GSM＆GPRS在無線抄表系統中的應用與比較

3 GSM和GPRS的比較和選擇
3．1 技術復雜性的比較
利用GSM網絡實現無線抄表比較簡單，它由光電直讀表頭、數據采集器、GSM模塊和監控中心組成。數據采集器與監控中心通過GSM模塊連上GSM網絡即可，以短信的形式將數據通過GSM網絡發送到監控中心，其系統結構圖如圖2所示。基于GPRS的抄表系統由光電直讀表頭、數據采集器、GPRS模塊、Intemet網絡和監控中心組成，其系統結構見圖3。數據采集器和GPBS模塊通過串口進行通信，將采集的數據通過GPBS網絡發送，然后再接入Intemet網絡，最后傳輸到監控中心，實現遠程抄表。其中，在通信剛開始時，GPRS模塊首先發起連接監控中心，監控中心從收到的數據包中獲得必要的信息后，兩者才能建立通信。監控中心通過Internet接入GPRS網絡，需要采用動態域名，地址映射等技術，才能實現無縫連接。綜上所述，GPRS的安裝、配置和技術要求比GSM復雜得多，一般需要參考相關手冊才能設置。

3. 2 兩者的實現方法
GSM的SMS(Shortage Message Service)點對點短信業務是GSM Phasel標準定義的業務，它通過專有控制信令信道傳送，短消息通過短消息中心(SMSC)來存儲，并在可以傳遞時轉發(開機，處于服務區內等)，且傳輸采用專有信道，可靠性很高，不過傳輸速率有所限制。對其控制可以使用Block模式、Text模式和PDU模式，不管哪種方式，其發送數據的長度受到了限制，因此SMS適合小數據量的傳輸。
GPRS采用分組交換技術，突破了GSM采用電路交換的專有信道傳輸數據的方式，對數據進行打包(Packet)透明傳輸，因此多個用戶可以同時利用同一無線信道進行傳輸，提高了網絡資源的利用率，但網絡極易擁堵，數據容易丟失。GPRS攜帶有TCP／IP協議，可以接入高速的nte-met，能夠傳輸大量數據。
3．3 費用及延時比較
GSM的SMS方案進行抄表費用包括：2個GSM模塊共600元，2張SIM卡共80元，在傳輸過程中，GSM模塊以每天1條短信的頻率定時發送用戶用量數據包，每條短信為0．1元，每月的費用為3元，若以小時為周期抄表，費用則更高。GPRS方案費用包括：1個GPRS模塊400元，SIM卡一張40元，每月最低資費套餐5元，流量為30M，以每條短信100字節計算，折合約30萬條短信，若采用SMS方案頻繁抄表費用將非常高。
由于短消息需在SMSC存儲轉發，所以其實時性較弱。測試數據表明，使用GSM短信模塊在中國移動網內同一地區和品牌的手機之間，非短信高峰期，手機信號良好的情況下，一條短信的時間延遲時間至少為10 s，最長可達數分鐘。使用GPRS發送60 B的數據包，平均延時時間為5 s。綜上，GPRS方案成本較低，實時性高。
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合和范圍。利用GSM的SMS進行數據傳輸，系統組建和技術配置較為簡單，容易實現。但由于使用的是短信業務，每條短信發送的數字或字母最多為160個，適合小數據量傳輸且收發頻率不高的場合。但其延時時間較長，在對實時性和收發頻率要術較高，數據量較大的場合，其性價比將大大折扣，不再適用。
GPRS的工作原理保證了它既能支持間歇的爆發式數據傳輸，又能支持偶爾的大量數據的傳輸。數據傳輸速度快，按流量計費，聯網“永遠在線”方式則可以保證通信雙方更加快速實時地進行數據交換。因此基于GPRS的系統適合于這種通信頻繁、數據量大、實時性要求較高的復雜系統。

4 本設計采用的方案
4．1 系統數據傳輸方案的設計
綜上所述，對處于“長時間休眠，短時間工作”的工作模式，實時性要求不是很高，數據量也較小的無線抄表系統，采取GSM的SMS方案即可滿足要求。但為了降低成本，提高數據傳輸的可靠性，本設計采用兩者結合的方法：在收發頻率高、網絡不擁堵時，采用GPRS方案實現數據的傳輸；在收發頻率低，網絡擁堵時，采用GSM的SMS方案，以短信的方式進行遠程抄表。這種做法可能在網絡擁堵時短信延時較為嚴重，但是可以避免采用GPRS方案而導致數據丟失的麻煩。在這種實時性要求不是非常嚴格的抄表系統中，一點延時是可以接受的，但數據收發的可靠性卻非常重要。
因此，本設計選用了同時支持GSM和GPRS數據傳輸內核為MC52i(SIEMENS)的GPRS MODEM。它支持MT／MO／CB／PDU模式4種SMS模式，支持CSI-CS4數據編碼，攜帶TCP／IP協議棧，可以直接通過AT指令就能接入Internet，省去了常用的TCP／IP處理模塊及編程時調用各種API函數的麻煩。