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GPRS技術在衛星發射機監控中的應用
北京嘉復欣科技有限公司

一．背景
某從事衛星通訊服務的公司要通過北京昆侖通態MCGS組態軟件組建一個以一（主站）對多（從站）模式的遠程監控網絡，用于監控各衛星發射機工作情況。各發射機信號通過康拓板卡采集，使用研華工控機作為從站，軟件采用MCGS通用版（嵌入版），一臺有固定IP的服務器作為主站，軟件采用MCGS網絡版。從站用嘉復欣GF-2000W無線GPRS Modem撥號通過GPRS網絡和連接在Internet上的主站通訊并傳輸數據。
從站可以隨時通過MCGS和嘉復欣GF-2000W無線GPRS Modem撥號上網與主站建立起用于傳輸數據的TCP/IP鏈接，將自己檢測到的實時數據或歷史數據傳送到主站，主站也可以通過此TCP/IP鏈接發送命令修改從站上MCGS變量的值，以達到對現場設備進行簡單控制的作用。
對于GPRS網絡、互聯網、TCP/IP鏈接在數據通訊過程中出現的TCP/IP鏈接中斷，通訊超時，網絡連接中斷等異常情況MCGS軟件中的驅動程序都進行了相應的處理。使被異常中斷的數據通訊能自動恢復到正常通訊狀況。
二．GPRS簡介
GPRS 是通用分組無線業務(General Packet Radio Service)的英文簡稱，是在現有GSM 系統上發展出來的一種新的承載業務，目的是為GSM 用戶提供分組形式的數據業務。GPRS 采用與GSM 同樣的無線調制標準、同樣的頻帶、同樣的突發結構、同樣的跳頻規則以及同樣的TDMA 幀結構，這種新的分組數據信道與當前的電路交換的話音業務信道極其相似。因此，現有的基站子系統(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移模式下發送和接收數據，而不需要利用電路交換模式的網絡資源。從而提供了一種高效、低成本的無線分組數據業務。特別適用于間斷的、突發性的和頻繁的、少量的數據傳輸，也適用于偶爾的大數據量傳輸。GPRS 理論帶寬可達171.2Kb/s，實際應用帶寬大約在10~70Kb/s，在此信道上提供TCP/IP 連接，可以用于INTERNET 連接、數據傳輸等應用。
GPRS 是一種新的移動數據通信業務，在移動用戶和數據網絡之間提供一種連接，給移動用戶提供高速無線IP。GPRS 采用分組交換技術，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，數據傳輸速率高達160Kbps。使用GPRS技術實現數據分組發送和接收，用戶永遠在線且按流量計費，迅速降低了服務成本。GPRS 移動數據傳輸系統有很大的應用范圍，幾乎所有中低速率的數據傳輸業務都可以應用，如城市配電網絡自動化、自來水、煤氣管道自動化、商業POS 機、INTERNET 接入、個人信息、股票信息、金融、交通、公安等。
三．方案選擇
經過比較分析，選擇中國移動的GPRS系統作為衛星發射機監控系統的數據通信平臺。目前，GSM網絡經過電信部門的多年建設，覆蓋范圍不斷擴大，已成為成熟、穩定、可靠的通信網絡，特別是中國移動新推出的GPRS數據業務。GSM/GPRS系統可提供廣域的無線IP連接。在移動通信公司的GPRS業務平臺上構建衛星發射機監控系統，實現管網監控點的無線數據傳輸具有可充分利用現有網絡，縮短建設周期，降低建設成本的優點，而且設備安裝方便、維護簡單。
GPRS無線監控系統具備如下特點：
1、良好的實時響應與處理能力。與短消息服務比較，由于GPRS具有實時在線特性，系統無時延，系統能夠同時實時收取、處理多個/所有監測點的各種數據，無需輪巡就可以同步監測點的時鐘可很好的滿足系統對數據采集和傳輸實時性的要求。
2、遠程儀器設備控制：由于采用GPRS雙向傳輸系統，監控中心可以反向實現對儀器設備的時間校正、狀態報告、開關以及其他監測、控制等功能；
3、建設成本低：可充分利用現有GSM網絡，設備安裝即接通，而采用超短波通信時需要充分考慮現場環境，還需要配備天線鐵架等附屬設備。
4、安裝調試簡單，建設周期短：利用現有成熟GSM網絡，系統投入運行時基本不需要調試，安裝簡捷。采用超短波通信時安裝調試工作量大，要先進行現場信號測試，天線鐵架架設，天線方向角度調試等工作。
四．系統特點
1、覆蓋范圍廣。構建衛星發射機監控系統要求數據通信覆蓋范圍廣，擴容無限制，接入地點無限制，能滿足山區、鄉鎮和跨地區的接入需求。
由于管網監控點數量眾多，管網監控點分布在大范圍位于偏僻地區，而且地理位置分散。采用超短波通訊方式，覆蓋范圍只有30多公里；而采用GPRS方式，理論上在無線GSM/GPRS網絡的覆蓋范圍之內，都可以實現監控。
2、數據傳輸速率高。GPRS網絡傳送速率理論上可達171.2kbit/s，實際應用時數據傳輸速率在40Kbps左右，而目前一般的超短波數傳電臺傳送速率多為2.4kbit/s或更低。
3、系統的傳輸容量大。監控中心站要和每一個管網監控點實現實時連接。由于管網監控點數量眾多，系統要求能滿足突發性數據傳輸的需要，而GPRS技術能很好地滿足傳輸突發性數據的需要。
4、通信費用低。由于GPRS采用包月計費的方式，運營維護成本低，月通信費用將在200元之內。
五。設備簡介
嘉復欣GF-2000W無線GPRS Modem介紹
設備型號：GF-2000W（外置無線調制解調器）
生產廠商：北京嘉復欣科技有限公司
相關資料：GF-2000W硬件接口手冊、產品使用說明書、用戶指南、mc39i_atc_v0102.pdf（AT指令說明）
系統采用GAREFOWL 系列GPRS無線透明數據傳輸終端。產品基于中國移動的GPRS網絡，具有高性能、高可靠及抗干擾能力強等特點，提供標準232數據口可直接與計算機、RTU、PLC、GPS接收機、數碼相機、數據終端等連接，傳輸速率達171Kbps，具有遠程診斷、測試、監管功能，滿足各行業調度或控制中心與眾多遠端站之間的數據采集和控制。
1、支持900／1800／1900MHz三頻GSM/GPRS。
2、接口： RS232、RS485、RS422。
3、系統理論傳輸速率171Kbps，實際傳輸速率40Kbps。
4、支持Windows95/98/200/XP、LINUX操作系統。
5、支持透明數據傳輸與協議轉換。
6、支持VPN安全功能。
7、安裝靈活、使用方便、可靠。
MCGS組態軟件
北京昆侖通態自動化軟件科技有限公司是國內知名的一家高科技企業，公司主要從事專業自動化軟件的開發，應用系統的集成，并向用戶提供從硬件到軟件的總體設計方案。產品遍布石油、化工、冶金、礦山、運輸、機械、食品等幾十個行業，并應用于全國乃至世界的眾多工業控制現場。
六． GF-2000W GPRS使用
A、GF-2000W GPRS Modem安裝過程中的注意事項：
在安裝GF-2000W GPRS Modem的過程中要注意，除非使用西門子（MC35）專用通訊串口線，否則最好能將GPRS的串口線直接與PC串口相連，這樣才能保證GF-2000W GPRS Modem能夠獲得足夠的信號強度，保證撥號成功。
B、GF-2000W GPRS Modem的上網設置過程：
1，安裝GF-2000W GPRS Modem
按以下順序對GF-2000W GPRS Modem進行設置
控制面板—>電話和調制解調器選項—>調制解調器—>選擇添加—>不檢測調制解調器—>標準19200bps調制解調器—>選定安裝到哪個串口
2，設置19200調制解調器
假設19200調制解調器被安裝到COM1
控制面板—>電話和調制解調器選項—>調制解調器—>屬性—>常規—>串口1—>最高速率（57600）—>高級—>額外的初始化命令：
在額外的初始化命令一欄中填寫：AT+CGDCONT=1，ip，CMNET
最后：在設置完成后進入
控制面板—>電話和調制解調器選項—>調制解調器—>屬性—>診斷—>查詢調制解調器　
按上面步驟可以查詢GF-2000W GPRS Modem是否正確安裝。
3，建立撥號連接
新建連接—>撥號到專用網絡—>標準19200調制解調器—>區號置空，電話號碼填： *99***1#
4，設置撥號連接網絡屬性
撥號連接—>屬性—>網絡
服務器類型選擇PPP
連接只選用TCP/IP協議
嘗試登陸網絡：
在設置完畢之后可以試一下登陸網絡，雙擊剛才新建的撥號網絡，置空用戶名和密碼，進行撥號，PPP服務器會檢測用戶名和密碼，通過檢測后將注冊您的計算機，過后撥號網絡的圖標會出現在WINDOWS任務欄右下角。
C、服務器/客戶端模式的通訊試驗（add by xp）
試驗環境：
硬件：
服務器：普通pc＋普通Modem，撥號上網。
客戶端：普通pc＋GPRS Modem，撥號上GPRS網絡。
軟件：
MCGS通用版：通用TCPIP父設備＋網絡數據同步CE
服務器：通過Modem撥號或通過其他方式連接在Internet上，具有固定IP地址。在客戶端軟件中設置服務器的IP地址，通過Internet與服務器建立連接。
客戶端：在本試驗中指連接了GF-2000W GPRS Modem的計算機或設備。通過上述步驟安裝了GF-2000W GPRS Modem，并撥上Internet后就具備了實現數據上傳（下傳）的通訊鏈路條件。
服務器端設置注意事項：
1、如果服務器端還存在其他網絡（如：局域網）連接，最好將其斷開。
2、通過控制臺命令“ipconfig”可以查看服務器端分配到的IP地址。
客戶端設置注意事項：
1、最后斷開其他連接
2、通過ping命令測試網絡連接狀況。
由于通過GPRS網絡速度比較慢，需要加大ping命令的超時時間。具體如下：“ping IP地址 –w 超時時間”。一般超時時間可以設置為2000（ms），通過返回的平均通訊時間判斷在MCGS中設置的最小采集周期。如平均返回時間為1200ms，則設置最小采集周期為2000ms比較合適。
D、測試中的其他問題：
1、設備測試：
由于設備測試端的TimeOut時間比較短，在測試時發現，客戶端設備測試發送成功，但是在服務器端沒有數據接收到，偶然出現同時收到多個發送數據包的情況。只要確定可以ping通網絡，可以進入運行環境進行數據同步。
2、第一次同步時間比較長。
一般情況下（尤其是設置的采集周期比較短的時候），網絡數據同步成功的建立起第一次通訊需要的時間比較長，往往需要20秒左右。當連接建立起來之后，數據同步可以按照設定的采集周期更新數據。所以，在剛剛建立連接的時候需要耐心等待一段時間。
3、通訊數據量的影響
通訊的數據量和通訊周期有比較密切的關系。如果只有一個數據，可以在1500ms（ping命令的平均返回時間為1200ms）同步數據，而且能夠在一兩個周期內建立起通訊連接。如果有10個數據同步，一般周期需要設置在2500ms以上，并且建立時間比較長（20s）。
4、關于固定IP
通過GPRS網路傳輸數據，服務器端必須要有固定IP地址。在實際的現場應用中，需要通過電信部門申請一個固定IP地址，每一個客戶端需要將該IP地址固化在連接的GPRS Modem中，當客戶端上電之后自動根據固化的IP地址撥通GPRS網絡，在網絡上尋找到服務器。
在進行調試試驗時，通過Modem撥號獲得的只是一個暫時的IP地址，當再次撥號上網后，該地址會重新分配，在應用中需要和用戶講清楚。
七．結論
采用GPRS構建衛星發射機監控系統系統，對于用戶來說，由于通信費用較低，享受到了實惠。另外，由于接入設備可以移動，當管網監控點搬遷時設備可隨之遷移并可繼續使用，可以保護用戶原有投資，適合于衛星發射機監控工作的特點，能很好地滿足衛星發射機監控的需求，而且，做為網絡運營商的移動通信公司也將因此獲得業務穩定的集團用戶，隨著用戶數量的增加，移動通信公司的營收也隨之增加，調動了運營商的積極性，符合網絡建設和網絡應用同步發展的要求。
更多詳情請登錄:

http://www.gfdtu.com/info/200719/200719150244.shtml

狀　態：離線

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聯系人：	嘉復欣
電　　話：	010-88153195
傳　　真：	010-88122129
地　　址：	北京市海淀區閔莊路3號清華科技園玉泉慧谷8號樓102
郵　　編：	100097
主　　頁：	http://www.gfdtu.com

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