（机械电子工程专业论文）基于gprs的远程抄表系统研究与实现.pdf

r es e a r c ha n di m p l e m e n t a t i o no ft h e r e m o t em e t e rr e a d i n gs y s t e mb a s e do n g p r s a t h e s i s ( o rd i s s e r t a t i o n ) s u b m i t t e dt o s h a a n x iu n i v e r s i t yo fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y i np a r t i a lf u l f i l l m e n to ft h er e q u i r e m e n tf o r t h ed e g r e eo f m a s t e r ( o rd o c t o r ) o f 壁望g i 坠星星! = i 望g b y w a n gd a n g x i t h e s i s ( o rd i s s e r t a t i o n ) s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rb e 盟g q 望g 塾垒望g m a y ，2 0 1 0 基于g p r s 的远程抄表系统研究与实现 摘要 随着电力事业的发展和人民生活水平的提高，对于供电质量和服务水平 的要求日益提高。电量抄收是电力营销系统中的重要环节，其数据的准确性 与实时性不仅直接影响到工矿、企业、居民的用电情况，还影响到电力企业 整个配网配电工作，是关乎国计民生的重要事项。传统的抄收工作通常采用 人工采集，费时费力，且准确性、实时性差，而以往的远程抄表系统无论是 采用有线还是无线方案都存在一定的弊端。因此，采用高效而准确的电量抄 收及电网监测系统变得尤为重要。 本系统采用基于低压电力线载波和g p r s 接入i n t e m e t 的技术，分上下 两级为实现广域范围用户电表数据的集中管理和控制作了探讨研究。第一级 是在住宅区的局域范围内，电表数据以低压电力线载波方式传输到区内集中 器，实现区内同一变压器下各住户电表数据到集中器的数据集中。第二级是 在广域范围上，将各个集中器的数据存储分类通过g p r s 接入i n t e r n e t ，实 现电表数据的远程管理。管理中心软件从公网i n t e m e t 获取用户的数据并将 之集中管理，同时又可将控制命令传送到各个用户的计量终端，实现集中控 制。 本文主要的工作是首先深入分析了目前的远程抄表现状，针对现有系统 的不足之处设计出一种新的系统。以带有双串口的w 7 7 e 5 8 为主控单元自主 开发了集中器硬件系统，包括电力线接收单元，电源系统，键盘数码显示单 元，时钟单元，以及与g p r s 的通讯电路等硬件电路部分。在设计方面不但 满足硬件电路使用功能的完整性，而且满足系统的可靠性，稳定性以及电磁 兼容性。接着对通用分组无线业务( g p r s ) 移动通信技术进行详尽的研究， 探讨了它的技术优势、网络结构、工作原理等，并对数据传输速率进行了合 理的设定。为了能使硬件按预计的目标工作以及能使各部分模块达到预期的 工作要求，采用了c 5l 语言进行了下位机软件的开发。 集中器与上位机之间利用g p r s 进行无线传输，在上位机软件设计方 面，从软件的功能、性能、可用性出发，开发一个易于推广易于使用的产品。 对当前流行的数据库软件分析比较，选用s q ls e r v e r2 0 0 0 作为后台数据库， 以v c 6 0 作为上位机软件的开发语言，对抄表数据库优化设计，并开发客 户端软件，实现中心控制室对各个电能表的数据定期或者实时的采集，并打 r e s e a r c ha n di m p l e m e n t a t i o no ft h e r e m o t em e t e rr e a d i n gs y s t e mb a s e do n g p r s a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h ee l e c t r i ci n d u s t r ya n dt h ei m p r o v e m e n to fl i v i n g s t a n d a r d ，t h er e q u i r e m e n t sf o rp o w e rs u p p l yq u a l i t ya n ds e r v i c ea r ei n c r e a s i n g d a yb yd a y p o w e rd a t aa c q u i s i t i o ni s ac r i t i c a lc o m p o n e n ti ne l e c t r i cp o w e r m a r k e t i n gs y s t e mt h ea c c u r a c yo fp o w e ra c q u i s i t i o nn o to n l ya f f e c t st h ec i r c so f u s i n g e l e c t r i ci ni n d u s t r y , c o r p o r a t i o n sa n dc i t i z e n ，b u t a l s ot h ew h o l e d is t r i b u t i o no fn e t w o r ka n de l e c t r i cp o w e ri ne l e c t r i ci n d u s t r y i tp l a y sa n i m p o r t a n t r o l et oe c o n o m i c a ld e v e l o p m e n ta n dl i v i n gi m p r o v e m e n t t h e t r a d i t i o n a lm a n u a lp o w e ra c q u i s i t i o ni st i m e - c o n s u m i n ga n dl a b o r - c o n s u m i n g w i t hp o o ra c c u r a c ya n dr e a l - t i m ep e r f o r m a n c e w h i l ea d o p t i n gw h e t h e rw i r e l e s s o rw i r es c h e m e si nt h ep r e v i o u sr e m o t em e t e rr e a d i n gs y s t e m ，t h e r ea r es e v e r a l d i s a d v a n t a g e s ，t h e r e f o r ei ts e e m sm o r ei m p o r t a n t t ou s en e ww a yt op o w e rd a t a a c q u i s i t i o na n dp o w e rs u p p l ym o n i t o r i n gs y s t e mw i t hh i g he f f i c i e n c y a n d a c c u r a c y b a s e do nt h el o wv o l t a g ep o w e rl i n ec a r r i e ra n dt e c h n o l o g yo fg p r s a c c e s s e dt ot h ei n t e r n e t ，t h i ss y s t e mi sd i v i d e di n t ou p p e rp a r ta n dl o w e rp a r tt o r e a l i z ef u n c t i o n so fc e n t r a l i z e dm a n a g e m e n ta n dc o n t r o l l i n go fu s e rm e t e r d a t a w i t h i nt h ew i d es c o p e w h i c hw a ss t u d i e di nt h i st h e s i s t h ef i r s tl e v e li st o r e a l i z ed a t ac e n t r a l i z a t i o no fc o n c e n t r a t o ri nt h ea r e ao ft h er e s i d e n t i a l ，m e t e r d a t ai st r a n s f e r r e dt ot h ei n t e r n a lc o n c e n t r a t o rb yl o wv o l t a g ep o w e rl i n e c a r r i e r i n g a n dm e t e rd a t ao f e a c hu s e ri sc e n t r a l i z e du n d e rt h es a m et r a n s f o r m e r t h es e c o n d1 e v e l i st oa t t a c hd a t as t o r a g eo fe a c hc o n c e n t r a t o rt oi n t e m e tt h r o u g h g p r so nt h ew i d es c o p ea n dt or e a l i z et h er e m o t em a n a g e m e n to fm e t e rd a t a m a n a g e m e n tc e n t r es o f t w a r ed e a l sw i t ht h ed a t at h a ti so b t a i n e df r o mi n t e r n e t ， a n di tm a n a g e st h o s ed a t ai n t e n s i v e l y , m e a n w h i l e ，s e n d i n gc o n t r o lc o m m a n d t o a 1 1u s e r so ft h et e r m i n a lt or e a l i z et h ec e n t r a l i z e dc o n t r 0 1 i i i t h i st h e s i sd e s i g n san e w s y s t e mt oo f f s e tt h ed e f i c i e n c i e st h r o u g ha n a l y z i n g c u r r e n ts t a t u so ft h er e m o t em e t e rr e a d i n g i tb a s e do nw 7 7 e 58w h i c hh a st w o e n h a n c e df u l ld u p l e xs e r i a lp o r t sa n d m a i n l yd e v e l o pt h es e r v e rh a r d w a r es y s t e m ， i n c l u d i n gr e c e i v i n gl i n eu n i t s ，p o w e rs u p p l ys y s t e m ，k e y b o a r dd i g i t a ld i s p l a y , t h e c l o c ku n i t s ，a n dt h eg p r sc o m m u n i c a t i o nc i r c u i t t h i sd e s i g nn o to n l ys a t i s f i e s t h ei n t e g r i t yo fh a r d w a r ec i r c u i tf u n c t i o n s ，b u ta l s om e e t ss y s t e mr e l i a b i l i t y , s t a b i l i t ya n dt h ee l e c t r o m a g n e t i cc o m p a t i b i l i t y t h e nt h eg e n e r a lp a c k e tr a d i o s e r v i c e s ( g p r s ) m o b i l ec o m m u n i c a t i o n st e c h n o l o g yi ss t u d i e di nd e t a i l i n c l u d i n gt e c h n i c a la d v a n t a g e ，n e t w o r ki n f r a s t r u c t u r e ，w o r k i n gp r i n c i p l ew o r k s ， a n dm a k er e a s o n a b l es e t t i n gt ot h ed a t at r a n s m i s s i o nr a t e i no r d e rt oe n a b l e h a r d w a r ew o r k a c c o r d i n gt ot h et a r g e ta n da c h i e v et h ed e s i r e dr e q u i r e m e n t s ，t h i s t h e s i sd e v e l o p sc o m p u t e rs o f t w a r ei nt h ec 51 1 a n g u a g e t h es t u d yd e v e l o p sap r o d u c tt h o u g h tw i r e l e s st r a n s m i s s i o no ng p r s b e t w e e nc o n c e n t r a t o ra n dt h ec o m p u t e ra c c o r d i n gt ot h ef u n c t i o n ，p e r f o r m a n c e ， f e a s i b i l i t y a n dt h ea u t h o ra n a l y s e st h ep o p u l a rs o f t w a r ea n dc h o o s e ss q ls e r v e r 2 0 0 5a sb a c k g r o u n dd a t a b a s e ，t h e nd e s i g n st h es o f t w a r ef o rt h em e t e rr e a d i n g u p p e rc o m p u t e ru s e dv c 6 0a sp r o g r a m m i n gl a n g u a g e t h i sp a p e re x p l a i n e dt h e d e v e l o p m e n to fc l i e n ts o f t w a r ea n dm a k e st h es y s t e ma c h i e v et h ef u n c t i o n so f p r i n t i n gd a t as t a t e m e n t s ，d a t aa n a l y s i sa n dl o a df o r e c a s ti nt h ee n d t h i st h e s i s d e s i g n sac o n t r o ls y s t e mi no r d e rt of i n do u tt h ep o t e n t i a lo fc o m m u n i c a t i o n s t e c h n o l o g y , t h es y s t e mw h i c hh a sb e e nd e s i g n e di sv a l u a b l et od e v e l o pa n d d e s i g nt h es y s t e mo fr e m o t em e t e r sf o rw a t e r , n a t u r a lg a sa n ds oo n k e yw o r d s ：r e m o t em e t e rr e a d i n g ，c o n c e n t r a t o r , g p r s ，s q ls e r v e r2 0 0 0 ， m o n i t o r i n gs o f t w a r e i v 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 目录i 1 绪言1 1 1 课题研究背景及意义1 1 2 国内外的研究现状1 1 2 1 国外的研究现状l 1 2 2 国内的研究现状2 1 3 本论文选题的来源和依据6 1 4 研究的主要内容6 2 远程抄表与监控系统总体方案设计9 2 1 系统方案设计。9 2 2 系统构成。9 2 2 1 系统硬件构成9 2 2 2 系统软件构成1 1 2 3 系统可靠性的设计1 1 2 4 系统实现的功能1 2 2 5 小结1 2 3 集中器硬件的设计1 3 3 1 集中器硬件结构1 3 3 2 主控单元的设计1 4 3 2 1w 7 7 e 5 8 的性能介绍1 4 3 2 2 系统串口的设置1 7 3 2 3 系统看门狗的设置1 9 3 3 电力线载波单元的设计2 0 3 3 1p l 2 1 0 2 的管脚说明2 1 3 3 2p l 2 1 0 2 载波收发处理电路2 1 3 4 集中器系统电源的设计2 2 3 5 集中器系统时钟的设计2 4 3 6 系统存储电路的设计2 4 3 6 1a t 2 4 c 1 6 的基本特性2 4 3 6 2a t 2 4 c 1 6 的电路2 5 3 7c p u 与g p r s 模块通信接口电路的设计2 5 3 8 显示键盘的设计2 7 3 8 1 微控制器选择2 7 3 8 2 键盘结构设计2 8 3 9 _ 、结2 9 4 数据传输模块设计3l 4 1g p r s 通讯介绍31 4 1 1g p r s 技术31 4 1 2g p r s 系统原理3l 4 1 3g p r s 逻辑体系结构3 2 4 1 4g p r s 传输协议平台3 4 4 1 5g p r s 与i n t e m e t 网的互通3 6 4 2 选择g p r s 为通讯信道的原因3 7 4 3g p r s 模块介绍3 8 4 4 实现g p r s 数据终端的关键技术3 9 4 4 1g p r s 模块配置3 9 4 4 2 可靠性的保证4 2 4 5 本章小结4 3 5 集中器软件设计4 5 5 1 集中器主程序的设计4 5 5 2 系统及模块的初始化设计4 5 5 2 1i o 初始化4 6 5 2 2 中断工作寄存器初始化4 6 5 2 3 定时器工作寄存器初始化4 7 5 2 4 串口通信初始化4 8 5 2 5g p r s 模块通信初始化4 9 5 31 2 c 通信程序5 0 5 3 11 2 c 总线的简介5 0 5 3 21 2 c 总线的仲裁5 0 5 3 31 2 c 总线的启动和停止5 l 5 3 41 2 c 总线上的数据传送格式5 2 5 3 51 2 c 总线通用软件模拟驱动程序5 3 5 4 中断处理5 4 5 4 1 串行口0 的中断处理函数5 4 5 4 2 外部中断0 的处理函数5 5 5 4 3 外部中断1 的处理函数5 6 5 4 4 外部中断2 的作用5 8 5 。4 4 存储器读写子函数5 9 5 5 集中器软件的实现6 1 5 6 本章小结6 2 6 远程抄表系统软件的设计及实现6 4 6 1 网络通信的分析 6 4 i i 6 1 1 传输协议的选择6 4 6 1 2 传输协议的选择6 5 6 2 数据库部分的实现6 7 6 2 1 需求分析6 7 6 2 2 概念结构设计6 8 6 2 3 逻辑结构设计。6 9 6 2 3 物理结构设计7 1 6 2 4 创建数据库7 2 6 3 远程抄表系统监控软件的实现7 4 6 3 1 软件主界面的介绍7 4 6 3 2 系统中各个菜单模块介绍7 4 6 4 本章小结7 8 7 结论与展望7 9 致谓十8 1 参考文献8 3 附录：p c b 板图8 7 攻读硕士学位期间发表的学术论文8 9 原创性声明及关于学位论文使用授权的声明9 1 i i i 基于g p r s 的远程抄表系统研究与实现 1 绪言 1 1 课题研究背景及意义 随着我国电力建设的发展和市场化进程的深入，电力作为商品，需要在电能计量的 准确性和电量抄收的自动化程度上进行提高。传统的抄收工作通常是依靠人工定期到现 场抄收数据来完成，会出现各种人为的问题，例如统计数据不准确，操作难以规范化， 无法真实反映用户用电情况，造成不明损失增加；数据采集不及时，无法实时反映系统 状况，且耗费人工多，成本高，效率低。虽然现在某些地方出现了磁卡电表，先交费后 用电的形式，这在一定程度上节省了电力企业的工作量，但是磁卡式电表是一种单向的 方式。传统的人工抄表和磁卡电表都不能对用户行为进行有效监控，也不能对电网的实 时运行情况进行监测。 随着社会自动化程度不断发展和人们生活水平的不断提高，人们迫切的需求电力部 门能够提供良好的供电质量和服务水平。在电力管理发展过程中，原来以拉闸限电为目 的的负荷控制( l m s ) ( l o a dm a n a g e m e n ts y s t e m ) 逐渐向需方管理( d s m ) ( d e m a n ds i d e m a n a g e m e n t ) 方向过渡i l l ，电力部门为提高供电质量和服务水平迫切地需要有一套完善 的远程抄表系统和电网管理检测系统，能够及时准确的查收用户的用电量，另一个方面 可以对电网的运行情况进行实时检测，对电网上的电压，电流和各种异常波动做到早发 现，及时处理，杜绝各种隐患。 采用通信和计算机网络等技术自动读取和处理表计数据。发展远程抄表技术是提高 能耗管理部门水平的需要，远程抄表可以节省大量的人力，物力，并且能够提高抄表数 据的准确性。而且可以对历史数据进行保存，方便电力部门和用户查询。对欠费客户能 够及时进行查询，减少电力部门的损失。 近年来，随着人民生活水平的提高，人们对家居要求的条件不断提高，对各种高档 的甚至普通的住宅小区，都提出了智能化小区的概念。随着中国持续不退的房地产热， 国内不少企业也看准了自动抄表行业的发展势头，积极组织人员研制各种自动抄表系统， 但由于该行业比较年轻，规范不全，近几年经过各企业内部技术人员的研制工作及销售 人员的应用推广，目前自动抄表行业发展的特点是技术较成熟、发展较迅速、问题较多、 行业仍有待规范。本课题就是受咸阳市电力局委托进行远程抄表系统的研究，目的是研 究出一套系统稳定，抄表数据准确，性价比合理的系统，帮助企业提高服务质量和电能 管理。 1 2 国内外的研究现状 1 2 1 国外的研究现状 国外的自动抄表技术最早是美国a t & t 公司推出的一项基于电话的自动抄表服务。 陕西科技大学硕士学位论文 经过几十年的发展，目前国外的自动抄表系统基本都是基于低压电力线载波技术【2 j 。采 用低压电力线作为传输信道，省去了布线的成本，国外电力线载波通信技术在上个世纪 3 0 年代就起步了，6 0 年代传到我国，8 0 年代我国已经可以自主生产高压载波机。但低 压载波信道，由于技术上存在难以逾越的障碍，一直属于通信禁区。近年随着电子技术 与通信技术发展，国内外大批资金的注入，科研工作取得重大突破，这就为低压电力载波 通信技术的成熟创造了条件。最近，英国在电力线媒介开发方面取得了突破性的进展。 在国外，远程电力抄表系统的研究比国内要早十几年，应用也很广泛，目前已经在向利用电 力线载波通信实现家庭自动化的方向上发展了。最近，英国在电力线媒介开发方面取得了 突破性进展，用户可通过电力线进入i n t e m e t 网，它从简单的数据传输提高到了网络联 接。法国已推出了电力线调制解调器集成电路，使住宅智能化产品向市场化方向进一步 推进【。电力线通信目前在欧洲( 德国、英国、瑞典等) 发展得较快。在电力线载波通 讯方面，已经研究提出了统一的由国际电工委员会采纳作为( i e c 6 2 0 5 6 国际标准的电能 表通信协议d l m s c o s e m ( d e v i c es p e c i f i c a t i o n c o m p a n i o ns p e c i f i c a t i o nf o r e n e r g y m e t e r i n g ) 。这就使远程电力抄表系统的发展更加规范和具有互操作特性，使远程电力抄 表系统的发展更加迅速和有了统一的方向。 1 2 2 国内的研究现状 我国幅员辽阔，人口居住比较分散，在农村和偏远山区的人口比重还是很大，而且 我国传统的抄表方式是为每户用户安装电表，定期由抄表员对电表数据进行读取。这就 说明了数据采集点是非常多的，工作量是非常大的。针对以上情况目前出现了各种自动 系统。有采用电话线，低压电力线，还有布设专门的数据线以及无线数据传输。无论是 利用这些传输介质那一种，目前抄表系统主要分为两层：管理中心与集中器之间的通讯 被称为上层，它们之间的通讯采用的是星型结构；集中器与采集器之间的通讯被称为底 层，它们之间数据的传输采用总线型结构【3 1 。 a 底层总线型通信方案 总线型通信方式是以一条串行总线连接各部分分散的采集器或电能表，实现各节点 的互连。这种通信方式的特点是信道上节点较多，传输距离短，一般不超过2 0 0 0 m 、传 输的速率低。由于这些原因，远程抄表的底层通信中一般选用这种通信方案。 1 ) r s 4 8 5 网 e i ar s 4 8 5 是c c i t t 标准化v 11 x 2 7 兼容的平衡式电气特性标准1 4 1 该标准采用集 成电路。它的数据传输形式是在一对平衡的互连电缆上传送差分信号，这样可以起到抗 干扰的作用。在接收端用差分接收器进行信号判决【4 】。由于传输线通常使用双绞线，所 以它的抑制共模干扰能力强。信号速率小于1 0 0 k b p s 时，传输距离可达1 2 0 0 m 。通信方 式简单，但是它不支持环形或星型网络。 2 基于g p r s 的远程抄表系统研究与实现 2 ) 电话线通信 电话线已经非常普及，利用现有的电话线进行通讯可以省略布线降低成本，只需在 数据的发出和接收端分别加装调制解调器( m o d e m ) 。该方法投资小，传输数据效率高， 但是不足是线路接通时间较长( 通常需几秒甚至几十秒) ，电话线通信出现各种信号串线， 会影响数据的准确性。当集中器传输数据较多时，集中器到控制中心的通信效率将明显 降低。另外，若租用电话线路多，其租用费也很可观，因此不适合大容量系统。 3 ) 光纤通信 光纤通信自从问世以来，给整个通信领域带来了一场革命，它使高速率、大容量的通 信成为可能。光纤通信由于具有损耗低、传输频带宽容量大、体积小、重量轻、抗电磁 干扰、不易串音等优点而备受业内人士的青睐，发展非常迅速。但因其安装结构受限制 且成本高，故很少在自动抄表系统中使用。 4 ) 低压电力线数据传输 以电力网作为信道进行载波通信的一种有线通信方式。能充分利用现有的电力线资 源，即利用电力线进行通信，实现信息的传输【5 】。但是，低压电力线是一种通信环境非 常恶劣的信道，主要表现在以下两个方面 ( 1 ) 噪音干扰是低压电力线上一个很严重的问题；主要包括电晕噪音和脉冲噪音【们。 电晕噪音是由于电力线在高压电场作用下对周围空气产生游离放电的电晕所引起的，电 晕噪音具有连续而均匀的频谱。它的大小与电力线上的电压，电力线的粗细和周围环境 有关【7 】。脉冲噪音主要是由输电线路上的高压设备的操作，避雷器放电，线路短路以及 雷电等原因引起的瞬时干扰，这种噪音的持续时间短，但是对高速运动的信号影响很大。 ( 2 ) 信号在电力线上传输过程中会有衰减p l c ( p o w e rl i n ec o m m u n i c a t i o n ) 遇到 的另一个问题。一般来说，信号的衰减随着传输距离的增加而增加；在低压电网中，由 于电力线直接面向用户，负荷情况复杂，各节点阻抗不匹配，所以信号会产生反射、谐 振等现象，使得信号的衰减变得更为复杂。一般来说，低压网中信号的衰减与频率、工 频电源的相位有关。频率增加，信号的衰减也将增加，而反射、谐振以及电力线效应等 的影响也使衰减突然剧增。 近年来，随着信息处理技术的进步，尤其是扩频通信技术的应用对推动低压载波 抄表技术的进步起到了一定的推动作用。扩频通信就是用宽带传输技术来换取信噪比 上的好处。扩频通讯的另一个重要的特征是调整器上的信息信号通过序列不相关的编 码来进行带宽扩展，在接收端同样利用此伪随机码来进行解调信号，这样就保证了数 据传输的安全性1 7 。扩频通信的良好抗干扰性能使得它特别适合在国内目前低压电力线 这样恶劣的信道环境下能都够提供可靠的数据服务。而且扩频通信可以实现码分多址 技术，实现不同低压配电网上不同用户的同时通信闱。虽然数字扩频技术能够解决低压 陕西科技大学硕士学位论文 电力线上进行数据的主要问题，但是这些都是在同一台变压器下进行才能取得良好的 效果。 b 上层星型通信方案 星型通信方案是用一个节点作为中心点，其它节点直接与中心点相连构成的网络。 由于它的数据传输是一种由中心向各节点的辐射形式，所以它的特点是各个节点之间不 容易互相影响，但是所需电缆多，而且一旦中心点出现故障整个系统就瘫痪。根据传输 信道的介质，可分为光纤，电话线和无线传输三种模式。光纤和电话线的通讯在底层方 案中已经介绍过了，下面对无线通讯进行详细的介绍。 对于分布零散，地域偏远的终端进行通讯，无线网络无疑是一种较好的选择。利用 无线电台进行数据传输信号好、范围广。但是要申请专门的频段，而且电台价格昂贵。 所以这种通信方式受到限制。移动通讯网络的发展和成熟使这一问题得以解决。下面就 对无线通信进行简介： 1 ) 随着电子，计算机以及通讯技术的迅速发展，无线通信也取得快速的发展，从第 一代1 g 发展到目前的第五代5 g 。第一代1 g 通讯网络是一种基于模拟通信技术，这种 网络也成为蜂窝移动通信系统。1 g 网络的服务区域被划分成若干蜂窝覆盖的集合，每个 蜂窝中设有一个基站。如果一个蜂窝中的移动台发起接收一个呼叫，基站就指定一个频 率用于这次呼叫。大家熟悉的大哥大即第一代模拟移动电话。使电话从有线通讯到无线 通讯的一个分水岭。1 g 的不足之处： ( 1 ) 容量有限 ( 2 ) 保密性差 ( 3 ) 通话质量不高 ( 4 ) 业务种类单一( 不能提供非话业务，如数据业务) ( 5 ) 制式太多，系统互不兼容( 由于各国采用的标准不同，只能提供国内的漫游业 务不能提供各大范围的自动漫游服务，或只能提供本地的服务。) ( 6 ) 设备难以小型化 2 ) 由于1 g 通信系统的许多不足之处，很快2 g 移动通信系统就应运而生，第二代 移动通信技术( 2 g ) 完成了模拟技术向数字技术的转变，除语音通话外还可传输数据。全 球以g s m 制式为主。它定义了建设该网络及提供服务的各种标准，这些标准有欧洲电 信标准化协会( e t s i ) 掌管。实现中通常使用的频率为9 0 0 m h z ，1 8 0 0 m h z ，1 9 0 0 m h z 。 目前我国g s m 的用户占国内市场9 7 【9 1 。中国移动的1 3 5 , - 一1 3 9 、1 5 8 、1 5 9 手机都是g s m 手机。 3 ) 作为第2 5 代无线通信方式g p r s ( g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e ) 即通用分组无 线业务，是一种基于g s m 的移动分组数据业务，面向用户提供移动分组的i p 或者x 2 5 4 基于g p r s 的远程抄表系统研究与实现 连接【加】。g p r s 是在g s m 基础上发展起来的一种分组交换数据承载和传输方式，与原有 的g s m 比较，g p r s 在数据业务的承载和支持上具有非常明显的优势：更有效的利用无 线网络信道资源，特别适合突发性、频繁的小流量数据传输；支持的数据传输的速率更 高。现有g s m 网理论最高传输速率9 6 k b s ，而g p r s 理论峰值可达1 7 1 2 k b s t l u ；计费 方式更加灵活，可以支持按数据流量来进行计费；建立连接之后一直在线，无流量时不 占用频带资源；g p r s 还能支持在进行数据传输的同时进行语音通话等等。而且g p r s 提供了无缝、直接i n t e m e t 网连接，使得通信的一端可以是连接在i n t e m e t 上的某一设备 1 2 1 。随着数据无线传输需求的骤增和中国移动g p r s 业务全面投入运营，无线数据通信 的应用越来越广泛。g p r s 网不但具有覆盖范围广、数据传输速度快、通信质量高、永 远在线和按流量计费等优点，且其本身就是一个分组型数据网，支持t c p i p 协议，无需 经过p s t n 等网络的转接，可直接与i n t e r n e t 网互通 1 3 1 。 4 ) 3 g 网络作为新一代的通信系统，与前两代技术相比，第三代移动通信技术( 3 g ) 传输速率和质量大幅提高，可全面支持丰富多彩的移动多媒体业务，手机屏幕将变得丰 富多彩、有声有色。3 g 将无线通信与互联网合为一体，以高出g s m 移动通信几十倍乃 至上百倍的传输速率，其传输速度最低为3 8 4 k ，最高为2 m ，带宽可达5 m h z 以上提供 网页浏览、收发邮件、视频会议、电子商务等多种信息服务。目前全球有三大标准，分 别是欧洲提出的w c d m a 、美国提出的c d m a 2 0 0 0 和我国提出的t d s c d m a 。不仅 能传输话音，还能传输数据，从而提供快捷、方便的无线应用，如无线接入i n t e m e t 。能 够实现高速数据传输和宽带多媒体服务是第三代移动通信的另外两个主要特点。第三代 移动通信网络能将高速移动接入和基于互联网协议的服务结合起来，提高无线频率利用 效率。提供包括卫星在内的全球覆盖并实现有线和无线以及不同无线网络之间业务的无 缝连接。满足多媒体业务的要求，从而为用户提供更经济、内容更丰富的无线通信服务。 但第三代移动通信仍是基于地面、标准不同的区域性通信系统。3 g 作为无线数据传输有 着很大的优势，但是目前国内的3 g 正处在一个发展期，只在各大中城市建立了站点， 在中小城市以及偏远地区还不能使用。本系统为了能够进行推广使用，没有选择3 g ，而 是选用了一种技术非常成熟的g p r s 网络。 5 ) 4 g 是第四代移动通信及其技术的简称，是集3 g 与w l a n 于一体并能够传输高 质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。4 g 系统能够以 1 0 0 m b p s 的速度下载，比拨号上网快2 0 0 0 倍，上传的速度也能达到2 0 m b p s ，并能够满 足几乎所有用户对于无线服务的要求。而在用户最为关注的价格方面，4 g 与固定宽带网 络在价格方面不相上下，而且计费方式更加灵活机动，用户完全可以根据自身的需求确 定所需的服务。此外，4 g 可以在d s l 和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然 后再扩展到整个地区。很明显，4 g 有着不可比拟的优越性。但遗憾的是4 g 通信还只处 陕西科技大学硕士学位论文 于研究和开发阶段，具体的设备和用到的技术还没有完全成型，因此对应的软件开发也 会遇到困难。 6 ) 5 g ( s t h g e n e r a t i o n ) 是第五代移动通信技术的简称，目前还没有一个具体标准。不 过在有消息报道韩国成功研发第五代移动通信技术，手机在利用该技术后无线下载速度 可以达到每秒3 6 g 。这一新的通信技术名为n o