1. 概述
GPRS(General Packet Radio Service)是通用分組無線業(yè)務的英文簡稱，是一種基于GSM的移動分組數(shù)據(jù)業(yè)務,面向用戶提供移動分組的IP或者X.25連接。
GPRS采用與GSM同樣的無線調(diào)制標準、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，GPRS理論帶寬可達171.2Kbps，實際應用帶寬大約在20~40Kbps。使用GPRS技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)分組發(fā)送和接收，用戶永遠在線且按流量計費，迅速降低了服務成本。
基于GPRS網(wǎng)絡無線DDN業(yè)務是以中國移動的GSM/GPRS網(wǎng)絡為通信平臺，采用GPRS、SMS、CSD、USSD等承載方式，通過無線DDN終端設(shè)備，服務于行業(yè)用戶的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務。
2. GPRS無線DDN網(wǎng)絡的構(gòu)成
2.1 網(wǎng)絡構(gòu)成
GPRS無線DDN通信系統(tǒng)為行業(yè)用戶提供永遠在線、透明數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶摂M專用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡。可以提供點對點、外圍設(shè)備間、外圍設(shè)備與中心節(jié)點之間的通信方式，適用于信息互傳、遠程數(shù)據(jù)采集等行業(yè)應用。下面是GPRS無線DDN系統(tǒng)幾種典型的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
點~點數(shù)據(jù)傳輸：
滿足兩點之間數(shù)據(jù)傳輸要求。
－應用業(yè)務數(shù)據(jù)
...移動網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)(應用業(yè)務數(shù)據(jù)+控制數(shù)據(jù))
圖1a 點～點數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)
中心~多點數(shù)據(jù)傳輸：
滿足中心對多點的數(shù)據(jù)傳輸。
－應用業(yè)務數(shù)據(jù)
...移動網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)(應用業(yè)務數(shù)據(jù)+控制數(shù)據(jù))
圖1b 中心～點數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)
多點網(wǎng)絡傳輸：
滿足多點對多點之間的數(shù)據(jù)傳輸。
－應用業(yè)務數(shù)據(jù)
...移動網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)(應用業(yè)務數(shù)據(jù)+控制數(shù)據(jù))
圖1c圖1b 中心～點數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)
2.2 網(wǎng)絡接入方式
數(shù)據(jù)終端(DTU)的接入：
目前，中國移動GPRS網(wǎng)絡用戶可以選擇CMNET和APN兩個網(wǎng)絡接入，CMNET通常用于公眾用戶接入Internet，APN針對相關(guān)行業(yè)用戶使用。APN用戶通常在一個組內(nèi)，需要設(shè)定用戶名和密碼，具有更好的安全性，適用于行業(yè)用戶。此外，APN用戶可以申請綁定移動內(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)絡的特點和GPRS應用領(lǐng)域的具體要求進行組網(wǎng)。組網(wǎng)形式的選擇主要由業(yè)務數(shù)據(jù)量、時延、可靠性要求、數(shù)據(jù)保密性、網(wǎng)絡狀況決定。
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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專有APN；數(shù)據(jù)中心的GPRS數(shù)據(jù)終端接入點綁定固定IP地址(即至少提供一個綁定移動內(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。考慮到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 地址應由為該企業(yè)提供Internet連接的ISP提供；不存在跨區(qū)域的問題，企業(yè)數(shù)據(jù)中心服務器與中國移動GGSN服務器不必在同一城市。
方案三：專線接入，適合電力、金融、證券、工業(yè)監(jiān)控等行業(yè)使用；企業(yè)通過專線接入中國移動的路由器，移動為用戶提供公有或移動私有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，適用于沒有接入Internet、而且對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)在運營商一端放置GRE路由器，路由器不經(jīng)過GPRS防火墻直接接入GPRS內(nèi)部網(wǎng)絡。
數(shù)據(jù)中心與用戶應用程序接口：
數(shù)據(jù)中心與應用系統(tǒng)的應用軟件接口有兩種方式，即動態(tài)連接庫(DLL)和虛擬串行口的方式。動態(tài)連接庫方式需要進行接口程序的編程與開發(fā)。對于不希望對原有系統(tǒng)應用軟件進行改動的應用方式通常可采用虛擬串行口(VSP)的連接方式：
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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)過在中國移動的GPRS網(wǎng)絡實際測試，網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量和穩(wěn)定性較好，同時考慮到數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜哂嘈院托蕟栴}，建議采用UDP方式傳輸業(yè)務數(shù)據(jù)，對于無冗錯處理的文件數(shù)據(jù)傳輸可采用TCP方式。
二、傳輸效率
1） 用戶數(shù)據(jù)傳輸效率(用戶數(shù)據(jù)占網(wǎng)絡層總數(shù)據(jù)的比例)：
采用不同的組網(wǎng)方式、不同的數(shù)據(jù)包長度，有不同的傳輸效率。下面假設(shè)當前最長所能支持的最大用戶數(shù)據(jù)包長的情況下，即1024字節(jié)包長。
i.僅支持DTU主動發(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.支持雙向主動互傳：最大傳輸效率(w) = 95.9%
2） 傳輸時延(從發(fā)送到接收數(shù)據(jù)之間的時間)：
不同的數(shù)據(jù)包長度，傳輸?shù)臅r延不同。根據(jù)目前移動的網(wǎng)絡狀況，一般一個包長為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GPRS網(wǎng)絡測試的結(jié)果來看，在網(wǎng)絡正常的情況下，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)以上不會明顯增加帶寬，但會增大平均延遲，測試結(jié)果表明MTU的最優(yōu)大小是250字節(jié)左右。
3） 鏈路檢測與激活
對于經(jīng)常性傳輸和實時性要求較高的數(shù)據(jù)傳輸(如電力自動化信息)，通常需要考慮設(shè)置心跳功能，以確保電路永遠在線并激活，心跳間隔根據(jù)網(wǎng)絡質(zhì)量和應用要求進行設(shè)置。
4. GPRS無線DDN系統(tǒng)的典型應用
中國移動的GPRS無線DDN系統(tǒng)可向用戶提供數(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)的可用于大客戶抄表、配網(wǎng)/農(nóng)網(wǎng)自動化數(shù)據(jù)信息的傳輸?shù)取?br />
5. 結(jié)束語
本文簡要介紹GPRS無線DDN系統(tǒng)網(wǎng)絡構(gòu)成、組網(wǎng)和相關(guān)技術(shù)要點，旨在通過技術(shù)交流促進GPRS無線DDN系統(tǒng)在電力系統(tǒng)進行應用與推廣，為配電網(wǎng)絡綜合監(jiān)測和大客戶抄表提供經(jīng)濟、方便、有效、可靠的數(shù)據(jù)傳輸通道，補充和延伸電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡。