GPRS

GPRS（共12篇）

GPRS 篇1

GSM-R系统引入通用分组无线服务业务 (GPRS) 网络, 为GSM-R运营者由话音业务向综合信息服务领域拓展提供了重要的网络平台, 并为GSM-R向3G演进打下基础。基于GSM-R的GPRS网络已在青藏铁路完成测试工作, 可以满足铁路运营要求。但基于GSM-R的GPRS网络建设在我国尚处于初期, 优化经验相对较少, 网络存在某些问题。为更好地保证服务质量, 需要对网络优化流程和评估指标等方面进行分析, 以改善网络质量。GPRS网络优化分为核心网优化和无线网优化。GPRS无线网是影响GPRS服务质量的关键, 在此重点研究GPRS无线网的优化。GPRS系统以GSM-R网作为承载, 共用相同基站和频谱资源, 决定了GPRS与GSM-R网络优化相互关联和制约。在网络优化过程中, 针对2个网络的共同点进行重点优化, 对于两者互相冲突的地方, 现阶段应以话音为主, 在保证GSM-R网络质量的基础上, 尽可能提高GPRS的服务质量。

1 GPRS网络优化流程

GPRS网络优化流程包含数据统计分析、进行数据传输 (DT) 和呼叫质量拨打 (CQT) 测试分析, 以及参数调整等 (见图1) 。

(1) 采集数据。主要包括无线接入网网元管理系统 (OMC-R) 上的统计数据、告警数据和网络测试数据。

(2) 数据优化。

——系统容量分析:分析PCU (Packet Control Unit) 是否充足, 分组数据信道 (PDCH) 分配是否合理。

——干扰分析:干扰意味着高误码率导致数据包重传, 如果干扰强度大或时间过长, 将会中断服务。

——Gb接口 (SGSN和BSS间接口) 性能分析:了解基站控制器 (BSC) 内的接入点 (APN) 分布、应用分布、各类业务的上下行比例、不同业务的忙小区, 便于有针对性地采取优化。

(3) 测试优化。

——D T测试:包括对应上传下载的逻辑链路控制 (RLC) 层上下行吞吐量、RLC层上下行重传率、小区重选次数、小区重选平均间隔时间等指标。

——C Q T测试:反映G P R S端到端的性能, 包括GPRS附着与去附着测试、分组数据协议 (PDP) 激活与去激活测试、文件传输协议 (FTP) 上传和下载测试等。

(4) 通过系统性能指标判定网络是否符合要求。如不符合, 需找出原因进行调整, 并确认问题是否有效解决。如果调整无效, 重新制定方案直到问题解决。问题解决后, 收集实施后的网络数据, 生成优化报告。

2 GPRS网络优化性能评估指标

目前, GPRS网络优化评估指标已相对完善, 网络质量可从业务性能指标和网络资源利用方面进行考察。

(1) 业务接入性能:包括附着成功率、附着响应时间、分组寻呼成功率、PDP激活成功率、PDP激活响应时间、分组信道立即指配成功率等指标。

(2) 网络质量:包括基于源站和基于位置的路由协议 (TBF) 指配成功率、TBF中断率、TBF平均数据吞吐量、TBF平均时长、RLC重传率、小区重选次数、路由区更新成功率、ping/ftp和网络发起的PDP上下文去激活统计等指标。

(3) 业务质量:目前青藏铁路采用用户数据包协议 (UDP) 方式, 可以测试相关质量。

(4) 资源利用情况:包括无线资源的利用状况和Gb接口的资源利用率等内容。

(5) GPRS/GSM综合指标:包括由于动态信道被用作GPRS信道而导致电路业务发生小区内切换的次数、电路业务抢占分组业务信道的次数、寻呼信道 (PCH) /允许接入信道 (AGCH) 队列长度、动态分配信道上分组和电路的业务量比例、由于GPRS引入是否导致掉话率和接通率的改变等方面。

3 GPRS网络重要无线参数设定

3.1 BSC资源利用 (用于调节GSM-R与GPRS网络间资源)

(1) FPDCH:该参数设定小区内静态PDCH的个数。增大此参数值可保证GPRS的业务质量, 但将减少GSM-R可用的信道资源。通常, 每个小区应至少设置1个静态PDCH信道, 否则在语音拥塞情况下, GPRS业务将停止, PCU中的数据被丢弃。目前GPRS以小数据量为主, 对拥塞较为敏感, 而对得到的时隙个数不太敏感。如果设置静态PDCH, 语音拥塞时仅影响数据吞吐量和用户的感知度。如果小区的GPRS业务量较高, 可适当增加静态PDCH配置的数量 (最多4个) 。

(2) PILTIMER:是管理动态PDCH的时间阈值, 当一个动态PDCH成为空闲状态后, 将被放入空闲列表, 同时启动时钟, 超过PILTIMER值后, 该动态PDCH由分组域返回电路域。增加PILTIMER的数值后, 会降低动态PDCH的业务负荷, 但由于空闲状态的PDCH长时间不清空, 会占用资源。

(3) T B F_L I M I T:由T B F_U L_L I M I T和TBF_DL_LIMIT分别设定上下行平均每个PDCH上可同时承载TBF的门限值。在1个小区中, 某方向上平均每个PDCH上承载的TBF数超过该方向门限值时, 该小区会尝试对新的TBF分配新的数据对象信息的特征值 (PSET) (连续4个时隙, TS0—3或TS4—7) 。当希望更多用户共享PDCH资源时, 可增大此参数值, 同时降低分配PDCH的业务负荷;当希望用户占用更多的PDCH资源时, 可减少此值, 以提高用户的感知速率。公网中该参数一般设为2~3, 在青藏铁路上, 由于现阶段用户所需传输的数据量较小, 对传输速度要求并不高, 可将此参数设置得稍高。

3.2 网络配置

(1) 网络运行模式:GPRS建设初期, 大多采用没有Gs接口且没有配置分组公共控制信道 (PCCCH) 的方式, 因此网络运行模式为2。

(2) 信道编码方案:共4种, 现阶段均采用CS-1和CS-2。在公网中, 能保证GSM语音业务正常的无线环境下, 均可使用CS-2。由于铁路对可靠性要求很高, 因此需考虑实际环境中采用CS-2方式的可靠性问题。对青藏铁路CS-1和CS-2方式分别进行测试, 表明2种方式均可满足铁路的可靠性要求。

3.3 定时器参数

定时器参数设置较为灵活, 表1和表2给出参数设置建议。其他定时器参数现阶段均可使用缺省值。

3.4 重选参数

由于在GPRS建网初期, GPRS小区重选过程使用C1和C2准则, 同GSM-R的重选准则相同。因此, 参数中仅路由区参数的设置同GSM-R网络参数设置无关。其他参数的修改都会影响GSM-R网络, 在修改这些参数时, 需要考虑对电路域的影响。

(1) 路由区 (RA) :路由区所覆盖的范围大小在系统中是一个关键因素, 若RA覆盖范围过小, 会加重系统中的信令流量;反之, 会导致寻呼的负荷过重。可以通过统计寻呼负荷和信令链路负荷情况, 确定是否需要调整路由区的大小。由于GPRS业务主要以移动台发起的呼叫为主, 不存在Gs接口等, 因此青藏铁路可以设置为1个位置区只包含1个路由区。

(2) TEMPORARY_OFFSET (阻隔相邻两小区的标识进程) 和PENALTY_TIME (处理时间进程) :由于沿铁路线进行网络覆盖, 通常采用线状覆盖方式。当采用单层网覆盖时, 每个服务小区只有相邻的2个小区;采用双层网覆盖时, 每个服务小区有5个相邻小区, 分别是服务小区所在层的2个小区和另一层的3个小区。处于空闲模式的移动台周期性监测6个接收电平最强的非服务小区, 目前每个服务小区只有5个相邻小区, 且都会被移动台记录在邻小区列表中, 显然此时TEMPORARY_OFFSET和PENALTY_TIME都不起作用, 因此这2个参数对GSM-R系统来说无任何影响。

(3) CELL_RESELECT_OFFSET (小区重选偏置) :若设置该小区此参数比邻小区大时, 则更易选择该小区, 反之亦然, 此值用于平衡网络中的业务量。对于沿铁路线类似的车站, 建议此值设置相同;对于双层网结构, 建议主用网设置较高, 备用网较低, 使用户选择在主用网中。

(4) CELL_RESELECT_HYSTERESIS (小区重选迟滞) :对每个小区都起作用, 一定程度上减少频繁的小区重选。由于沿铁路线, 2小区的邻接处都是高速列车移动地区, 因此建议将此参数设置为2~4 dB。

(5) RA_RESELECT_HYSTERESIS (路由区重选迟滞) :表示在不同路由区中小区重选附加滞后值, 其设置类似于CELL_RESELECT_HYSTERESIS。

参考文献

[1]王玲玲, 钟章队.国内外GSM-R最新发展[J].世界电信, 2003 (11)

[2]王明慧.中国发展战略分析[J].西南交通大学学报 (社会科学版) , 2006 (3)

GPRS 篇2

GPRS对应于GSM中的9.6kbps的数据业务，与之不同的是GPRS是通过分组交换来实现高速率的数据传输，换句话说，GPRS是对GSM数据业务的改进,是在GSM中实现高速数据传输的手段，

可见，WAP是高层应用，而GPRS是底层传输。可以引用著名的邮递信件的例子来说明WAP与GPRS的关系：如果说WAP是平信或贺卡或明信片，那么GPRS和GSM的CSD(9.6kbps电路交换的数据业务)就是运送信件的交通工具，只不过后者是汽车，前者则是飞机罢了。

GPRS能发电子邮件吗? 等 篇3

请问，手机开通GPRS后，稿子、图片能通过手机发短信的方式传送到你们的电子邮箱中吗？

（深圳市宝安区泡汤）

本栏主持：GPRS是“General Packet Radio Service”的简称，通用无线分组业务，是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接。通俗地讲，GPRS是一项高速数据处理的技术，方法是以“分组”的形式传送资料到用户。

手机开通GPRS后，可以发送短信及邮件到收件人的手机号码或者电子邮箱（通过GPRS网络）、兼容文件的文件名。GPRS按流量或月租计费，收费较贵，而且各通讯公司收费标准不一，请各位读者慎重使用。

喜欢医学的我怎样更好地帮助病人？

今年21岁的我来自广西，由于从小体弱多病，所以很想成为一位合格的医生。高中毕业后，我便跟一位老中医挖草药。师傅不但传授给我很多治病的方法和草药，还教我要凭医学助人为乐。

现在，我在珠海打工，从书报刊、身边的打工朋友中了解到好些人均在承受病痛折磨时还遭受过无良医生的欺骗，我想更好地为病人服务，可苦于没有医师资格证书，心里很难受。请问，我怎样才能帮助到那些受病魔困扰的人呢？

（珠海市金鼎镇王艳涛）

本栏主持：对于你的无私奉献精神，我非常感动。如果每一位医生都有良好的医德，病人及其家属将会减少多少痛苦啊。喜欢医学的你已经具备了做医生最基本的条件——崇高品德。但是，要名正言顺地做一名医生，必须有医师资格证书。你已经有高中学历，文化基础较好，我建议你努力寻找途径，争取到医学学校进修，考取医师资格证书，才能更好地为病人服务。

我该放弃还是坚持？

我是一名音乐写作爱好者，可除了上班、下班就是加班，空余的时间不多，偶尔有点空闲时，我就编词编曲，或者挥笔写作。在个别人或老乡的眼里，我简直是个疯子。他们说：“你又不做老师，经常写字干什么？又做不了歌星，唱歌也是白唱。”想想也是，自编的歌除自己欣赏外，别无它用。现在，厂里规定星期天不上班，空余时间较多些，我想写点什么，但总觉得周围的人在讥笑我，指手画脚地说我，令我很苦闷。我是放弃这所谓的爱好还是坚持呢？

（增城石滩镇刘小红）

本栏主持：一个人除了工作，还必须有一定的业余爱好点缀，生活才能更加充实，更加丰富多彩。音乐与写作均属于文艺类，可以舒缓、调节压抑的心情，提高自己的学识。你周围的朋友讥笑你，是因为他们没有这方面的爱好，不懂其中乐趣。俗话说：道不同不相为谋。与其跟志趣不同的人计较，不如放宽心情在追求自己的爱好中自得其乐。

长了灰指甲怎么办？

我是一位21岁的女孩，相貌清秀，可是，那一个个灰白增厚的指甲让我感到很苦恼，甚至在别人面前会下意识自卑起来。爱美之心人皆有之，为了治疗，我吃过西药，那是一种极贵又对身体有害的药，吃了几次见效了，可没多久又重新长出了灰指甲。广告上的外用药物我也试过，可效果不大。每当看到手上那几个丑陋的灰指甲，我连上班都没了劲头。我好苦恼，不知姐姐有何良方？

（湖南省宁乡县阿丽）

本栏主持：灰指甲是指（趾）甲感染致病真菌引起的甲真菌病，医学上称为甲癣。它不仅影响手指美观，而且是皮肤真菌病的重要传染源，因此，应该给予积极的治疗。

治疗灰指甲首先要明确诊断。引起甲板色泽、厚度改变的不全是真菌病，有些皮肤病，如：银屑病、湿疹、红皮病等，全身或局部营养不良，某些内科疾病、遗传病都可以使甲板外观发生改变。治疗前应找皮肤科医生诊断，必要时通过化验检查来确诊。

灰指甲的传统治疗方法主要是外治法。可以局部涂抹5%的碘酊，外用达克宁霜等抗真菌的药膏。这种治疗方法简便易行，但由于指甲的生长速度很慢，为保证新生的甲板不被真菌感染，需要持续不断地涂药6~9个月。最近，国内、外药厂开发出许多治疗灰指甲的外用药，采用药物剥甲或在药物中加入渗透剂方法，增加药物对甲板的透入，提高了疗效。

GPRS用户行为特征分析 篇4

关键词：数据分析,GPRS网络,信令监测,用户行为特征

0 引言

随着移动通信和互联网的技术的结合,移动互联网业务成为当今世界发展最快、市场潜力最大、前景最诱人的业务,截止到2012年9月底,全球移动互联网用户已达15亿[1]。在移动互联网技术中,GPRS技术是一种基于GSM系统的无线分组交换技术,提供端到端的、广域的无线IP连接。作为现有GSM网络向第三代移动通信演变的过渡技术,它在许多方面都具有显著的优势,如传输速率高、费用低廉等。以GPRS为技术支撑,可以实现诸如电子邮件、电子商务、移动办公、网上聊天、基于WAP的信息浏览、PDA终端接入、综合定位技术等功能。目前中国移动GPRS网络已覆盖全国所有省、直辖市、自治区,网络遍及240多个城市。为更好支撑市场精细化营销工作,并同时对数据网络进行优化,各大省市移动运营商对GPRS信令监测系统建设的要求越来越高。

GPRS网络逻辑体系结构如图1所示[2]。Gn接口是GPRS网络信令监测工作中起关键作用的接口之一,对其进行监测将有效实现各大省市运营商的目标。

目前国内对Gn口的信令分析处于百家争鸣的状态,如杨斌提出的与七号信令监测系统相结合的Gn接口信令监测系统[3],还有王东提到的通过对GTP控制面和数据面相结合的研究[4],以及文献[5]中提出的集群式的GPRS核心网业务安全监测系统。本文采用的是一种专门用来解析GPRS信令面数据的系统,可以通过对信令数据进行解析和处理,并通过后续数据用户行为分析来达到信令监测的目的。

1 GPRS信令数据采集

1.1 系统部署位置

本文所实现的信令监测系统名称为GPRS信令解析系统,它是一个专门用来分析GPRS信令数据的典型协议解析系统。它提供了针对不同版本GPRS信令的分析机制,包括针对控制面流量的报文解封装、控制面消息分类处理、用户状态维护、信息分类统计和消息结果上报等等。在核心网的骨干链路,为了能够采集到用户完整的上下线信令,我们将系统部署在Gn接口GGSN (网关GPRS支持节点)一侧。部署的拓扑结构如图2所示:

其中在SGSN (GPRS服务支持节点)和GGSN部署的报文镜像设备,是通过分光器或其他方式镜像出现网真实报文数据,通过特定协议的封装后(如通用路由封装协议),将报文传输到GPRS信令解析系统所在的服务器。系统通过解析这些报文,可以实时的将用户真实的上下线情况反映在系统所产生的记录中,这些记录可存到本地的服务器,也可通过网络传输到远端数据处理中心进行分析。

1.2 系统功能模块

功能模块是系统逻辑功能的抽象概述,和真正的系统并不一定是一一对应的关系。本文介绍的GPRS信令采集系统模块如图3所示。

报文解析与分类模块负责从服务器网卡上接收报文,经过处理后将符合要求的报文传给GTP (GPRS隧道协议)消息处理模块进行协议分析。解析出来的用户和网络信息先放入发送缓存队列,由结果上报模块从队列中取出并发送给其他数据关联模块进行后续的处理。在处理信令交互的过程中,系统也产生大量的本地记录,主要是通过定时轮询机制来触发统计的记录。下面对各个模块进行简要描述

M1:报文解析与分类模块

该模块负责解析报文、并对报文进行分类,为后续处理做准备。当流量输入系统后,该模块负责判断是否为所需要的报文,如果不是则丢弃。对于所需报文,则按照协议格式进行解包、并按协议消息类型对报文进行分类,提取关键信息,统计相关内容,为下一阶段处理做准备。

M2:消息处理模块

该模块按照相关协议中不同消息类型进行协议状态维护及流转。先将不同消息类型的报文内容,提取存入相应的数据结构,然后依照协议状态,在哈希表中建立相应的状态或流转至下一状态。

M3:哈希表维护模块

系统采用哈希表来维护移动用户上下线的状态,而该模块负责哈希表中各个表项的添加、删除等操作。此外还负责哈希表之间的状态转移操作。作为协议状态的缓冲表,必须有一个专门的功能模块负责维护,否则系统无法对哈希表进行管理操作。

M4:轮询模块

该模块的主要功能是定时轮询哈希表,对表中存储时间大于超时时间的表项进行更新或删除。该模块的设立,主要是为了应对一些特殊情况的出现。这些情况一般会导致用户上下线的流程不能正常结束,这样在哈希表中就会多出一些“坏死”的状态。增加轮询模块后,对于这种“坏死”表项,轮询模块会对其进行更新和清除,避免了哈希表无限增大的问题。

M5:资源管理模块

该模块负责系统中内存资源和Socket资源的分配和回收,相对于直接由操作系统负责资源分配与回收的传统机制,该方法有更强的针对性和更好的合理性。

M6:结果上报模块

从缓冲队列中将用户上线、更新、下线的结果取出,按照预设的信息格式,将结果封装成报文发送至其它对接系统。

M7:信息统计汇聚模块

对系统中各个阶段的统计数据进行汇聚,并按类别定时导出,从而实现以状态维护和累计统计为主的系统处理功能。如汇聚累计在线人数,累计上线、下线人数等。

M8:系统日志记录模块

该模块记录系统所产生的所有行为,并按照某种规范表达出来。可以通过该日志为系统进行排错,或者根据这些信息调整系统的某些参数。该模块为系统诊断提供了参考依据。

1.3 系统记录输出

用户一旦完成上下线会话,系统都将生成相应的会话记录,由于本文只分析用户的会话行为特征,因此下面只列出用户的上下线记录的格式和内容,如表1所示。

2 GPRS用户行为特征分析

目前,GPRS信令采集系统已帮助各大省市运营商达到了流量采集的目的。在系统准确完成对真实网络的流量采集后,对这些数据进行分析也是信令监测工作的重要内容。本文主要是对系统所监控区域的在2012年3月份的输出数据而进行的分析。

用户会话的过程是指用户在上网时进行一次上线和下线的过程,其会话行为是用户最基本的上网行为,它能够反映用户的上网特征,如在线时长的变化和上网频繁度。通过对用户会话行为进行分析,将有助于探清用户产生的网络流量在数量、时间和空间上的分布,也有助于分析用户在上网时间或网络内容等方面的需求,分析结果可以为运营商的网络优化和服务定制提供有力依据。

2.1 在线人数随时间变化

GPRS信令采集系统统计记录的频率为5分钟,即将一天的时间分为288个时间点,通过对这些时间点的数据进行分析,我们能够揭示移动互联网在线人数随时间的变化规律。

通过对系统产生的大量统计记录进行对比,发现所观测的在线人数变化在一个月内的四个星期基本保持一致,选取其中的一周(2012年3月5号0点至2012年3月12号0点)在线人数变化绘成分布如图4所示。

由图4可知,一周之内用户的在线人数随时间的变化趋势基本相似,但是周末的在线人数和工作日略有不同。

工作日和周末出现在线会话数最大和最小的时刻基本相同,最大出现在19点30分附近,而最小出现在凌晨5点附近。在线人数从晚上23点之后处于减少的状态,且一直持续到凌晨5点。而在白天,从凌晨5点到中午12点,在线人数一直处于递增的状态,在中午12点半左右达到局部的最大值,但随后在线人数又出现小幅度的下降。从下午2点左右一直持续到晚上19点半,又出现在线人数增加的情况。可以看出在线人数的这种变化趋势,和人们的日常生活作息有极大关联,如今GPRS网络已成为人们日常生活获取娱乐和新闻的重要手段,因此不难理解这种变化趋势:从晚上22点到次日5点,无疑是人们睡觉休息的时间,人数必然会减少。从早上7点开始,会话数快速增加,说明人们日常工作的开始。到中午12点出现一个小高峰,有可能是因为人们利用午餐休息时间用手机进行上网娱乐,下午的低谷说明人们正忙于各自的工作。而晚上22点的在线人数高峰,是因为人们在睡前可能再次用手机上移动互联网进行新闻浏览。

可见,人们的日常作息影响着移动网络的流量,而我们在对网络流量进行监控后,针对负载的变化而采取相应的控制,以确保网络的稳定运行。

由图还可以知道,虽然工作日和休息日的在线人数变化趋势基本相似,但是在数量上还是存在差异。周末凌晨的时候比工作日同一时间段的人数多,可能是因为GPRS用户更倾向于在周末熬夜休闲或工作。而在白天,周末的用户数比平常的用户数少,可能是因为用户多用其他方式接入到互联网居多。

为了更进一步的分析在线人数在一天的内的变化趋势,本文把此周的工作日和周末各数据点分别算出平均值,对比工作日和周末的一天内在线人数的变化如图5所示。

对比可知,休息日相对于工作日变化幅度较小。在凌晨5点的最低点,工作日平均在线人数为504291,而休息日的平均在线人数为521274。在晚上19点30分的最高点,工作日平均在线人数为784639,休息日平均在线人数为781152。下表是对工作日和休息日的统计量进行描述,并且计算了他们之间的Pearson相关性。在统计学中,Pearson相关性是用来检查两个变量X和Y之间是否有相互关系(主要是线性相关),它是由Karl Pearson在19世纪80年代从Francis Galton介绍的想法基础上发展起来的。两个变量之间的Pearson相关系数定义为它们的协方差与它们方差积的商,即:

Cov(X,Y)是X与Y的协方差:

分别是X、Y的方差

由上述的定义可知相关系数的取值范围在[-1,1]的区间内,系数大于0则说明变量存在正的相关关系,小于0则表示存在负的相关关系。当相关系数接近1时,说明两个变量之间存在较强的相关性。

通过数据处理,算出工作日和休息日的相关系数如表2所示。

可以看出,工作日的变化幅度较休息日大,但是均值比休息日小,从Pearson系数可知它们的相关性很强,因此它们的变化趋势相近。

2.2 用户上下线随时间变化

我们以5分钟为粒度一天划为288个时段,然后统计每个时段内用户的上下线情况。监测用户的上下线情况有助于我们进一步了解用户的总体行为规律。

由于一周内每天的变化趋势都相似,因此任意选取某天内用户的上下线情况绘成分布如图6所示:

可以看出,上下线的人数也随着时间变化有着相应的规律,上下线人数在凌晨4点到5点间达到低谷,从凌晨5点到上午9点左右上下线人数均有上升的趋势,其中上线的人数较多。在上午10点左右,上下线人数均达到最大值,说明此时用户的上下线活动非常频繁,随后上下线人数趋于稳定。直到晚上20点,下线的用户数比上线的用户数较多,这也与在线人数分布相符合。

为了更清楚地分析上下线人数和在线人数之间的关系,现将在线人数、上线人数和下线人数进行数据标准化,绘出它们的分布如图7所示:

由图7可知,在晚上10点半到凌晨4点的时段在线人数是逐渐下降的,且下降幅度越来越小,上线人数和下线人数也呈下降趋势,且下线人数稍高于上线人数,这说明此时段很多用户开始准备休息。4点到6点期间,在线人数趋于稳定,此时也是一天中在线人数最少的时刻,同时,上下线人数大小也基本保持一致,两条曲线保持重合,数值也是全天中最小值。这说明此时段大部分用户已经休息,而有少部分用户仍然在通宵工作或娱乐。从6点到12点的时段,在线人数大幅度上升,一直达到极大值,且上升幅度先增大再减小,上线人数与下线人数也在上升,上线人数一直稍高于下线人数,这说明此时段用户陆续开始一天的工作和娱乐;6点到9点的时间段内上下线人数与在线人数同时大幅度增加,但上下线人数增加领先于在线人数的增加,此时段人们多在上班的路上,8点到9点期间上下线人数达到最大,在线人数仍然在继续增加,但增加幅度开始逐渐减小,此时段恰好大部分用户刚开始上班,同时也说明会话中存在着大量的短连接,即用户上线后很快下线,关于这个情况会有后续分析。

中午12点到晚上21点的时段,在线人数虽有波动,但变化不大,曲线没有较大起伏,上下线人数曲线一直处于重合状态,对在线人数基本无影响。另外,下午12点到16点,虽然在线人数没有大的变化,但是用户上线人数与下线人数比较少,可推断是因为此时段是上班时间,用户的上下线减少,在线用户中存在较多长会话。下午16点到19点左右,在线人数变化较小,但上线人数与下线人数变化较大,达到一天中极高值,这可能是下班期间,用户在回家的路上用手机上网而导致,人数无大变化说明存在较多的短会话。晚上19点到21点,在线人数保持平稳,但上下线人数较之前减少,此时间是用户吃完晚饭进行晚上工作或娱乐的时间段,因此上下线情况较为稳定,可推断有较多的长会话。晚上21点之后,在线人数逐渐减少,且下降幅度越来越大,下线人数稍高于上线人数,且上下线人数差值也越来越大,这说明大部分用户陆续开始休息。

2.3 用户在线时长分析

根据GPRS隧道协议,本文中定义的用户在线时长为:从GPRS信令采集系统接收到用户的创建响应报文(即用户成功创建PDP上下文)开始计时,到接收到删除响应报文为止的时间间隔[6],在线时间的单位为秒。

通过对一天之内的用户在线时间做统计发现,用户的短连接次数较多,而长的在线时间较少,图8是以5分钟为时间粒度,描绘出用户的在线时长分布图。

图8中,为更清楚的展现会话数与在线时长的对应关系,横坐标与纵坐标均取以10为底的对数值。我们可以看出,会话数与在线时长的分布属于重尾分布,随着在线时长的增加,会话数在不断减少。其中在线时长大部分集中在短的时间段内,说明会话中存在着大量的短会话。也存在多达几天的在线时长,但是这种情况相对较少。表3是计算出的用户在线时长占比表。

3 结论

本文通过分析由GPRS信令采集系统获得的真实移动网络数据,得到了网络所在地的用户会话行为特征规律。文章分别对在线人数、用户的上下线人数、用户的在线时长以及各个指标之间的相关性进行分析。得出了以下结论:移动用户的上网习惯与日常生活规律密切相关,工作日与休息日的在线与上下线分布规律都相同;移动会话多为短连接,在线时长与会话数呈重尾分布,这对运营商进行流量控制具有积极的意义。

参考文献

[1]中国互联网络信息中心(CNNIC).第30次中国互联网络发展状况统计报告[Z].北京:中国互联网络信息中心(CNNIC), 2012. ??CNNIC.The 30th statistical report on internet development in China[Z].Beijing:CNNIC,2012.(in Chinese)

[2]文志成.GPRS网络技术[M].北京:电子工业出版社,2005. WEN Z C.GPRS Network Technology[M].Beijing: Publishing House of electronics industry,2005.(in Chinese)

[3]杨斌.移动通信网中GPRS中Gn接口的信令协议分析[D].重庆:重庆大学,2003 YANG B.The Gn Interface Protocol Analysis In GPRS Of Mobile Communication Network[D].Chongqing: University Of Chongqing,2003.(in Chinese)

[4]王东.GTP协议的安全威胁以及防护方案研究[D].北京:北京邮电大学,2010 WAND D.Threats On The GTP Protocol And The Protection Design[D].Beijing:Beijing University of Post and Telecommunications,2010.(in Chinese)

[5]吴祖光,邹仕祥,徐子平,叶乐,黄标.GPRS隧道协议研究与GPRS模拟环境实现[J].军事通信技术,2012,33(1): 76-80. WU Z G,ZOU S X,XU Z P.GPRS Tunneling Protocol and Implementation of GPRS Simulation Environment[J]. Journal of Military Communications Technology,2012,33 (1):76-80.(in Chinese)

营销活动策划——GPRS套餐 篇5

活动目的：

通过与移动、联通定制专属OPPO FREE系列手机的GPRS优惠套餐的合作项目，一方面为已使用OPPO FREE系列手机的用户提供方便，另一方面可转变潜在消费者为实际消费者，开阔OPPO FREE系列手机的市场。

对于OPPO公司，OPPO FREE系列手机作为智能手机，它的各种应用尤其是云端技术的运用对手机流量要求量很大，而目前中国市场GPRS的费用又相对较贵；OPPO FREE系列手机又是定位于大学生这一群体，这一群体本身对手机流量就有很大的需求。对于移动、联通运营商，此GPRS优惠套餐主要是在OPPO FREE系列手机上市后的推广阶段，因此套餐的有效期限是三个月。当三个月之后，费用恢复正常，可对于OPPO FREE系列的手机拥有者来说他（她）依然需要很大的手机流量，因此他（她）仍然会定制GPRS套餐。

因此，通过与移动、联通定制专属OPPO FREE系列手机的GPRS优惠套餐，十分契合大学生这一群体对手机的特定需求，为OPPO FREE的上市推广开辟了广阔的市场前景。

活动主题：

与移动、联通定制专属OPPO FREE系列手机的GPRS优惠套餐合作项目 活动时间：

OPPO FREE系列手机正式上市推广后的三个月

活动具体安排：

第一阶段，在OPPO FREE系列手机上市之前与移动、联通商定定制专属OPPO FREE系列手机的GPRS优惠套餐，并开展新闻发布会通过新闻媒体造势宣传；

第二阶段，在OPPO FREE系列手机正式上市前一星期左右，移动、联通运营商将对其手机拥有者定时发布系统消息，主要内容是宣传专属OPPO FREE系列手机的GPRS优惠套餐；

GPRS 篇6

1.系统构成和功能概述

（1）系统构成。该系统利用电子式多功能电压监测仪作为基本的数据采集单元，GPRS以无线网络和Internet作为通信通道构成配电网运行实时监测系统，主要由多功能电压监测仪GPRS通讯模块、GSM公用数字通讯网，移动服务商网关，公共互联网，专有服务器和供电所监测中心构成。

（2）DY2型电压监测仪（GPRS），是依据电力行业标准开发研制的，专门用于监测电网电压的运行质量的电子仪表，该仪器以单片机和GSM/GPRS无线网络技术为核心，集监测，记录，远程通讯于一体的智能化仪器。它具有对电网电压进行实时监测、数值统计分析、存储和多种形式的报表打印等功能，并采用GPRS/短消息通讯方式来收发数据，是新一代高科技管理系统。该系统建网方便、无需布线、一次性投资少、设备运行维护费用低和几乎不受区域限制等特点。可随时利用GPRS通讯方式实现联网通讯，将电压监测数据传输到供电部门的计算机上，实现数据的传输，无论距离长短。GPRS模块直接内置在仪表内部，在供电部门使用的原有管理软件计算机上，增加TCP/IP协议收发数据的功能，就可完成和GPRS数据服务器之间的数据传输。

2.GPRS介绍

2.1　GPRS的特点

GPRS具有传输速率高、接入速度快、可永久连接、丰富的数据业务的特点。对于用户来说GPRS具有如下好处：计费合理、覆盖广泛、业务丰富、性能优越。可向用户提供多种服务。

2.2　GPRS系统

2.2.1　GRPS的逻辑结构

GPRS是在GSM网络的基础上增加SGSN和GGSN这两种网络实体以及Gb、Gn/Gp、Gi、Gr、Gf、Gd、Gs、Gc等接口而实现的。在上述接口中，Gs和Gc接口是可选接口，需要SGSN与MSC/VLR配合实现诸如联合位置更新、经由GPRS进行CS寻呼等功能时，就应选用Gs接口；如果选用Gc接口，GGSN可直接从HLR获取位置信息，则如果未选用Gc接口，GGSN则需通过其他SGSN或GGSN从HLR获取位置信息。

2.2.2　GPRS网络的基本结构

来自MS的用户信令与数据在BSS之后分流，电路业务经A接口去往MSC/VLR进入GSM核心网，分组业务则经Gb接口去往SGSN进入GPRS骨干网。在GPRS骨干网内部，各GSN实体之间通过Gn接口相连，它们之间的信令和数据传输都是在同一传输平台中进行的，所利用的传输平台可以在ATM、以太网、DDN、ISDN、帧中继等现有传输网络中选择。GPRS骨干网中的SGSN和GGSN还通过Gr/Gc、Gs、Gf、Gd等接口分别与HLR、MSC/VLR、EIR、SMS-GMSC等原GSM网络实体相连，这些实体之间的通信只涉及信令，利用SS7网络进行通信。

2.2.3　GPRS传输协议

接口射频部分：采用与GSM相同的传输模式；MAC/RLC协议：提供分组数据传输的信道，其中RLC协议可支持MS与BSS之间的有确认和无确认两种模式的数据传输；LLC协议：它与RLC协议是相对独立的，在MS与SGSN之间提供一条高度可靠的加密的逻辑链路用于数据传输。LLC协议也可同时支持有确认和无确认两种模式。LLC层可支持多种QoS延时级别；SNDCP协议（Subnetworkdependentconvergenceprotocal）：作为网络层与链路层的过渡，将IP/X.25用户数据进行分段、压缩等处理后送入LLC层进行传输。Gb接口L1bis：物理传输层。网络业务（NetworkService）该层基于帧中继，用于传送上层的BSSGPPDU。BSSGP协议：在传输平台上，该协议用于在BSS与SGSN之间提供一条无连接的链路进行无确认的数据传送；Gn接口L1/L2：底层传输网络相关的协议，底层传输网络可以是ATM、以太网、DDN、ISDN、帧中继等；UDP/TCP：UDP提供差错保护，用于承载不要求可靠传输的GTPPDU。TCP提供流量控制以及丢失和差错保护，用于承载要求可靠传输的GTPPDU；IP：GPRS骨干网协议，用于路由用户数据和控制信令。GPRS骨干网可先采用IPv4，最终将使用Ipv6．GTP协议（GPRStunnellingprotocal）：用于GPRS骨干网中GSN之间数据和信令的隧道传输，它将用户的PDPPDU用GTP字头封装用于标识特定用户。

2.3引入GPRS业务对现有GSM网络的影响

2.3.1网络设备

a.对于MS和BSS部分。无线接口的主要修改在于：无线接口的信令部分包括MAC/RLC，SNDC以及高层的信令等；逻辑信道与物理信道的映射、信道编码部分；物理层的无线链路部分包括功率控制、同步、时间提前等算法。MS支持GPRS的移动台一般在软硬件上均需改动。以传送分组数据业务为目标的GPRS业务，一般其终端都具有连接PC适配接口，以便与多种数据应用终端的连接。BTS基站不需要修改硬件设备，仅需进行软件的升级。当引入CS-3，CS-4信道编码时，目前大部分厂家的Abis接口的帧结构要发生变化。BSC为了支持GPRS，需要在BSC增加分组控制单元（PCU）。PCU需要支持BSC至SGSN的Gb接口，由于该接口采用帧中继方式，原有电路型的交换设备无法使用，必须增加新的硬件设施完成与SGSN的连接。同时，PCU还完成信道指配和无线信道管理等工作，包括广播控制信道和功率控制等。

b.对于网络部分。需要新增网络交换设施SGSN和GGSN。SGSN：与BSS接口，主要完成GPRS的移动性管理、加密和计费等功能；　GGSN：与分组数据网络接口；对于原有网络设施需要进行软件升级并配备一些网络接口连接：HLR：需要增加GPRS的相关数据，包括用户签约的GPRS业务种类和移动用户所在的SGSN的号码，以及SMS是通过MSC来传送还是GPRS网络来传送；HLR需增加与SGSN、GGSN（可选）等网络实体间的Phase2+的MAP信令接口；　MSC/VLR：当采用MSC与SGSN之间的Gs接口时，需要对于MSC/VLR进行软件升级并配备相应接口，以支持联合位置更新和寻呼；短消息业务中心：需增加与SGSN的接口，采用现有MAP信令也可实现短消息业务在GPRS中的传送；计费系统：应能够根据SGSN和GGSN采集的计费信息，建立适合于分组数据业务的计费处理系统；操作维护中心：OMC-R需要增加无线资源管理的相关数据，OMC-S部分增加了SGSN和GGSN两个网络单元，应增加其相应的管理数据和程序。

2.3.2传输网络

传输网络的投资在整体网络建设中占用相当大的比重。由于目前蜂窝网络的业务主要为电路型业务因此主要采用PCM2Mb的线路，随着GPRS骨干网络的不断发展，有选择地采用帧中继、ATM等传输方式以提高传输有效性，适应业务和网络的发展。

2.3.3无线网络的规划

GPRS与智能家居系统 篇7

智能家居,又称为智能化住宅,它是家庭内部通过一定的传输介质(如电力线、双绞线、同轴电缆、无线电、红外线等)将家庭中的各种设备(如照明系统、环境控制、安防系统、网络家电等)连接起来,采用统一的通信协议,对内实现资源共享、对外能通过家庭网关与外部网络互联进行信息交换。与普通家居相比,智能家居能够提供给人们舒适、安全、高品位的家庭生活空间,还能够提供全方位的信息交互功能,帮助家庭与外部保持畅通的信息交流,优化人们的生活方式,帮助人们有效地安排时间,增强家居生活的安全性,甚至为各种能源费用节约资金。

2. GPRS短消息业务

GPRS作为GSM分组数据的一种业务,很大程度上拓展了GSM无线数据业务空间。其业务主要包括Internet接入、WAP、专网接入、基于终端安装业务、专线接入、GPRS短消息等7种业务,在智能家居系统中我们选用GPRS短消息业务作为本系统的业务。

短消息(Shot Message)业务是GSM系统提供给用户的一种数字业务,通过无线控制信道进行传输,经短消息服务中心完成存储和转发功能。短消息业务包括两类:一类是点到点短消息(SMS-PP),即由一个用户发给另一个用户少量的文字或数据信息。另一类是广播短消息(SMS-CB),即由短消息广播中心收集用户所需要的信息广播给用户。这两种方式都可以在网络暂时无法将消息传递给移动台的情况下,将信息在网络中记载下来,当发现移动台可达的情况下通知相应的实体重传消息,因此具有很高的可靠性。

SMS提供了一种有保证的双向服务,其中短消息服务中心完成信息的存储和转发功能。它不用拨号建立连接,把要发的信息加上目的地址发送到短消息服务中心,经服务中心完成存储后再发送给最终的用户。短消息业务可以使网络端知道被叫方是否己经收到短消息,如果传送失败,被叫方没有回答确切消息,短消息服务中心会保留所传的消息,一旦网络发现被叫方能被叫通时,消息能被重发,以确保被叫方能收到,所以即使当目的GSM终端没开机时信息也不会丢失。

3. 智能家居系统基本模块

无论是家居的远程控制还是本地控制,都需将家庭内部设备连接在一起,构建一个家庭网络。家庭网络技术是以各种无线或有线方式,将家庭范围内所有家电、安防系统、各类只能终端设备与外部相连接的一种新技术。

经过充分分析现有的智能家居解决方案,结合自己的调查研究提取出智能家居远程控制系统四个最为基本的功能模块家庭网关模块、家庭安全防范模块、家庭设备自动控制模块、智能家居远程通信模块。结构框图如图1。

(1)家庭网关模块在智能家居的实现过程中,家庭网关占据至关重要的位置。家庭网关是连接外部公网和家庭私网的关口,既负责家庭内部对公网的访问和交互,又负责用户从公网上对家庭网络的访问和控制,另外还要负责家庭内部设备的互联、互控等操作,因此,家庭网关成为智能家居研究的重点。

(2)安全防范模块智能家居应用的一个重要方面就是安全防范,主要包括家庭外部非法入侵预防和家庭内部环境安全监测两个大的方面。其中比较成熟的监控技术有无线门磁窗磁技术、声音传感器技术——驻极体话筒、主动红外传感器技术和热释电红外传感器技术。

家庭内部环境安全的目标是环境检测、判断与远程交互、报警。检测的内容包括可燃气体浓度、有毒气体浓度、二氧化碳浓度、一氧化碳浓度、甲烷浓度、火警,高档家居还配有噪音、湿度、温度等检测内容。所有对象数据都通过特定传感器获取,检测的结果作为报警的依据,可以通过家庭网关将报警信息发送至用户、小区物业或者相关部门,也可以通过电话直接报警。

(3)家电控制模块智能家居的初衷是解决家庭设备的自动控制问题,将更多的设备通过某种方式连接,达到统一、集中控制,为家庭生活带来方便。因此,现代智能家居的最基本的功能需求体现在家庭设备的自动控制,家庭设备自动控制模块也就成为其最基本的模块。

(4)智能家居的远程通信智能家居的最终目的是为“满足人们对舒适、方便、高效和符合绿色环境保护的需求”。“方便”要求家庭内部系统能够通过家庭对外接口,实现家庭外部的远程控制。智能家居家庭对外通信×功能就在此,具体而言,它提供一个家庭内部和外部的通信链接,通信的内容是数据信息或指令信息,重要的通信媒介有Internet、电话、GSM/GPRS短信等。

4. 智能家居系统解决方案

智能家居的远程通信流程可以描述为:手机发出短信到移动GPRS网络中心,GPRS网络中心将短信内容按照GPRS模块中SIM卡号转发到相应的GPRS模块,本系统中用的是TT68,家庭网关中央处理器循环检测GPRS模块中的接收信号,当GPRS接收到短消息后,短消息通过串口传给处理器,使处理器产生一个接收中断,然后处理器接收短信内容并进行分析,按照分析结果对家居进行相应的控制操作或是数据传送。同理,当家居内部出现意外情况,例如非法入侵等产生的报警信号,主控模块就将已经设定内容的短消息通过GPRS模块传送至小区监控中心或用户手机。基于GPRS的远程通信控制系统流程图如图2所示。

5. 结束语

目前,智能家居实现的功能包括:家居安防,家庭内部出现盗抢、火灾、燃气泄漏等紧急情况,能自动将报警信息传到物业管理中心或主人手机;家电远程监控,即通过个人电话或互联网实现对家用电器,如空调、热水器和灯等的监视和控制;远程抄表,水、电、气表自动显示并抄送到管理中心,解决入户抄表的低效率、干扰性和不安全性。除此之外,可视对讲、家庭信息服务、增值服务,如在智能终端网上购物等,复杂的智能系统将是我们下一步的研究目标。

参考文献

[1]任德华.智能家居的发展动向与问题探讨.http:/www.cefoc.cn//Article/shijue.

[2]杨德斌.家居智能化的探讨.基建优化,2005,26卷:93～95.

[3]徐敏.GSM/GPRS无线数据通信终端技术的研究与实现.华东师范大学.2004.3.

[4]申力.基于GPRS的数据传输应用.南京理工大学,2004.3.

GPRS的基本技术浅谈 篇8

GPRS (General Packet Radio Service, 通用分组无线业务) 是在现有的GSM移动通信系统基础之上发展起来的一种移动分组数据业务。GPRS主要通过在GSM数字移动通信网络中引入分组交换功能实体, 从而支持采用分组方式进行的数据传输。GPRS系统可以看作是对原有的GSM电路交换系统进行的业务扩充, 以满足用户利用移动终端接入Internet或其它分组数据网络的需求。

GPRS包含丰富的数据业务, 如:PTP (Point To Point, 点对点) 数据业务, PTM-M (Point To Multipoint, 点对多点) 广播数据业务、PTM-G (Point To Multipoint-Group, 点对多点群呼) 数据业务、IP-M广播业务。这些业务已具有了一定的调度功能, 再加上GSM phase II+中定义的话音广播及话音组呼业务, GPRS已经能够完成一些调度功能。

2、GPRS的基本原理

2.1 GPRS网络实体。

GPRS网络引入了分组交换和分组传输概念, 使GSM网络对数据业务的支持从网络体系上得到了加强。GPRS网络其实是叠加在现有的GSM网络上的另一网络, GPRS网络在原有的GSM网络的基础上增加了SGSN (服务GPRS支持节点) 、GGSN (网关GPRS支持节点) 等功能实体。GPRS共用现有GSM网络的BSS系统 (但要对软硬件进行相应的更新) ;同时GPRS和GSM网络各实体的接口必须作相应的界定;另外, 移动台则要求提供对GPRS业务的支持。GPRS支持通过GGSN实现和PSPDN的互联, 接口协议可以是X.75或者是X.25, 同时GPRS还支持和IP网络的直接互联。下图是GPRS核心网、传统话音通信之间的常规性组网结构:

1) GPRS MS。 (1) 终端设备。TE (Teminal Equipment, 终端设备) 是终端用户操作和使用的计算机终端设备, 在GPRS系统中用于发送和接收终端用户的分组数据。TE可以是独立的桌面计算机, 也可以将TE的功能集成到手持的移动终端设备上, 同MT (Mobile Terminal) 合二为一。 (2) 移动终端。MT (Mobile Terminal, 移动终端) 一方面同TE通信, 另一方面通过空中接口同BTS通信, 并可以建立到SGSN的逻辑链路。GPRS的MT必须配置GPRS功能软件, 以支持GPRS系统业务。 (3) 移动台。MS (Mobile Station, 移动台) 可以看作是MT和TE功能的集成实体, 物理上可以是一个实体, 也可以是两个实体 (TE+MT) 。

2) PCU (Packet Control Unit, 分组控制单元) PCU是在BSS侧增加的一个处理单元, 主要完成BSS侧的分组业务处理和分组无线信道资源的管理, 目前PCU一般在BSC和SGSN之间实现。

3) SGSN (Service GPRS Support Node, 服务GPRS支持节点) SGSN是GPRS网络的一个基本组成网元, 是为了提供GPRS业务而在GSM网络中引进的一个新的网元设备。其主要的作用就是为本SGSN服务区域的MS转发输入/输出的IP分组, 其地位类似于GSM电路网中的VMSC。SGSN提供以下功能:

本SGSN区域内的分组数据包的路由与转发功能, 为本SGSN区域内的所有GPRS用户提供服务;加密与鉴权功能;会话管理功能;移动性管理功能;逻辑链路管理功能;同GPRS BSS、GGSN、HLR、MSC、SMS-GMSC、SMS-IWMSC的接口功能、话单产生和输出功能;还集成了类似于GSM网络中VLR的功能, 同VLR相似, SGSN中的大部分用户信息在位置更新过程中从HLR获取。

4) GGSN (Gateway GPRS Support Node, 关口GPRS支持节点) GGSN也是为了在GSM网络中提供GPRS业务功能而引入的一个新的网元功能实体, 提供数据包在GPRS网和外部数据网之间的路由和封装。用户选择哪一个GGSN作为网关, 是在PDP上下文激活过程中根据用户的签约信息以及用户请求的APN (Access Point Name, 接入点名) 来确定的。

5) CG (Charging Gateway, 计费网关) 。CG主要完成对各SGSN/GGSN产生的话单的收集、合并、预处理工作, 并完成同计费中心之间的通信接口。CG是GPRS网络中新增加的设备。GPRS用户一次上网过程的话单会从多个网元实体中产生, 而且每一个网元设备中都会产生多张话单。引入CG是为了在话单送往计费中心之前对话单进行合并与预处理, 以减少计费中心的负担;同时SGSN、GGSN这样的网元设备也不需要实现同计费中心的接口功能。

6) RADIUS服务器。在非透明接入的时候, 需要对用户的身份进行认证, 相关的认证、授权信息就存储在RADIUS服务器 (Remote Authentication Dial In User Service Server, 远程接入鉴权与认证服务器) 上。该功能实体并非GPRS所专有的设备实体。

7) DNS (Domain Name System, 域名服务器) 。GPRS网络中存在两种域名服务器:一种是GGSN同外部网之间的DNS, 主要功能是对外部网的域名进行解析, 其作用完全等同于固定Internet网络上的普通DNS;另一种是GPRS骨干网上的DNS。

3、目前存在的问题

以目前的发展形式来看, GPRS业务的需求增大, 而PGRS核心网起步迟于GSM网络, 更滞后于GSM网络。而且在位置上处于GSM核心网和IP数据网的交界之处, 在日常维护中属于一个相对尴尬的位置, 加上2002年以前中国整体大环境是移动数据业务发展相对滞后, 因此GPRS核心网的紧急度和受重视程度比起GSM核心网远远不足, 相关支撑手段一直发展缓慢, 其相应的监控手段却较为落后, 难以符合电信级的维护和运营要求。

市场辉煌发展的背后, GPRS核心网的核心设备却严重缺乏有效的监控和分析手段, 成为了日常工作一大隐患。传统的GPRS核心网维护过程中, 发现问题的办法只有两种, 第一, 通过远程TELNET接入, 利用一些指令和脚本进行例行检查, 去发现一些隐性故障;第二, 问题出现, 并有明显和比较严重的表象, 如业务中断而导致的用户投诉等。显然, 业务高速发展, 令到GPRS核心网络维护的重要性和维护级别大大提升, 原有的单一、被动的网络维护工作模式, 明显已经力不从心。从而迫切要求新的监控维护手段出现。

3.1 国内、外相关技术概况

通过调研发现, 在国外和其他厂商也有一定的缓解手段, 但是, 都存在着一些固有的局限性, 对于我国的应用存在一定的不适用性, 主要表现在:

1) 系统与设备需要精确匹配。各大厂商有着不同的设计思路, 如诺西公司的SGSN设备, 提供了一种称为Traffica的设备。Traffica是一个实时监控和故障定位工具, 它可以针对网络中所有的呼叫请求提供详细的报告, 同时还可以提供移动业务使用情况的实时信息。它和SQM共同配合, 可以提供移动业务的端到端视图。Traffica从IT域和电信域收集数据, 进行分析后以图形的形式展示, 当监测到问题发生时发出告警, 便于立即进行故障修复。维护人员通过此设备可以进行故障定位、错误码识别、指标监控等多种功能, 然而这种设备目前只能使用匹配于自身厂家SGSN设备;爱立信公司提供的SGSN暂时并无相关的性能监控设备;

2) 相关系统定制和开发费用巨大。熟悉通信行业的人都应该非常清楚, 通信行业设备研发的成本和风险都非常巨大。因此, 令到通信行业的设备和相关定制服务的价格都高不可攀。如:曾和诺西公司协商开放Traffica设备的数据接口, 单开放接口的项目, 价格已经达到几百万人民币的水平, 而且仍未包括相关应用的开发。

3) 厂家和应用者存在思维偏差。厂家是设备的生产者而非应用者, 在长期维护工作中不难发现厂家和很多设计, 只是站在自身的角度考虑, 而没有充分考虑用户的需求。例如爱立信提供的OSS网管系统, 并无相关声光告警, 如诺西公司的告警级别无法让用户定义等, 都让日常的维护存在着很多不便;

4) 应用者受制约程度高、拓展条件苛刻、后续效率较低。委托开发系统, 在一个欠缺成熟思路的前提下, 是需要经常性调整的。一些用户在使用过程中突发的思路和想法, 无法及时地转化到应用系统应用, 或者厂家无法准确了解用户需求, 而令到功能打折扣;

从本地来看, 在调研中也曾和爱立信等厂商进行了相关的沟通, 希望在厂家层面获取一些改进的手段, 以缓解窘境。

3.2 正是由于国内外各个方面整体上的不协调和不适应, 以及现状中的多个无法满足。

针对日常爱立信SGSN监控和维护的实际需求, 根据中国移动相关维护规范, 开展GPRS性能监控分析系统的设计与实现工作, 主要包括:1) 总结GPRS核心网日常监控和维护需求, 形成系统需求分析;2) 针对爱立信SGSN, 开展网元的故障和性能数据的挖掘工作, 并对网元的数据提取, 发一系列的U-NIX SHELL脚本程序;3) 根据提取的数据, 开展软件系统的设计与编码实现;4) 对系统的应用进行推广性尝试。

4、小结

本章主要GPRS核心网基本技术介绍作为主体, 以现实工作为基础, 认真对国内外目前GPRS相关在维护监控上存在的问题进行调研, 并提出了如何更好进行监控新的研究方向。

参考文献

[1]《中国GPRS市场发展评估分析与预测报告》[EB].中国信息产业.

[2]《GPRS基本原理》[M].Mobile Club网站

[3]韩斌杰:《GPRS原理及其网络优化》[M].北京:机械工业出版社, 2003

基于GPRS网络的调度备用通道 篇9

电力通信网是电网的重要组成部分,是实现电网调度自动化和管理现代化的基础。从电力通信的发展趋势来看,由于载波通信速度低,除了在继电保护领域继续得到应用外,在其他业务的应用逐渐取消;微波通信由于容易受干扰、误码率较高,应用也越来越少;光纤通信由于其高性能、大容量、高速度而得到迅速普及,目前大量的应用都建立在光纤通信基础之上,但其投资较大,不是所有的应用场合都适用。此外,根据规程规定,为了保证信息的安全性和可靠性,远动通信必须采用专用通道,且有冗余备用,因此有必要寻找一种可靠的、价格低廉的通信备用手段,适用于电力调度通信。

近年来,随着GPRS移动通信技术的成熟,将其逐渐应用于电力通信领域,并有可能成为电力通信的主要手段之一。GPRS通信方式与Internet通信方式的综合运用,可较好解决电力调度通道的备用问题。然而因为Internet是一个全球性和开放性的、不可管理的国际互联网络,因此,基于Internet的数据传输就面临信息威胁和安全隐患。为了提高数据传输的安全性,有人提出采用敷设专网的方法来解决安全性的问题,但这样做设备的安装和运行成本高。为了解决数据传输中的这一矛盾,文中在系统的设计中采用GPRS+VPN的通信传输通道。

1 GPRS通信技术

(1)GPRS(General Packet Radio Service)是在现有的GSM移动通信系统基础上发展起来的一种移动分组数据业务,它的特点非常适合于分布广泛的变电站调度系统的数据传输。相对原来GSM拨号方式的电路交换数据传送方式,GPRS采用分组交换技术并具有以下强大的优势:

高速率:GPRS能够同时利用一个无线信道的全部8个时隙,理论上的最高速率能够达到171.2kbit/s。虽然运营者一般不可能分配所有的时隙给数据服务,而与现有的电路交换数据服务(9.6 kbit/s)和短消息服务(每次小于160字符)相比,仍然具有很大的优越性(实际应用带宽大致为40~100kbit/s),并且GPRS能够根据数据通信量进行计费,而不是像电路交换数据服务那样按连接时长进行计费,用户就可以得到更多的实惠。

永远在线:每当用户要发送或者接收信息时,只要能够得到无线信道,GPRS就能够立刻建立连接。实际上,虽然GPRS并不预留信道,而用户总是处于“一直在线”状态,用户不再需要使用电路交换数据服务中必须的拨号Modem来建立费时的连接。

费用低廉:GPRS通常按照流量计费,客户可以一直在线,按照接收和发送数据包的数据来付费用,没有数据流量的传递时,客户即使挂在网上,也不用付费。

快捷登录:GPRS的用户一开机,就始终连接在GPRS网络上,每次使用时只需一个激活的过程,一般只需1~3 s便能即刻登录至互联网或专用网络。

(2)GPRS的基本结构

GPRS网络是基于现有的GSM网络实现的。与GSM网络相同,GPRS网络也是由移动台(MS)、基站子系统(BSS)和网络子系统(NSS)构成。所不同的只是GPRS在原有GSM网络的基础上增加了一些硬件设备并对软件进行了升级。

在网络子系统中增加两个节点:SGSN(GPRS服务支持节点)和GGSN(GPRS网关支持节点)。

对HLR(归属位置寄存器)和VLR(访问位置寄存器)进行了扩展,可以支持GPRS用户数据和路由信息,以实现对GPRS的移动性管理以及路由管理。

增强了基站子系统(BSS)的功能,以支持用户分组数据的传送。PCU是在BSS侧增加的一个处理单元,主要完成BSS侧的分组业务处理和分组无线信道资源的管理。

使用域名服务器(DNS-Domain Name Server),GPRS骨干网的DNS主要是用来解析GSN的IP地址,以获得用户上网所使用的GGSN的IP地址和SGSN间路由区更新。

(3)GPRS的移动管理

GPRS移动台开机后,向网络发送一个“attach”消息,SGSN得到消息后,向HLR请求有关用户数据并验证用户身份,决定是否允许移动台接入网络。GPRS移动台完成“attach”之后,还需要获得一个IP地址并和外部网络建立连接,也就是执行PDP上下文激活过程。PDP上下文激活后,移动台就与Internet取得了连接,可以向Internet传输数据。此时,移动台有一个固定的IP地址。

2 VPN专网

(1) VPN的概念

虚拟专用网(VPN-Virtual Private Network)是依靠ISP(Internet服务提供商)和其他NSP(网络服务提供商),在公用网络中建立专用的数据通信网络技术。在VPN中,任意两个节点之间的连接并没有传统专网所需的端到端的物理链路,而是利用某种公众网的资源来动态组成的。VPN是通过私有的隧道技术在公共数据网络上仿真一条点到点的专线技术。

(2) VPN的安全性

为了保证用户数据传输的安全可靠,VPN通过使用点到点协议(PPP)用户级身份验证的方法进行验证,这些验证方法包括:密码身份验证协议(PAP)、质询握手身份验证协议(CHAP)、Shiva密码身份验证协议(SPAP)、Microsoft质询握手身份验证协议(MS-CHAP)和可选的可扩展身份验证协议(EAP),并且采用微软点对点加密算法(MPPE)和网际协议安全(IPSec)机制对数据进行加密。只有企业Intranet上拥有适当权限的用户才能通过远程访问建立与VPN服务器的VPN连接。

(3) VPN的实现

要实现VPN连接,企业内部网络中必须配置有一台基于Windows NT或Windows 2000 Server的VPN服务器,VPN服务一方面连接企业内部专用网络,另一方面要连接到Internet,也就是说VPN服务器必须拥有一个公用的IP地址。

3 电力调度通信GPRS+VPN系统结构

整个系统包括三个方面:终端、无线网络、主站,如图1所示。

(1) 终端

终端的输入口为RS232/RS485数据接口,它的作用是将现场提供的需要发送的信号发送到无线网络上,在终端中配有专用的无线通讯模块。无线通讯模块包括SIM卡,能通过GPRS网络/Internet网络,利用TCP/IP网络方式实现和主站的数据通信。

终端从变电站接收到的数据信息可以选择实时发送或根据需要发送到无线网络。当该终端作为系统主通道应用时数据不间断实时发送,作为调度自动化备用通道时,根据供电公司与无线运营商协商的付费标准而定,如果选择不限流量包月的方式,可以用数据不间断实时发送,如果不能实现不限流量包月,而是按照数据流量付费,那么可以通过设置,平时光纤主通道正常时,终端仅仅平时保持一个心跳测试,基本不产生流量,当光纤通道故障,需要启用备用通道时再启动终端不间断实时发送数据,保证变电站信息正常上送到调度自动化系统中。光纤通道恢复正常后再停止终端数据发送。

(2) 主站

主站的作用是通过固定IP接收无线网络传送来的数据,并将网络数据转换成RS232信号,实现和原来调度系统的信息交换。

主站以VPN专线方式接入到GPRS网络中;和调度自动化的连接是通过RS232和调度自动化的前置机进行,这样保证了调度自动化系统和外部公网的网络物理隔离,符合国家经济贸易委员会第30号令《电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护规定》,满足安全性要求。

4 具体方案

“调度备用通道”在应用过程中主要有两种结构形式:点对点、多点对一点。

(1) 点对点的方案

当需要传送的数据点的数量比较少(≤16)的系统。如图4所示。

该方式灵活、投入设备少、适合于数据接入点少的情况下采用。如果传送的数据点数比较多时,存在两方面的问题:

a.硬件结构比较复杂;

b.硬件成本和运行成本比较高。

因此该通道形式只适合于传送数据的点数比较少的系统中。

(2)多点对一点方案

当传送的数据的点数比较多时(≤256),应采用多点对一点的方式,如图5所示。

该方式系统容量大、可靠性高、适合于数据接入点多的情况下采用。

5 系统特点

该系统应具有的特点:

结构简单:主站利用计算机服务器和串口通讯服务器,通过RS232口与原来的监控系统进行信息交换。远端仅需要一台无线终端即能满足所有通讯的需要。

维护方便:通信网络由中国移动或者通信公司负责,用户只负责通信费用的支付。软件设定要易学易懂。

无限通信:由于无线网络基本实现了无缝覆盖,所以系统在通信上几乎不受任何限制。

成本节约:利用当地移动或联通公司的网络系统,不需要任何建设成本,只支付一定的网络费用即可。

运行可靠:系统不受外部环境和天气的影响,运行可靠。

安全性有待进一步验证:系统要有周密的安全机制,完善的系统日志,多重安全关口,数据安全保密,但和光纤的专线通道相比,数据的安全性有待进一步验证,可以考虑在线路两端加装信号加密装置。

速度慢:带宽较窄,需要运营商提供高的优先级,在需要运营商提供服务的数据流量较大时能保证系统数据正常传送。

6 结论

该调度备用通道已应用于河南许昌供电公司,运行情况良好。从实际应用情况看,采用GPRS+VPN的解决方案使电力调度数据的通信成为可能,并且传输安全可靠,运行维护的成本大大降低。GPRS技术在电力通信行业中有广泛的应用前景,值得进一步开发和应用。

参考文献

[1]唐伟,张建波,范文宾.基于GPRS技术的远程抄表系统设计[J].电力系统通信,2004,(11):38-41.TANG Wei,ZHANG Jian-bo,FAN Wen-bin.The Design of the Remote Readout Meter System Based on GPRS Wireless Data Transmission[J].Telecommunications for Electric Power System,2004,(11):38-41.

[2]全茜,郑雪峰.基于GPRS的电力线路监控系统[J].计算机工程与设计,2005,26(11):195-197.QUAN Qian,ZHENG Xue-feng.Design of Power Line Monitoring System Based on GPRS Technology[J].Computer Engineering and Design,2005,26(11):195-197.

[3]Lee W CY.Mobile Communications Engineering:Theory and Applications(Second Edition)[M].McGraw-HillEducation(Asia)Co.1997

GPRS 篇10

移动性管理中非常重要的两个问题是位置登记和位置查找。位置登记是指移动用户向系统报告其所在位置的过程, 通过位置更新过程完成;位置查找是指用户在被呼叫时, 系统根据该用户在相关数据库的信息查找其所在区域的访问位置寄存器通过寻呼过程完成。设计位置管理策略时需要考虑呼叫时延、系统负荷、资源利用及系统复杂性等问题, 因此它在移动通信系统设计中是一个非常重要的问题。目前关于位置管理策略的研究都是针对GSM系统小区和位置区两级位置管理区域。对于GPRS系统小区、路南区、位置区三级位置管理区域的研究及在铁路高速运动状态情况下位置管理对数据传输时延的影响还未有深入研究[1,2]。

2. GPRS移动台和网络的状态模式

2.1 GPRS空闲 (Idle) 状态

当移动台处于GPRS空闲状态时, 表明移动台已开机, 但还没有附着到GPRS网络上去, SGSN和GGSN中的移动性上下文中不存储该移动台的信息。因此移动台无法识别GPRS网络, 也就不执行用户相关的移动性管理程序。

移动台在这种状态下只能接收PTM.M的数据传输。网络在这种情况下无法寻呼到该用户, 移动用户不能接收和发送PTP和PTM—G数据。因此处于这种状态的移动台可以被网络认为是不可及的。为了在移动台和SGSN之间建立移动性管理 (MM) 连接, 移动台将执行GPRS附着过程。

2.2 待命 (Standby) 状态

在GPRS待命状态下, 移动台已执行了GPRS附着过程, 并且和SGSN建立起了MM连接。但是SGSN对移动台的移动性管理仅在路由区 (RA) 层次上。移动台在这种状态下可以接收PTP或PTM—G数据的寻呼。通过SGSN, 移动台也可以接收电路交换业务的寻呼。

移动台在这种状态下, 可以执行GPRS小区选择和小区重选, 也可以执行本地GPRS路由区更新。在SGSN中关于处在待命状态的移动台的位置信息只有GPRS路由区 (I认) 的信息。移动台在相同路由区内改变服务小区, 并不需要通知SGSN。移动台在此状态下可以激活或清除PDP上下文, 如果移动台想要发送数据就必须首先激活一条PDP上下文。也就是说当移动台在发送数据的和接收数据之前, 首先应先激活一条PDP上下文。

移动台并不能进行PTP数据的接收和传输, 也不能进行PTM-G数据传输。

2.3 就绪 (Ready) 状态

当移动台和GPRS网络的分组传输正在进行之中或刚刚结束时, 移动台就处于GPRS就绪状态下。就绪定时器定义了在分组传输停止多长时间后, 移动台就将从就绪状态转为待命状态。就绪定时器的值由SGSN设定, 范围可以从0到无穷大, 也就是说当该值设为无穷大时, 移动台将永远不会返回待命状态下。在就绪状态下时, SGSN将在具体小区的层次上对移动台进行管理。也就是说SGSN含有处于就绪状态下移动台的小区信息。当移动台在就绪状态下每次改变服务小区时, 应向SGSN发送“小区更新” (Cell Update) 消息。此时, GPRS的小区选择和重选即可以由移动台自主完成, 也可以选择由网络控制完成。在数据传输过程中, 移动台数据分组BSSGP头就包括小区的标志。

在就绪状态下网络无需给移动台发送寻呼请求。由于移动台的小区位置是已知的, SGSN将直接给PCU发送分组数据, 而PCU将立刻发起移动台的立即指配程序。如果移动台此时发起了GPRS分离程序, 它将直接从就绪状态变为空闲状态。

当SGSN从外部网络收到PTP或PTM.G数据的寻呼时, 若移动台处于待命状态, SGSN首先应本身登记的关于移动台的寻呼进行标志 (PPF) , 它是记录在SGSN中的参数, 指示是否能对移动台发起GPRS和非GPRS的寻呼是否被置位, 如果被置位, SGSN将在该移动台所处的路由区内发起寻呼;若PPF没有置位, 则SGSN不会发起对该移动台的寻呼程序。当SGSN收到该移动台返回的寻呼响应时, 将把移动台的MM标志从待命状态改为就绪状态, 此后移动台将和网络建立一条PDP上下文, 然后就可以开始数据传送了。同样, SGSN在收到移动台发起的数据或信令时, 也会将移动台的MM标志从待命状态改为就绪状态。

网络的移动台不可达定时器超时后, SGSN可以执行IMSI的隐式分离, 以便将移动台的MM标志改为空闲状态, 然后SGSN将删除和该移动台的MM的PDP的上下文。如移动台进入GPRS盲区的时间超过移动台不可达定时器, 将进入这种状态。

2.4 未激活 (Inactive) 状态

该状态是指用户的某个PDP地址没有激活的数据业务, 相应的PDP上下文中没有路由或映射信息。此时移动台不能进行数据传送, 移动台的路由区更新不会引起PDP上下文的更新。移动台可以通过发起PDP上下文激活程序, 从未激活状态进入激活状态。

2.5 激活 (Active) 状态

该状态是指用户的某个PDP地址有激活的数据业务。由于MS、SGSN、GGSN的相应PDP上下文中包含了该PDP地址所传输的PDU的路由或映射信息, 因此他们之间可以传输数据。用户的MM状态为待命或就绪时, PDP状态才可能进入激活状态。只有当执行了PDP上下文的解除程序或者移动台的MM状态变为空闲, PDP状态才从激活转变成未激活。无论PDP地址为静态或动态, 都可由MS请求发起PDP上下文激活程序。MS从归属网络发起PDP上下文激活的流程及从拜访网络发起PDP上下文激活的流程。

3. 与状态转移相关的定时器

3.1 T3314

T3314是ready timer (就绪状态定时器) , 它在移动台和网络侧均存在, 此定时器控制移动台是否执行小区更新过程。在移动台侧, 当移动台在ready (就绪) 状态每向网络发送一个点到点的包数据单元时都要启动该定时器。如果移动台在定时器超时后还没有发送下一个包数据单元重置定时器以致定时器超时则移动台进入standby (待命) 状态, 就绪定时器正常停止。在网络侧, 网络每收到一个点到点的包数据单元时都要启动该定时器。如果网络在定时器超时后还没有收到下一个包数据单元重置定时器以致定时器超时则网络进入standby (待命) 状态, 就绪定时器正常停止。在就绪状态下的移动台, 经过同一路由区内的不同小区在完成物理层的小区重选后都应执行小区更新过程;若经过的两个小区位于不同路由区则在完成物理层的小区重选后执行路由区更新程序。就绪定时器的值在移动台和SGSN中一样的, 这个元素是一个可选元素在SGSN中设定是否发送该参数以及该参数的值, 如果设定了该参数的值则通过SGSN发送的Attach accept、Routing AreaUpdate Accept消息将该值告知移动台。

3.2 T3312

T3312是周期性路由区更新定时器, 它只存在于移动台侧。此定时器的值在Attach accept和Routing area update accept消息中作为必须元素, 由网络发给移动台控制移动台周期性路由区更新的频度。T3312在移动台的T3314定时器超时离开就绪状态时启动。当T3312超时时, 移动台应启动周期性路由更新过程, 并将T3312置为初始值, 以用于下一次启动。当T3312超时时, 如果移动台不处于GPRS移动性管理已注册常规业务状态, 那么移动台就将更新过程延迟到它返回到GPRS移动性管理已注册常规业务状态后再执行。

对于移动台离开GPRS覆盖区后, 又回至0GPRS覆盖区的情况:如果回至UGPRS覆盖区前, 周期性路由区更新定时器超时了, 移动台重新选到GPRS网络后首先执行路由区更新过程原因值为RA updating only (iE常的路由区更新) 过程;如果该定时器没有超时, 移动台重新选到GPRS网络后要等到路由区更新定时器超时后才发起周期性路由区更新过程原因值为Periodic update (周期性更新) .

3.3 MS unreachable Timer

MS unreachable Timer是移动台不可达定时器它监视SGSN内周期性路由区更新过程, 因此这个定时器只存在。y-SGSN内, 它的设置时间比周期性路由区更新定时器稍长一些, 此值比T3312最少大4分钟。当T3314超时移动台从就绪状态转入待命状态时移动台不可达定时器启动, 当SGSN收到点到点的包数据单元时停止定时器。当移动台不可达定时器超时后SGSN将停止给移动台发送分组域寻呼或电路域寻呼消息, 但会立即启动其他功能 (例如基于MSCⅣLR的呼叫转移) 。当MS中的下一个活动被检测到时, PPF仍会设置。MM上下文和PDP上下文将全部保存到SGSN中。

4. 移动性管理状态转移模型及分析

由于控制移动台和SGSN状态转移的定时器分别存在于不同的两侧, 例如T3314在移动台和SGSN侧均存在, T3312只在移动台侧, MS unreachable Timer只在SGSN侧。这样就导致移动台的状态转移过程和SGSN状态转移过程存在差异, 并且在同一时刻两侧的状态不同。在以往的研究中我们只是对移动性管理状态 (包括空闲、待命、就绪状态) 和会话管理状态 (包括PDP激活、PDP未激活状态) 分别作出状态转移分析, 并未将二者结合起来。

移动台管理状态模型如图1所示。根据模型的建立过程可以看到MS在每个状态的停留时间与使他向下一状态转移的操作有关, 并不一定完全服从统一概率分布。离散时间参数的Markov链在每个状态的停留时间都是确定参数l, 连续时间参数的Markov链在每个状态的停留时间服从指数分布。而在MS管理状态转移模型中停留时间与它当前的状态有关, 把停留时间从指数分布拓展到其他分布。因此用半Markov链分析MS的状态转移过程。分析中需要解决的问题包括两方面:一是MS在某一状态的平均停留时间T, 二是MS在某一状态的稳态概率R。

对状态转移模型做以下两个假设。首先MS始终是可达的不存在覆盖盲区或发生无线链路失败的问题;其次实验中网络操作的过程时间单位在毫秒级, 而状态停留的时间一般在秒级, 所以导致状态转移操作的时间与停留在某一状态的时间相比可以忽略。

下一步对模型进行简化, 状态从 (4) 和 (5) 向 (1) 转化过程中会瞬间经过状态 (2) 和 (3) 由于这两个状态是瞬态停留时间与稳态相比也可以忽略所以在分析过程中只考虑从状态 (4) 、 (5) 到 (1) 的过程。分析中只考虑正常情况下的状态转移, 异常情况引起的状态转移触发事件不在分析范围之内, 包括关机引起的去附着情况在实际铁路生产不允许, SGSN强迫移动台进入待命状态也属于在异常事件中发生的。

5. 结语

铁路通信是保证铁路运输生产安全性、高效性的重要措施, 它在整个铁路行业中具有极高的技术含量。主要研究了GPRS网络位置管理策略对数据传输的时延影响。分析了移动台和网络侧的移动性管理状态的转换过程及其触发条件;与移动性管理相关的定时器包括:T3314、T3312、MS unreachable Timer移动台所处的移动性管理状态对数据传输时延的影响, 建立数学模型进行深入分析。

参考文献

[1]杨思甜, 杨树青.GPRS远程监控在铁路电力系统中的应用[J].大功率变流技术, 2009, 01.

GPRS 篇11

关键词：监测系统；GPRS；设计；传感器；控制器

中图分类号：TP393.17 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2014）04-0034-04

科学研究和生产实践表明，蔬菜大棚的产量直接受环境因素影响，将智能无线监测控制系统应用于蔬菜大棚意义重大。所谓智能化主要是指对蔬菜大棚的温度、光照、湿度、含氧量、CO2含量等因素进行监测和自动控制，从而建立适合蔬菜生长的环境，提高蔬菜产量。智能化系统大多需要装设成本较高的通讯线缆，无法满足大部分农民的需求。随着农业研究的深入，开发移动环境下的环境信息采集系统成为热点。采用GSM和GPRS无线通信网作为通信方式，在分布式数据采集系统中有着无可比拟的性价比优势。GPRS是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端、广域的无线IP连接。其具有诸多明显优势，可以很好的满足系统对数据采集和传输实时性的要求。因此，采用基于GPRS的无线通信技术，针对农业蔬菜大棚的实际生产情况，设计一种智能蔬菜大棚的环境因子监测系统。此系统具有可靠性高、可扩展性强、操作方便等特点，并可根据区域特点进行定制安装，推广应用前景十分广阔。

1 监测系统总体结构

系统由单片机控制的温湿度和光照强库采集系统、PTR2000数据传输系统和GPRS无线发送PC机组成。分布式采集系统作为监测系统的前端，负责感知棚内的环境因子；PTR2000数据传输系统负责传输分布式监测站点相互之间的数据；GPRS无线发送PC机负责接收数据并通过移动互联网络传输到外网，然后传输到PC机客户端，便于用户数据查询和命令控制。系统结构框图如图1所示。

2 监测系统设计方案

2.1 温湿度传感器的选择

传统传感器具有以下特点：1） 输出的是模拟信号，而微处理器只能处理数字信号，因此必须对输出信号进行A/D转换。为进行A/D转换，必须加装前置放大器、采样保持器、A/D转换器等，导致测量电路复杂，且信号容易受到干扰。2） 长期稳定性差，容易受外部条件影响。由于老化和漂移等问题，长期工作后误差较大，同时精度受电源精度、稳定度的影响较大。为保证精度，对电源的要求较高，增加成本。3） 一致性较差。模拟电路通道（例如检波电路）不一致，批量生产较为困难，必须进行曲线拟和标定。4） 为进行标定，用户需要配备复杂而昂贵的标定设备及基准，增加了工作难度和成本投入。

SHT11单片集成传感器是由Sensirion公司推出的一种全量程标定两线数字输出、且可同时测量湿度、温度和露点的传感器，它不需外围元件，直接输出经过标定的相对湿度、温度及露点的数字信号，可以有效弥补传统温湿度传感器的不足。

SHT-11内部集成了湿度敏感元件、温度敏感元件、放大器、A/D转换器标定数据存储器（14 b）、数字总线接口以及稳压电路。温度传感器和湿度传感器在硅片上紧靠在一起，可以准确地测定露点，不会因为两者之间的温度差而引入误差；直接通过A/D转换成数字量，有效减少模拟传输中的干扰；输出经过标定的数字信号，使传感器的性能指标一致性和稳定性好，且成本低、使用方便。SHT-11温湿度传感器的芯片如图2所示。

2.2 控制器的选择

C8051F系列单片机是完全集成的混合信号系统级芯片，内部电路包括CIP-51微控制器内核及RAM、ROM、I/O口、定时/计数器、ADC、DAC、SPI和SMBus等部件，即把计算机的基本组成单元以及模拟、数字外设集成在一个芯片上，构成一个完整的片上系统（SoC）。它采用流水线结构，单周期指令运行速度是C8050F系列的12倍，处理速度较快，但价格比较昂贵。

AT89C51单片机是一种带4 K字节闪烁可编程、可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory），其为低电压、高性能CMOS8位微处理器，有4 K字节可编程闪烁存储器、32可编程I/O线、2个16位定时器/计数器、5个中断源、可编程串行通道、片内振荡器和时钟电路。虽然处理速度慢，但价格比较便宜。

在温度采集不需要高速度的情况下，根据性价比选择AT89C51单片机作为处理器。

3 监测系统硬件设计

3.1 温湿度传感器电路

选用SHT-11作为温湿度采集芯片，其芯片及其外围电路构成了传感器监测电路（如图3所示）。

3.2 PTR2000无线传送模块

此部分由2个PTR2000无线发射接收模块组成，实现监测点数据的无线传输，其原理如图4所示。

3.3 GPRS无线传送模块

单片机控制GPRS模块负责将数据传输到用户端，其组成以及外围电路如图5所示。

4 监测系统软件设计

基于GPRS的农业蔬菜大棚监测系统对大棚内环境因子进行监测和控制，从而为作物生长提供合适环境，保证高产高效。通常情况下，大棚内一天的气候变化不是太大，不需要一直关注实时信息。为控制发送流量、提高性价比，客户端采用查询机制获取数据。其主要工作原理为：当监测点接收到查询命令后，通过单片机1把采集数据发送给单片机2，单片机2接收数据后将其传送给GPRS模块，由GPRS模块通过移动网络将数据传送到客户端，以便与用户观察棚内的数据信息。采用分布式监测结构，可以布置很多监测点（类似单片机1），只需一个携带GPRS模块的中心监测点（如单片机2）就可以获取棚内全方位信息。主程序流程如图6所示。

GPRS模块位于监测系统的中心点，主要负责将数据传输到用户端，为系统设计的核心。其工作原理是：单片机2将采集数据传输给GPRS模块后，由GPRS通过移动无线网络传输到用户端。其工作流程如图7所示。

5 监测系统性能测试

选取基层农业蔬菜大棚试点进行现场测试，试验过程中使用了温湿度传感器和光照传感器。光照传感器为集成的便携式结构，直接连接系统即可使用。经过测试，系统可以实现以下功能：1） 能够对温湿度传感器以及照度传感器进行数据采集。2） 通过PTR2000无线传输模块实现多节点传输。3） 通过GPRS模块对数据进行无线发送。采集数据如图8所示。

6 结论

基于GPRS的农业蔬菜大棚监测系统采用分布式采集结构，每一个单片机仅完成有限的数据采集和处理任务，对单片机的硬件电路要求不高，可用低档硬件组成高性能系统，并且当一个数据采集节点出现故障时，不影响其他节点的工作。通过单片机系统对温湿度和照度传感器测出的温湿度值和光照强度进行采集，并将采集数据实时通过插有SIM卡的GPRS模块进行无线数据传输，发送给监测终端，让管理人员能够实时了解棚内的环境情况。系统在提高性能的同时，更加注重性价比和传送信息准确性，是传统农业环境因子监测系统的一次升级，有利于促进农业的高速、高效发展，因此具有广阔的市场应用前景。

参考文献

[1] 赵伟，张锡英，高微.单片机原理与应用[M].哈尔滨：东北林业大学出版社，2007.

[2] 杨宁主.单片机与控制技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.

[3] 张红润，张亚凡.传感技术与应用教程[M].北京：清华大学出版社，2005.

[4] 周洪.智能家居控制系统[M].北京：中国电力出版社，2006.

Abstract： In order to reduce the cost of vegetable greenhouse monitoring system， an intelligent monitoring and control system was developed based on GPRS wireless communication technology. This paper deals with the design of the overall structure and its software and hardware. Test was made on the performance of the system. The test results show that the system can satisfy the requirement of real-time data acquisition and transmission with high reliability， scalability， and easy operation etc.

基于GPRS模块的实验预约系统 篇12

关键词：GPRS手机模块,短信PDU编/解码,线程,状态机

实验是大学教育中的一个重要环节，通过实验可以提高学生的动手能力，加深学生对理论知识的理解。如何方便快捷的预约实验是大学实验管理员非常关注的一个问题。现在多数的实验预约系统都是通过基于B/S模式的Web方式实现网上预约，这种方式存在不足。有些校园网是局域网，学生用外网无法实现预约操作;另外，学校的计算机数量、网络带宽等资源也影响学生的网上预约。而手机在大学生中已经普及，通过发短信的方式进行实验预约，能够弥补网络预约的不足，学生能够随时随地的发送短信预约实验，给学生提供了一种更加方便的模式，同时也有利于开放型实验室的建设。基于上述目的我们构建了一个基于GPRS手机模块短信预约实验平台，该平台与B/S模式的Web方式的网上预约一起构成一个完备的实验预约平台，能更好地为学生服务。

1 系统设计

本系统分为两个部分，一部分是后台应用程序，通过串口与GPRS手机模块通信[6]，负责短信息的收发及处理，然后将处理结果写入数据库，这是本设计的重点。另一部分采用B/S体系结构，负责从网络端通过Web访问数据库，从数据库中读取预约的结果，同时也具备预约实验的功能，对于那些没有手机的学生来说，此功能还是必要的。

1.1 后台应用程序部分

该部分分为三个模块：

串口通讯模块通过串口与GPRS手机模块连接通信，依照GSM03.40规范[1]对短消息进行PDU方式的编码、解码，然后使用AT命令集(GSM07.05规范)[2]实现短信息的收发。

数据库读写模块使用ADO与数据库连接，创建一个线程从数据库的待发信息表中取出数据，创建另外一个线程把收到的短信息解码，然后对短信内容进行处理，将结果写入数据库相应的预约表中。

编码与解码模块执行解码和编码两种功能。解码是从收发模块中得到收到的消息内容解码，将短信处理后插入到数据库相应的实验预约表中，编码是从数据库读模块中得到待发信息，然后进行PDU编码，将编码好的内容发送到收发模块中。

显示模块，在界面中显示应用执行的情况。

具体的结构及各模块之间的关系如图1所示：

1.2 Web部分

该部分采用B/S体系结构，如图2所示：

数据层该部分由数据库服务器和相应的数据库组成，为整个系统提供后台的数据存储和访问服务。

服务层服务的承载层，建立用户接口层与数据库的联系。

用户接口层三层架构中的表示层，分为用户管理模块、数据录入模块、数据查询模块、数据处理模块，是实现Web功能的核心部分。

用户层根据用户不同的角色、权限，以动态网页的形式呈现给用户。

2 系统实现的关键技术

(1)在应用服务部分各模块之间联系采用消息通知机制，各个模块都有自己的消息队列，通过调用Post Thread Message函数或Send Message函数来通知。

(2)实验预约所发送的短信内容要做一个格式上的规定以及对预约是否成功进行判断。根据后台数据库中预约表的设计情况，我们可以对短信内容做一个格式规定，因为实验安排在时间和课程的科目上要有所不同。如上午、下午、晚上(学生事先要对这些有所了解)，我们可以用1代表上午，2代表下午，3代表晚上。在课程科目上，有科目的不同还有相同科目中实验内容的不同(学生事先要对这些情况有所了解)，这些我们都可以事先编好号码，然后按时间编号、科目编号、实验内容编号格式发送给GPRS模块。发送完后，还要对预约的结果做出一个判断。这需要由后台应用程序进行处理，将预约的结果以短信的形式返回给手机用户终端。另外，预约的结果也可以通过Web方式来查询。

(3)在短信收发模块中，采用状态机把收发短信分为以下定义的状态，通过消息和COM口事件驱动实现状态的迁移[7]。

状态迁移图如图3所示：

(4)读写模块采用两个线程，读线程在得到收发模块空闲的通知后到数据库中取数据;写线程在得到收发线程的消息通知后，将自己消息收到队列的写入数据库相应的表中。

(5)在待发信息表中写入的信息太多而影响应用部分对数据库访问的速度。为了保证数据的完整性，建立一张与待发信息字段完全一样的已发信息表，采用触发器，当待发信息表的待发标志被修改后说明该条信息已经发出则从待发信息表中删除，触发器将在待发信息表中的删除信息写入已发信息表中。

本系统已在长江大学电信学院电工电子实验室国家级示范中心运行，反映良好。

参考文献

[1]ETSI TS.GSM03.40 version 7.3.0[S].1998.

[2]ETSI TS.ATcommands interface version 8.7.[S].2001.

[3]章若鸿.短信收发技术的二次开发[J].福建电脑,2008(12):133-134.

[4]王洪瑞,权爱荣,肖金壮.基于GSM模块的短信记录机的设计与实现[J],河北大学学报,2008,28(06):665-667.

[5]王晓娟,黄忠全.短消息系统设计与实现[J].重庆大学学报,2004,27(05):96-98.

[6]龚建伟,熊光明.Visual c++/Turbo c串口通信编程实践[M].电子工业出版社.