，因此我们选择Delphi控件或惠通VB6控件或2008爱迪生企业短信通3+1软件，但第三种需要密码，因此前两种任选其一，由此我们选择惠通VB6控件。

惠通VB6控件是第三类VB控件有其独特特征：

1.异步，透明或非透明，最高到14400bits/s；

2.特率：300-115200bits/s；

3.自动波特率：从2,400 到19,200 bits/s；

4.支持三类传真；

5.话音与传真切换；

6.V.42,V.42bis；

7.兼容GPRS、WAP；

8.RS-232接口，迷你DB-9连接器；

9.AT命令控制（GSM 07.07 与07.05）；

2.3 系统介绍

GSM全名为：Global System for Mobile Communications，中文为全球移动通讯系统，俗称"全球通"，是一种起源于欧洲的移动通信技术标准，是第二代移动通信技术，其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准，让用户使用一部手机就能行遍全球。我国于20世纪90年代初引进采用此项技术标准，此前一直是采用蜂窝模拟移动技术，即第一代GSM技术（2001年12月31日我国关闭了模拟移动网络）。目前，中国移动、中国联通各拥有一个GSM网，为世界最大的移动通信网络。GSM系统包括GSM 900：900MHz、GSM1800：1800MHz 及GSM1900：1900MHz 等几个频段。GSM（全球移动通信系统）是一种广泛应用于欧洲及世界其他地方的数字移动电话系统。GSM使用的是时分多址的变体，并且它是目前三种数字无线电话技术（TDMA、GSM和CDMA）中使用最为广泛的一种。GSM将资料数字化，并将数据进行压缩，然后与其它的两个用户数据流一起从信道发送出去，另外的两个用户数据流都有各自的时隙。。GSM实际上是欧洲的无线电话标准，据GSM MoU联合委员会报道，GSM在全球有12亿的用户，并且用户遍布120多个国家。因为许多GSM 网络操作员与其他国外操作员有漫游协议，因此当用户到其他国家之后，仍然可以继续使用他们的移动电话。

998年，目标为制订接替GSM的第三代移动电话（3G）规范的3GPP启动。3GPP也接受了维护和继续开发GSM规范的工作。ETSI是3GPP的成员之一。

在发展的过程中，GSM系统的功能不断得到丰富，从而能够提供更多样的服务。由GSM系统首先引入的短信息服务（SMS）提供了一种新颖、便捷、廉价的通讯方式。

1994年，GSM实现了基于电路交换的数据业务和传真服务。1999年，WAP协议使得用户可以通过手机访问互联网。

2000年后开始商用的通用分组无线服务（GPRS）使得GSM系统能够以效率更高的分组方式提供数据通讯。

2003年, EDGE技术开始商用，提供了接近3G的数据通讯能力。

目前，3GPP组织还在发展GSM标准，以便利用已经大量部署的GSM基础设施，平滑地向3G[2]技术演进。

GSM使用上直观的特点：

GSM系统有几项重要特点：防盗拷能力佳、网络容量大、手机号码资源丰富、通话清晰、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量低。

.GSM的技术特点：

1.频谱效率。由于采用了高效调制器、信道编码、交织、均衡和语音编码技术，使系统具有高频谱效率。

2.容量。由于每个信道传输带宽增加，使同频复用栽干比要求降低至9dB，故GSM系统的同频复用模式可以缩小到4/12或3/9甚至更小（模拟系统为7/21）；加上半速率话音编码的引入和自动话务分配以减少越区切换的次数，使GSM系统的容量效率（每兆赫每小区的信道数）比TACS系统高3～5倍。

3.话音质量。鉴于数字传输技术的特点以及GSM规范中有关空中接口和话音编码的定义，在门限值以上时，话音质量总是达到相同的水平而与无线传输质量无关。

4.开放的接口。GSM标准所提供的开放性接口，不仅限于空中接口，而且报刊网络直接以及网络中个设备实体之间，例如A接口和Abis接口。

5. 安全性。通过鉴权、加密和TMSI号码的使用，达到安全的目的。鉴权用来验证用户的入网权利。加密用于空中接口，由SIM卡和网络AUC的密钥决定。TMSI 是一个由业务网络给用户指定的临时识别号，以防止有人跟踪而泄漏其地理位置。

6.与ISDN、PSTN等的互连。与其他网络的互连通常利用现有的接口，如ISUP 或TUP等。

7.在SIM卡基础上实现漫游。漫游是移动通信的重要特征，它标志着用户可以从一个网络自动进入另一个网络。GSM系统可以提供全球漫游，当然也需要网络运营者之间的某些协议，

2.4GSM的原理

GSM是Global System for Mobile Communication 的缩写。意思是全球移动通信系统。分GSM900、DCS1800和PCS1900三个频段，一般的所谓的双频手机就是在GSM900和DCS1800频段切换的手机。PCS1900(PCS1900 - Personal Communications System operating in the 1,900MHz band.)则是别的一些国家使用的频段(如美国)。GSM900/1800分别是工作在890~960mhz/1710~1880mhz频段的。GSM900的手机最大功率是8W（实际中移动台没这么大的功率，一般的手机最大功率是2W，车载台功能大），而DCS1800的手机的最大功率是1W。

GSM900/DCS1800/PCS1900的区别: GSM900是初始的GSM 系统, MOBILE 的功率从输出1W-8W, GSM900的通道从1 ~124, DCS1800的通道从512~885; DCS1800是低功率的, 最高是1W;

GSM的频段：GSM900 小区半径35km 上行880~915MHZ 下行将

925~960MHZ

PHASE2: 890~925MHZ 和935~960MHZ; 通道号1---124.

GSM1800小区半径2km(由于1800mhz手机的低功率) 上行1710~1785MHZ 下行1805~1880MHZ。

PHASE2: SAME; 通道号:512—885. 为高密度的用户.

GSM1900: 1850~1910MHZ 1930~1990MHZ

第三章器件测试及收发信息的实现

3.1器件测试

按照无线工业MODEM器件的使用说明书把它和电脑连接好，器件的指示灯闪亮，证明已连接好，根据说明书步骤进行测试器件是否正常工作，具体步骤如下：

第一步，打开超级终端。程序---附件---通讯---超级终端，如下图3-1：

图3-1 超级终端

第二步，随意输入名字，如：测试，如下图3-2：

图3-2测试

第三步，连串口号，即设备接入的端口号，如下图3-3：

图3-3 连串口号

第四步，设置每秒位数，即波特率9600，其他不变，按默认，如下图3-4：

图3-4 属性设置

第五步，点呼叫，内容框为活动状态，如下图3-5：

图3-5 点呼叫

第六步，输入at回车，显示ok，表示已经连接，正在通讯……，如下图3-6：

图3-6通讯

第七步，拨打电话atd10086；回车，返回ok，则设备正常，如下图3-7：

图3-7 测试成功

至此测试完毕

3.2.收发信息的实现

用软件实现接收发信息本次试验使用的是惠通VB6，具体步骤如下:

打开软件，在注册码框中填写器件中插的卡的卡号，添加手机号框中添加要接收信息的手机号，在中心号下面的空框内编辑短信息内容，在右边设置种类，点击打开端口发信息即可，如下图3-8：

图3-8 收发短信息

第四章遇到问题及解决方案

4.1遇到的问题

控件里的手机卡发送信息时，出现了异常情况，接收信息框显示接收的信息为已存的信息，而并不是所发出的信息，当再次接收信息时，所显示的信息为不同于前一个信息的信息，但也不是所发出的信息，而是当前卡内已存的信息，

4.2解决方案

由于接受和发送信息正常，只是现实得不正确，由此我们判断不是连接有误，或中断，而是控件处有原因，经过仔细阅读控件说明书，发现是卡的内存问题，因此把卡拨出，删除信息来增大内存，在安装好卡，再次收发信息，则显示正常，由此问题解决，由此我们也知道了控件的信息内存量为四十条。

第五章课程设计总结

课程设计使同学们找到了理论与实践的最佳结合点。尤其是我们学生，只重视理论学习，忽视实践环节，往往在实践过程当中发挥的不很理想。通过实践所学的专业理论知识得到巩固和提高。就是紧密结合自身专业特色，在实践中检验自己的知识和水平。通过实践，原来理论上模糊和印象不深的得到了巩固，原先理论上欠缺的在实践环节中得到补偿，加深了对基本原理的理解和消化。

通过课程设计，我深刻的体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当烦琐，那时心中未免有点灰心，有时还特别想放弃，此时更加需要静下心，查找原因。

两周的课程设计，一晃而过，却让我从中领悟到了很多的东西，而这些东西将让我终生受用。课程设计加强了我与同伴的团结协作能力，拉近了我与他们的距离，也让自己在实践中开拓了视野，增长了才干，进一步明确了我们青年学生的成材之路与肩负的历史使命。社会才是学习和受教育的大课堂，在那片广阔的天地里，我们的人生价值得到了体现，为将来更加激烈的竞争打下了更为坚实的基础。希望以后还有这样的机会，让我从实践中得到锻炼。

总体来说，这次实习我受益匪浅。，更让我体会到成功的喜悦和快乐。

致谢

课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程. 课程设计，一方面是为了检查我们一个学期来我们学习的成果，另一方面也是为了让我们进一步的掌握和运用它，同时也让我们认清自己的不足之处和薄弱环节，加以弥补和加强。

在这次为期两周的通信课程设计中，遇到一些问题，在此我懂得了团结是不够的，我们还要有足够的耐心，做什么事都要有耐心，老师的提醒有一次是我领会到坚持不懈就是胜利，也许在你回信即将要放弃的时候，也就是你即将成功的时候，所以我们要相信奇迹是存在的，而且现实生活中需要奇迹，只有这样，人才能得到应有的锻炼，不经历风雨，哪能见彩虹。

通过两个星期的通信课程设计，使我加强对通信系统发展史及原理的理解，为我创造了一个动脑动手的机会，锻炼分析﹑解决通信技术问题的实际本领，真正实现由课本知识向实际能力的转化，并且通过这次课程设计，加深对基本原理的了解，增强了我的实际能力。在此我表示感谢！

参考文献

1．刘泉陈永泰《通信电子线路》武汉理工大学出版社

2.（美）拉帕波特《无线通信原理与应用》第二版电子工业出版社

3．强世锦荣健《数字通信原理》清华大学出版社

4．啜钢王文博常永宇李宗豪《移动通信原理与系统》北京邮电大学出版社