GPRS無(wú)線DDN系統(tǒng)與應(yīng)用

  1. 概述

  GPRS(General Packet Radio Service)是通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)的英文簡(jiǎn)稱(chēng),是一種基于GSM的移動(dòng)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),面向用戶(hù)提供移動(dòng)分組的IP或者X.25連接。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),因此在現(xiàn)有的基站子系統(tǒng)(BSS)增加功能插板和升級(jí)相關(guān)軟件就可提供全面的GPRS覆蓋。

  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,GPRS理論帶寬可達(dá)171.2Kbps,實(shí)際應(yīng)用帶寬大約在20~40Kbps。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。

  基于GPRS網(wǎng)絡(luò)無(wú)線DDN業(yè)務(wù)是以中國(guó)移動(dòng)的GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)為通信平臺(tái),采用GPRS、SMS、CSD、USSD等承載方式,通過(guò)無(wú)線DDN終端設(shè)備,服務(wù)于行業(yè)用戶(hù)的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。

  2. GPRS無(wú)線DDN網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成

  2.1 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成

  GPRS無(wú)線DDN通信系統(tǒng)為行業(yè)用戶(hù)提供永遠(yuǎn)在線、透明數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶摂M專(zhuān)用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)?梢蕴峁c(diǎn)對(duì)點(diǎn)、外圍設(shè)備間、外圍設(shè)備與中心節(jié)點(diǎn)之間的通信方式,適用于信息互傳、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集等行業(yè)應(yīng)用。下面是GPRS無(wú)線DDN系統(tǒng)幾種典型的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

  點(diǎn)~點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸:

  滿足兩點(diǎn)之間數(shù)據(jù)傳輸要求。



 。瓚(yīng)用業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)

  ...移動(dòng)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)(應(yīng)用業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)+控制數(shù)據(jù))

圖1a 點(diǎn)~點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

  中心~多點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸:

  滿足中心對(duì)多點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸。



 。瓚(yīng)用業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)

  ...移動(dòng)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)(應(yīng)用業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)+控制數(shù)據(jù))

圖1b 中心~點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

  多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)傳輸:

  滿足多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸。

 。瓚(yīng)用業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)



  ...移動(dòng)網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)(應(yīng)用業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)+控制數(shù)據(jù))

圖1c圖1b 中心~點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

  2.2 網(wǎng)絡(luò)接入方式

  數(shù)據(jù)終端(DTU)的接入:

  目前,中國(guó)移動(dòng)GPRS網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)可以選擇CMNET和APN兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入,CMNET通常用于公眾用戶(hù)接入Internet,APN針對(duì)相關(guān)行業(yè)用戶(hù)使用。APN用戶(hù)通常在一個(gè)組內(nèi),需要設(shè)定用戶(hù)名和密碼,具有更好的安全性,適用于行業(yè)用戶(hù)。此外,APN用戶(hù)可以申請(qǐng)綁定移動(dòng)內(nèi)網(wǎng)的固定IP地址。

  數(shù)據(jù)中心(DSC)的接入:

  數(shù)據(jù)中心的接入有多種方式,結(jié)合GPRS承載網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)和GPRS應(yīng)用領(lǐng)域的具體要求進(jìn)行組網(wǎng)。組網(wǎng)形式的選擇主要由業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量、時(shí)延、可靠性要求、數(shù)據(jù)保密性、網(wǎng)絡(luò)狀況決定。


圖2 數(shù)據(jù)中心的接入方式示意圖


  方案一:GPRS接入,適合總數(shù)據(jù)帶寬需求不太大的應(yīng)用,例如使用Polling傳輸協(xié)議的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);全部數(shù)據(jù)在GPRS網(wǎng)內(nèi)運(yùn)行;要求所有GPRS終端之間可以直接通訊,所有終端接入到同一個(gè)專(zhuān)有APN;數(shù)據(jù)中心的GPRS數(shù)據(jù)終端接入點(diǎn)綁定固定IP地址(即至少提供一個(gè)綁定移動(dòng)內(nèi)網(wǎng)固定IP地址的SIM卡)。

  方案二:Internet接入方式,GRE隧道與RADIUS可選。GRE 兩端地址、RADIUS SERVER 地址和企業(yè)路由器端口地址都必須是公有的?紤]到IP地址廣播,企業(yè)端的路由器端口地址,GRE 隧道端地址,RADIUS Server 地址應(yīng)由為該企業(yè)提供Internet連接的ISP提供;不存在跨區(qū)域的問(wèn)題,企業(yè)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器與中國(guó)移動(dòng)GGSN服務(wù)器不必在同一城市。

  方案三:專(zhuān)線接入,適合電力、金融、證券、工業(yè)監(jiān)控等行業(yè)使用;企業(yè)通過(guò)專(zhuān)線接入中國(guó)移動(dòng)的路由器,移動(dòng)為用戶(hù)提供公有或移動(dòng)私有IP地址。數(shù)據(jù)安全性好,穩(wěn)定可靠,傳輸延遲小。

  方案四:直接接入,適用于沒(méi)有接入Internet、而且對(duì)安全要求極高的企業(yè)。適合電力、金融、證券等行業(yè)使用;企業(yè)在運(yùn)營(yíng)商一端放置GRE路由器,路由器不經(jīng)過(guò)GPRS防火墻直接接入GPRS內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。

  數(shù)據(jù)中心與用戶(hù)應(yīng)用程序接口:

  數(shù)據(jù)中心與應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)用軟件接口有兩種方式,即動(dòng)態(tài)連接庫(kù)(DLL)和虛擬串行口的方式。動(dòng)態(tài)連接庫(kù)方式需要進(jìn)行接口程序的編程與開(kāi)發(fā)。對(duì)于不希望對(duì)原有系統(tǒng)應(yīng)用軟件進(jìn)行改動(dòng)的應(yīng)用方式通?刹捎锰摂M串行口(VSP)的連接方式:


圖3 虛擬串行口接口連接示意圖


  3. 傳輸效率與穩(wěn)定性

  一、數(shù)據(jù)鏈路傳輸方式

  經(jīng)過(guò)在中國(guó)移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)際測(cè)試,網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量和穩(wěn)定性較好,同時(shí)考慮到數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜哂嘈院托蕟?wèn)題,建議采用UDP方式傳輸業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),對(duì)于無(wú)冗錯(cuò)處理的文件數(shù)據(jù)傳輸可采用TCP方式。

  二、傳輸效率

  1) 用戶(hù)數(shù)據(jù)傳輸效率(用戶(hù)數(shù)據(jù)占網(wǎng)絡(luò)層總數(shù)據(jù)的比例):

  采用不同的組網(wǎng)方式、不同的數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度,有不同的傳輸效率。下面假設(shè)當(dāng)前最長(zhǎng)所能支持的最大用戶(hù)數(shù)據(jù)包長(zhǎng)的情況下,即1024字節(jié)包長(zhǎng)。

  i.僅支持DTU主動(dòng)發(fā)起到數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)傳輸:最大傳輸效率(w) = 97.3%

  ii.支持雙向主動(dòng)互傳:最大傳輸效率(w) = 95.9%

  2) 傳輸時(shí)延(從發(fā)送到接收數(shù)據(jù)之間的時(shí)間):

  不同的數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度,傳輸?shù)臅r(shí)延不同。根據(jù)目前移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)狀況,一般一個(gè)包長(zhǎng)為100到200字節(jié)之間的數(shù)據(jù)包可以在1秒內(nèi)互傳完畢。大于200字節(jié)的數(shù)據(jù)包平均在1秒到3秒之間可以互傳完畢。

  三、穩(wěn)定性

  1) 有效率:發(fā)送成功數(shù)據(jù)占總發(fā)送數(shù)據(jù)比例

  根據(jù)目前在北京移動(dòng)GPRS網(wǎng)絡(luò)測(cè)試的結(jié)果來(lái)看,在網(wǎng)絡(luò)正常的情況下,一般數(shù)據(jù)包的成功率都在99.9%以上。

  2) 穩(wěn)定性綜合參數(shù):有效率x傳輸效率

  網(wǎng)絡(luò)有效帶寬和最大傳輸單元(MTU)之間存在著極其重要的關(guān)系,一般MTU增大到200字節(jié)以上不會(huì)明顯增加帶寬,但會(huì)增大平均延遲,測(cè)試結(jié)果表明MTU的最優(yōu)大小是250字節(jié)左右。

  3) 鏈路檢測(cè)與激活

  對(duì)于經(jīng)常性傳輸和實(shí)時(shí)性要求較高的數(shù)據(jù)傳輸(如電力自動(dòng)化信息),通常需要考慮設(shè)置心跳功能,以確保電路永遠(yuǎn)在線并激活,心跳間隔根據(jù)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和應(yīng)用要求進(jìn)行設(shè)置。

  4. GPRS無(wú)線DDN系統(tǒng)的典型應(yīng)用

  中國(guó)移動(dòng)的GPRS無(wú)線DDN系統(tǒng)可向用戶(hù)提供數(shù)據(jù)終端與數(shù)據(jù)中心之間的透明數(shù)據(jù)通道。在電力系統(tǒng)的可用于大客戶(hù)抄表、配網(wǎng)/農(nóng)網(wǎng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)信息的傳輸?shù)取?br />
  5. 結(jié)束語(yǔ)

  本文簡(jiǎn)要介紹GPRS無(wú)線DDN系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成、組網(wǎng)和相關(guān)技術(shù)要點(diǎn),旨在通過(guò)技術(shù)交流促進(jìn)GPRS無(wú)線DDN系統(tǒng)在電力系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用與推廣,為配電網(wǎng)絡(luò)綜合監(jiān)測(cè)和大客戶(hù)抄表提供經(jīng)濟(jì)、方便、有效、可靠的數(shù)據(jù)傳輸通道,補(bǔ)充和延伸電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)。
作者:施偉年、凌海宏   來(lái)源:《電力系統(tǒng)通信》

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