GSM&GPRS在無線抄表系統(tǒng)中的應用與比較
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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(shù)據(jù)的方式，對數(shù)據(jù)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(wǎng)絡資源的利用率，但網(wǎng)絡極易擁堵，數(shù)據(jù)容易丟失。GPRS攜帶有TCP/IP協(xié)議，可以接入高速的Internet，能夠傳輸大量數(shù)據(jù)。
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(fā)送用戶用量數(shù)據(jù)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(jié)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(fā)，所以其實時性較弱。測試數(shù)據(jù)表明，使用GSM短信模塊在中國移動網(wǎng)內同一地區(qū)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10s，最長可達數(shù)分鐘。
使用GPRS發(fā)送60B的數(shù)據(jù)包，平均延時時間為5s。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(shù)據(jù)傳輸，系統(tǒng)組建和技術配置較為簡單，容易實現(xiàn)。但由于使用的是短信業(yè)務，每條短信發(fā)送的數(shù)字或字母最多為160個，適合小數(shù)據(jù)量傳輸且收發(fā)頻率不高的場合。但其延時時間較長，在對實時性和收發(fā)頻率要術較高，數(shù)據(jù)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(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，按流量計費，聯(lián)網(wǎng)“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(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、實時性要求較高的復雜系統(tǒng)。
4 本設計采用的方案
4.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)量也較小的無線抄表系統(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?，本設計采用兩者結合的方法：在收發(fā)頻率高、網(wǎng)絡不擁堵時，采用GPRS方案實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸；在收發(fā)頻率低，網(wǎng)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(wǎng)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(shù)據(jù)丟失的麻煩。在這種實時性要求不是非常嚴格的抄表系統(tǒng)中，一點延時是可以接受的，但數(shù)據(jù)收發(fā)的可靠性卻非常重要。
因此，本設計選用了同時支持GSM和GPRS數(shù)據(jù)傳輸內核為MC52i（SIEMENS）的GPRSMODEM。它支持MT/MO/CB/PDU模式4種SMS模式，支持CSl-CS4數(shù)據(jù)編碼，攜帶TCP/IP協(xié)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(shù)的麻煩。
4.2 SMS和GPRS自動切換的依據(jù)和實現(xiàn)
根據(jù)上面的分析可知，對實時性要求不是十分苛刻的無線抄表系統(tǒng)，考慮其數(shù)據(jù)傳輸方案的2個主要因素是成本的高低和數(shù)據(jù)的可靠性，而決定這2個因素的則是數(shù)據(jù)收發(fā)頻率的高低和網(wǎng)絡是否擁堵繁忙。若收發(fā)頻率較高，SMS方案成本將會增加，此時選擇GPRS傳送數(shù)據(jù)可大大減小成本，較為合理；若網(wǎng)絡擁堵繁忙，GPRS方案將會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的可能，此時選擇SMS傳送數(shù)據(jù)可靠性較高。所以根據(jù)這2種情況，設計能夠根據(jù)不同的條件而自動切換數(shù)據(jù)傳輸方案將十分必要，既能降低成本，又能提高可靠性。
1）選擇GPRS的依據(jù)整個抄表系統(tǒng)通過實時時鐘（RTC）定時喚醒數(shù)據(jù)采集器中的MCU實現(xiàn)定時抄表。根據(jù)需要，定時周期設為小時、日、星期和月4種模式，分別由監(jiān)控中心計算機管理員通過GPRS模塊發(fā)布，然后MCU自動修改。若處于用水高峰期或水資源缺乏時，很有必要對用水大戶進行實時監(jiān)控，此時收發(fā)頻率較高。假設抄表周期為小時模式，每隔4小時抄一次表，則每天的費用將是日周期模式的6倍，此時采用SMS模式費用較高。因此，為了降低成本，系統(tǒng)應用程序默認傳輸方式為GPRS模式，這樣不論在哪種模式下，都可以做到降低費用。
2）選擇SMS的依據(jù)系統(tǒng)默認為GPRS數(shù)據(jù)傳輸模式，但是一旦網(wǎng)絡擁堵繁忙，GPRS模式會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象，起不到監(jiān)控數(shù)據(jù)的作用。此時很有必要讓系統(tǒng)自動切換到GSM的SMS方案，由于其通過短消息中心（SMSC）存儲轉發(fā)，可靠性很高，能確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸。判斷網(wǎng)絡是否繁忙的主要方法是通過檢測返回確認信息的延時時間是否大于預設值。若大于預設值，則認為此時網(wǎng)絡繁忙，切換到SMS模式重新發(fā)送，直到返回確認信息時，系統(tǒng)認為發(fā)送成功，然后進入休眠，等待下一次的喚醒。反之，則按照系統(tǒng)默認的GPRS方式傳輸數(shù)據(jù)。
3）系統(tǒng)軟件的設計大多數(shù)時間網(wǎng)絡都是正常的，所以系統(tǒng)大多時間處于GPRS模式，只有在很少一部分時間處于SMS模式，這樣設計不但大大降低了成本，增加了數(shù)據(jù)傳輸速率，而且提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。不管是采用GPRS模式還是采用SMS模式，都是通過軟件控制來實現(xiàn)自動切換的，這樣可以節(jié)省硬件開銷，降低系統(tǒng)成本，軟件控制流程圖如圖4所示。
圖4 系統(tǒng)流程圖
由上述兩種數(shù)據(jù)傳輸方案費用的比較可看出，采用GPRS模式，若按照每隔4小時的抄表周期進行抄表，每月將會節(jié)省13元，周期越短，節(jié)省越多。經(jīng)過測試，即使在網(wǎng)絡擁堵繁忙時，采用SMS模式以短信形式發(fā)送數(shù)據(jù)，監(jiān)控中心準確收到數(shù)據(jù)的概率幾乎是100%，只不過實時性較差一點，但是針對抄表系統(tǒng)是可以接受的。由此可見，采用GSM的SMS方案和GPRS結合的方法，利用軟件實現(xiàn)自動切換進行遠程抄表，成本將會更低，可靠性將會更高。
6 結束語
作為GSM網(wǎng)絡向第三代網(wǎng)絡過度的GPRS技術，其使用范圍非常廣泛。將其用于遠程無線抄表系統(tǒng)將會越來越普及，但在網(wǎng)絡繁忙，多個用戶同時使用同一信道時，就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象，影響系統(tǒng)的可靠性。但若使用本文提及的兩者結合的方法，根據(jù)網(wǎng)絡情況，自動選擇數(shù)據(jù)傳輸方式，提高了系統(tǒng)的智能性和可靠性，且成本較低，適合推廣。(end) 藍牙技術相關文章:藍牙技術原理
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