GPRS(GeneralPacketRadioService)即通用无线分组业务,是一种基于GSM无线系统的无线分组交换技术,提供终端到终端或者终端和互联网之间的无线IP连接。是一项高速无线数据传送技术,数据以“分组”的形式通过GSM系统的空中信道传送的。由于使用了“分组交换”的技术,用户使用GPRS可以免受断线的困扰。GPRS的特有机制可以保证数据传送和语音通话同时进行。
1、GPRS技术特点
相对原来GSM拨号方式的电路交换数据传送方式,GPRS采用分组交换技术并具有以下强大的优势:
1.1高速率
GPRS能够同时利用一个无线信道的全部8个时隙,理论上的最高速率能够达到171.2kbit/s。虽然运营者一般不可能分配所有的时隙给数据服务,而与现有的电路交换数据服务(9.6kbit/s)和短消息服务(每次小于160字符)相比,仍然具有很大的优越性。
1.2永远在线
每当用户要发送或者接收信息时,只要能够得到无线信道,GPRS就能够立刻建立连接。实际上,虽然GPRS并不预留信道,而用户总是处于“一直在线”状态,用户不再需要使用电路交换数据服务中必须的拨号Modem来建立费时的连接。
1.3费用低廉
GPRS通常按照流量计费,客户可以一直在线,按照接收和发送数据包的数据来付费用;没有数据流量的传递时,客户即使挂在网上,也不用付费。
1.4快捷登录
GPRS的用户一开机,就始终连接在GPRS网络上,每次使用时只需一个激活的过程,一般只需1~3s便能即刻登录至互联网或专用网络。
2、电力通信网对通道的要求
电力通信网是电网的重要组成部分,是实现电网调度自动化和管理现代化的基础。电力通信网为电网生产运行、管理、基本建设等方面服务,要满足调度电话、行政电话、电网自动化、继电保护、安全自动装置、计算机联网、图像传输等各种业务的需要。按照传递信息的信道不同,电力通信可以分为有线通信和无线通信两大类。有线通信是利用导线来传递信息的,包括电力线载波通信和光纤通信;无线通信是利用无线电波传递信息的,主要包括微波通信。从电力通信的发展趋势来看,由于载波通信速度低,已基本别淘汰;微波通信由于容易受干扰、误码率较高,应用也越来越少。光纤通信由于其高性能、大容量、高速度而被广泛应用在电力通讯中。但由于其投资较大,不是所有的场合都适用,如配电网抄表系统、各种监视控制系统等。此外,根据规程规定,为了保证信息的安全性和可靠性,远动通信必须采用专用通道,且有冗余备用,因此有必要寻找一种可靠的、价格低廉的通信备用手段,适用于各种业务范围。
3、GPRS在电力通信网信息传输中的可行性
GPRS在电力通信网中的可行性分为技术上的可行性和经济上的可行性两个方面。
3.1从技术角度分析,GPRS是中国移动在其现有的GSM网络上开通的一种分组数据传输技术,它所依托的网络稳定可靠、覆盖面广、数据传输速度快,能够提供40~100kbit/s带宽,能满足电力通信网对通信速度的要求。目前该技术现已正式投入商用,运营稳定。目前GPRS技术在电力通信行业应用的环境下有实时流数据和块数据两种典型数据。
3.1.1实时流数据:典型应用为发电厂和变电站的实时运行信息,包括电压、电流、功率、开关位置和运行参数等的监控,一般遇到的实际情况是600bit/s和1200bit/s两种。虽然理论上GPRS网络不适合流数据的传输(更适合快速包数据的传送),但目前的调度自动化系统数据采集和传送的周期是2~5s左右,其实可以看作是一个准实时的系统,因此,GPRS作为一个备用的通信手段是可以满足要求的。
3.1.2块(包)数据:典型的应用为电能计量和抄表等系统,其应用环境通常是配网,分布的面很广,单独为其建立通信网成本很高,维护困难。由于此种数据类型应用一般为非实时传送,因此就更加适合GPRS网络的特性,在实际使用中也反映出GPRS网络能非常好的支持这类应用。
3.2从经济角度分析,GPRS存在着比较“诱人”的资费计算方式,可以减少专用网络和通道建设的大量投资,而且不用电力企业自己维护,经济上是合算的。从上述分析来看,GPRS技术在电力通信行业中有着广泛的应用前景。
4、GPRS技术在电力行业中的典型应用结构
4.1点对点数据通信
GPRS点对点数据通信的结构如图1所示。在数据发送端和数据接收端都使用一个GPRS无线智能传输模块。两端都走移动的空中信道资源。这种方式虽然结构简单,但存在一些明显的问题。两端都走移动的空中信道在建立连接和真正双向数据传输上表现出相对的不稳定性,因为依赖各地移动GPRS网络的实际情况表现不完全相同。另外:此种方式下只能实现点对点应用,不太适合电力行业上述的几种典型应用。
4.2一点对多点集群通信
GPRS一点对多点通信的结构如图2所示。即在数据发送端使用一个GPRS无线智能传输模块,数据接收端使用专线方式(与当地移动的核心交换系统直接连接GGSN)。这样,只有数据发送端走移动的空中信道资源,另外的数据接收端则走专线方式。在这种应用方式下,表现的结果是非常稳定和可靠的,时延非常小(1s左右),可以满足电力通信远动的需要。在服务端其实是一台服务器,通过通信软件来完成与大量(可以上千)的数据发送端的及时通信,可以通过配置在Linux或Unix下的多进程(或单进程下的多线程)来保证服务端的稳定和可靠,开发。服务器程序包括的主要模块连接控制模块主要负责发送和接受TCP数据包。数据包处理模块对数据包进行解析,将TCP包分成普通数据包和管理包。配对管理模块负责对要求转发的普通数据包寻找配对目标的网络连接。
加解密模块对中转的数据包进行加解密处理。设备管理模块对管理包进行处理,完成身份认证的管理和网络的后台管理、显示、配置等功能。结束语采用GPRS网络进行远程数据通信的方法解决了远程监测系统的通信问题,比有线通信方式有着不可比拟的优越性。由于我们在实际设计中增加了安全措施,使得系统的安全性大大提高,从而也使得系统可以得到更广泛的应用。
