GSM＆GPRS在無(wú)線抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用與比較

3 GSM和GPRS的比較和選擇
3．1 技術(shù)復(fù)雜性的比較
利用GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無(wú)線抄表比較簡(jiǎn)單，它由光電直讀表頭、數(shù)據(jù)采集器、GSM模塊和監(jiān)控中心組成。數(shù)據(jù)采集器與監(jiān)控中心通過(guò)GSM模塊連上GSM網(wǎng)絡(luò)即可，以短信的形式將數(shù)據(jù)通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到監(jiān)控中心，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示?；?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/GPRS">GPRS的抄表系統(tǒng)由光電直讀表頭、數(shù)據(jù)采集器、GPRS模塊、Intemet網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控中心組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。數(shù)據(jù)采集器和GPBS模塊通過(guò)串口進(jìn)行通信，將采集的數(shù)據(jù)通過(guò)GPBS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送，然后再接入Intemet網(wǎng)絡(luò)，最后傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表。其中，在通信剛開(kāi)始時(shí)，GPRS模塊首先發(fā)起連接監(jiān)控中心，監(jiān)控中心從收到的數(shù)據(jù)包中獲得必要的信息后，兩者才能建立通信。監(jiān)控中心通過(guò)Internet接入GPRS網(wǎng)絡(luò)，需要采用動(dòng)態(tài)域名，地址映射等技術(shù)，才能實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。綜上所述，GPRS的安裝、配置和技術(shù)要求比GSM復(fù)雜得多，一般需要參考相關(guān)手冊(cè)才能設(shè)置。

3. 2 兩者的實(shí)現(xiàn)方法
GSM的SMS(Shortage Message Service)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)短信業(yè)務(wù)是GSM Phasel標(biāo)準(zhǔn)定義的業(yè)務(wù)，它通過(guò)專有控制信令信道傳送，短消息通過(guò)短消息中心(SMSC)來(lái)存儲(chǔ)，并在可以傳遞時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)(開(kāi)機(jī)，處于服務(wù)區(qū)內(nèi)等)，且傳輸采用專有信道，可靠性很高，不過(guò)傳輸速率有所限制。對(duì)其控制可以使用Block模式、Text模式和PDU模式，不管哪種方式，其發(fā)送數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度受到了限制，因此SMS適合小數(shù)據(jù)量的傳輸。
GPRS采用分組交換技術(shù)，突破了GSM采用電路交換的專有信道傳輸數(shù)據(jù)的方式，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行打包(Packet)透明傳輸，因此多個(gè)用戶可以同時(shí)利用同一無(wú)線信道進(jìn)行傳輸，提高了網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，但網(wǎng)絡(luò)極易擁堵，數(shù)據(jù)容易丟失。GPRS攜帶有TCP／IP協(xié)議，可以接入高速的nte-met，能夠傳輸大量數(shù)據(jù)。
3．3 費(fèi)用及延時(shí)比較
GSM的SMS方案進(jìn)行抄表費(fèi)用包括：2個(gè)GSM模塊共600元，2張SIM卡共80元，在傳輸過(guò)程中，GSM模塊以每天1條短信的頻率定時(shí)發(fā)送用戶用量數(shù)據(jù)包，每條短信為0．1元，每月的費(fèi)用為3元，若以小時(shí)為周期抄表，費(fèi)用則更高。GPRS方案費(fèi)用包括：1個(gè)GPRS模塊400元，SIM卡一張40元，每月最低資費(fèi)套餐5元，流量為30M，以每條短信100字節(jié)計(jì)算，折合約30萬(wàn)條短信，若采用SMS方案頻繁抄表費(fèi)用將非常高。
由于短消息需在SMSC存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，所以其實(shí)時(shí)性較弱。測(cè)試數(shù)據(jù)表明，使用GSM短信模塊在中國(guó)移動(dòng)網(wǎng)內(nèi)同一地區(qū)和品牌的手機(jī)之間，非短信高峰期，手機(jī)信號(hào)良好的情況下，一條短信的時(shí)間延遲時(shí)間至少為10 s，最長(zhǎng)可達(dá)數(shù)分鐘。使用GPRS發(fā)送60 B的數(shù)據(jù)包，平均延時(shí)時(shí)間為5 s。綜上，GPRS方案成本較低，實(shí)時(shí)性高。
3．4 二者的適用范圍
GSM的SMS和GPRS自身的工作原理和特性決定了它們各自的適用場(chǎng)合和范圍。利用GSM的SMS進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，系統(tǒng)組建和技術(shù)配置較為簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。但由于使用的是短信業(yè)務(wù)，每條短信發(fā)送的數(shù)字或字母最多為160個(gè)，適合小數(shù)據(jù)量傳輸且收發(fā)頻率不高的場(chǎng)合。但其延時(shí)時(shí)間較長(zhǎng)，在對(duì)實(shí)時(shí)性和收發(fā)頻率要術(shù)較高，數(shù)據(jù)量較大的場(chǎng)合，其性價(jià)比將大大折扣，不再適用。
GPRS的工作原理保證了它既能支持間歇的爆發(fā)式數(shù)據(jù)傳輸，又能支持偶爾的大量數(shù)據(jù)的傳輸。數(shù)據(jù)傳輸速度快，按流量計(jì)費(fèi)，聯(lián)網(wǎng)“永遠(yuǎn)在線”方式則可以保證通信雙方更加快速實(shí)時(shí)地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。因此基于GPRS的系統(tǒng)適合于這種通信頻繁、數(shù)據(jù)量大、實(shí)時(shí)性要求較高的復(fù)雜系統(tǒng)。

4 本設(shè)計(jì)采用的方案
4．1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方案的設(shè)計(jì)
綜上所述，對(duì)處于“長(zhǎng)時(shí)間休眠，短時(shí)間工作”的工作模式，實(shí)時(shí)性要求不是很高，數(shù)據(jù)量也較小的無(wú)線抄表系統(tǒng)，采取GSM的SMS方案即可滿足要求。但為了降低成本，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，本設(shè)計(jì)采用兩者結(jié)合的方法：在收發(fā)頻率高、網(wǎng)絡(luò)不擁堵時(shí)，采用GPRS方案實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸；在收發(fā)頻率低，網(wǎng)絡(luò)擁堵時(shí)，采用GSM的SMS方案，以短信的方式進(jìn)行遠(yuǎn)程抄表。這種做法可能在網(wǎng)絡(luò)擁堵時(shí)短信延時(shí)較為嚴(yán)重，但是可以避免采用GPRS方案而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失的麻煩。在這種實(shí)時(shí)性要求不是非常嚴(yán)格的抄表系統(tǒng)中，一點(diǎn)延時(shí)是可以接受的，但數(shù)據(jù)收發(fā)的可靠性卻非常重要。
因此，本設(shè)計(jì)選用了同時(shí)支持GSM和GPRS數(shù)據(jù)傳輸內(nèi)核為MC52i(SIEMENS)的GPRS MODEM。它支持MT／MO／CB／PDU模式4種SMS模式，支持CSI-CS4數(shù)據(jù)編碼，攜帶TCP／IP協(xié)議棧，可以直接通過(guò)AT指令就能接入Internet，省去了常用的TCP／IP處理模塊及編程時(shí)調(diào)用各種API函數(shù)的麻煩。