供水GPRS调度监控系统传输方案.docx

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供水GPRS调度监控系统传输方案

基于GRPS无线供水调度系统监控

河南泰亚电子技术有限公司

目录

1.概述3

2.GPRS网络简介3

2.1什么是GPRS技术3

2.2GPRS无线通信网络特点：

4

2.3GPRS技术的性能特点4

3.GPRS网络的覆盖现状5

4.基于GPRS网络的无线数据传输系统5

4.1系统简介5

4.2基于GPRS无线数据传输系统结构5

4.3数据中心接入GPRS网络方法介绍6

4.3.1专线接入8

4.3.2无线GPRSModem连接9

4.3.3ADSL拨号连接（动态公网IP地址）10

4.3.4通过固定公网IP连接11

4.4数据传输模式12

4.4.1永远在线模式12

4.4.2定时传输模式12

4.4.3中心呼叫模式（轮巡方式）12

4.4.4数据触发模式12

4.5基于GPRS无线数据传输系统特点12

5.关于应用方案的建议13

5.1数据业务中心14

5.1.1数据业务中心组网14

5.1.2数据业务中心组态软件介绍14

5.2数据终端设备16

5.2.1H7118SGPRSDTU数据传输模块16

5.2.2ADAM4050模块19

6.几种数据采集常用通信方式比较20

1.

概述

随着社会的发展，各种远程实时数据监控（如电力监控、自来水监控、配网自动化等）越来越多，管网测点数据的采集和及时传输是管网稳定、可靠运行的保证，并且要求计算机管网监测系统必须能够在较低费用的前提下提供及时、准确的信息。

然而，在使用的过程中，传统有线、无线的管网监测系统的不足之处逐渐凸现出来。

采用电话线传输数据，建立拨号连接的过程冗余、烦琐，而且不能保证实时性；采用无线电台，解决误码率和波特率的矛盾尤其抗干扰是一个令人头疼的问题；采用专线电路，不可能对所有大面积分散的数据采集子站进行专线铺设，更不能承担高昂的运行费用。

针对这些问题，我们通过采用先进成熟的GPRSDTU模块为远程数传模块，依托稳定、可靠的中国移动GPRS网络，在保证数据传输的及时、准确的前提下，将数据监控系统运行费用也降低到了最低；同时通信链路是由专业的运营商来维护，这就避免了用户在使用监控系统的同时，还需要耗费很大精力去维护通信线路等问题；节约了用户的初期建设投资和运行维护费用。

2.GPRS网络简介

2.1什么是GPRS技术

GPRS是通用分组无线业务（GeneralPacketRadioService）的英文简称，是在现有GSM系统上发展出来的一种新的数据承载业务；

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，因此具有很好的信号覆盖；

GPRS采用分组交换技术，按流量计费，高效传输高速或低速数据和信令，优化了对网络资源和无线资源的利用；

GPRS的安全功能同现有的GSM安全功能一样；

GPRS理论带宽可达171.2Kb/s，实际应用带宽大约在40-100Kb/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；

中国移动自2002年5月18日始正式商用GPRS网络。

2.2GPRS无线通信网络特点：

2.2.1快捷登录

2.2.2实时在线：

2.2.3按量计费

2.2.4高速传输

2.2.5自如切换

2.2.6多项业务

图一：

GPRS网络构成原理图

2.3GPRS技术的性能特点

GPRS是在GSM基础上发展起来的一种向3G过渡的技术。

GPRS在移动用户和数据网络之间提供高速无线IP和X.25分组数据接入服务，它可以让多个用户共享某些固定的信道资源。

如果把空中接口上的TDMA帧中的8个时隙都用来传送数据，数据速率最高可达164kb/s。

GPRS的最大优势在于其数据传输速度不是GSM所能比拟的。

目前的GSM移动通信网的传输速度为每秒9.6K字节，GPRS理论上目前更是达到了115Kbps（此速度是常用56Kmodem理想速率的两倍）。

除了速度上的优势，GPRS还有“永远在线”的特点，即用户随时与网络保持联系。

3.GPRS网络的覆盖现状

中国移动GPRS网络经过几年建设已日臻成熟，地区的覆盖率超过90%，GPRS信号达到了无盲区覆盖。

4.基于GPRS网络的无线数据传输系统

4.1系统简介

无线数据采集系统是集计算机技术、通信技术及数据采集技术于一体综合系统，通过数据采集器，获取各终端的供气数据，采用通信接口及传输设备将其传输到数据业务中心，实现对各终端的全面监控。

基于GPRS网络的无线数传系统主要由三大部分组成：

（1）数据终端设备：

数据采集终端设备和无线数据终端（DTU）设备；

（2）传输网络：

中国移动GPRS无线网络；

（3）数据业务中心：

实时数据收发服务器、实时数据库服务器及用户控制操作界面等。

本章主要就基于GPRS网络的无线数据传输系统构成、系统特点、实际应用方式以及数据中心连接方式等方面作详细介绍。

4.2基于GPRS无线数据传输系统结构

图二：

基于GPRS无线数据传输系统结构示意图

4.3数据中心接入GPRS网络方法介绍

图三：

数据中心网络接入GPRS网络的几种方式示意图

如图所示，数据采集设备通过GPRSDTU通讯模块与数据监控中心主机进行数据通讯，数据监控中心必须接入GPRS网络才能实现与GPRSDTU的通信，目前移动公司提供丰富多样的接入方法，大致分三类：

专线、无线和Internet互联网，以下就中心站接入网络方式作进一步详述：

方案一（GPRS接入）特点：

1）此种方案适用于没有接入Internet、而且对安全要求极高的企业；

2）适合总数据带宽需求不太大的应用；

3）全部数据在GPRS网内运行；

4）要求所有GPRS终端之间可以直接通讯；

5）中心GPRS数据终端接入点邦定固定IP地址（即至少提供一个邦定固定IP地址的SIM卡）。

方案二（Internet接入方式）特点：

1）企业已有稳定的、永久的连接到Internet的接入；

2）GRE两端地址、RADIUSSERVER地址和企业路由器端口地址都必须是公有的。

考虑到IP地址广播，企业端的路由器端口地址，GRE隧道端地址，RADIUSServer地址应由为该企业提供Internet连接的ISP提供；

3）不存在跨市的问题，企业数据中心服务器与移动通讯GGSN服务器不必在同一城市。

方案三（专线接入）特点：

1）此种方案适于企业没有接入Internet或企业对安全方面考虑较高。

适合金融证券、工业监控等行业使用；

企业通过专线接入GMCC7513路由器，用户端的接入路由器必须提供公有的IP地址。

2）数据监控中心，供气站RTU设备通过GPRSDTU通讯模块与数据监控中心主机以无线方式进行数据通讯。

方案四（直接接入）特点：

1）此种方案适用于没有接入Internet、而且对安全要求极高的企业。

适合金融、证券等行业使用；

2）企业在运营商一端放置GRE路由器，路由器不经过GPRS防火墙直接接入GPRS内部网络；

3）此种方案对GPRS网络构成一定程度安全威胁。

优先推荐数据监控中心使用GPRSModem无线接入方式，这主要是考虑到通讯时数据的保密安全性及网络的延时有关。

这种接入方法唯一问题是数据中心数据传输带宽有限，目前中国移动能够提供80~100Kbit/s带宽。

如果用户方便，数据业务中心也可使用公网固定或动态IP接入方式作为备选方式。

4.3.1专线接入

图四：

数据中心专线接入示意图

中国移动提供VPN业务，可为用户组建基于GPRS的虚拟专有数据网络，通过分配一个固定IP地址网段，如IP地址段为172.17.1.0~172.17.1.255，子网掩码为255.255.255.0，表示为用户提供256个GPRS固定IP地址，这些地址只能在该用户的VPN内部之间通信，不能与其他用户的VPN节点通信，也不能与通过Internet接入的用户节点通信。

移动公司可为每一台GPRSDTU的SIM卡分配固定IP地址，数据中心根据每台DTU的ID号或IP地址进行通讯。

也可不必为每一台GPRSDTU分配固定IP地址，DTU连接GPRS网络后，在指定网段内动态获得IP地址，这种情况下，数据中心根据每台DTU的ID号进行注册和通讯。

用户的数据监控中心经数据专线（或光纤）直接连接至移动公司GGSN服务器。

这种接入方法的特点：

（1）数据安全性好，在用户VPN网络内部通信，与外界任何环节无关。

（2）数据中心数据传输带宽能够保证，使用数据专线方式，带宽可达2M。

（3）网络延时小、稳定性高，直接在GPRS网络内部通信，减少了转接的环节，也降低了数据传输延时，能够最可靠地保证数据传输的稳定性，降低丢包概率。

（4）接入成本和费用较高，接入的专线或光缆费用较高，另外用户需要支付专线的月使用费（约2000元/月）。

4.3.2无线GPRSModem连接

图五：

数据中心无线接入示意图

与上述相同，也利用中国移动提供VPN业务，为用户组建基于GPRS的虚拟专有数据网络，通过分配一个固定IP地址网段，这些地址只能在该用户的VPN内部之间通信，不能与其他用户的VPN节点通信，也不能与通过Internet接入的用户节点通信。

移动公司可为每一台GPRSDTU的SIM卡分配固定IP地址，数据中心根据每台DTU的ID号或IP地址进行通讯。

也可不必为每一台GPRSDTU分配固定IP地址，DTU连接GPRS网络后，在指定网段内动态获得IP地址，这种情况下，数据中心根据每台DTU的ID号进行注册和通讯。

用户的数据监控中心经无线GPRSModem连接至移动公司GGSN服务器。

这种接入方法的特点：

（1）数据安全性好，在用户VPN网络内部通信，与外界任何环节无关。

（2）数据中心数据传输带宽有限，受GPRS无线信道带宽限制，目前中国移动能够提供40~80Kbit/s带宽。

（3）直接在GPRS网络内部通信，网络延时小、稳定性高。

（4）接入成本和费用较低，仅需购买1台GPRSModem即可，使用费用按数据流量计费。

4.3.3ADSL拨号连接（动态公网IP地址）

图六：

数据中心ADSL拨号接入示意图

中国移动GPRS网络与Internet互联网是无缝连接的，数据监控中心可通过ADSL拨号方式登录Internet互联网，获得公网IP地址，与现场采集点GPRSDTU实现数据通信。

一般ADSL拨号方式获得的公网IP地址是动态的，可在数据中心申请固定域名，在DTU中设置数据中心的域名，通过域名解析方法，实现数据传输。

另外，移动公司也不必为每一台GPRSDTU分配固定IP地址，DTU连接GPRS网络后，所分配的IP地址是动态的，这种情况下，数据中心根据每台DTU的ID号进行注册和通讯，不必担心由于DTU掉线后上线再次分配的动态IP不同而不能与数据中心取得联系。

这种接入方法的特点：

（1）通过Internet互联网进行数据转接，数据安全性差、稳定性差。

（2）数据中心数据传输带宽能够保证，一般ADSL宽带上网的带宽都在几百Kbit/s左右。

（3）接入成本和费用较低，非常方便，ADSL线路月使用费为500~600元/月。

4.3.4通过固定公网IP连接

与上述ADSL拨号获得公网动态IP地址方式类似，很多公司都有一台连接Internet的服务器，并有固定公网IP地址，但是考虑到服务器的稳定运行问题，通常不允许在服务器上安装其他应用软件。

通过NAT端口映射方式，数据中心系统可以作为内网中的一台服