GPRS技术在卫星发射机监控中的应用

分类：解决方案日期：2010-07-16 10:34:13

一．背景
某从事卫星通讯服务的公司要通过组态软件组建一个以一（主站）对多（从站）模式的远程监控网络，用于监控各卫星发射机工作情况。各发射机信号通过康拓板卡采集，使用工控机作为从站，软件采用MCGS通用版（嵌入版），一台有固定IP的服务器作为主站，软件采用MCGS网络版。从站用上海正伟无线GPRS Modem拨号通过GPRS网络和连接在Internet上的主站通讯并传输数据。
从站可以随时通过MCGS和正伟ZWMDM-GP无线GPRS Modem拨号上网与主站建立起用于传输数据的TCP/IP链接，将自己检测到的实时数据或历史数据传送到主站，主站也可以通过此TCP/IP链接发送命令修改从站上MCGS变量的值，以达到对现场设备进行简单控制的作用。
对于GPRS网络、互联网、TCP/IP链接在数据通讯过程中出现的TCP/IP链接中断，通讯超时，网络连接中断等异常情况MCGS软件中的驱动程序都进行了相应的处理，使被异常中断的数据通讯能自动恢复到正常通讯状况。
二．GPRS简介
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。
三．方案选择
经过比较分析，选择中国移动的GPRS系统作为卫星发射机监控系统的数据通信平台。目前，GSM网络经过电信部门的多年建设，覆盖范围不断扩大，已成为成熟、稳定、可靠的通信网络，特别是中国移动新推出的GPRS数据业务。GSM/GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建卫星发射机监控系统，实现管网监控点的无线数据传输具有可充分利用现有网络，缩短建设周期，降低建设成本的优点，而且设备安装方便、维护简单。
GPRS无线监控系统具备如下特点：
1、良好的实时响应与处理能力。与短消息服务比较，由于GPRS具有实时在线特性，系统无时延，系统能够同时实时收取、处理多个/所有监测点的各种数据，无需轮巡就可以同步监测点的时钟可很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。
2、远程仪器设备控制：由于采用GPRS双向传输系统，监控中心可以反向实现对仪器设备的时间校正、状态报告、开关以及其他监测、控制等功能；
3、建设成本低：可充分利用现有GSM网络，设备安装即接通，而采用超短波通信时需要充分考虑现场环境，还需要配备天线铁架等附属设备。
4、安装调试简单，建设周期短：利用现有成熟GSM网络，系统投入运行时基本不需要调试，安装简捷。采用超短波通信时安装调试工作量大，要先进行现场信号测试，天线铁架架设，天线方向角度调试等工作。
四．系统特点
1、覆盖范围广。构建卫星发射机监控系统要求数据通信覆盖范围广，扩容无限制，接入地点无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。
由于管网监控点数量众多，管网监控点分布在大范围位于偏僻地区，而且地理位置分散。采用超短波通讯方式，覆盖范围只有30多公里；而采用GPRS方式，理论上在无线GSM/GPRS网络的覆盖范围之内，都可以实现监控。
2、数据传输速率高。GPRS网络传送速率理论上可达171.2kbit/s，实际应用时数据传输速率在40Kbps左右，而目前一般的超短波数传电台传送速率多为2.4kbit/s或更低。
3、系统的传输容量大。监控中心站要和每一个管网监控点实现实时连接。由于管网监控点数量众多，系统要求能满足突发性数据传输的需要，而GPRS技术能很好地满足传输突发性数据的需要。
4、通信费用低。由于GPRS采用包月计费的方式，运营维护成本低，月通信费用将在200元之内。
五。设备简介
上海正伟ZWMDM-GP无线GPRS Modem介绍

ZWMDM-GP MMS/GPRS MODEM产品内置了彩信协议，用户只需通过简单的AT指令便可以实现彩信的接收和发送。产品集成了标准的RS232接口以及SIM卡接口，可以在PC机上用AT命令通过串口对它进行设置。在彩信收发，远程通讯，图像采集，数据采集和远程监控等诸多无线通讯领域ZWMDM-GP将会给您提供简便实用的无线通讯解决方案，您能方便快捷的享受到新一代无线通信带来的方便和快捷。　

设备描述

支持彩信收发、数字、语音、短消息和传真
　　　工业级别进口模块，GPRS全国范围内无线上网
　　　简单可靠，随时随地高速无线上网,Windows自带全部驱动程序，上电连接串口即可使用
　　　传输速率高，永远在线，无流量不收费
　　　提供相关应用软件
　　　提供完整二次开发包，说明书、源代码等

　　设备参数
　　　天线接口：50Ω/SMA阴头
　　　SIM卡： 3V/抽屉式卡座
　　　接口电平：TTL、RS-232和RS-485电平
　　　串行数据接口波特率：1200bps～19200bps,出厂默认设置为自动识别
　　　通信标准：GSM900/DCS1800双频，符合ETSI GSM　phase 2/2+ 标准
　　　GPRS:：GSM/GPRS Classe 10，编码方案CS1-CS4，符合SMG31bits技术规范
　　　发射功率：Class4（2W）/EGSM，Class1（1W）/DCS1800
　　　待机电流：300mA（模块），省电模式下50mA
　　　输入电压：DC 5V/1.5A （提供220V电源适配器）
　　　工作环境温度：-20℃～+60℃ 相对湿度：5％～95％
　　　外观尺寸: 　95×55×25（mm）（2－3种外壳及安装方式可选）
　　　产品重量:　100克