Linux無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù):GPRS、GSM

Sreekrishnan Venkateswaran



　　GSM 上的 Linux GPRS 和數(shù)據(jù)



　　GPRS 是一個(gè)用于通過(guò) GSM 傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分組服務(wù)，是一種卓越的數(shù)字蜂窩標(biāo)準(zhǔn)。盡管 GSM 上的數(shù)據(jù)是線路交換的并且不管怎樣都占用一個(gè)通道，但是 GPRS 上的數(shù)據(jù)是一直連接的（always-on）、分組交換（packet-switched）的數(shù)據(jù)流，用戶根據(jù)使用付費(fèi)。GSM 的傳輸速度一般是 9.6 kbps，而 GPRS 能夠運(yùn)行的速度為 56 kbps 到 170 kbps。



　　GPRS 和 GSM 芯片通常有一個(gè)到系統(tǒng)的 UART 接口。對(duì)于內(nèi)置 GSM/GPRS 支持的母板（例如，一個(gè)帶有連接到 UART 通道的 Siemen MC-45 模塊的母板），傳統(tǒng)的串行驅(qū)動(dòng)程序就能驅(qū)動(dòng)這個(gè)鏈接�？紤] PCMCIA/CF 的形成因素（例如一張可選 GPRS 卡），serial_cs（是用于訪問(wèn) PCMCIA 串行設(shè)備的普通卡服務(wù)驅(qū)動(dòng)程序）能夠允許其他操作系統(tǒng)把此卡當(dāng)作一個(gè)串行設(shè)備。第一個(gè)未使用的串行設(shè)備（/dev/ttySx）被分配給此卡，然后此卡就可以被當(dāng)成串行設(shè)備訪問(wèn)。serial_cs 也可以通過(guò)全球定位系統(tǒng) (GPS) PCMCIA 和 CF 卡模擬串行端口。針對(duì) USB GPRS 調(diào)制解調(diào)器而言，USB-to-serial 轉(zhuǎn)換器一般 USB 端口轉(zhuǎn)換為虛擬串行端口，因此系統(tǒng)其他部分就會(huì)將它看作串行設(shè)備。



　　GPRS 網(wǎng)絡(luò)使用 GGSN（GPRS 網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)） 連接到一個(gè)外部網(wǎng)絡(luò)（例如 Internet）。GPRS 設(shè)備類似于擁有擴(kuò)展 AT 命令集的調(diào)制解調(diào)器，在進(jìn)入數(shù)據(jù)模式之前必須使用 AT 命令定義一個(gè)上下文。上下文字符串看起來(lái)類似于清單 3 中給出的示例。



　　清單 3. 上下文字符串



　　'AT+CGDCONT=1,"IP","internet.voicestream.com","0.0.0.0",0,0'





　　在這個(gè)示例中，1 代表上下文編號(hào)，IP 是數(shù)據(jù)分組類型，internet.voicestream.com 是接入點(diǎn)名稱(APN) 字符串，0.0.0.0 意味著服務(wù)提供者選擇 IP 地址，其他參數(shù)與數(shù)據(jù)和報(bào)頭壓縮有關(guān)。APN 字符串取決于服務(wù)提供者。一般不需要用戶名和口令。



　　PPP 允許網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（比如 TCP/IP）在串行鏈路上運(yùn)行。在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的上下文中，PPP 可以使 TCP/IP 運(yùn)行于 GPRS 上，數(shù)據(jù)通過(guò) GSM、Bluetooth RFCOMM 以及 IrDa COMM 進(jìn)行傳輸。清單 4 給出了一種調(diào)用 PPP 后臺(tái)進(jìn)程 pppd 的公共語(yǔ)法。



　　清單 4. 調(diào)用 PPP 后臺(tái)進(jìn)程 pppd 的公共語(yǔ)法



　　pppd ttySx call connection-script





　　在這個(gè)示例中，ttySx 是物理或虛擬的串行設(shè)備（PPP 運(yùn)行其上），connection-script 是 /etc/ppp/peers/ 目錄中的一個(gè)文件，這個(gè)目錄包含在 pppd 和服務(wù)提供者之間交換的用于建立鏈接的 AT 命令序列。建立鏈接并完成身份驗(yàn)證以后，PPP 將啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議（Network Control Protocol，NCP）。IPCP (Internet Protocol Control Protocol，Internet 協(xié)議控制協(xié)議) 是用于運(yùn)行 IP 的 NCP。一旦 IPCP 成功通過(guò) IP 地址，PPP 就開始與 TCP/IP 棧交互。



　　清單 5 給出了用于連接到 GPRS 服務(wù)提供者的 PPP 鏈接腳本示例，而清單 6 給出的是用于到 GSM 服務(wù)提供者的數(shù)據(jù)連接的連接腳本示例。



　　清單 5. 針對(duì) GPRS 的 pppd 鏈接腳本示例（/etc/ppp/peer/gprs-script）



　　115200


　　connect "/usr/sbin/chat -s -v "" AT+CGDCONT=1,"IP",


　　"internet2.voicestream.com","0.0.0.0",0,0 OK AT+CGDATA="PPP",1"


　　crtscts


　　noipdefault


　　modem


　　usepeerdns


　　defaultroute


　　connect-delay 5000





　　從操作系統(tǒng)的角度出發(fā)，GSM 上的數(shù)據(jù)類似于通過(guò)撥號(hào)調(diào)試解調(diào)器連接收發(fā)的數(shù)據(jù)�；ヂ�(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商（ISP）的電話號(hào)碼是使用 GSM 撥入的，并且會(huì)建立一個(gè)撥號(hào)連接。利用用戶名和口令進(jìn)行身份驗(yàn)證。



　　一旦 PPP 建立了與服務(wù)提供者的 IP 連接，TCP 應(yīng)用程序例如 Web 瀏覽器就可以不加更改地在 GSM/GPRS 設(shè)備上運(yùn)行。



　　gsmlib 項(xiàng)目為通過(guò) GSM 發(fā)送語(yǔ)音和 SMS（Short Messaging Service，短信服務(wù)）提供了實(shí)用程序（請(qǐng)參閱 參考資料 了解更多關(guān)于 gsmlib 的信息）。它包括用于存取 Subscriber Identity Module (SIM)卡中的電話簿、收發(fā) SMS 消息等功能的實(shí)用程序。



　　清單 6. 用于通過(guò) GSM 傳輸數(shù)據(jù)的 pppd 連接腳本示例（/etc/ppp/peer/gsm-script）



　　115200


　　connect '/usr/sbin/chat -s -v ABORT "NO CARRIER" ABORT "NO DIALTONE" ABORT "BUSY" "" AT OK


　　ATDT CONNECT'


　　crtscts


　　noipdefault


　　modem


　　user "linux"


　　usepeerdns


　　defaultroute


　　connect-delay 5000





　　Linux Infrared Data



　　Infrared Data (IrDa) 是一種用紅外線無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)的規(guī)范。主要用于連接膝上電腦或者將錄像機(jī)或照相機(jī)這樣的設(shè)備連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。



　　IrDa 的速度從 Serial Infrared (SIR) 的 115 kbps 到 Very Fast Infrared (VFIR) 的 16 Mbps。大多數(shù)處于 SIR 模式的 IrDa 芯片是 UART 16650 兼容的（16650 是一種公共 PC UART），因此傳統(tǒng) Linux 串口驅(qū)動(dòng)程序可以充當(dāng)鏈路級(jí)別的驅(qū)動(dòng)程序。IrDa 行的規(guī)范實(shí)現(xiàn) —— IrTTY (drivers/net/irda/irtty.c)，使串行驅(qū)動(dòng)程序驅(qū)動(dòng) SIR。IrPORT 驅(qū)動(dòng)程序（drivers/net/irda/irport.c）代替了 IrTTY 和串行驅(qū)動(dòng)程序，并提供更好的設(shè)備控制。與串行驅(qū)動(dòng)器不兼容的 IrDa 芯片有自己的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。例如，NSC PC87108 芯片組就使用自己的驅(qū)動(dòng)程序（nsc-ircc.c）。與上面討論到的用于 USB Bluetooth 設(shè)備的 hci-usb 驅(qū)動(dòng)程序類似，irda-usb.c 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序支持 USB IrDa FIR 軟件狗。



　　IrLAP 是負(fù)責(zé) IrDa 設(shè)備發(fā)現(xiàn)、重傳以及流控制的鏈路存取協(xié)議層。IrLMP 鏈路管理層和 Tiny 傳輸協(xié)議層（TinyTP）駐留于 IrLAP 之上。而它們之上是 IrCOMM 和 IrLAN 層。IrCOMM（在 net/irda/ircomm/ 中實(shí)現(xiàn)）提供串行模擬，使運(yùn)行于串行端口（比如終端仿真器）上的應(yīng)用程序不加更改地在 IrDa 棧上運(yùn)行。IrLAN（在 net/irda/irlan/ 中實(shí)現(xiàn)）提供使 TCP/IP 直接運(yùn)行于 IrDa 棧之上的虛擬網(wǎng)絡(luò)接口。IrLAN 代碼使用 register_netdev 將太網(wǎng)設(shè)備注冊(cè)到 Linux 網(wǎng)絡(luò)層，使用 netif_rx 向 Linux IP 棧發(fā)送數(shù)據(jù)（與對(duì) WLAN 驅(qū)動(dòng)程序和 Bluetooth BNEP的解釋類似）。IrCOMM 與 Bluetooth RFCOMM 相似，而 IrLAN 則類似于 Bluetooth BNEP。



　　IrOBEX 是建立在 TinyTP 之上的一個(gè)簡(jiǎn)單協(xié)議，它允許傳輸二進(jìn)制數(shù)據(jù)。IrOBEX 的擴(kuò)展定義了不同數(shù)據(jù)對(duì)象的傳輸。



　　為了在 Linux 上應(yīng)用 IrDa 協(xié)議，必須安裝 IrDa 實(shí)用程序（如 irattach），它是作為 Linux IrDa 項(xiàng)目的一部分開發(fā)的。



　　性能問(wèn)題



　　網(wǎng)絡(luò)性能取決于特定載體網(wǎng)絡(luò)的特征。例如，GPRS 的帶寬取決于使用的代碼模式，而 Bluetooth 的性能受 L2CAP 層的網(wǎng)段的影響。對(duì)于 WLAN 工作站與接入點(diǎn)之間的通信，幀確認(rèn)會(huì)降低帶寬, 使用同一接入點(diǎn)的其他工作站的數(shù)量也會(huì)帶來(lái)同樣影響。



　　無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的特征（比如低且波動(dòng)的帶寬和高延遲）會(huì)歪曲 TCP 度量和傳輸策略。盡管無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的大多數(shù)損耗來(lái)自信號(hào)衰退、干擾以及連接中斷等因素，但是 TCP 假定這些損耗與擁塞有關(guān)， 因此它摒棄了降低網(wǎng)絡(luò)流量的算法。有多種項(xiàng)目用來(lái)調(diào)整 TCP 和 Web 瀏覽器的行為以適應(yīng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。



　　結(jié)束語(yǔ)



　　在本文中，您瀏覽了是針對(duì)包括 WLAN、Bluetooth、GPRS、GSM 和 IrDA 在內(nèi)的流行的無(wú)線技術(shù)的 Linux 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層。還通過(guò)跟蹤相應(yīng)的代碼路徑和討論相關(guān)的用戶空間工具，了解到不同的無(wú)線設(shè)備如何在 Linux 中工作。



　　現(xiàn)在，有了對(duì) Linux 上提供的對(duì)各種無(wú)線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及總線技術(shù)的核心支持的理解，您可以修補(bǔ)多種具有不同形成因素的無(wú)線設(shè)備,開發(fā)啟用不被支持的設(shè)備所需的 Linux 內(nèi)核代碼。



　　關(guān)于作者



　　Sreekrishnan Venkateswaran 擁有印度坎普爾市印度科技學(xué)院的計(jì)算機(jī)科學(xué)碩士學(xué)位。他從 1996 年 2 月開始為 IBM India 工作。 他的興趣包括設(shè)計(jì)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。可以通過(guò) s_krishna@in.ibm.com 與 Sreekrishnan 聯(lián)系。





摘自 賽迪網(wǎng)