GPRS在遠程測控系統(tǒng)中的應用

目前中國移動主推的GPRS通訊方式是一種新興的數據傳輸技術，將從根本上解決傳統(tǒng)傳輸方式的弊端，更加貼近專業(yè)數據傳輸的需求。

遠程測控系統(tǒng)中的通訊需求分析

遠程測控系統(tǒng)數據傳輸包括各種檢測、監(jiān)視、生產、報警等，行業(yè)涉及到油田、環(huán)保、地震、水利、電力、氣象、燃氣、管道、自來水等各個部分。遠程測控系統(tǒng)數占有數據量小、定時或非定時及實時發(fā)送等特點，一方面需實現(xiàn)數據的上傳，另一方面亦需下達各種傳輸、控輸、控制指令，即雙向的數據、指令傳輸，同時須結合自己的測控系統(tǒng)。傳統(tǒng)的數據傳輸主要有數傳電臺、電話撥號、衛(wèi)星通訊等方式來解決;這些傳輸方式存在覆蓋范圍、實時性、投資及運行用度等題目，同時對工控設備的無人守值守運行存在較大困難。目前中國移動主推的GPRS 通訊方式是一種新興的數據傳輸技術，將從根本上解決傳統(tǒng)傳輸方式的弊端，更加貼近專業(yè)數據傳輸的需求。

GPRS技術概述

GPRS是通用分組無線業(yè)務(General Packet Radio Service)的英文簡稱，是在現(xiàn)有GSM 系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務，目的是為GSM 用戶提供分組形式的數據業(yè)務。GPRS 采用與GSM 同樣的無線調制標準、同樣的頻帶、同樣的TDMA 幀結構。這種新的分組數據信道與當前的電路交換的話音業(yè)務信道極其相似，因此現(xiàn)有的基站子系統(tǒng)只要增加一些模塊即可提供GPRS 服務。GPRS 答應用戶在分組交換模式下發(fā)送和接收數據，從而提供了一種高效、低本錢的無線分組數據業(yè)務。分組交換的基本過程是把數據先分成若干個小的數據包，可通過不同的路由，以存儲轉發(fā)的接力方式傳送到目的端，而組裝成完整的數據。分組交換基本上不是實時系統(tǒng)，延時也不固定，但可以使不同的數據傳輸“共用”傳輸帶寬：有數據時占用帶寬，無數據時不占用，從而分享資源。在GSM 無線系統(tǒng)中，無線信道資源非常寶貴。如采用電路交換，通訊需要建立端到真?zhèn)€連接，信道只能被一個用戶獨占，在本錢效率上顯然缺乏可行性。而采用分組交換的GPRS 則可靈活運用無線信道，每一個用戶可以有多個無線信道，而同一信道又可以由幾個用戶共享，從而極大地進步了無線資源的利用率。在理論上，GPRS可以將最多8 個時隙組合在一起，給用戶提供高達171.2kb/s 的帶寬。由于GPRS 用戶的數據通訊費是以數據流量為基礎，而不考慮通訊時長，所以GPRS用于IP 業(yè)務的接進將更為用戶所接受。

GPRS用于無線數據接進具有多方面的上風，一是接進范圍廣，可充分利用全國范圍的電信網絡，方便、快速、低本錢地為用戶數據終端提供遠程接進網絡的部署;二是傳輸速率高，數據傳輸速度可達57.6kbps，最高可達到171kbps，是常用有線56k Modem 理想速率的兩倍，下一代GPRS 業(yè)務的速度甚至可以達384kbps，完全可以滿足用戶應用需求;三是接進時間短，GPRS 接進等待時間短，可快速建立連接，均勻耗時為兩秒;四是提供實時在線功能，現(xiàn)在用GPRS MODEM上網，用戶將始終處于連線和在線狀態(tài)，這將使訪問服務變得非常簡單、快速;五是按流量計費，用戶只有在發(fā)送或接收數據期間才占用資源，用戶可以一直在線，按照用戶接收和發(fā)送數據包的數目來收取用度，沒有數據流量的傳遞時，用戶即使掛在網上也是不收費的。以上上風使GPRS 非常適用于開展行業(yè)和企業(yè)無線接進應用。

GPRS數據傳輸方式及網絡結構

無線移動通訊網絡的發(fā)展，特別是GPRS的出現(xiàn)為產業(yè)自動化設備的通訊提供了新的手段，通過GPRS服務，設備可采用互聯(lián)網Internet的標準方式與在互聯(lián)網上的服務器交換數據。GPRS的基礎是以IP包的形式進行數據的傳輸，GPRS無線終端接進GPRS 網絡的方法與普通有線MODEM 類似， 都采用建立PPP(Point-to-Point Protocol) 連接方式。PPP協(xié)議是一種被廣泛采用的串行點對點鏈路上傳輸數據報的方法，包括LCP、PAP、IPCP、NCP等。GPRS MODEM通過PPP協(xié)議獲得動態(tài)分配的IP地址。連接建立后，在PPP協(xié)議的基礎上通過數據傳輸協(xié)議，如TCP、UDP等實現(xiàn)與互聯(lián)網上其它計算機的數據通訊。

GPRS傳輸方式：在遠程終端，采集數據通過A/D接口送進GSM/GPRS無線通訊控制終端，GSM/GPRS無線通訊控制終端首先將數據打包成TCP/IP 數據包，再轉換成GPRS 數據包，通過無線鏈路傳送到無線數據交換中心(MDEC)。MDEC再剝離GPRS 數據包并通過GGSN網關將TCP/IP 數據包傳送到Internet，再由Internet傳送到通訊控制計算機，通訊控制計算機通過Socket 套接字接受TCP/IP 數據包，并把它還原成原始數據。當數據由無線數傳監(jiān)控中心到遠程終端方向時，情況是類似的。

短信傳輸方式：短信傳輸方式為點到點的傳輸方式，將采集到的數據通過短信發(fā)送到控制中心，控制中心通過短信收發(fā)設備接收短信，并通過計算機串口送進計算機處理。

目前中國移動開通的GPRS 數據服務主要是為手機和計算機用戶提供無線上網功能，針對專業(yè)數據的傳輸，必須解決以下幾個題目才能實現(xiàn)測控數據的及時、正確、安全地傳輸。

<1>PPP、TCP/IP 協(xié)議在終端設備上的實現(xiàn)

對于計算機用戶來說，實現(xiàn)撥號接進Internet 是件很輕易的事，由于在PC上有非常成熟的軟件能夠輕松實現(xiàn)PPP 和TCP/IP 協(xié)議。但是對于采用嵌進式設備的終端，尤其是對單片機來說，由于硬件資源的制約和協(xié)議的復雜繁瑣，實現(xiàn)起來還是比較困難的。

<2>服務器的接進方式

由于GPRS 網絡工作方式是以IP 地址尋址為基礎的，所以服務器端理論上只需要接進Internet，并具備公網(Internet)分配的IP 地址即可。但是在實際系統(tǒng)應用中，假如服務器是撥號或ADSL 等接進方式，每次接進所獲得的IP 地址不是固定的，而GPRS MODEM 也是動態(tài)地獲得IP 地址，兩個動態(tài)的IP 地址設備在Internet 上是無法直接通訊的。因此要求服務用具有靜態(tài)IP 地址或通過其它方式中轉。這樣，服務器的接進方式就受到一定限制。中國移動開通的GPRS 服務中現(xiàn)階段只提供點對多點的傳輸服務。點對多點傳輸方式是指多個GPRS 無線終端把數據傳輸到一個固定的數據處理中心。GPRS終端與終端間的點對點傳輸理論上可行，但技術上還有待更好的支持。

<3>移動網和公網(Internet)互聯(lián)

GPRS MODEM 動態(tài)地獲得的IP 地址為移動骨干網內地址，無法被公網服務器直接解析，在未進進連接狀態(tài)時，服務器是無法與GPRS MODEM 直接通訊的。必須先由GPRS MODEM 主動向服務器發(fā)送數據，進行連接。當連接的路由建立以后，服務器和終端設備才可以雙工地進行數據傳輸。所以通訊必須是由GPRS MODEM首先發(fā)起連接，這一點在制定測控系統(tǒng)通訊方式時要考慮進往。

<4>終端設備的身份識

GPRS MODEM 動態(tài)地獲得的IP 地址，對于服務器來講就無法象普通計算機網絡那樣靠IP 地址或MAC 地址來判定終端設備的身份，無法正確地定位終端設備。另外，從網絡安全的角度來說，也存在這個題目。所以必須建立一個ID 識別機制。

<5>GPRS MODEM 的長期穩(wěn)定性

測控系統(tǒng)中的終端設備一般都安裝在野外環(huán)境中，地點偏遠、分散，無人職守，設備必須能在特殊的環(huán)境下長期、穩(wěn)定地工作。系統(tǒng)必須具有自動撥號、斷線重撥功能,在GPRS 網絡狀況不穩(wěn)定時，具有自動恢復通訊能力,保證系統(tǒng)穩(wěn)定工作,無需人為干預。另外，在電源抗干擾及散熱等方面也必須進行特殊設計，才能使終端設備適應惡劣工作環(huán)境。