一．背景

某從事衛(wèi)星通訊服務(wù)的公司要通過(guò)北京昆侖通態(tài)MCGS組態(tài)軟件組建一個(gè)以一（主站）對(duì)多（從站）模式的遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，用于監(jiān)控各衛(wèi)星發(fā)射機(jī)工作情況。各發(fā)射機(jī)信號(hào)通過(guò)康拓板卡采集，使用研華工控機(jī)作為從站，軟件采用MCGS通用版（嵌入版），一臺(tái)有固定IP的服務(wù)器作為主站，軟件采用MCGS網(wǎng)絡(luò)版。從站用嘉復(fù)欣GF-2000W無(wú)線GPRS Modem撥號(hào)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)和連接在Internet上的主站通訊并傳輸數(shù)據(jù)。

如上圖所示，從站可以隨時(shí)通過(guò)MCGS和嘉復(fù)欣GF-2000W無(wú)線GPRS Modem撥號(hào)上網(wǎng)與主站建立起用于傳輸數(shù)據(jù)的TCP/IP鏈接，將自己檢測(cè)到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)傳送到主站，主站也可以通過(guò)此TCP/IP鏈接發(fā)送命令修改從站上MCGS變量的值，以達(dá)到對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單控制的作用。

對(duì)于GPRS網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、TCP/IP鏈接在數(shù)據(jù)通訊過(guò)程中出現(xiàn)的TCP/IP鏈接中斷，通訊超時(shí)，網(wǎng)絡(luò)連接中斷等異常情況MCGS軟件中的驅(qū)動(dòng)程序都進(jìn)行了相應(yīng)的處理。使被異常中斷的數(shù)據(jù)通訊能自動(dòng)恢復(fù)到正常通訊狀況。

二．GPRS簡(jiǎn)介

GPRS 是通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)(General Packet Radio Service)的英文簡(jiǎn)稱(chēng)，是在現(xiàn)有GSM 系統(tǒng)上發(fā)展出來(lái)的一種新的承載業(yè)務(wù)，目的是為GSM 用戶(hù)提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS 采用與GSM 同樣的無(wú)線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、同樣的頻帶、同樣的突發(fā)結(jié)構(gòu)、同樣的跳頻規(guī)則以及同樣的TDMA 幀結(jié)構(gòu)，這種新的分組數(shù)據(jù)信道與當(dāng)前的電路交換的話音業(yè)務(wù)信道極其相似。因此，現(xiàn)有的基站子系統(tǒng)(BSS)從一開(kāi)始就可提供全面的GPRS 覆蓋。GPRS 允許用戶(hù)在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源。從而提供了一種高效、低成本的無(wú)線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。GPRS 理論帶寬可達(dá)171.2Kb/s，實(shí)際應(yīng)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(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。

GPRS 是一種新的移動(dòng)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，在移動(dòng)用戶(hù)和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間提供一種連接，給移動(dòng)用戶(hù)提供高速無(wú)線IP。GPRS 采用分組交換技術(shù)，每個(gè)用戶(hù)可同時(shí)占用多個(gè)無(wú)線信道，同一無(wú)線信道又可以由多個(gè)用戶(hù)共享，資源被有效的利用，數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)160Kbps。使用GPRS技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分組發(fā)送和接收，用戶(hù)永遠(yuǎn)在線且按流量計(jì)費(fèi)，迅速降低了服務(wù)成本。GPRS 移動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)有很大的應(yīng)用范圍，幾乎所有中低速率的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)都可以應(yīng)用，如城市配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化、自來(lái)水、煤氣管道自動(dòng)化、商業(yè)POS 機(jī)、INTERNET 接入、個(gè)人信息、股票信息、金融、交通、公安等。

三．方案選擇

經(jīng)過(guò)比較分析，選擇中國(guó)移動(dòng)的GPRS系統(tǒng)作為衛(wèi)星發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信平臺(tái)。目前，GSM網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)電信部門(mén)的多年建設(shè)，覆蓋范圍不斷擴(kuò)大，已成為成熟、穩(wěn)定、可靠的通信網(wǎng)絡(luò)，特別是中國(guó)移動(dòng)新推出的GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GSM/GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無(wú)線IP連接。在移動(dòng)通信公司的GPRS業(yè)務(wù)平臺(tái)上構(gòu)建衛(wèi)星發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸具有可充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)，縮短建設(shè)周期，降低建設(shè)成本的優(yōu)點(diǎn)，而且設(shè)備安裝方便、維護(hù)簡(jiǎn)單。

GPRS無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)具備如下特點(diǎn)：

1、良好的實(shí)時(shí)響應(yīng)與處理能力。與短消息服務(wù)比較，由于GPRS具有實(shí)時(shí)在線特性，系統(tǒng)無(wú)時(shí)延，系統(tǒng)能夠同時(shí)實(shí)時(shí)收取、處理多個(gè)/所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的各種數(shù)據(jù)，無(wú)需輪巡就可以同步監(jiān)測(cè)點(diǎn)的時(shí)鐘可很好的滿足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求。

2、遠(yuǎn)程儀器設(shè)備控制：由于采用GPRS雙向傳輸系統(tǒng)，監(jiān)控中心可以反向?qū)崿F(xiàn)對(duì)儀器設(shè)備的時(shí)間校正、狀態(tài)報(bào)告、開(kāi)關(guān)以及其他監(jiān)測(cè)、控制等功能；

3、建設(shè)成本低：可充分利用現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備安裝即接通，而采用超短波通信時(shí)需要充分考慮現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，還需要配備天線鐵架等附屬設(shè)備。

4、安裝調(diào)試簡(jiǎn)單，建設(shè)周期短：利用現(xiàn)有成熟GSM網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)基本不需要調(diào)試，安裝簡(jiǎn)捷。采用超短波通信時(shí)安裝調(diào)試工作量大，要先進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)測(cè)試，天線鐵架架設(shè)，天線方向角度調(diào)試等工作。

四．系統(tǒng)特點(diǎn)

1、覆蓋范圍廣。構(gòu)建衛(wèi)星發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)通信覆蓋范圍廣，擴(kuò)容無(wú)限制，接入地點(diǎn)無(wú)限制，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。

由于管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)數(shù)量眾多，管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)分布在大范圍位于偏僻地區(qū)，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(wú)線GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍之內(nèi)，都可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。

2、數(shù)據(jù)傳輸速率高。GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送速率理論上可達(dá)171.2kbit/s，實(shí)際應(yīng)用時(shí)數(shù)據(jù)傳輸速率在40Kbps左右，而目前一般的超短波數(shù)傳電臺(tái)傳送速率多為2.4kbit/s或更低。

3、系統(tǒng)的傳輸容量大。監(jiān)控中心站要和每一個(gè)管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)連接。由于管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)數(shù)量眾多，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?FONT face=宋體>GPRS技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要。

4、通信費(fèi)用低。由于GPRS采用包月計(jì)費(fèi)的方式，運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本低，月通信費(fèi)用將在200元之內(nèi)。

五。設(shè)備簡(jiǎn)介

嘉復(fù)欣GF-2000W無(wú)線GPRS Modem介紹

設(shè)備型號(hào)：GF-2000W（外置無(wú)線調(diào)制解調(diào)器）

生產(chǎn)廠商：北京嘉復(fù)欣科技有限公司

相關(guān)資料：GF-2000W硬件接口手冊(cè)、產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)、用戶(hù)指南、mc39i_atc_v0102.pdf（AT指令說(shuō)明）

系統(tǒng)采用GAREFOWL 系列GPRS無(wú)線透明數(shù)據(jù)傳輸終端。產(chǎn)品基于中國(guó)移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)，具有高性能、高可靠及抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，提供標(biāo)準(zhǔn)232數(shù)據(jù)口可直接與計(jì)算機(jī)、RTU、PLC、GPS接收機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)據(jù)終端等連接，傳輸速率達(dá)171Kbps，具有遠(yuǎn)程診斷、測(cè)試、監(jiān)管功能，滿足各行業(yè)調(diào)度或控制中心與眾多遠(yuǎn)端站之間的數(shù)據(jù)采集和控制。

1、支持900／1800／1900MHz三頻GSM/GPRS。

2、接口： RS232、RS485、RS422。

3、系統(tǒng)理論傳輸速率171Kbps，實(shí)際傳輸速率40Kbps。

4、支持Windows95/98/200/XP、LINUX操作系統(tǒng)。

5、支持透明數(shù)據(jù)傳輸與協(xié)議轉(zhuǎn)換。

6、支持VPN安全功能。

7、安裝靈活、使用方便、可靠。

MCGS組態(tài)軟件

北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司是國(guó)內(nèi)知名的一家高科技企業(yè)，公司主要從事專(zhuān)業(yè)自動(dòng)化軟件的開(kāi)發(fā)，應(yīng)用系統(tǒng)的集成，并向用戶(hù)提供從硬件到軟件的總體設(shè)計(jì)方案。產(chǎn)品遍布石油、化工、冶金、礦山、運(yùn)輸、機(jī)械、食品等幾十個(gè)行業(yè)，并應(yīng)用于全國(guó)乃至世界的眾多工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)。

六． GF-2000W GPRS使用

A、GF-2000W GPRS Modem安裝過(guò)程中的注意事項(xiàng)：

在安裝GF-2000W GPRS Modem的過(guò)程中要注意，除非使用西門(mén)子（MC35）專(zhuān)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(hào)強(qiáng)度，保證撥號(hào)成功。

B、GF-2000W GPRS Modem的上網(wǎng)設(shè)置過(guò)程：

1， 安裝GF-2000W GPRS Modem

按以下順序?qū)?FONT face=宋體>GF-2000W GPRS Modem進(jìn)行設(shè)置

控制面板—>電話和調(diào)制解調(diào)器選項(xiàng)—>調(diào)制解調(diào)器—>選擇添加—>不檢測(cè)調(diào)制解調(diào)器—>標(biāo)準(zhǔn)19200bps調(diào)制解調(diào)器—>選定安裝到哪個(gè)串口

2， 設(shè)置19200調(diào)制解調(diào)器

假設(shè)19200調(diào)制解調(diào)器被安裝到COM1

控制面板—>電話和調(diào)制解調(diào)器選項(xiàng)—>調(diào)制解調(diào)器—>屬性—>常規(guī)—>串口1—>最高速率（57600）—>高級(jí)—>額外的初始化命令：

在額外的初始化命令一欄中填寫(xiě)：AT+CGDCONT=1，ip，CMNET

最后：在設(shè)置完成后進(jìn)入

控制面板—>電話和調(diào)制解調(diào)器選項(xiàng)—>調(diào)制解調(diào)器—>屬性—>診斷—>查詢(xún)調(diào)制解調(diào)器
　　按上面步驟可以查詢(xún)GF-2000W GPRS Modem是否正確安裝。

3， 建立撥號(hào)連接

新建連接—>撥號(hào)到專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)—>標(biāo)準(zhǔn)19200調(diào)制解調(diào)器—>區(qū)號(hào)置空，電話號(hào)碼填： *99***1#

4， 設(shè)置撥號(hào)連接網(wǎng)絡(luò)屬性

撥號(hào)連接—>屬性—>網(wǎng)絡(luò)

服務(wù)器類(lèi)型選擇PPP

連接只選用TCP/IP協(xié)議

嘗試登陸網(wǎng)絡(luò)：

在設(shè)置完畢之后可以試一下登陸網(wǎng)絡(luò)，雙擊剛才新建的撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)，置空用戶(hù)名和密碼，進(jìn)行撥號(hào)，PPP服務(wù)器會(huì)檢測(cè)用戶(hù)名和密碼，通過(guò)檢測(cè)后將注冊(cè)您的計(jì)算機(jī)，過(guò)后撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)的圖標(biāo)會(huì)出現(xiàn)在WINDOWS任務(wù)欄右下角。

C、服務(wù)器/客戶(hù)端模式的通訊試驗(yàn)（add by xp）

試驗(yàn)環(huán)境：

硬件：

服務(wù)器：普通pc＋普通Modem，撥號(hào)上網(wǎng)。

客戶(hù)端：普通pc＋GPRS Modem，撥號(hào)上GPRS網(wǎng)絡(luò)。

軟件：

MCGS通用版：通用TCPIP父設(shè)備＋網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)同步CE

服務(wù)器：通過(guò)Modem撥號(hào)或通過(guò)其他方式連接在Internet上，具有固定IP地址。在客戶(hù)端軟件中設(shè)置服務(wù)器的IP地址，通過(guò)Internet與服務(wù)器建立連接。

客戶(hù)端：在本試驗(yàn)中指連接了GF-2000W GPRS Modem的計(jì)算機(jī)或設(shè)備。通過(guò)上述步驟安裝了GF-2000W GPRS Modem，并撥上Internet后就具備了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳（下傳）的通訊鏈路條件。

服務(wù)器端設(shè)置注意事項(xiàng)：

1、 如果服務(wù)器端還存在其他網(wǎng)絡(luò)（如：局域網(wǎng)）連接，最好將其斷開(kāi)。

2、 通過(guò)控制臺(tái)命令“ipconfig”可以查看服務(wù)器端分配到的IP地址。

客戶(hù)端設(shè)置注意事項(xiàng)：

1、 最后斷開(kāi)其他連接

2、 通過(guò)ping命令測(cè)試網(wǎng)絡(luò)連接狀況。由于通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)速度比較慢，需要加大ping命令的超時(shí)時(shí)間。具體如下：“ping IP地址 –w 超時(shí)時(shí)間”。一般超時(shí)時(shí)間可以設(shè)置為2000（ms），通過(guò)返回的平均通訊時(shí)間判斷在MCGS中設(shè)置的最小采集周期。如平均返回時(shí)間為1200ms，則設(shè)置最小采集周期為2000ms比較合適。

D、測(cè)試中的其他問(wèn)題：

1、 設(shè)備測(cè)試：

由于設(shè)備測(cè)試端的TimeOut時(shí)間比較短，在測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，客戶(hù)端設(shè)備測(cè)試發(fā)送成功，但是在服務(wù)器端沒(méi)有數(shù)據(jù)接收到，偶然出現(xiàn)同時(shí)收到多個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)包的情況。只要確定可以ping通網(wǎng)絡(luò)，可以進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)同步。

2、 第一次同步時(shí)間比較長(zhǎng)。

一般情況下（尤其是設(shè)置的采集周期比較短的時(shí)候），網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)同步成功的建立起第一次通訊需要的時(shí)間比較長(zhǎng)，往往需要20秒左右。當(dāng)連接建立起來(lái)之后，數(shù)據(jù)同步可以按照設(shè)定的采集周期更新數(shù)據(jù)。所以，在剛剛建立連接的時(shí)候需要耐心等待一段時(shí)間。

3、 通訊數(shù)據(jù)量的影響

通訊的數(shù)據(jù)量和通訊周期有比較密切的關(guān)系。如果只有一個(gè)數(shù)據(jù)，可以在1500ms（ping命令的平均返回時(shí)間為1200ms）同步數(shù)據(jù)，而且能夠在一兩個(gè)周期內(nèi)建立起通訊連接。如果有10個(gè)數(shù)據(jù)同步，一般周期需要設(shè)置在2500ms以上，并且建立時(shí)間比較長(zhǎng)（20s）。

4、 關(guān)于固定IP

通過(guò)GPRS網(wǎng)路傳輸數(shù)據(jù)，服務(wù)器端必須要有固定IP地址。在實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，需要通過(guò)電信部門(mén)申請(qǐng)一個(gè)固定IP地址，每一個(gè)客戶(hù)端需要將該IP地址固化在連接的GPRS Modem中，當(dāng)客戶(hù)端上電之后自動(dòng)根據(jù)固化的IP地址撥通GPRS網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)上尋找到服務(wù)器。

在進(jìn)行調(diào)試試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)Modem撥號(hào)獲得的只是一個(gè)暫時(shí)的IP地址，當(dāng)再次撥號(hào)上網(wǎng)后，該地址會(huì)重新分配，在應(yīng)用中需要和用戶(hù)講清楚。

試驗(yàn)時(shí)，服務(wù)器端和客戶(hù)端設(shè)置如圖：

七．結(jié)論

采用GPRS構(gòu)建衛(wèi)星發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)，對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)，由于通信費(fèi)用較低，享受到了實(shí)惠。另外，由于接入設(shè)備可以移動(dòng)，當(dāng)管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)搬遷時(shí)設(shè)備可隨之遷移并可繼續(xù)使用，可以保護(hù)用戶(hù)原有投資，適合于衛(wèi)星發(fā)射機(jī)監(jiān)控工作的特點(diǎn)，能很好地滿足衛(wèi)星發(fā)射機(jī)監(jiān)控的需求，而且，做為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的移動(dòng)通信公司也將因此獲得業(yè)務(wù)穩(wěn)定的集團(tuán)用戶(hù)，隨著用戶(hù)數(shù)量的增加，移動(dòng)通信公司的營(yíng)收也隨之增加，調(diào)動(dòng)了運(yùn)營(yíng)商的積極性，符合網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用同步發(fā)展的要求。

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