GPRS远程数据采集检测系统.doc

GPRS 技术实现数据分组发送和接收，永远在线且按流量计费，迅速降低了服务成本。GPRS DTU为用户提供高速的无线DDN 通信系统，透明数据传输的虚拟专用数据通信网络，与数据中心一起提供透明数据传输通道，组成用户专用数据网络。
规格： 第一章GPRS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、同样的突发结构、同样的跳频规则以及同样的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(BSS)从一开始就可提供全面的GPRS 覆盖。GPRS 允许用户在端到端分组转移模式下发送和接收数据，而不需要利用电路交换模式的网络资源。从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。GPRS 理论带宽可达171.2Kb/s，实际应用带宽大约在10~70Kb/s，在此信道上提供TCP/IP 连接，可以用于INTERNET 连接、数据传输等应用。

GPRS 是一种新的移动数据通信业务，在移动用户和数据网络之间提供一种连接，给移动用户提供高速无线IP。GPRS 采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，资源被有效的利用，数据传输速率高达160Kbps。使用GPRS技术实现数据分组发送和接收，用户永远在线且按流量计费，迅速降低了服务成本。GPRS 移动数据传输系统有很大的应用范围，几乎所有中低速率的数据传输业务都可以应用，如城市配电网络自动化、自来水、煤气管道自动化、商业POS 机、INTERNET 接入、个人信息、股票信息、金融、交通、公安等

第二章、GPRS DTU 的特点
GPRS 技术实现数据分组发送和接收，永远在线且按流量计费，迅速降低了服务成本。GPRS DTU为用户提供高速的无线DDN 通信系统，透明数据传输的虚拟专用数据通信网络，与数据中心一起提供透明数据传输通道，组成用户专用数据网络。
（一）基本特点：
使用方便、灵活、可靠
支持双频GSM/GPRS
符合ETSI GSM Phase 2+标准
数据终端永远在线
实时时钟
支持A5/1&A5/5加密算法

增强功能
透明数据传输与协议转换
支持虚拟数据专用网
短消息数据备用通道(选项)
支持动态数据中心域名和IP地址(V2.61以后软件版本)
STK卡特殊功能配置
支持TTL/RS-232/485或以太网接口
支持音频接口，方便维护操作
系统配置和维护接口
通过Xmodem协议进行软件升级
支持空中软件升级和远程维护(选项)
自诊断与告警输出
抗干扰设计，适合电磁环境恶劣的应用需求
防潮设计，适合室外应用
（二）、传输效率
1） 用户数据传输效率(用户数据占网络层总数据的比例)：
DTU 支持不同组网方式，不同的数据包长度，这时有不同的传输效率。下面假设在DTU 当前最长所能支持的最大用户数据包长的情况下，即1024 字节包长。
i. 仅支持DTU 主动发起到数据中心的数据传输：最大传输效率(w) = 97.3%
ii. 支持双向主动互传：最大传输效率(w) = 95.9%

2） 传输时延(从发送到接收数据之间的时间)：
不同的数据包长度，传输的时延不同。根据目前移动的网络状况，一般一个包长为100 到200字节之间的数据包可以在1 秒内互传完毕。大于200 字节的数据包平均在1 秒到3 秒之间可以互传完毕。

（三）稳定性
1） 有效率：发送成功数据占总发送数据比例
根据目前在北京、石家庄使用的结果来看，在网络正常的情况下，一般数据包的成功率都在97%以上。

2） 稳定性综合参数：有效率x 传输效率
网络有效带宽和最大传输单元(MTU)之间存在着极其重要的关系，一般MTU 增大到200 字节以上不会明显增加带宽，但会增大平均延迟，测试结果表明MTU 的最优大小是200 字节左右。

3） 断线自动连接
自动检测网络连接状况
设备自诊断、自恢复

（四）配置方便性
菜单式配置(超级终端，无需专用软件)
维护软件配置

（五）结构
内部连接可靠性： 内部连接机械连接包含GPRS 模块与PCB 之间、SIM 卡固定连接
产品尺寸： 110x56x15mm
安装方便： 外壳螺丝固定
防震： 接插件少，具良好抗震性能

（六）环境参数
温度： -20～55℃
相对湿度： 95%(无凝结)

第三章GPRS DTU 通信模式与其它几种常用数据通信方式比较
一、GPRS DTU与有线数据通信的比较
传输方式
GPRS DTU
拨号方式
专线方式
光纤传输
覆盖范围
全国
全国
区域
区域
建设费用
一般
较低
较高
较高
施工难度
较低
一般
较高
极高
施工周期
较短
一般
较长
极长
计费方式
流量无月租
时间+次数
租赁
租赁
运行费用
较低
高
较高
极高
通信速率
较高
一般
较高
极高
误码率
较低
高
较低
低
可靠性
较高
一般
较高
较高
实时性
较高
极低
较高
较高
维护成本
极低
一般
较高
较高
应用场合
分散、实时数据传输
对实时无要求场合
较大数据实时传输
较大数据实时传输

 二、GPRS DTU与无线数据通信的比较

传输方式
GPRS DTU
短信息
无线数传电台
覆盖范围
全国
全国
50KM以内
建设费用
一般
较低
高
施工难度
较低
低
高
施工周期
较短
较短
长
计费方式
流量无月租
0.1元/条
占频费
运行费用
较低
较高
一般
通信速率
20KBps

1.2KBps
误码率
较低
较高
高
可靠性
较高
一般
低
网络协议
支持
不支持
不支持

从以上GPRS DTU与有线、无线数据通信的对比可以看出，在分散数据采集中，利用GPRS DTU进行数据采集是性能价格比最高的一种模式。
（1）与光纤和有线专线相比，建设费用、运行费用和维护费用都很低，并且几乎近于免维护，因为GPRS网络的维护完全有中国移动来完成，企业不需支付任何费用，完全享受中国移动技术进步带来的效率；
（2）在分散数据采集中，要求对各采集子站实时检测，有线拨号是做不到的。对多个子站轮回召测，周期太长，没有实时性可比；
（3）与各种无线数据传输的手段相比，GPRS网络覆盖范围大、维护成本低。超短波无线通信受通信体制和传输方式的制约，传输距离受限制；在开阔地一般20W的电台有效通信距离约20KM，如果在城市高大建筑成群，通信距离大大缩短；
（4）使用超短波通讯电台，不仅要向当地申请频点，而且每年要向无委会交纳一定的占频费 ；超短波通信的维护量相当大，建设要求苛刻，不仅要考虑周围建筑的影响，而且避雷措施不当容易引起电台和连接设备的损坏；
（5）如果采用短信息方式，每个采集子站如果按照间隔为5分钟发送一次数据，一次1角钱概算，运行费用为：12 * 0.1 *24 * 30 = 864 元

通过以上客观分析，我们可以看出，无论从建设周期、建设费用和运行费用，还是系统的可靠性、稳定性和技术的先进性而言，GPRS DTU在分散的数据采集应用领域具有无可比拟的优越性，我们认为，在分布范围较广，数据采集点多，实时性要求较高的场合，只有GPRS DTU比较合适。当然其它数据通讯方式不是一无是处，他们仍有各自的的应用领域，在GPRS DTU没有推出之前，也是比较优秀的，只是新的数据通讯技术和新的产品应用于工业监控后，必将对传统的数据采集带来新的革命。

第四章、GPRS网络检测方案
根据实际运行的效果，我们推荐两套中心站的接入方式方案以供选择。
（一）方案一
1、拓扑结构：

2、硬件设备：
本方案中，中心站采用无线网卡接入，实时接收采集子站发送的数，并对各子站进行实时监控。各采集子站的现场仪表通过RS-232通讯口与GPRS DTU传输模块连接，每一个GPRS DTU传输模块装入一个中国移动的数据SIM卡即可。

（二）方案二
1、拓扑结构：

方案1检测网络拓扑结构图

2、硬件设备：
本方案中，中心站采用专线接入，实时接收采集子站发送的数据，并对各子站进行实时监控。各采集子站的现场仪表通过RS-232通讯口与GPRS DTU传输模块连接，每一个GPRS DTU传输模块装入一个中国移动的数据SIM卡即可。

（三）两种方案的说明
两种方案均采用相同的GPRS传输模式。
★数据采集子站部分采用相同的传输模块、子站的建设费用和运行费用相同；
★由于均采用移动内部专有的固定IP地址，传输系统的可靠性、实时性和稳定性相同；
★两种方式都基于移动遍布全国各地的GPRS网络，子站的分布范围相同；
两种方案的区别之处只是在中心服务器的接入方式上，与方案2相比，方案1的特点为：
★ 简单易行，费用低；
★ 企业自主建设，方便灵活、建设周期短、见效快；
★ 由于中心采用无线网卡接入，网络规模不宜太大；
★ 通信的数据量受限制；

如果每个子站采集间隔为5分钟，每次采集数据包为100字节，以中心下行带宽10KBps概算，系统容量为不小于500个采集终端。
与方案1相比，中心专线接入的特点为：
★ 系统容量大；
★ 采集子站通信速率高，采集间隔小；
★ 每个子站可以传输较大的数据量；

由于GPRS 理论带宽可达71.2Kbps，实际应用带宽大约在10-40Kbps左右，方案2中心采用专线接入，克服了方案1容量小的不足。如果按照移动专线下行1Mbps的带宽，每个子站采集间隔为5分钟，每次采集数据包为100字节，系统容量为不小于30000个采集终端。

第五章GPRS 通讯系统建设及运行费用
GPRS 通讯网络建设依赖移动通讯公司庞大的GSM 网络，建设成本与运行维护成本都很低，远小于自行建设独立运行的专用通讯网络GPRS 网络建设方便简单，购置GPRS数传模块及相应配件，直接与带有串行口（RS-232或RS-485）的监测设备连接，与中心数据服务器构建透明的串行数据传输通道。费用分建设费用与运行维护费用两部分：
（一）方案1
1）建设费用：
★中心数据站设备费用：

名称
数量
单位
GPRS MODEM
1
台
DNet2.0采集软件
1
套

  方案2检测网络拓扑结构图

★每套采集子站设备费用：
名称
数量
单位
GPRS DTU
1
台
吸盘天线
1
套
电源
1
只

★采集子站：
采集子站如果按照间隔为5分钟、每次采集数据包为100字节计算，数据流量为：
每小时数据流量为：100 * 12 = 1200 bytes
每月数据流量为： 1200 * 24 * 30 = 0．864Mbytes
根据目前中国移动的资费标准，采用20元包月，送 1Mbytes的方式较为合适。超过1Mbytes的流量，按照1Kbytes/1分钱。
★系统运行费用：
如果系统容量为100个采集子站，每月的运行费用为：
200 + 100 * 20 = 2200 元
具体的运行资费标准由移动确定为准。

（二）方案2
1）建设费用：
★中心数据站设备费用：

名称
数量
单位
专线接入设备
1
台
DNet2.0采集软件
1
套

★每套采集子站设备费用：

名称
数量
单位
GPRS DTU
1
台
吸盘天线
1
套
电源
1
只

2）运行费用：
★中心数据站：
根据目前中国移动的资费标准，中心数据站专线接入固定IP地址，专线租费为每月2500元左右；
★采集子站：
采集子站如果按照间隔为5分钟、每次采集数据包为100字节计算，数据流量为：
每小时数据流量为：100 * 12 = 1200 bytes
每月数据流量为： 1200 * 24 * 30 = 0．864Mbytes
根据目前中国移动的资费标准，采用20元包月，送 1Mbytes的方式较为合适。超过1Mbytes的流量，按照1Kbytes/1分钱。
★系统运行费用：
如果系统容量为1000个采集子站，每月的运行费用为：
2500 + 1000 * 20 = 22500 元
具体的运行资费标准由移动确定为准。

第六章 结束语
GPRS通信技术是一门新的数据通信技术，随着GPRS网络不断的发展,基于它的应用也会愈来愈广泛开展。 

用途： 适用供热管网,水管网,电网,石油管网,煤气管网

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