GPRS在远程测控系统中的应用

2015-09-25 09:41:39来源: eefocus
目前中国移动主推的GPRS 通讯方式是一种新兴的数据传输技术,将从根本上解决传统传输方式的弊端,更加贴近专业数据传输的需求。

远程测控系统中的通讯需求分析

远程测控系统数据传输包括各种检测、监视、生产、报警等,行业涉及到油田、环保、地震、水利、电力、气象、燃气、管道、自来水等各个部分。远程测控系统数占有数据量小、定时或非定时及实时发送等特点,一方面需实现数据的上传,另一方面亦需下达各种传输、控输、控制指令,即双向的数据、指令传输,同时须结合自己的测控系统。传统的数据传输主要有数传电台、电话拨号、卫星通讯等方式来解决;这些传输方式存在覆盖范围、实时性、投资及运行用度等题目,同时对工控设备的无人守值守运行存在较大困难。目前中国移动主推的GPRS 通讯方式是一种新兴的数据传输技术,将从根本上解决传统传输方式的弊端,更加贴近专业数据传输的需求。

GPRS技术概述

GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的英文简称,是在现有GSM 系统上发展出来的一种新的承载业务,目的是为GSM 用户提供分组形式的数据业务。GPRS 采用与GSM 同样的无线调制标准、同样的频带、同样的TDMA 帧结构。这种新的分组数据信道与当前的电路交换的话音业务信道极其相似,因此现有的基站子系统只要增加一些模块即可提供GPRS 服务。GPRS 答应用户在分组交换模式下发送和接收数据,从而提供了一种高效、低本钱的无线分组数据业务。分组交换的基本过程是把数据先分成若干个小的数据包,可通过不同的路由,以存储转发的接力方式传送到目的端,而组装成完整的数据。分组交换基本上不是实时系统,延时也不固定,但可以使不同的数据传输“共用”传输带宽:有数据时占用带宽,无数据时不占用,从而分享资源。在GSM 无线系统中,无线信道资源非常宝贵。如采用电路交换,通讯需要建立端到真个连接,信道只能被一个用户独占,在本钱效率上显然缺乏可行性。而采用分组交换的GPRS 则可灵活运用无线信道,每一个用户可以有多个无线信道,而同一信道又可以由几个用户共享,从而极大地进步了无线资源的利用率。在理论上,GPRS可以将最多8 个时隙组合在一起,给用户提供高达171.2kb/s 的带宽。由于GPRS 用户的数据通讯费是以数据流量为基础,而不考虑通讯时长,所以GPRS用于IP 业务的接进将更为用户所接受。

GPRS用于无线数据接进具有多方面的上风,一是接进范围广,可充分利用全国范围的电信网络,方便、快速、低本钱地为用户数据终端提供远程接进网络的部署;二是传输速率高,数据传输速度可达57.6kbps,最高可达到171kbps,是常用有线56k Modem 理想速率的两倍,下一代GPRS 业务的速度甚至可以达384kbps,完全可以满足用户应用需求;三是接进时间短,GPRS 接进等待时间短,可快速建立连接,均匀耗时为两秒;四是提供实时在线功能,现在用GPRS MODEM上网,用户将始终处于连线和在线状态,这将使访问服务变得非常简单、快速;五是按流量计费,用户只有在发送或接收数据期间才占用资源,用户可以一直在线,按照用户接收和发送数据包的数目来收取用度,没有数据流量的传递时,用户即使挂在网上也是不收费的。以上上风使GPRS 非常适用于开展行业和企业无线接进应用。

GPRS数据传输方式及网络结构

无线移动通讯网络的发展,特别是GPRS的出现为产业自动化设备的通讯提供了新的手段,通过GPRS服务,设备可采用互联网Internet的标准方式与在互联网上的服务器交换数据。GPRS的基础是以IP包的形式进行数据的传输,GPRS无线终端接进GPRS 网络的方法与普通有线MODEM 类似, 都采用建立PPP(Point-to-Point Protocol) 连接方式。PPP协议是一种被广泛采用的串行点对点链路上传输数据报的方法,包括LCP、PAP、IPCP、NCP等。GPRS MODEM通过PPP协议获得动态分配的IP地址。连接建立后,在PPP协议的基础上通过数据传输协议,如TCP、UDP等实现与互联网上其它计算机的数据通讯。

GPRS传输方式:在远程终端,采集数据通过A/D接口送进GSM/GPRS无线通讯控制终端,GSM/GPRS无线通讯控制终端首先将数据打包成TCP/IP 数据包,再转换成GPRS 数据包,通过无线链路传送到无线数据交换中心(MDEC)。MDEC再剥离GPRS 数据包并通过GGSN网关将TCP/IP 数据包传送到Internet,再由Internet传送到通讯控制计算机,通讯控制计算机通过Socket 套接字接受TCP/IP 数据包,并把它还原成原始数据。当数据由无线数传监控中心到远程终端方向时,情况是类似的。

短信传输方式:短信传输方式为点到点的传输方式,将采集到的数据通过短信发送到控制中心,控制中心通过短信收发设备接收短信,并通过计算机串口送进计算机处理。

目前中国移动开通的GPRS 数据服务主要是为手机和计算机用户提供无线上网功能,针对专业数据的传输,必须解决以下几个题目才能实现测控数据的及时、正确、安全地传输。

<1>PPP、TCP/IP 协议在终端设备上的实现

对于计算机用户来说,实现拨号接进Internet 是件很轻易的事,由于在PC上有非常成熟的软件能够轻松实现PPP 和TCP/IP 协议。但是对于采用嵌进式设备的终端,尤其是对单片机来说,由于硬件资源的制约和协议的复杂繁琐,实现起来还是比较困难的。

<2>服务器的接进方式

由于GPRS 网络工作方式是以IP 地址寻址为基础的,所以服务器端理论上只需要接进Internet,并具备公网(Internet)分配的IP 地址即可。但是在实际系统应用中,假如服务器是拨号或ADSL 等接进方式,每次接进所获得的IP 地址不是固定的,而GPRS MODEM 也是动态地获得IP 地址,两个动态的IP 地址设备在Internet 上是无法直接通讯的。因此要求服务用具有静态IP 地址或通过其它方式中转。这样,服务器的接进方式就受到一定限制。中国移动开通的GPRS 服务中现阶段只提供点对多点的传输服务。点对多点传输方式是指多个GPRS 无线终端把数据传输到一个固定的数据处理中心。GPRS终端与终端间的点对点传输理论上可行,但技术上还有待更好的支持。

<3>移动网和公网(Internet)互联

GPRS MODEM 动态地获得的IP 地址为移动骨干网内地址,无法被公网服务器直接解析,在未进进连接状态时,服务器是无法与GPRS MODEM 直接通讯的。必须先由GPRS MODEM 主动向服务器发送数据,进行连接。当连接的路由建立以后,服务器和终端设备才可以双工地进行数据传输。所以通讯必须是由GPRS MODEM首先发起连接,这一点在制定测控系统通讯方式时要考虑进往。

<4>终端设备的身份识

GPRS MODEM 动态地获得的IP 地址,对于服务器来讲就无法象普通计算机网络那样靠IP 地址或MAC 地址来判定终端设备的身份,无法正确地定位终端设备。另外,从网络安全的角度来说,也存在这个题目。所以必须建立一个ID 识别机制。

<5>GPRS MODEM 的长期稳定性

测控系统中的终端设备一般都安装在野外环境中,地点偏远、分散,无人职守,设备必须能在特殊的环境下长期、稳定地工作。系统必须具有自动拨号、断线重拨功能,在GPRS 网络状况不稳定时,具有自动恢复通讯能力,保证系统稳定工作,无需人为干预。另外,在电源抗干扰及散热等方面也必须进行特殊设计,才能使终端设备适应恶劣工作环境。

关键字:GPRS  远程测控系统

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/0925/article_13289.html
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