GSM＆GPRS在無線抄表系統(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)實現(xiàn)無線抄表比較簡單，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。基于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)見圖3。數(shù)據(jù)采集器和GPBS模塊通過串口進行通信，將采集的數(shù)據(jù)通過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，實現(xiàn)遠程抄表。其中，在通信剛開始時，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Internet接入GPRS網(wǎng)絡(luò)，需要采用動態(tài)域名，地址映射等技術(shù)，才能實現(xiàn)無縫連接。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)手冊才能設(shè)置。

3. 2 兩者的實現(xiàn)方法
GSM的SMS(Shortage Message Service)點對點短信業(yè)務(wù)是GSM Phasel標(biāo)準(zhǔn)定義的業(yè)務(wù)，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(zhuǎn)發(fā)(開機，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(fā)送數(shù)據(jù)的長度受到了限制，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(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(zhuǎn)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(nèi)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10 s，最長可達數(shù)分鐘。使用GPRS發(fā)送60 B的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳輸，系統(tǒng)組建和技術(shù)配置較為簡單，容易實現(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，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(shù)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(fù)雜系統(tǒng)。

4 本設(shè)計采用的方案
4．1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方案的設(shè)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(shè)計采用兩者結(jié)合的方法：在收發(fā)頻率高、網(wǎng)絡(luò)不擁堵時，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(luò)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(luò)擁堵時短信延時較為嚴(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。在這種實時性要求不是非常嚴(yán)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(shè)計選用了同時支持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(diào)用各種API函數(shù)的麻煩。