GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)環(huán)保數(shù)據(jù)采集通信解決方案

分類：解決方案日期：2009-07-20 08:32:03 來源：廠商

基于GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)
環(huán)保數(shù)據(jù)采集通信解決方案
一、需求分析
GPRS是目前解決移動通信信息服務(wù)的一種較完美的業(yè)務(wù)，它是以數(shù)據(jù)流量計費、覆蓋范圍廣泛、數(shù)據(jù)傳輸速度更快。GPRS的推出，為行業(yè)和企業(yè)用戶開展無線辦公提供了基礎(chǔ)設(shè)施平臺，為推動移動辦公的應(yīng)用和發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。與有線網(wǎng)絡(luò)相比，GPRS網(wǎng)絡(luò)具有租用費用低、移動辦公，不受地域制約等優(yōu)點。GPRS的出現(xiàn)為企業(yè)和行業(yè)用戶開展無線辦公提供了一種新的選擇。
GPRS通信方式更適合于環(huán)保數(shù)據(jù)采集業(yè)務(wù)，目前省環(huán)保監(jiān)測站與各采集點采用電話線傳送數(shù)據(jù)或手工抄錄，實時性差，費用也不便宜。GPRS無線傳輸數(shù)據(jù)有以下優(yōu)勢：
1． GPRS用戶可隨意分布和移動自己的網(wǎng)絡(luò)點，無須擔(dān)心線路的維護或有線在移機時導(dǎo)致的通訊中斷。建設(shè)新的營業(yè)點無需進行拉線，埋線等工作。較光纖，或?qū)＞€系統(tǒng)投資較少，設(shè)備安裝方便。
2．終端價格比較低，與DDN相比，較DTU或DDN專線Modem其終端價格便宜很多。
3．儀器設(shè)備反向控制：本系統(tǒng)對符合環(huán)?？偩种朴喌臉?biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)協(xié)議的儀器設(shè)備，可以實現(xiàn)儀器設(shè)備的時間校正、狀態(tài)報告、開關(guān)以及其他監(jiān)測、控制等功能。
4． GPRS資費便宜，計費合理。GPRS 資費包月比有線電話網(wǎng)絡(luò)資費還便宜。環(huán)保數(shù)據(jù)采集業(yè)務(wù)沒有大數(shù)據(jù)量的信息傳輸，不必要采用資費很高的專線（DDN、幀中繼）。GPRS還可根據(jù)通信的數(shù)據(jù)量和提供的服務(wù)質(zhì)量進行計費。在GPRS網(wǎng)中，用戶只需與網(wǎng)絡(luò)建立一次連接，就可長時間的保持這種連接，并只在傳輸數(shù)據(jù)時才占用信道并被計費，保持時不占用信道不計費。這樣，營業(yè)點即不用頻繁建立連接，也不必支付傳輸間隙時的費用。
5． GPRS能最好地支持頻繁的、少量突發(fā)型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。通信質(zhì)量穩(wěn)定可靠，永不掉線。
6． GPRS網(wǎng)絡(luò)接入速度快，提供了與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無縫連接。由于GPRS網(wǎng)本身就是一個分組型數(shù)據(jù)網(wǎng), 支持TCP/IP、X.25協(xié)議，因此無需經(jīng)過PSTN等網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)接，直接與分組數(shù)據(jù)網(wǎng)（IP網(wǎng)或X.25網(wǎng)）互通，接入速度僅幾秒鐘，快于電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。采用TCP/IP協(xié)議，較以前的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（集群，雙向傳呼，GSM短信息）而言，網(wǎng)絡(luò)接入更加直接方便。
7．覆蓋較好，比較很多無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（集群，雙向傳呼，CDPD，CDMA）而言，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋是最好的。
二、解決方案
1．系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)需求圖
2、系統(tǒng)方案
GPRS環(huán)保污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)方案：
(1)監(jiān)控終端部分：
A 如果采用工控機，監(jiān)控儀器通過環(huán)保智能數(shù)據(jù)集中器與工控機端軟件連接，通過通用型GPRS調(diào)制解調(diào)器建立無線數(shù)據(jù)連接；如:SARO-1000/1000E
B 如果不采用工控機，監(jiān)控儀器通過環(huán)保智能數(shù)據(jù)集中器直接與智能型GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端連接，由其建立無線數(shù)據(jù)連接；如:SARO-1000P/1000EP
(2)移動網(wǎng)絡(luò)部分：利用中國移動現(xiàn)有的GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控點和監(jiān)控中心系統(tǒng)的所有交換信息通過中國移動的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)進行加密數(shù)據(jù)傳輸；
(3)環(huán)保監(jiān)控中心部分：監(jiān)控中心服務(wù)器申請配置固定IP地址，申請配置專線或VPN與移動的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)連接，監(jiān)控中心服務(wù)器上安裝無線GPRS環(huán)保污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)軟件。
3、系統(tǒng)組成
(1) <通用型GPRS調(diào)制解調(diào)器>
通過無線GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸；如:SARO-1000/1000E
(2) <智能型GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端>
應(yīng)用嵌入式處理器進行數(shù)據(jù)處理、協(xié)議TCP/IP封裝，通過無線GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸；如:SARO-1000P/1000EP
(3) <環(huán)保智能數(shù)據(jù)集中器>
環(huán)保智能數(shù)據(jù)集中器功能強大，可支持多種通用接口方式，實現(xiàn)計量數(shù)據(jù)的存儲、預(yù)處理、傳輸?shù)榷喾N功能。環(huán)保智能數(shù)據(jù)集中器可直接通過標(biāo)準(zhǔn)接口連接到監(jiān)控儀器，完成對監(jiān)控參數(shù)的采集或進行控制操作。產(chǎn)品既可支持單個儀器設(shè)備，也可以同時支持多個儀器設(shè)備。(多家環(huán)保設(shè)備公司有成熟產(chǎn)品)
(4) <無線GPRS環(huán)保污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)軟件>
無線GPRS環(huán)保污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)軟件包括通信服務(wù)器、監(jiān)控中心服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、WEB服務(wù)器四個部分。(提供產(chǎn)品動態(tài)連接庫,軟件包根據(jù)客戶要求二次開發(fā))
A 通信服務(wù)器負責(zé)實現(xiàn)行業(yè)數(shù)據(jù)通信協(xié)議、數(shù)據(jù)代理轉(zhuǎn)發(fā)、通信設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控等功能；
B 監(jiān)控中心服務(wù)器實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析、存儲、反控等功能；
C 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進行數(shù)據(jù)存儲、備份；
D WEB服務(wù)器實現(xiàn)實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)管理、業(yè)務(wù)管理等功能。
具體實現(xiàn)時通信服務(wù)器、監(jiān)控中心服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、WEB服務(wù)器可以安裝在一臺服務(wù)器中，也可以安裝在不同服務(wù)器中。如果行業(yè)客戶要求對終端進行終端IP綁定，需要安裝RADIUS服務(wù)器，為系統(tǒng)提供AAA認證和IP綁定功能。
推薦省級監(jiān)控中心通過公網(wǎng)使用VPN接入到移動GPRS網(wǎng)，這種方式成本比較低，安全性比較高，而且速度和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量都保障；也可以通過GPRS專線接入到移動GPRS網(wǎng)，這種方式成本高，安全性高、穩(wěn)定可靠。
各級監(jiān)控中心相互之間通過VPN相連。
各監(jiān)控點使用用GPRS終端，通過移動的網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心相連。
GPRS無線業(yè)務(wù)與其他網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的性價比較
方案名稱通信方式建設(shè)成本運營成本監(jiān)控范圍傳輸速度操作方式實時性反控性
電話線MODEM監(jiān)控電話線撥號高較低窄 56KBPS 輪尋差差
ADSL監(jiān)控 ADSL 高較高窄 512KBPS 輪尋高一般
SMS方式監(jiān)控 SMS 較低較高較寬 160字節(jié)/包并行差、不穩(wěn)定差
GSM撥號監(jiān)控 CSD/GSM 較低很高較寬 14.4KBPS 并行差差
GPRS在線監(jiān)控 GPRS/GSM/SMS 較低較低較寬 21.4---85.6 KBPS 并行高良好
用于GPRS網(wǎng)絡(luò)的無線數(shù)據(jù)傳輸
經(jīng)過數(shù)年多的建設(shè)，中國移動GPRS網(wǎng)實現(xiàn)了沿海地區(qū)的全面覆蓋和山區(qū)地區(qū)的地市覆蓋，并且于2002年5.17正式向用戶提供服務(wù)。GPRS業(yè)務(wù)的高速數(shù)據(jù)傳輸、“永遠在線”、“流量計費”和“全國漫游”的特性以及中國移動的優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，滿足了不同層次客戶的需求，也為發(fā)展行業(yè)應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)。
4．專線APN傳輸方式
根據(jù)企業(yè)對網(wǎng)絡(luò)安全的特殊要求，廈門桑榮科技發(fā)展有限公司設(shè)計了基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸方案，采用了多種安全措施，主要包括：
通過一條2M 專線接入移動公司GPRS網(wǎng)絡(luò)，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有IP地址進行廣域連接，在GGSN與移動公司互聯(lián)路由器之間采用GRE隧道。
為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用于GPRS專網(wǎng)的SIM卡僅開通該專用APN，限制使用其他APN。
客戶可自建一套RADIUS服務(wù)器和DHCP服務(wù)器，GGSN向RADIUS服務(wù)器提供用戶主叫號碼，采用主叫號碼和用戶賬號相結(jié)合的認證方式；用戶通過認證后由DHCP服務(wù)器分配企業(yè)內(nèi)部的靜態(tài)IP地址。
端到端加密：移動終端和服務(wù)器平臺之間采用端到端加密，避免信息在整個傳輸過程中可能的泄漏。
雙方采用防火墻進行隔離，并在防火墻上進行IP地址和端口過濾。

5．業(yè)務(wù)流程
GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)終端上網(wǎng)登錄服務(wù)器平臺的流程為：
1）用戶發(fā)出GPRS登錄請求，請求中包括由移動公司為GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)專門分配的專網(wǎng)APN；
2）根據(jù)請求中的APN，SGSN向DNS服務(wù)器發(fā)出查詢請求，找到與企業(yè)服務(wù)器平臺連接的GGSN，并將用戶請求通過GTP隧道封裝送給GGSN；
3） GGSN將用戶認證信息（包括手機號碼、用戶賬號、密碼等）通過專線送至Radius進行認證；
4） Radius認證服務(wù)器看到手機號等認證信息，確認是合法用戶發(fā)來的請求，向DHCP服務(wù)器請求分配用戶地址；
5） Radius認證通過后，由Radius向GGSN發(fā)送攜帶用戶地址的確認信息；
6）用戶得到了IP地址，就可以攜帶數(shù)據(jù)包，對GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)信息查詢和業(yè)務(wù)處理平臺進行訪問。
6、安全方案
第一級：安全的網(wǎng)絡(luò)接入層
使用移動公司分配的專門的APN進行無線網(wǎng)絡(luò)接入；
分配特定的手機號：手機主叫號在移動GSM交換機生成，已經(jīng)進行了加密，資深的網(wǎng)絡(luò)黑客也是很難偽造手機號的。
移動在網(wǎng)絡(luò)側(cè)HLR網(wǎng)元給手機號和APN做了綁定，只有屬于行業(yè)的手機號才能訪問專用APN。黑客拿著其他手機號的GPRS終端根本無法呼叫專門的APN。
第二級：安全的終端認證
數(shù)據(jù)中心可以給每個GPRS終端分配特有的用戶ID和密碼，交換機資深黑客即使偽造了合法的手機號，但是數(shù)據(jù)中心分配給GPRS終端的用戶ID和密碼沒有，依然與數(shù)據(jù)中心建立不了呼叫，而數(shù)據(jù)中心可以周期性命令各電表數(shù)據(jù)采集點將用戶ID和密碼改掉。
第三級：安全的防火墻過濾
第四級：安全的應(yīng)用系統(tǒng)
業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在傳輸前進行加密壓縮，保障數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性。
應(yīng)用系統(tǒng)提供強大的分級權(quán)限管理，保障數(shù)據(jù)在使用過程中的安全性。
四、移動資費標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)備費用
1、該業(yè)務(wù)包括開戶費、安裝調(diào)試費、GPRS專網(wǎng)使用費以及使用GPRS 產(chǎn)生流量的資費。
1）專網(wǎng)開戶費以及安裝調(diào)試費(專網(wǎng)應(yīng)用)
開戶費：1000元
安裝調(diào)試費：500元
2）服務(wù)器端GPRS專網(wǎng)使用費(專網(wǎng)應(yīng)用)
1000元/月或者10000元/年，對終端數(shù)目不限；
3）終端GPRS 流量資費（終端應(yīng)用）
月租費（元）贈送的免費流量數(shù)（MB）超過贈送流量后的流量費（元/KB）
自由套餐 0 0 0.03
經(jīng)濟套餐 20 1 0.01
時尚套餐 100 20 0.01
商務(wù)套餐 200 不限量使用
2、設(shè)備需要終端路由器一臺在5000元左右（客戶自行選擇），每個點配備一臺GPRS無線MODEM，大概在2000-2800元之間。

五、廈門桑榮科技有限公司產(chǎn)品簡介
廈門桑榮科技有限公司

1. 概述
GPRS是通用分組無線業(yè)務(wù)(General Packet Radio Server)的英文簡稱，是在現(xiàn)在GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種承載業(yè)務(wù)，目的是為GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS采用與GSM同樣的無線調(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)，這種新的分組數(shù)據(jù)信道與當(dāng)前的電路交換的話音業(yè)務(wù)信道極其相似，因此，現(xiàn)有的基站子系統(tǒng)（BSS）從一開始就可提供全面的GPRS覆蓋。
GPRS是一種新的移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，在移動用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間提供一種連接，給移動用戶提供高速無線IP和X.25服務(wù)。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。數(shù)據(jù)傳輸速率高達160Kbps。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。從而降低了服務(wù)成本。
隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，GPRS產(chǎn)品在數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。尤其是GPRS模塊的出現(xiàn)，更加促進了這種應(yīng)用的發(fā)展。但普通的GPRS 模塊在使用時有些局限性，它沒有內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議棧，需要用戶提供TCP/IP的支持。沒有實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議解析的終端將不能直接使用GPRS無線模塊實現(xiàn)GPRS數(shù)據(jù)通信。一般中小規(guī)模CPU系統(tǒng)的資源較寶貴，在中小CPU系統(tǒng)實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧，一是費時費力，二是系統(tǒng)的負荷太大，甚至難于勝任。針對中低端CPU系統(tǒng)實際情況，桑榮公司專門設(shè)計出一款帶TCP/IP協(xié)議處理的無線MODEM GPRS-1000EP。桑榮GPRS-1000EP是一款帶TCP/IP協(xié)議轉(zhuǎn)換功能的無線GPRS MODEM，它提供一個DB9-M的RS232接口，可適用于所有帶串口的終端設(shè)備，為不具備TCP/IP協(xié)議處理的終端提供GPRS通信的能力。
2. 系統(tǒng)功能與特點
A、該款MODEM的功能：
1. 標(biāo)準(zhǔn)的AT 命令界面,方便程序設(shè)計（AT命令參見附錄一和附錄二）
2. TCP/IP Internet 內(nèi)嵌的協(xié)議棧，輕松互聯(lián)
3. RS232接口方式，更加簡便的通訊方式
4. 可通過串口升級程序
B、性能：
1. 使用低功耗高性能的CPU做處理器，16位內(nèi)部數(shù)據(jù)總線，128KBSRAM，512KB FLASH，可高速處理協(xié)議和大量數(shù)據(jù)。
2. 使用CLASS 10無線模塊，下行4個通道，上行2個通道
3. 支持TCP、IP、PPP、ICMP、UDP、TELNET、HTTP協(xié)議棧
4. 一個符合ISO7816-3IC卡標(biāo)準(zhǔn)的SIM卡座，支持符合GSM11.11和GSM11.10規(guī)范SIM卡。
5. 簡化的接口設(shè)計，使用通用的232接口和簡單的AT命令交互界面。
6. 供了更方便的電源接口，即可使用外掛電源。又可從串口直接取電。
7. 整機功耗小于3W。
8. GPRS-1000EP電路板尺寸10cm*6cm
9. 同時更具嵌入式系統(tǒng)要求，可提供內(nèi)置式模塊（不帶外殼，可通過插針與嵌入式直接系統(tǒng)相連）
3. 技術(shù)指標(biāo)
音頻/短消息
支持通話或緊急呼叫
支持全速率、增強全速率和半速率
支持雙音頻（DTME）
支持中、英文短消息
支持G3傳真
支持完善的AT命令
GPRS數(shù)據(jù)
GPRS Class 10
編碼方案：CS1 CS4
符合SMO31bis技術(shù)規(guī)范
接口
天線接口：50Ω 5MA（陰天）
SIM卡：3V/5V，自動檢測
接收靈敏度：-104dbm
發(fā)射功率：CLASS4 (2W)/GSM(900)
CLASS1(1W)/GSM(1800)
頻率誤差：<=0.1ppm
用戶數(shù)據(jù)接口：
RS-232串口數(shù)據(jù)接口
接口端子：20Pin
波特率：300~115,200 bits/s
電源
電壓：DC 4.5V~40V
功耗：通信時平均電流400mA，空閑時35mA
其他參數(shù)
尺寸
Saro-1000EP：100*60（嵌入式電路板尺寸
可根據(jù)用戶需求定制）
Saro-1000EP：110*75（不包括天線）
重量：150g
工作環(huán)境
工作濕度：-20~50度
工作頻段： 濕度范圍：0-95%,非冷凝 
GSM900 TX:880—915MHZ
RX :925—960MHZ
DCS1800:TX:1710－1785MHZ
RX:1805—1880MHZ
4. 典型應(yīng)用
GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)有很廣泛的應(yīng)用范圍，幾乎所有低速率的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)都可以應(yīng)用，如城市配電網(wǎng)絡(luò)的自動化、自來水、煤氣管道自動化、商業(yè)POS機、INTERNET接入、個人信息、股票信息、金融、交通、公安、環(huán)保、彩票等領(lǐng)域。
工業(yè)遙信、遙測、遙控
無人值班機房監(jiān)控和遠程維護（如移動基站、微波、光纖中繼站等）
城市配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸
自來水管道、閘門、泵站與水廠監(jiān)控
煤氣管道、閘門、與加壓站監(jiān)控
供熱系統(tǒng)實時監(jiān)控
水文監(jiān)控
環(huán)境監(jiān)控
其他無人值班站點（如倉庫、辦公室等）監(jiān)控
金融、零售行業(yè)
車載移動銀行
POS機聯(lián)網(wǎng)、自動柜元機（ATM）
公安交通行業(yè)
公安移動性數(shù)據(jù)查詢
交通監(jiān)控與城市路口交通信息發(fā)布
移動車輸監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)
公安、110、交警車輸監(jiān)控調(diào)度
銀行運鈔車、郵政運輸車監(jiān)控調(diào)度
出租車、公交車管理調(diào)度

網(wǎng)絡(luò)連接圖
通信處理流程：
1) 設(shè)置參數(shù)
2) 登陸GPRS網(wǎng)路
3) 建立TCP鏈路
4) 數(shù)據(jù)傳輸
5) 掛斷TCP連接
6) 斷開GPRS連接
5. 無線MODEM擴展AT命令
FUNCTIONS AT COMMANDS DETAILS 返回碼
設(shè)置IP地址 AT+IP= 設(shè)置遠端系統(tǒng)的IP地址
以w.x.y.z的格式 IPOK/IPER
設(shè)置端口號 AT+PORT= 設(shè)置遠端系統(tǒng)的端口號 PORTOK
定義PDP CONTEXT AT+CGDCONT＝設(shè)置APN OK/ER
撥號命令 ATD 撥打電話號碼 OK / BUSY /
NO CARRIER / CONNECT
關(guān)閉GPRS功能 AT+CLOSE 關(guān)斷TCP/IP連接功能 OK/ER