基于GPRSCDMA的无线数据传输系统技术说明书中文指示灯.doc

基于GPRSCDMA的无线数据传输系统技术说明书中文指示灯

18
2020年4月19日
文档仅供参考
基于GPRS/CDMA的无线数据传输系统技术说明书
一．概述
基于GPRS/CDMA的数据传输系统能够为用户提供高速、安全、永远在线的无线数据传输通道。主要针对电力系统自动化、油田油井数据收集、工业监控、环境检测、交通管理、金融、证券等部门的应用，利用公用移动网络平台（当前主要是中国移动的GPRS网络和中国联通的CDMA网络）提供的高带宽、低收费的数据通道实现用户数据的透明传输。
基于GPRS/CDMA的无线数据传输系统主要具有以下特点：
1、 应用范围广。能够应用在所有GPRS/CDMA网络信号覆盖到的地方。
2、 成本低廉。首先是建设投资小，网络建设中省去了大量的组网投资；其次是维护、运行费用低，网络运行过程中只需承担少量的终端维护运营费用。
3、 网络组建灵活、方便。由于网络的基础设施已经十分的完善，通信系统的组建只需要考虑中心站和外围布点的问题。在外围布点时能够充分利用无线网络带来的地点选择上的自由性和移动通信网络的较全面的覆盖范围。
4、 地域范围和网络密度的适应性好。当前，移动网的基站在城市中的密度大，而在乡村中则相对较小，正好满足在城市通信终端数量大、密度高而在乡村数量少、密度小的要求。
5、 支持透明数据传输。直接提供RS232、RS485接口，为用户设备提供透明的传输通道。
6、 终端永远在线。终端与数据中心的通信链路一旦建立后即可长时间保持，能够随时完成用户设备的数据传输。
7、 按流量计费。终端按照接收和发送数据包的数据流量来收取费用，没有数据传输时就不收取任何费用。
8、 传输速率高。中国移动的GPRS网络当前可提供20～40kbps的稳定数据传输；中国联通CDMA1X网络的传输速率能够高达153.6kbps。
二．应用范围
适用于各种地域范围广、分散度高、位置不确定、又要求建设和使用成本都十分低廉的数据采集和传输系统。具体说，主要包括以下方面的应用场合：
l 工业遥控、遥测、遥信
ü 行业无人值守站机房监控和远端维护（如移动基站、微波、光纤中继站等）
ü 配电网自动化系统数据传输
ü 高压供电设备监测
ü 输电网电能量数据采集
ü 自来水管道、闸门、泵站和水厂监控
ü 煤气管道、闸门和加压站监控
ü 供热系统实时监控和维护
ü 环境监测
ü 水文监测
ü 其它无人值守（如仓库、办公室等）监控
l 金融、零售行业
ü 车载移动银行
ü POS机数据传输
ü ATM/CDM机数据传输
ü 自动售货机涮卡和商品信息报告
ü 银行储蓄机机房监控
ü 移动证券交易和信息查询
l 公安、交通行业
ü 公安移动性数据（身份证、犯罪档案等）查询
ü 交警移动性数据（车辆、司机档案等）查询
ü 司机路情、路况查询
ü 车辆违章监测
ü 交通流量监控
ü 交通信息指示牌信息发布
l 移动车辆监控调度系统
ü 公安、110、交警车辆监控调度
ü 银行运钞车、邮政运输车监控调度
ü 出租车涮卡与管理调度
ü 电力工程车调度
ü 公交车调度
ü 集团车辆调度
ü 物流系统车辆调度
l 农业生产状况监控
ü 庄稼生产温度、湿度等监控
l 等等
典型的应用场合：
1、 配电网络自动化系统数据传输
配电网络自动化系统是电力部门改进供电质量、提高供电能力的重要措施，分布在路边、电线杆上、大楼内的配电开关、配电变压器，开闭所、公用及用户配电所等的配电控制与计量设备都需要得到有效的监控，但由于配电网络需要监控的点很多而且很分散，自动化信息的传输涉及面广，若使用有线传输涉及到布线施工、建设成本和可靠性等一系列问题。使用铜缆连接不但施工困难，而且也不符合电气安全的要求；使用光缆连接，能够解决电气安全问题，但成本过高、施工困难；电力线载波解决问题的方案之一，但存在载波频率分配等方面的缺陷。另外，随着部门电力改革的不断深入，对电力大客户的供电质量的监测是十分必要的，同时电量的实时计量将有效的提高供电部门的经济效益，而电力系统自己的通信网络难以满足涉及范围如此广泛的数据通信需求。基于公用移动网络的无线专用数据传输系统能够使得这些问题迎刃而解，不但传输可靠、安全、成本低、施工简单，而且组网灵活，特别适合不断发展的城市供电质量监测和计量信息的传输。
2、 交通监控、调度与交通信息发布系统数据传输
经济的发展，汽车数量的激增，使得路网通行能力已经不能满足交通量日益增长的需要。道路交通拥挤造成的运行时间延误、交通事故的增多、环境污染加剧、燃油损耗上升等状况日益加剧，引起了世界范围的社会普遍关注。实践证明从车辆方面或道路方面采取一些诸如修建足够的公路、采用道路可变信号灯等措施能够一定程度上适应交通需求日益增长、交通系统日益复杂的现状，但它们均很难有效地解决交通阻塞等问题。随着现代化信息技术的快速发展，利用先进的信息技术、通信技术、控制技术、传感器技术和系统综合技术等高新技术把车辆、道路、使用者紧密结合起来，不但能有效地从根本上解决交通阻塞问题，而且对交通事故的应急处理、车辆的调度、环境保护、能源的节约均有显著的效果。智能交通系统（ITS）就是这样应运而生的。而如何快速、可靠而安全地传送交叉路口信号设备的监视信息、车辆流量信息等交通监控信息，车辆运行与调度信息，和证件审查、规费征收等运政管理信息又是ITS系统的实现过程中需要完成一个极其重要的任务。当前，交通监控信息的传输基本上采用点对点（即路口——控制指挥中心）的方式，但随着信息容量的增加，点对点的传输模式所需的费用越来越高，虽然采用有线网络传输能够节约费用，但现阶段存在较大延时，网络技术还需进一步完善。而交通信息的发布主要采用Internet交管网站、电台、电视等方式来完成，但实时性、灵活性和实用性方面均存在着很大不足。而构建基于公用移动网络的无线专用数据传输系统则能够有效解决这些问题。
3、POS机和ATM/CDM机数据传输
POS机数据传输是指POS机与银行之间的数据传送，主要用于顾客使用银行卡支付时对顾客的付款进行确认及顾客帐户的管理。当前，POS机与银行之间的联网主要采用两种方式：
n 电话拨号方式：当用户刷卡之后，POS机就自动拨打银行数据中心的号码来与数据中心建立连接，进行数据传送。采用这种方式，顾客每刷卡一次，POS机就拨号一次，适合于单台POS机使用，适用于小型超市等。
n 专线方式：多台POS机用RS232接口联网后经过一条数据专线连接到银行数据中心，这种方式适合大中型超市。
由于刷卡量、通信费用、设备等因素，在中国主要采用第一种方式，但随着市话费用的上升和刷卡数量的增加，刷卡成本上升较大。因此，各国有和商业银行迫切需要利用现代通信技改进现有用卡环境并支持不断出现的新业务。
ATM/CDM机数据传输是指ATM/CDM机与银行之间的数据传送，主要用于对顾客使用银行卡进行存款、取款、转帐、查询余额、外汇兑换、票据支付、证券交易等业务活动时的帐户管理。与POS机相似，ATM/CDM机与银行之间当前的联网方式也主要采用电话拨号和专线两种，而且也主要采用电话拨号方式。因此也与POS机存在着相似的问题。而基于公用移动网络的无线专用数据传输系统具有设备成本低、数据传输安全可靠、使用灵活方便等特点，非常适合POS机和ATM/CDM机数据传输应用。

三．系统构成与组网方案
基于GPRS/CDMA的无线数据传输系统主要由数据采集/处理系统、终端管理系统、前置机和数据终端（WTE）等几部分组成。
组网方式如图1所示：

图1 基于GPRS/CDMA的无线数据传输网络

数据采集中心所在的中心局域网经过Internet接入到GPRS/CDMA无线数据网络，远端监控设备所采集的信息经过GPRS/CDMA终端设备（WTE）以无线方式传送至位于数据采集中心的前置机，前置机对数据进行基本的处理和协议格式转换后，把数据送至数据采集/处理系统；同样，数据采集/处理系统的响应或指令也能够经过前置机和终端设备发送给远端监控设备。在数据采集中心还设置了一个终端管理系统，它能够对系统中所存在的各个无线终端设备进行管理。
根据应用场合和客户要求的不同，我们将采取不同的组网方案，以使得客户的网络系统具有最优异的性能。
四、数据采集系统
1．功能描述
数据采集系统主要用于即时或定期循环收集网络中无线终端设备所传送的数据，并将数据存入数据库服务器以便用户使用。从数据通信的观点来看，数据采集系统相当于串行通信接口到网络接口转换的终端服务器，为用户经过网络收集数据提供透明通道。
数据采集系统配置有多种接口，可连接各种类型的中继线路（包括无线、有线和宽带数据网络等），实现与移动通信网之间大容量通信，保证大量的数据集中时不会在数据集中主站产生瓶颈。
2．硬件构成
数据采集系统采用PIII及以上计算机，它能够单独存在，也能够和数据库服务器宿主于一台物理的服务器。
数据采集系统与移动通信网络的数据中继接口采用无线数据终端、有线调制解调器和宽带网络适配器等中继设备来实现。
3． 软件构成
数据采集系统的软件主要包括通道调度和切换控制、接口协议转换、数据加密/解密和数据转存等几个部分。其中，通道调度和切换控制部分完成控制通道在网络与网络之间，中继线与中继线之间切换，自动实现通道之间的互为备份，同时也完成来自各个移动终端的数据流量的控制，提高了整个系统的可靠性；接口协议转换部分完成各种中继接口协议转换；数据加密/解密部分根据加密/解密算法还原数据；数据转存部分将处理过的数据存入数据库。五、网络管理系统
由于基于公用移动网络的无线专用数据传输网是建立在公用移动网络的可管理性是比较差的，及时发现故障和排除故障的手段和能力都不足。为此，需要一个功能强大的网管系统，经过对各个无线终端、网络终端和网络通道不断的监测来及时地发现故障，并准确地定位故障。同时网管系统还可管理网络的数据通信流量，为网络管理费用提供基础数据。
基于公用移动网络的无线专用数据传输网的网管系统负责管理所有的无线数据终端设备、数据采集系统、数据通信通道、数据通信端口，提供对上述设备的监测和配置功能，记录通道的占用数据，管理通信系统的通道占用计费等。
网管系统的主要包括管理功能和用户界面两个部分。
基于GPRS/CDMA的无线数据传输网络的网管系统的管理功能分成以下几个方面：
1．无线终端设备管理
对无线终端设备进行监视，自动发现终端的接入，对终端进行认证管理，给出终端的具体工作情况，以及终端参数的配置等。
2．网络性能管理
对指定的终端或者具体端口的数据流量进行实时的监视，同时对信号质量、数据速率、传输迟延、响应时间、服务质量等方面的性能指标进行实时的数据采集，实现对网络性能的实时监视。
3．系统故障管理
系统能够及时发现无线终端设备和网络中发生的故障，经过滤和分析后确定网络故障的根源和性质，并向网络管理员发出告警信息，同时向网络管理员提供排除故障的一些帮助，如有可能，可自动对故障进行排除。
4．计费管理
鉴于基于公用移动网络的无线专用数据传输网中的数据终端进行通信时均需要向公用移动网络运营商支付一定的费用，因此网管系统也需要具备一定的计费管理功能以保证数据终端的正常运行。六．无线数据终端设备（WTE）
基于GPRS/CDMA的数据终端设备为机卡分离的即插即用型终端，内置TCP/IP/UDP协议栈，数据传输速率最高达115.2Kbps。支持永远在线，可经过AT命令进行远程控制，采用简单而有效的加密/解密方法，提供一定级别的安全性。支持话音业务、电路型数据业务和分组数据业务，提供音频接口，方便维护操作；支持双音多频（DTMF），支持全速率、增强型全速率和半速率；支持定点发送方式和小区广播方式的短消息业务；能够快速建立高速的Internet连接，可根据用户要求进行协议转换，完成透明数据传输，支持专用协议的开发，实现与用户专用数据源的对接。
WTE的主要由GPRS/CDMA无线通信模块、数据处理和通信控制电路、接口控制电路和电源等部分组成。无线通信模块采用SIMCOM或AnyData公司的GPRS/CDMA模块，具有无线空中接口和串行通信接口，能完成射频（RF）信号和基带信号的处理；终端控制器采用ATMEL公司的工业级ARM处理器，并在此平台上移植了嵌入式操作系统和相关的网络协议软件，运行稳定可靠、能实时高效地处理多个系统任务。接口控制电路能支持RS232、RS485、以太网、SIM卡等多种设备接口，终端通信时的最大功耗为2A，空闲时仅为20mA。
Ø WTE的接口示意图

u A：电源开关
u B：电源插孔：＋5V/3A开关电源适配器
u C：RS485接口：左边为＋，右边为－
u D：RS232接口：标准DB9插针
u E：终端编程口：系统更新程序使用
u F：外置天线接口：外接SMA标准天线
Ø WTE的状态指示灯

u PWR（电源）：电源指示灯，用来指示电源是否供电正常。
u INI（初始）： 设备初始化指示灯，点亮表示终端设备初始化完成。
u NET（网络）：网络状况指示灯，点亮表明终端已经链接上GPRS/CDMA网络。
u LNK（链接）：链接指示灯，点亮表明终端已经和中心站建立链接。
u STA（状态）：终端状态指示灯，快闪（64ms On / 1s Off），表明正在寻找网络，慢闪（64ms On / 3s Off）表明已经完成网络位置注册。
u RDY（准备）：终端就绪指示灯，上电后点亮表明终端已经成功读取内部配置信息，开始拨号链接，当拨号链接成功LNK指示灯亮了以后，终端开始注册中心站，注册成功后RDY指示灯熄灭，表明终端已经准备就绪，能够进行数据传输了；有数据传输的时候，RDY指示灯也会点亮，表明终端正在进行数据转发。当RDY快闪（500ms On / 500ms Off）时表明终端处在等待链接状态。
Ø WTE的正常工作状态及参数配置过程
终端上电后，红色PWR（电源）指示灯点亮，接着黄色RDY（准备）指示灯点亮后表明终端已经准备就绪，几秒钟后，STA（状态）指示灯由快闪变为慢闪，表明WTE已经完成网络位置注册，接着INI（初始）指示灯点亮表明终端完成初始化工作，开始连接GPRS/CDMA网络，大约十秒钟之后NET（网络）指示灯点亮表明终端已经和GPRS/CDMA网络连接成功，几秒钟后LNK（链接）指示灯点亮表明终端已经和系统的中心站建立了链接，当RDY（准备）指示灯熄灭后就表明终端已经经过了中心站的认证，能够进行用户数据传输了。在用户进行数据传输的过程中RDY（准备）指示灯会间歇地点亮表明WTE内部正在进行数据转发。当需要改变终端的配置参数时，将RS232交叉线一端连计算机的串口，另一端连接到WTE的RS232端口，把WTE右侧的拨动开关拨到CONF（配置）侧，然后将WTE上电，经过WTE的专用配置软件就能够把需要配置的相关参数输入到WTE里。配置成功后，配置软件会返回成功提示信息，同时WTE的RDY（准备）指示灯会点亮，这时再将拨动开关拨回到NORM（正常）端，WTE即能够新配置的参数工作。
Ø WTE使用中的一些典型故障及处理
1、WTE上电后PWR（电源）指示灯正常点亮，但RDY（准备）指示灯不亮。则检查配置开关的状态，NORM代表正常工作状态，CONF代表参数配置状态，正常情况下应置为NORM状态。如果置为NORM状态后上电RDY（准备）指示灯依然不亮，则对WTE重新进行参数配置，配置的步骤参考前文所述。
2、STA（状态）指示灯持续快闪。则检查WTE的天线是否连接正常，当地的网络信号覆盖状况是否良好。
3、NET（网络）指示灯始终不亮。则检查SIM的GPRS/CDMA业务是否开通并有效
4、NET（网络）指示灯正常点亮但LNK（链接）指示灯始终不亮。则检查前置机及其网络是否正常工作。
5、NET（网络）指示灯亮后，黄色的RDY（准备）指示灯不熄灭。这是WTE未能经过中心站的登记注册，请检查WTE的名称是否合法。
6、WTE加电开机后一切正常，但采不上数据。则检查WTE的通信配置和设备是否一致，包括通信端口，通信波特率，校验位等参数是否相符。
Ø WTE应用指标
物理接口：
l 提供RS-232和RS-485接口，传输速率300～115200bps
l 提供10M以太网接口RJ45
l SIM卡：3V/5V，自动检测
天线：
l SMA标准车载天线
电源：
l +5V / 3A电源适配器
外形尺寸：
l 160*100*30mm（长*宽*高）
工作温度：
l －20～＋700C
工作湿度：
l 5％～95％（无凝结）