第一章GPRS概述 GPRS 是通用分組無線業(yè)務(wù)(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(wù)，目的是為GSM 用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS 采用與GSM 同樣的無線調(diào)制標(biāo)準、同樣的頻帶、同樣的突發(fā)結(jié)構(gòu)、同樣的跳頻規(guī)則以及同樣的TDMA 幀結(jié)構(gòu)，這種新的分組數(shù)據(jù)信道與當(dāng)前的電路交換的話音業(yè)務(wù)信道極其相似。因此，現(xiàn)有的基站子系統(tǒng)(BSS)從一開始就可提供全面的GPRS 覆蓋。GPRS 允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源。從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。GPRS 理論帶寬可達171.2Kb/s，實際應(yīng)用帶寬大約在10~70Kb/s，在此信道上提供TCP/IP 連接，可以用于INTERNET 連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。 GPRS 是一種新的移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，在移動用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間提供一種連接，給移動用戶提供高速無線IP。GPRS 采用分組交換技術(shù)，每個用戶可同時占用多個無線信道，同一無線信道又可以由多個用戶共享，資源被有效的利用，數(shù)據(jù)傳輸速率高達160Kbps。使用GPRS技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)分組發(fā)送和接收，用戶永遠在線且按流量計費，迅速降低了服務(wù)成本。GPRS 移動數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)有很大的應(yīng)用范圍，幾乎所有中低速率的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)都可以應(yīng)用，如城市配電網(wǎng)絡(luò)自動化、自來水、煤氣管道自動化、商業(yè)POS 機、INTERNET 接入、個人信息、股票信息、金融、交通、公安等 第二章、GPRS DTU 的特點 GPRS 技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)分組發(fā)送和接收，永遠在線且按流量計費，迅速降低了服務(wù)成本。GPRS DTU為用戶提供高速的無線DDN 通信系統(tǒng)，透明數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶摂M專用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，與數(shù)據(jù)中心一起提供透明數(shù)據(jù)傳輸通道，組成用戶專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。 （一）基本特點： 使用方便、靈活、可靠 支持雙頻GSM/GPRS 符合ETSI GSM Phase 2+標(biāo)準 數(shù)據(jù)終端永遠在線 實時時鐘 支持A5/1&A5/5加密算法 增強功能 透明數(shù)據(jù)傳輸與協(xié)議轉(zhuǎn)換 支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng) 短消息數(shù)據(jù)備用通道(選項) 支持動態(tài)數(shù)據(jù)中心域名和IP地址(V2.61以后軟件版本) STK卡特殊功能配置 支持TTL/RS-232/485或以太網(wǎng)接口 支持音頻接口，方便維護操作 系統(tǒng)配置和維護接口 通過Xmodem協(xié)議進行軟件升級 支持空中軟件升級和遠程維護(選項) 自診斷與告警輸出 抗干擾設(shè)計，適合電磁環(huán)境惡劣的應(yīng)用需求 防潮設(shè)計，適合室外應(yīng)用 （二）、傳輸效率 1） 用戶數(shù)據(jù)傳輸效率(用戶數(shù)據(jù)占網(wǎng)絡(luò)層總數(shù)據(jù)的比例)： DTU 支持不同組網(wǎng)方式，不同的數(shù)據(jù)包長度，這時有不同的傳輸效率。下面假設(shè)在DTU 當(dāng)前最長所能支持的最大用戶數(shù)據(jù)包長的情況下，即1024 字節(jié)包長。 i. 僅支持DTU 主動發(fā)起到數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)傳輸：最大傳輸效率(w) = 97.3% ii. 支持雙向主動互傳：最大傳輸效率(w) = 95.9% 2） 傳輸時延(從發(fā)送到接收數(shù)據(jù)之間的時間)： 不同的數(shù)據(jù)包長度，傳輸?shù)臅r延不同。根據(jù)目前移動的網(wǎng)絡(luò)狀況，一般一個包長為100 到200字節(jié)之間的數(shù)據(jù)包可以在1 秒內(nèi)互傳完畢。大于200 字節(jié)的數(shù)據(jù)包平均在1 秒到3 秒之間可以互傳完畢。 （三）穩(wěn)定性 1） 有效率：發(fā)送成功數(shù)據(jù)占總發(fā)送數(shù)據(jù)比例 根據(jù)目前在北京、石家莊使用的結(jié)果來看，在網(wǎng)絡(luò)正常的情況下，一般數(shù)據(jù)包的成功率都在97%以上。 2） 穩(wěn)定性綜合參數(shù)：有效率x 傳輸效率 網(wǎng)絡(luò)有效帶寬和最大傳輸單元(MTU)之間存在著極其重要的關(guān)系，一般MTU 增大到200 字節(jié)以上不會明顯增加帶寬，但會增大平均延遲，測試結(jié)果表明MTU 的最優(yōu)大小是200 字節(jié)左右。 3） 斷線自動連接 自動檢測網(wǎng)絡(luò)連接狀況 設(shè)備自診斷、自恢復(fù) （四）配置方便性 菜單式配置(超級終端，無需專用軟件) 維護軟件配置 （五）結(jié)構(gòu) 內(nèi)部連接可靠性： 內(nèi)部連接機械連接包含GPRS 模塊與PCB 之間、SIM 卡固定連接 產(chǎn)品尺寸： 110x56x15mm 安裝方便： 外殼螺絲固定 防震： 接插件少，具良好抗震性能 （六）環(huán)境參數(shù) 溫度： -20～55℃ 相對濕度： 95%(無凝結(jié)) 第三章GPRS DTU 通信模式與其它幾種常用數(shù)據(jù)通信方式比較 一、GPRS DTU與有線數(shù)據(jù)通信的比較 二、GPRS DTU與無線數(shù)據(jù)通信的比較 從以上GPRS DTU與有線、無線數(shù)據(jù)通信的對比可以看出，在分散數(shù)據(jù)采集中，利用GPRS DTU進行數(shù)據(jù)采集是性能價格比最高的一種模式。 （1）與光纖和有線專線相比，建設(shè)費用、運行費用和維護費用都很低，并且?guī)缀踅诿饩S護，因為GPRS網(wǎng)絡(luò)的維護完全有中國移動來完成，企業(yè)不需支付任何費用，完全享受中國移動技術(shù)進步帶來的效率； （2）在分散數(shù)據(jù)采集中，要求對各采集子站實時檢測，有線撥號是做不到的。對多個子站輪回召測，周期太長，沒有實時性可比； （3）與各種無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖侄蜗啾龋珿PRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍大、維護成本低。超短波無線通信受通信體制和傳輸方式的制約，傳輸距離受限制；在開闊地一般20W的電臺有效通信距離約20KM，如果在城市高大建筑成群，通信距離大大縮短； （4）使用超短波通訊電臺，不僅要向當(dāng)?shù)厣暾堫l點，而且每年要向無委會交納一定的占頻費 ；超短波通信的維護量相當(dāng)大，建設(shè)要求苛刻，不僅要考慮周圍建筑的影響，而且避雷措施不當(dāng)容易引起電臺和連接設(shè)備的損壞； （5）如果采用短信息方式，每個采集子站如果按照間隔為5分鐘發(fā)送一次數(shù)據(jù)，一次1角錢概算，運行費用為：12 * 0.1 *24 * 30 = 864 元 通過以上客觀分析，我們可以看出，無論從建設(shè)周期、建設(shè)費用和運行費用，還是系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和技術(shù)的先進性而言，GPRS DTU在分散的數(shù)據(jù)采集應(yīng)用領(lǐng)域具有無可比擬的優(yōu)越性，我們認為，在分布范圍較廣，數(shù)據(jù)采集點多，實時性要求較高的場合，只有GPRS DTU比較合適。當(dāng)然其它數(shù)據(jù)通訊方式不是一無是處，他們?nèi)杂懈髯缘牡膽?yīng)用領(lǐng)域，在GPRS DTU沒有推出之前，也是比較優(yōu)秀的，只是新的數(shù)據(jù)通訊技術(shù)和新的產(chǎn)品應(yīng)用于工業(yè)監(jiān)控后，必將對傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集帶來新的革命。 第四章、GPRS網(wǎng)絡(luò)檢測方案 根據(jù)實際運行的效果，我們推薦兩套中心站的接入方式方案以供選擇。 （一）方案一 1、拓撲結(jié)構(gòu)： 2、硬件設(shè)備： 本方案中，中心站采用無線網(wǎng)卡接入，實時接收采集子站發(fā)送的數(shù)，并對各子站進行實時監(jiān)控。各采集子站的現(xiàn)場儀表通過RS-232通訊口與GPRS DTU傳輸模塊連接，每一個GPRS DTU傳輸模塊裝入一個中國移動的數(shù)據(jù)SIM卡即可。 （二）方案二 1、拓撲結(jié)構(gòu)： 方案1檢測網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖 2、硬件設(shè)備： 本方案中，中心站采用專線接入，實時接收采集子站發(fā)送的數(shù)據(jù)，并對各子站進行實時監(jiān)控。各采集子站的現(xiàn)場儀表通過RS-232通訊口與GPRS DTU傳輸模塊連接，每一個GPRS DTU傳輸模塊裝入一個中國移動的數(shù)據(jù)SIM卡即可。 （三）兩種方案的說明 兩種方案均采用相同的GPRS傳輸模式。 ★數(shù)據(jù)采集子站部分采用相同的傳輸模塊、子站的建設(shè)費用和運行費用相同； ★由于均采用移動內(nèi)部專有的固定IP地址，傳輸系統(tǒng)的可靠性、實時性和穩(wěn)定性相同； ★兩種方式都基于移動遍布全國各地的GPRS網(wǎng)絡(luò)，子站的分布范圍相同； 兩種方案的區(qū)別之處只是在中心服務(wù)器的接入方式上，與方案2相比，方案1的特點為： ★ 簡單易行，費用低； ★ 企業(yè)自主建設(shè)，方便靈活、建設(shè)周期短、見效快； ★ 由于中心采用無線網(wǎng)卡接入，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不宜太大； ★ 通信的數(shù)據(jù)量受限制； 如果每個子站采集間隔為5分鐘，每次采集數(shù)據(jù)包為100字節(jié)，以中心下行帶寬10KBps概算，系統(tǒng)容量為不小于500個采集終端。 與方案1相比，中心專線接入的特點為： ★ 系統(tǒng)容量大； ★ 采集子站通信速率高，采集間隔??； ★ 每個子站可以傳輸較大的數(shù)據(jù)量； 由于GPRS 理論帶寬可達71.2Kbps，實際應(yīng)用帶寬大約在10-40Kbps左右，方案2中心采用專線接入，克服了方案1容量小的不足。如果按照移動專線下行1Mbps的帶寬，每個子站采集間隔為5分鐘，每次采集數(shù)據(jù)包為100字節(jié)，系統(tǒng)容量為不小于30000個采集終端。 第五章GPRS 通訊系統(tǒng)建設(shè)及運行費用 GPRS 通訊網(wǎng)絡(luò)建設(shè)依賴移動通訊公司龐大的GSM 網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)成本與運行維護成本都很低，遠小于自行建設(shè)獨立運行的專用通訊網(wǎng)絡(luò)GPRS 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方便簡單，購置GPRS數(shù)傳模塊及相應(yīng)配件，直接與帶有串行口（RS-232或RS-485）的監(jiān)測設(shè)備連接，與中心數(shù)據(jù)服務(wù)器構(gòu)建透明的串行數(shù)據(jù)傳輸通道。費用分建設(shè)費用與運行維護費用兩部分： （一）方案1 1）建設(shè)費用： ★中心數(shù)據(jù)站設(shè)備費用： 方案2檢測網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)圖 ★每套采集子站設(shè)備費用： ★采集子站： 采集子站如果按照間隔為5分鐘、每次采集數(shù)據(jù)包為100字節(jié)計算，數(shù)據(jù)流量為： 每小時數(shù)據(jù)流量為：100 * 12