天懋数码gprs专业数据传输系统解决方案

天懋数码
GPRS专业数据传输系统解决方案
（电力行业）
广州保税区天懋数码电子商务有限公司
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Tecamo Digital E-commerce Co. Ltd. All Rights Reserved
目录
1、GPRS专业数据传输系统在电力行业应用需求分析 (3)
2、GPRS发展现状及技术分析： (4)
3、GPRS数据传输的优点： (5)
4、GPRS数据传输系统特点 (5)
5、GPRS数据传输实现方式 (6)
6、EP120P产品简介 (9)
7、案例分析 (13)
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１、ＧＰＲＳ专业数据传输系统在电力行业应用需求分析　
电力企业存在规模巨大，部门人员众多，作业点分散，设备多，价值高，其中相当一部分设备工作在户外的特点，因此对各种设备的运行状态要做到时实监控，出现异常情况能及时进行报警并可以在远程进行指挥调度和调整，另外还需传输电网调度指令数据、站端配合指令等数据，而且系统跨越地域较大，监测点、开闭站、小区等区域数最多，要求通讯系统速率要高，轮询响应时间要快；同时，一些作监测点分散于野外，环境恶劣，需要无人职守远传控制。

因此，无线网络成为这类行业未来发展所必不可缺少的部分。

日前国内主要有以下几种解决远程监控的办法：
1)采用卫星通信；
2)采用不同的大功率(RF)无线数传电台：
3)采用电话拨号；
4)借助移动公网(GSM／GPRS／CDMA)来传输。

其中，卫星通信、数传电台、电话拨号等足传统的数据传输解决方式，这些传统方式存在覆盖范围、实时性、投资及运行费用等问题，同时对丁控设备的无人守值守运行存在较大困难。

目前，中国移动、中国联通分别主推的GPRS、CDMA等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作为中国移动主推的数据增值服务，经过多年的技术改造、升级，系统趋厂稳定、可靠，覆盖范围已与GSM网相近，但速率较低，一般可达28Kb：CDMA作为十国连通的数据报务业务，具有速率高、系统稳定等特点，但目前覆盖范围较小，尚无法提供真正的大范围专业数据传输业务。

从务实的角度出发，GPRS作为专业数据传输系统网络支撑平台台，结合数据加密技术保障网络传输的安全来实现专业数据传输系统是较佳的选择。

天懋数码公司GPRS专业数据传输系统解决方案将从根本上解决传统传输方式的弊端，更加贴近电力行业数据传输的需求。

２、ＧＰＲＳ发展现状及技术分析：　
GPRS作为移动通信2．5代的技术，是GSM移动电话系统向第三代移动通信迈进的一个重要步骤。

GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的筛称，它突破了GSM网只能提供电路交换的思维方式，通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造来实现分组交换，这种改造的投入相对来说并不大，但得到的用户数据速率却相当可观。

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允许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、低成本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，通信需要建立端到端的连接，信道只能被一个用户独占，在成本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，从而极大地提高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，给用户提供高达下171.2kb／s的带宽。

由于GPRS用户的数据通信费是以数据流量为基础，而不考虑通信时长，所以GPS用于IP业务的接入将更为用户所接受。

2002年5月17日世界电信日，中国移动正式推出了GPRS的试商用，至今覆盖率已接近GSM网。

３、ＧＰＲＳ数据传输的优点：　
GPRS用于无线数据接入具有多方面的优势，如下：
1）接入范围广，可充分利用全国范围的电信网络，方便、快速、低成本地为用户数据终端提供远程接入内的部署；
2）永远在线，不象传统拨号上网那样，断线后需要重新拨号，才能上网冲浪。

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，客户随时可以都与网络保持联系，即使没有数据传送时，客户仍然在网上与网络之之间还保持一种连接；
3）快速登录，连接时间很快。

GPRS无线终端一开机，就已经与GPRS网络建立了连接，登录互联网，只需要一个激活过程，一般只需1到3秒。

4）传输速率高，数据传输速度可达到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业务的速度甚全可以达到384kbps，完全可以满足用户应用需求：
5）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量来收取费用，没有数据流量的传递时，用户即使挂在网上也是不收费的。

以上优势使GPRS非常适用于开展行业和企业无线接入应用。

４、ＧＰＲＳ数据传输系统特点　
结合中国移动的GPRS网络及企业内部VPN网络组建GPRS数据传输系统，该系统具有以下特点：
?覆盖面广：目前GPRS信号已经基本覆盖所有GSM网络，偏远地区已不再成为数据传输的盲区；
?可移动性：企业对系统所有设备有自主权，无需与运营商交涉，可以自由分配；
?可靠传输：系统具有纠错、重发机制，保证数据的完整性和正确性；
?数据安全：系统在数据传输过稃中提供了加密机制，数据可以安全在公
网上传输；
?自动恢复：系统具有自动拨号、断点续传功能，在GPRS网络状况不稳定时，保证系统稳定工作，无需人为干预；
?无人职守：系统实现了双向传输，可以达到远程控制，实现无人职守；
?便捷通用：系统可以直接与专业数据采集设备相连，无需二次开发；
?数据备份：系统可以在不可抗力下所造成的损坏提供数据存储；
?透明传输：系统针对专业数据传输的特殊性设计，适合野外恶劣环境的安装；
?简捷供电：系统有多种供电方式，可使用220V交流直接供电或5—60V 直流供电，内含高效DC-DC转换电路，抗干扰能力强，适合长期连续
工作。

５、ＧＰＲＳ数据传输实现方式　
5.1 GPRS数据传输方式
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，GPRS无线中断与GPRS无线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。

点对多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的基础是以IP包的形式进行数据的传输，当GPRS无线终端进入GPRS网络的时候，就自动附着在INTERNET上。

所以这种传输方式并不需要GPRS提供商提供更多的服务和支持，就可以把数据从任何GPRS覆盖地区传送到中心。

目前中国移动开通的GPRS数据服务主要是为手机用户提供无线上网功能，针对专业数据的传输须由集成开发商借助移动通信网、Intemet网、VPN网，组建专用的数据传输系统，开发GPRS客户端软件、中继转发软件、中心处理软件，并灵活选择、采用高效加密、压缩算法级授权许可协议以保障专业数据与开放网络中的传输安全。

5.2 网络结构
利用GPRS数据传输网络进行现场数据的监测。

在监测点、开闭站、小区现场利用各种采集手段进行数据采集。

如使用传感器进行信号采集或对设备已存在的数据或模拟信号进行分析，GPRS Modem可通过标准RS232接口与数据采集仪器仪表相连，如果要与RS485接口的设备连接，需要通过RS232／RS485转换器（此标准件可以很方便的购买到)。

在正常工作模式下GPRS传输模块将仪器仪表的数据通过移动通信分组网络(GPRS网络)传递给数据管理服务器，数据管理服务器可通过DDN专线、ADSL、ISDN连接等形式连接到企业内部网络上，在控制中心的服务器上建立—个中央数据库，对收到的数据进行整理贮存，产生相应的报表和指示。

并可以在其上开发分析决策模块，判断要监控对象的工作状态(如是否正常工作，有何异常事件)，并对该情况作出相应指令，传回数据终端执行或通过短信发送给管理和维护人员。

从而实现了对现场设备运行状态的实时监控，及时进行用户咨询反馈和客服的信息管理，实现了数据在人员、控制中心和设备间的互通互传，使技术人员和管理人员无论在任何地方都可以得到每个监控点的数据，并可以进行及时响应。

如监测点接入终端设备为PC设备，接入方式更为简单，无需转换，即插即用。

以下GPRS无线传输示意图如下：
注：使用基于GPRS网络的监控方式将大大地降低企业运营成本，更加方便地实现机算机集成企业管理，使管理人员实现实时地、集中地收集实际数据、监控无人现场设备运行情
况，实现合理管理和调度，从而节省成本，并为其创造新的利润增长点。

针对专业数据的传输，必须解决以下几个问题才能实现测控数据的及时、准确、安全地传输，必须解决以下几个问题才能实现测控数据的及时、准确、安全传输。

1）PPP、TCP／IP协议在终端设备上的实现
对于计算机用户来说，实现拨号接入Internet是件很容易的事，因为在PC 上有非常成熟的软件就能轻松实现PPP和TCP/IP协议。

但是对于采用嵌入式设备终端，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）服务器的接入方式
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入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，如果服务器拨号或ADSL等接入方式，每次接入所获得的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上是无法直接通信的。

因此要求服务器具有静态IP地址或通过其它方式中转。

这样，服务器的接入方式就受到一定的限制。

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）移动网与公网（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，在未进入连接状态时，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去。

4）终端设备的身份识别
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地址或MAC地址采判断终端设备的身份，无法准确地定位终端设
备。

另外，从网络安全的角度来说，也存在这个问题。

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。

６、ＥＰ１２０Ｐ产品简介　
EP120P GPRS IP MODEM无线测控终端集A/D转换、I/O控制和GPRS通讯为一体，主要满足客户对无线数据业务的需求，为远程数据通讯提供无线接口。

用户只需设置一些参数就可以实现通过Internet实现远程的测量、控制和传输，满足客户对远程测控业务的需求。

EP120P 可以主动请求连接远方服务器通信，使用起来方便快捷。

广泛适用于电力、供水、工业现场数据采集、环境监测、农业、林业等。

产品支持900/1800 GSM/GPRS系统，性价比高，通信费用低廉，可为GPRS终端用户节约成本，是专门为行业用户开展无线数据应用开发的无线数据通信产品。

主要技术指标：
EPl20P在每次开机后会自动拨号，接入GPRS并动态获得一个IP地址，此
IP地址为移动骨干网内地址(10，xx，xx，xx)，在未进入连接状态时，服务器是无法直接与EPl20P通讯的。

必须先由EPl20P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。

该路由具有时间限制，—般仅有几十秒，为了确保链路一直畅通，EPl20P具有链路保活功能，通过定时发送“心跳”数据包，维持终端和服务器间的路由，确保服务器与终端间可以及时互相通讯。

另外，“心跳”数据包中包含的ID信息，使得服务器可以很容易判别路由和数据包的来源。

针对服务器不同接入方法，EPl20P可提供多种方案：对于静态IP地址的服务器，使用相对简单，用户只要设置好固定IP地址和端口号，使EPl20P指向远程服务器即可发送数据。

如果服务器采用ADSL、CABLE MODEM或ISDN等接入方法，由于每次接入所获得的地址不是固定的，EPl20P无法直接指向远程服务器。

EPl20P可利用发送短信息(SMS)方法，在开机时请求远程服务器的IP 地址。

服务器收到请求的SMS后，将本机获得的IP地址以SMS方式应答；EPl20P 收到应答即可指向此IP地址的远程服务器。

终端设备通过串口向GPRS IP Modem发送工作指令和数据时，数据经由协议转换芯片进行TCP／IP协议转换，快速打成IP数据包，再由GPRS模块发送到无线基站。

如果用户在缺少TCP／IP协议栈功能的设备，如单片机等嵌入式系统，GPRS IP Modem可以很简便地利用GPRS进行无线方式的透明数据传输，组建远程测控网络。

EPl20P系列产品可根据需要增加A／D转换和多路I／0控制接口，实现对模拟量和开关量的采集处理与控制，甚至可代替终端设备实现远程无线数据采集功能。

EPl20P电源部分采用高可靠开关型DC—DC设计，功耗低，可长期连续工作，抗干扰能力特别强，适应各种恶劣环境。

特点：
?实现ＲＳ２３２／４８５－ＧＰＲＳ的透明传输　
?三线串口（ＴＸＤ／Ａ＋，ＲＸＤ／Ｂ－，ＧＮＤ），±１５ＫＶ静电保护　
?接口波特率１２００ｂｐｓ～１１５．２Ｋｂｐｓ可由用户调整　
?开机自动拨号，掉线自动重拨　
?支持动态域名解析，无需申请专线或固定ＩＰ，即买即用　?工业级设计，适合长期连续工作，抗干扰能力强　
?供电：　ＤＣ５～１２Ｖ，２４Ｖ，４８Ｖ可选。

　
环境条件:
　工作温度：－２０°Ｃ￣＋５５°Ｃ
　工作湿度：９５％以下　
　存储温度：－３０°Ｃ￣＋８５°Ｃ　
EP 120P接口描述:
电路接口说明如下：
J2：RS232/422/485接口，DB9的2脚为发送，3脚为接收。

J3：为SIM卡插槽，取SIM卡请按下黄色按钮。

J5：电源插座，中心孔为电源正极。

J6：复位按钮
J7：扩展插槽
J8：232/485跳线，图示为232通讯状态。

D1：通讯状态指示灯，闪烁表示已登入GSM网络。

D6：CPU状态指示灯，闪烁表示已接入Internet 。

SW1：通讯/设置跳线，图示为通讯状态。

７、案例分析　
某电力公司监测终端为100多个，分布在全市各个偏远地区，需要完成故障信息收集、抢修指挥、用户咨询反馈和客服的信息管理。

公司服务器具有静态IP 地址，接入INTERNET方式为DDN专线。

终端设备方式为查询－应答方式，服务器发查询命令到终端设备，终端设备立即应答所需信息的数据包。

系统结构图如下：
通讯过程：
1、设置EPl20P，远程服务器IP地址指向A，ID号为“SENI”。

2、EPl20P拨号接入GPRS，按固定时间间隔发送“心跳包”。

3、“心跳包”经过网关，到达服务器。

在服务器端显示的路由为B。

4、路由B的保持时间由网关决定，一般为30秒～几分钟。

在保持时时间内，会不断有“心跳包”到来，使路由一直保存。

5、如果服务器发查询命令给SENl，经过查找映射表，行到路由B。

6、数据包经过网关转发，到达EP120P，经过解包处理，发给终端。

7、终端将应答数据包传到EPl20P。

经过打包处理，发送到远程服务器IP地址A，完成一次通讯过程。