一．背景

    某從事衛(wèi)星通訊服務(wù)的公司要通過北京昆侖通態(tài)MCGS組態(tài)軟件組建一個以一（主站）對多（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)信號通過康拓板卡采集，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無線GPRS Modem撥號通過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，從站可以隨時通過MCGS和嘉復(fù)欣GF-2000W無線GPRS Modem撥號上網(wǎng)與主站建立起用于傳輸數(shù)據(jù)的TCP/IP鏈接，將自己檢測到的實(shí)時數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)傳送到主站，主站也可以通過此TCP/IP鏈接發(fā)送命令修改從站上MCGS變量的值，以達(dá)到對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行簡單控制的作用。

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

二．GPRS簡介

    GPRS 是通用分組無線業(yè)務(wù)（General Packet Radio Service）的英文簡稱，是在現(xiàn)有GSM 系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務(wù)，目的是為GSM 用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS 采用與GSM 同樣的無線調(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）從一開始就可提供全面的 GPRS 覆蓋。GPRS 允許用戶在端到端分組轉(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 是一種新的移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，在移動用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)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(shù)，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(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，用戶永遠(yuǎn)在線且按流量計費(fèi)，迅速降低了服務(wù)成本。GPRS 移動數(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)自動化、自來水、煤氣管道自動化、商業(yè)POS 機(jī)、INTERNET 接入、個人信息、股票信息、金融、交通、公安等。

三．方案選擇

    經(jīng)過比較分析，選擇中國移動的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。目前，GSM網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過電信部門的多年建設(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)，特別是中國移動新推出的GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GSM/GPRS系統(tǒng)可提供廣域的無線IP連接。在移動通信公司的GPRS 業(yè)務(wù)平臺上構(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)簡單。

GPRS無線監(jiān)控系統(tǒng)具備如下特點(diǎn)：

   1、良好的實(shí)時響應(yīng)與處理能力。與短消息服務(wù)比較，由于GPRS具有實(shí)時在線特性，系統(tǒng)無時延，系統(tǒng)能夠同時實(shí)時收取、處理多個/所有監(jiān)測點(diǎn)的各種數(shù)據(jù)，無需輪巡就可以同步監(jiān)測點(diǎn)的時鐘可很好的滿足系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時性的要求。

   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)對儀器設(shè)備的時間校正、狀態(tài)報告、開關(guān)以及其他監(jiān)測、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需要充分考慮現(xiàn)場環(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)行時基本不需要調(diào)試，安裝簡捷。采用超短波通信時安裝調(diào)試工作量大，要先進(jìn)行現(xiàn)場信號測試，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)容無限制，接入地點(diǎn)無限制，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管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)實(shí)現(xiàn)實(shí)時連接。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?，而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采用包月計費(fèi)的方式，運(yùn)營維護(hù)成本低，月通信費(fèi)用將在200元之內(nèi)。

五.設(shè)備簡介

嘉復(fù)欣GF-2000W無線GPRS Modem介紹
設(shè)備型號：GF-2000W（外置無線調(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、產(chǎn)品使用說明書、用戶指南、mc39i_atc_v0102.pdf（AT指令說明）

    系統(tǒng)采用GAREFOWL 系列GPRS無線透明數(shù)據(jù)傳輸終端。產(chǎn)品基于中國移動的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)自動化軟件科技有限公司是國內(nèi)知名的一家高科技企業(yè)，公司主要從事專業(yè)自動化軟件的開發(fā)，應(yīng)用系統(tǒng)的集成，并向用戶提供從硬件到軟件的總體設(shè)計方案。產(chǎn)品遍布石油、化工、冶金、礦山、運(yùn)輸、機(jī)械、食品等幾十個行業(yè)，并應(yīng)用于全國乃至世界的眾多工業(yè)控制現(xiàn)場。

六． GF-2000W GPRS使用

A、GF-2000W GPRS Modem安裝過程中的注意事項(xiàng)：
    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(qiáng)度，保證撥號成功。

B、GF-2000W GPRS Modem的上網(wǎng)設(shè)置過程：
   1， 安裝GF-2000W GPRS Modem
按以下順序?qū)F-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—>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(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—>查詢調(diào)制解調(diào)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(wǎng)絡(luò)—>標(biāo)準(zhǔn)19200調(diào)制解調(diào)器—>區(qū)號置空，電話號碼填： ＊99＊＊＊1#

   4， 設(shè)置撥號連接網(wǎng)絡(luò)屬性
撥號連接—>屬性—>網(wǎng)絡(luò)
服務(wù)器類型選擇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網(wǎng)絡(luò)，置空用戶名和密碼，進(jìn)行撥號，PPP服務(wù)器會檢測用戶名和密碼，通過檢測后將注冊您的計算機(jī)，過后撥號網(wǎng)絡(luò)的圖標(biāo)會出現(xiàn)在WINDOWS任務(wù)欄右下角。

C、服務(wù)器/客戶端模式的通訊試驗(yàn)（add by xp）
試驗(yàn)環(huán)境：
硬件：
服務(wù)器：普通pc＋普通Modem，撥號上網(wǎng)。
客戶端：普通pc＋GPRS Modem，撥號上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(shè)置服務(wù)器的IP地址，通過Internet與服務(wù)器建立連接。
客戶端：在本試驗(yàn)中指連接了GF-2000W GPRS Modem的計算機(jī)或設(shè)備。通過上述步驟安裝了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。
   2、 通過控制臺命令“ipconfig”可以查看服務(wù)器端分配到的IP地址。

客戶端設(shè)置注意事項(xiàng)：
   1、 最后斷開其他連接
   2、 通過ping命令測試網(wǎng)絡(luò)連接狀況。由于通過GPRS網(wǎng)絡(luò)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(shè)置為2000（ms），通過返回的平均通訊時間判斷在MCGS中設(shè)置的最小采集周期。如平均返回時間為 1200ms，則設(shè)置最小采集周期為2000ms比較合適。

D、測試中的其他問題：
1、 設(shè)備測試：
    由于設(shè)備測試端的TimeOut時間比較短，在測試時發(fā)現(xiàn)，客戶端設(shè)備測試發(fā)送成功，但是在服務(wù)器端沒有數(shù)據(jù)接收到，偶然出現(xiàn)同時收到多個發(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、 第一次同步時間比較長。
    一般情況下（尤其是設(shè)置的采集周期比較短的時候），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間比較長，往往需要20秒左右。當(dāng)連接建立起來之后，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候需要耐心等待一段時間。

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。如果只有一個數(shù)據(jù)，可以在1500ms（ping命令的平均返回時間為1200ms）同步數(shù)據(jù)，而且能夠在一兩個周期內(nèi)建立起通訊連接。如果有10個數(shù)據(jù)同步，一般周期需要設(shè)置在2500ms以上，并且建立時間比較長（20s）。

4、 關(guān)于固定IP
    通過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)場應(yīng)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(dāng)客戶端上電之后自動根據(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，通過Modem撥號獲得的只是一個暫時的IP地址，當(dāng)再次撥號上網(wǎng)后，該地址會重新分配，在應(yīng)用中需要和用戶講清楚。
試驗(yàn)時，服務(wù)器端和客戶端設(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)，對于用戶來說，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，當(dāng)管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)搬遷時設(shè)備可隨之遷移并可繼續(xù)使用，可以保護(hù)用戶原有投資，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)營商的移動通信公司也將因此獲得業(yè)務(wù)穩(wěn)定的集團(tuán)用戶，隨著用戶數(shù)量的增加，移動通信公司的營收也隨之增加，調(diào)動了運(yùn)營商的積極性，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。