無線modem是為資料通訊的數碼訊號在具有有限頻寬的模擬通道上進行無線傳輸而設計的，它一般由基帶處理、調製解調、訊號放大和濾波、均衡等幾部分組成。無線modem又名「無線數據機」，區別於傳統modem之處在於調製後的訊號是通過無線傳輸的。無線modem有2g和3g各種網路的,如gprs、cdma、edge、wcdma、cdma2000(evdo)、td-scdma等。
無線modem一般常見的介面有rs232序列口、usb口和pc卡式介面。rs232序列口和usb口一般都是外接式， pc卡式是為內建式，直接插在標準的pcmcia插槽中，可與使用者終端裝置介面直接連線即可。
1，無線網路連線的基本流程
無線網路連線的步驟為:
(i) pc端控制模組(如超級終端)通過介面(串列埠、usb或其他)at指令集向無線模組傳送控制命令，配置無線模組引數，進行一系列初始化，然後傳送at指令撥上中國移動gprs的wap閘道器；
(ii) pc端通過協議與gprs的wap閘道器進行三階段協商建立連線鏈路，獲得臨時分配的ip位址、dns位址和臨時埠號，撥號成功，無線模組就可以進行tcp/ip資料報傳輸，訪問gprs網內的主機，完成無線網路的連線。
利用at命令無線模組撥號上網以及建立連線的流程圖如下圖所示。
2，at 命令
at命令集是數據機通訊介面的工業標準，是數據機可以識別並執行的命令，計算機和微控制器通過埠（uart、usb等）對modem發出相應的at命令，調整modem的工作方式。at命令簡單、容易掌握，使用它可以配置數據機，配合通訊軟體工作，與遠端系統通訊，發起或應答乙個呼叫。使用at命令設定數據機時，使用者使用的通訊軟體必須提供乙個到modem的直接連線狀態，使使用者能夠從命令列輸入所需的at命令，如在windows下的「超級終端」。
at指令在當代手機通訊中起著重要的作用，使用者能夠通過at指令控制手機的許多行為，包括進行呼叫、撥叫號碼、按鍵控制、簡訊、**本、資料業務、補充業務、傳真、gprs等方面的控制。gsm07.07協議對at指令做了詳細的介紹，其定義的at command介面，提供了一種移動平台與資料終端裝置之間的通用介面。gsm模組提供的命令介面符合gsm07.07規範，在短訊息模組收到網路發來的短訊息時，能夠通過串列埠傳送指示訊息，資料終端裝置可以向gsm模組傳送各種命令。
at命令的語法是在每行命令的開頭都必須有「at」或者「at」作字首，用輸入來結束這個命令。"atxx」及少量「at十***」為v.25標準命令集;"at+c*** "為gsm標準所擴充套件的at命令;"at+s***」為siemens定義擴充套件的at命令。
傳送at指令時，應注意以下幾點:
(1)每個at命令字串的最後面必須加上cr(也就是鍵盤上的enter鍵)字元，否則無線模組將不識別此命令。這個字元就是結束符；
(2)除了「a/」及「+++」命令外，其它的命令必須加上at兩個字元；
(3)命令字串可以合成乙個字串後再一次送給數據機，但總的字串長度不得超過40個字元，而且所有的字元必須一律大寫或小寫。
用at命令設定無線模組的引數時，必須先要將命令寫入串列埠，讀取串列埠的應答資料來判斷是否成功。一般命令傳送成功時，模組會返回資料「ok"，表示命令執行成功。如果沒有成功，要繼續傳送命令，傳送3次後還是沒有成功，就重新初始化串列埠。
對無線模組gprs撥號上網，需要用到at+cgdcont和atd這兩條指令
1) at+cgdcont=l，"ip」，「cmwap」
此命令用於設定gprs接入網關，其中第二個數表示pdp (packet data protocol)型別為:ip或ppp，第三個數表示接入網關為移動夢網，apn是cmwap，表示中國移動網應用介面。目前只有中國移動全球通卡才可以使用cmnet功能，而動感地帶只能使用cmwap功能。
2) atd *99***1#
格式一:atd*99[*[*[*]]]#
其中99是個服務碼，也可用98的(見格式二)，國內一般用99: 是w.x.y.z格式的ip v4位址;是用於te和me連線的layer2協議或用於協議的layer2協議;是pdp上下文的乙個數字編號，用at+cgdcont命令建立，一般為1, 20。
格式二:atd*98[*]#，含義同上。
舉例如下:
atd*99# //用服務碼99建立乙個連線
atd*99* 123.124.125.126*ppp* 1#//用服務碼99建立乙個連線
hip位址123.124.125.124, l2p=ppp//用cid 1, cid的值由at十cgdcont事先指定
atd*99***1# //用服務碼99建立連線，cid =1，其它用事先指定的值
atd*98*1#//用服務碼98建立乙個ip連線，cid =1
國內最常用的是:atd *99***1#，本文就採用了此種格式。用atd指令若能撥號上線則返回「connect"，否則返回「no carrier"。
這樣，就完成了撥號上gprs網路的功能，即接收到無線模組返回的「connect"，說明無線模組已經連上了移動gprs的wap閘道器，然後gprs modem就轉入狀態機，充當乙個ppp server，之後即為通過三階段協商建立鏈路的過程。
3，ppp協議
2g、3g無線modem撥號採用的是點對點協議(point to point protocol, ppp)。協議是為在同等單元之間傳輸資料報這樣的簡單鏈路設計的鏈路層協議。這種鏈路提供全雙工操作，並按照順序傳遞資料報。其目的主要是用來通過撥號或專線方式建立點對點連線傳送資料，使其成為各種主機、網橋和路由器之間簡單連線的一種共通的解決方案。協議提供了一整套方案來解決鏈路建立、維護、拆除、上層協議協商、認證等問題。協議包含以下幾個部分:
.鏈路控制協議lcp (link control protocol):lcp負責建立，維護或終止一次物理連線;
.網路控制協議ncp (network control protocol):ncp是一族協議，負責解決物理連線上執行什麼網路協議，以及解決上層網路協議發生的問題;
.認證協議，協議支援兩種驗證協議:口令驗證協議pap (passwordauthentication protocol)和挑戰握手驗證協議chap (challenge-handshake authenticationprotocol)。驗證過程在協議中為可選項，在連線建立後進行連線者身份驗證的目的是為了防止有人在未經授權的情況下成功連線，從而導致洩密。pap是一種簡單的明文驗證方式，安全性較差。而chap是對pap的改進，是一種加密的驗證方式，使用挑戰口令以雜湊演算法對口令進行加密，用三次握手的方法周期性地檢驗對端的節點，優點在於金鑰不在網路中傳送，不會被竊聽。本課題中採用的是挑戰握手驗證協議chap.
協議的基本工作過程可用下圖所示的狀態圖來描述。
① 從靜止狀態開始，使用者撥isp號碼，準備接入isp。
② 路由器的modem對撥號做出應答，並與使用者的modem建立一條物理連線。線路進入建立狀態。
③ pc機向路由器傳送一系列的lcp分組(封裝成多個幀) ,協商引數。協商結束後進入鑑別狀態。
④ 若通訊的雙方鑑別身份成功，則進入網路狀態。
⑤ 開始配置網路層，ncp給新接入的pc機分配乙個臨時的ip位址。隨後進入可進行資料通訊的開啟狀態。
⑥資料傳輸結束後，ncp釋放網路層連線，收回原來分配出去的ip位址。接著，lcp釋放資料鏈路層連線。就轉到終止狀態。最後釋放物理層連線。載波停止後則回到靜止狀態。
下面簡要闡述連線建立主要經過的三個階段，分別是lcp連線協商、chap密碼認證以及ncp網路層協議配置。
第一階段:lcp連線協商
在這個階段，將對基本的通訊方式進行選擇。鏈路兩端裝置通過lcp向對方傳送lcp資料報配置請求(configure-request)，對方同意接收後雙方互發lcp資料報配置應答(configure-ack )。一旦乙個配置成功資訊包(configure-ack packet)被傳送且被接收，就完成了交換，進入lcp開啟狀態。
第二階段:chap密碼認證
在這個階段，客戶端會將自己的身份傳送給遠端的接入伺服器。伺服器向使用者發ppp chap安全性認證挑戰，接著使用者給伺服器送ppp chap安全性認證響應，伺服器再向使用者傳送 ppp chap安全性認證成功。
該階段使用一種安全驗證方式避免第三方竊取資料或冒充遠端客戶接管與客戶端的連線。在認證完成之前，禁止從認證階段前進到網路層協議階段。如果認證失敗，認證者應該躍遷到鏈路終止階段。
第三階段:ncp網路層協議配置
認證階段完成之後，將呼叫在鏈路建立階段(階段一)選定的各種網路控制協議(ncp )。選定的ncp解決鏈路之上的高層協議問題，例如，在該階段ip控制協議(ipcp)可以向撥入使用者分配動態ip位址。 在這個階段，先是使用者向伺服器傳送ppp ncp網路控制資料報(網路協議配置，要求伺服器提供ip位址和dns,資訊)，接著伺服器向使用者傳送配置請求ppp ncp網路控制資料報(為使用者分配ip位址)，使用者向伺服器傳送配置應答ppp ncp網路控制資料報(接受所分配的ip位址)，最後伺服器向使用者傳送配置應答ppp ncp網路控制資料報(同意使用者的ip位址和dns位址)。
這樣，經過三個階段以後，一條完整的鏈路就建立起來了，使用者即可向伺服器傳送ip資料報。
4，結語
2g、3g以及不同制式的移動通訊的無線modem的撥號上網過程是相似的，區別在於at指令集的具體格式略有不同。由於ppp協議資料報的複雜性等原因，在更高傳輸速率的移動通訊制式中如lte中已經不在使用ppp協議封裝，轉而採用rawip的形式傳輸資料，如usb ethernet +dhcp的方式或者新一代移動寬頻介面管理技術mbim。
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