GPRS在滑坡监测中的应用的研究 精品.doc

基于GPRS在滑坡监测中的应用的研究1 绪 论1.1 研究背景及现状1.1.1 研究的背景近两年，随着全球移动通信的迅猛发展，国际上一些发达国家的移动通信运营商在移动电话市场趋于饱和的情况下，已经把业务的触角逐步从话音业务放到拓展移动数据业务上来。目前，数据业务在全球移动通信运营商的总收入中已占45。移动数据业务是从短消息业务发展起来的。近年来，在全球掀起了一场短消息的热潮。据统计，20XX年全球共发送2500亿条短消息。近年来，移动互联及25代技术的应用给移动数据业务的发展注入了强大的动力，同时，它还为移动通信运营商提供了大发展的商机。近年来，我国移动数据业务已经开始崛起，其短信息业务呈现爆炸性增长的态势。目前，全国每天的短信息发送量为1亿条。有关专家预测，今年全国短信息发送量将达到400亿条。目前，我国两大移动通信运营商中国移动和中国联通均把大力发展移动数据业务作为其业务的新的增长点。中国移动于20XX年7月在全国15个省区市开始GPRS商用试验。5月17日，中国移动GPRS正式在全国投入商用。GPRS的实时在线、高速传输、自如切换、快捷登录、按量计费等优势为提高移动数据业务的有效性创造了便利的条件。由此可见，目前，中国的移动通信运营商已经把目标从过去的单纯地提供语音业务迅速转变为提供以移动互联网为基础的数据业务。1.1.2 研究的现状今天，GSM (Global System for Mobile munications)已经能够通过SMS业务和电路交换来处理信息，其中后者处理数据和传真的速度已经达到了14.4Kb/s。为了提高现在的GSM的数据传输的性能，经营者和基础设备提供者指定了向GSMII发展的新的扩展方向，它旨在：1.通过几个电路信道来提供高速电路交换数据（HSCSD）；2.用GPRS来提供能够进入外部分组数据网络的无线分组（诸如X.25或因特网）；3.为GSM的发展提供增强的数据传输速度，通过运用新的调制解调方案为HSCSD和GPRS提供3倍以上的数据吞吐量增强型数据业务（EDGE）；4.提供通用移动通信系统（UMTS），这是运用在新的基础结构配置基础上的一种新的无线技术。这些扩充可获得更高的数据吞吐量、更有效的频谱利用率并可减少通话联接时间。我们实现GPRS的方式就是在GSM或者TDMA网络系统中加入一种分组数据节点，通过这种方式，我们为移动终端和网关节点之间的分组数据提供路由。这种网关节点将提供一种能够与外部分组网络一种能够接入因特网及企业网的互连网络协同工作的功能。我们几乎不用对现有的GSM和TDMA节点进行技术更新，并且，对于GSM/TDMA和GPRS来说，在基站和控制站之间也可使用相同的传输连接。1.2 本文研究内容近年来，我国移动通信业获得了极大的发展。基于无线新技术的增值服务悄然地改变着城市的面貌、改变着人民的生活方式。无线应用不仅美化了城市、增添了生活现代感、而且能改善投资环境、增加性，为我们带来巨大的社会、经济效益；另外，无线应用也是展现一个城市现代化、国际化水平的重要标志。无线应用现已成为城市生活中一个不可缺少的重要组成部分。目前，整个基于无线系统的监控管理还停留在一个较低的水平，多是采用发，打电话的形式通过人工来控制，只有部分控制点使用了定时器装置。在这种模式下，出现故障不能及时发现，存在隐患不能及时排除，导致整个系统运行效率低下，不便管理，而且这种模式也无法解决迅速部署灵活监控的现代监控管理的要求。采用先进的GPRS技术的无线监控管理系统，集计算机、通信、机电、自动控制等多种先进技术于一体，成功实现了对无线分布式系统的实时监控管理和灵活部署，解决了传统控制由于没有通讯功能，无法实现集中监控的问题，将运行维护人员从大量繁琐的工作中解放出来，提高无线系统的运行质量，增强无线的可靠性和可控性，能及时发现定位无线系统故障，大大减少了系统停用带来的不良影响。2 GPRS技术简析2.1 通用分组无线业务（GPRS）GPRS是(General Packet Radio Service)的缩写，即通用分组无线业务。随着技术发展和社会进步，人类已进入一个“互连”时代，Internet带给人们的不只是信息量的增加，更是一种思想的变革，它推动着各种业务的互连和技术的革新。移动业务在带给人们移动方便性的同时，也产生了更大的信息量传送需求，从而对第二代系统的网络结构和应用模式提出了挑战，2.5G移动通信技术(GPRS)应运而生。GPRS技术基于TDMA方式的GSM系统实现，是在GSM网络和技术上发展起来的系统，它充分利用了GSM系统的无线结构，通过进一步在GSM网络中增加数据设备提供高速数据应用，从而保证采用GSM系统的运营商实现从2G系统到2.5G系统的平滑过渡，实现从电路方式业务到分组方式的转变。2.2 无线数据发展2.2.1 迅猛发展的移动数据业务在第一代无线网络上传送数据的业务开始于先进的移动电话系统（AMPS），它是一种电路交换数据通信系统，通过在一台例便携式电脑上安装一蜂窝调制解调器（一种能够支持AMPS）的标准调制解调器）才能实现这种数据传送。由AMPS开始的第一代无线分组数据网络蜂窝数字分组数据系统（CDPD），它传输数据的速率已经达到了19.2Kb/s。现在该网络覆盖了将近87%的美国国土。此外，它还引入部分支持SMS的功能来提供类似寻呼和文字信息的服务。在第二代无线网络系统中，SMS业务变成了特别的推广应用方案。它用现有的2G无线网络基础结构，再附加上SMS中心部分。2G还通过空中接口引入了同步数据和传真业务，它的最初的数据传输速率已经上升到14.4Kb/s。这就使其用户能够发送传真，能够通过拨号进入网络服务器提供的账户、企业账户以及诸如此类的账户。第二代无线通信为分组数据技术提供了广阔的发展空间，并且在2.5G中也同样如此。2.5G也包括了GPRS和分组数据对码分多址的支持。现在数据分组转换速率已经从原来的9.6Kb/s上升到现在的19.2Kb。在将来的2G时代，我们将期望分组转换速率达到115Kb/s。如果3G业务服务成为现实，它将支持384Kb/s2Mb/s范围的数据速率。多媒体和高速度的因特网接入将我们期望的规范化数据应用。2.2.2 GPRS无线数据技术今天，GSM已经能够通过SMS业务和电路交换来处理信息，其中后者处理数据和传真的速度已经达到了14.4Kb/s。为了提高现在的GSM的数据传输的性能，经营者和基础设备提供者指定了向GSMII发展的新的扩展方向，它旨在：1.通过几个电路信道来提供高速电路交换数据（HSCSD）；2.用GPRS来提供能够进入外部分组数据网络的无线分组（诸如X.25或因特网）；3.为GSM的发展提供增强的数据传输速度，通过运用新的调制解调方案为HSCSD和GPRS提供3倍以上的数据吞吐量增强型数据业务（EDGE）；4.提供通用移动通信系统（UMTS），这是运用在新的基础结构配置基础上的一种新的无线技术。这些扩充可获得更高的数据吞吐量、更有效的频谱利用率并可减少通话联接时间。我们实现GPRS的方式就是在GSM或者TDMA网络系统中加入一种分组数据节点，通过这种方式，我们为移动终端和网关节点之间的分组数据提供路由。这种网关节点将提供一种能够与外部分组网络一种能够接入因特网及企业网的互连网络协同工作的功能。我们几乎不用对现有的GSM和TDMA节点进行技术更新，并且，对于GSM/TDMA和GPRS来说，在基站和控制站之间也可使用相同的传输连接1。2.2.3 前景看好的GPRS移动数据通信市场 世纪之交开启的通用分组无线业务GPRS，作为迈向第三代个人多媒体业务的重要里程碑将使移动通信与数据网络合二为一。它将使IP业务得以引入更为广阔的移动市场，同时也将使移动网络能够提供更多的增值业务。GSM是当前全球使用最为广泛的移动电话系统。以目前GSM为基础的gprs作为向第三代移动电话系统发展过程中的一个至关重要和必不可少的一步，已成为迈向第三代部署的基石，并已开启了无线数据市场的大门。事实上，传统的话音服务和其带来的利润增长现在已经出现了停滞不前。而以GPRS为基础的通信增值业务，包括手机上网、Email等Internet业务等正在急速上升。GPRS已为运营商提供了开辟全新市场的能力。通过部署GPRS，运营商可以开辟新型市场和收入来源。分组交换使他们能够有效地使用现有的网络容量。GPRS将支持开展创新服务，以便吸引新的客户，从而提高客户的忠诚度并降低处理成本。由于GPRS使用的是现有的GSM网，所以其可以一举在全国范围内推出。这样，运营商将会拥有一个新的机会，使其在新型服务合作伙伴关系的基础上与互联网服务提供商或信息提供商合作。新的市场带来的另一个新商机就是GPRS要有新终端，这无疑为终端设备制造商提供了一个新的市场增长点。2.3 2G网络向3G网络的演进途径从GSM网络演进到3G WCDMA网络如何实现从现有第二代移动通信网络顺利演进到第三代移动通信系统，在保证现有投资的基础上采用最少成本进行过渡，是运营商和设备制造商面临的共同问题。GSM系统目前在国内市场范围很大，GPRS技术的引入更表明GSM网络新的生命力。那么，对于即将到来的第三移动通信系统，GSM网络又该如何发展？GPRS系统是GSM发展史上的里程碑，它引入了无线分组交换技术，提供了无线数据业务应用的新模式，同时在网络建设、规划、运营方面给运营商提供了宝贵的经验。第三代移动通信系统进一步发展了目前电路交换和分组交换的概念，进行了网络功能的扩展和业务模式的更新，它是第三代网络发展中不可缺少的一环。从GSM网络发展到3G的WCDMA技术，其可能采取的路径为GSM-GPRS-EDGE-3G WCDMA。其中，GPRS到EDGE的演进并不是必需的。一般来讲，对于能够获得3G牌照的无线系统运营商，EDGE将是一个很好的选择，它们可以采用EDGE技术进一步提升网络性能，从而为客户提供更好的服务。2.4 GPRS系统提供的业务GPRS能够提供两个MS之间或MS与GPRS终端或外部PDN终端之间的数据传送能力。它能提供两类业务：1.点到点（Point To Point）2.点到多点（Point To Multipoint） 点到点业务包括三种：点到点无连接业务、点到点连接业务和点到点信息业务。第一种是数据类的业务，是为了支持非交互型的突发应用，它们建立在ISO8473制定的无连接网络协议（CLNP）或RFC 791规定的IP网络协议基础之上。这种业务提供单个用户到单个目的用户之间的独立分组传送。第二种提供用户之间的逻辑联系，支持基于X.25或ISO8348制定的面向连接网络协议（CONP）的突发事务处理或交互型应用。点至多点业务也包括三种：点到多点组播业务、点到多点群呼业务和IP组播业务。支持向多个用户传送一个消息，到多个用户的数据由一个业务请求发起。GPRS系统可以根据用户的需要，灵活地提供9.05171.2kb/s的数据传输速率，因此它具有较强的承载能力，可以承载所有点到点（PTP）和点到多点（PTM）业务：1.短信息服务。可覆盖目前GSM基于电路交换的短信息服务，并提供比它速度更快、内容更多的短信息服务。2.信息查询，包括短信息点播以及股票、天气信息|交通信息查询等。3.虚拟专用网MVPN。4.移动Internet /Intranet 接入（包括Web浏览、Email、FTP等），实现移动互联网和移动办公室。5.信息发布。6.视频点播。7.网络游戏2。2.5 GPRS的路由管理GPRS 网络的主要特点之一是移动用户收发的数据分组路由。这一特点可以分为两方面：数据分组路由和移动性管理。GGSNR 主要功能是与外部数据网进行交互。GGSN利用由SGSN记录的有关移动台（MS）位置的路由信息适时更新位置目录，并把GPRS骨干网上压缩的外部数据网协议分组发送到当前正在为移动台服务的SGSN上。它也把外部数据网分组解压并传输到合适的数据网中，并悼念发送到计费网关上的计费数据。GPRS网中各种设备的用途如下图所示。图2-1 GPRS的路由管理有3种可能的路由方案：移动用户产生的消息（可能性1）、当移动台外在归属网络入网时的消息（可能性2）、当移动台漫游到另一个GPRS运营商的网络入网时的消息（可能性3）。在这些问题中，运营商的GPRS网络由多个GSN（具有网关和服务功能）和一个内部运营商骨干组成的。GPRS运营商允许通过内部运营商骨干网漫游。GPRS运营商通过边界网关（BG）与内部运营商骨干网连接，BG能提供必要的因特网协议和路由协议，例如，边界网关协议（BGP）。可预见的是GPRS运营商将在内部运营商网络上实施服务质量（QoS）机理以保证服务水平的一致性（SLA）。该结构的主要优点是它的灵活性、可扩充性、协同性及可漫游。GPRS网把所有的数据网络协议封装到自己的封装协议中，称之为GPRS隧道协议（GTP）。这样做的目的是为了确保骨干网的安全性，简化路由机理及数据在GPRS网上的传输。2.6 GPRS的协议结构网 络 协 议SNDCLLCMAC物 理 链 路RF 接口LLRMACLAPD物理链路RF接口物理链路网络协议SNDCLLCLAPD物理链路SGSNGbRSSUmMS图2-2 GPRS协议模型GPRS 数据通信结构遵循协议分层和两个协议平面区分的著名原理。信令平面由控制和支持用户信息传输的协议组成，相关的GPRS功能包括：连接控制、路由和移动性管理。传输平面覆盖用户信息传输、流量控制和错误处理等相关控制过程的协议。图2-6是根据ISO/OSI参考模型提出的直至网络层的传输平面。在网络层之上，则可以广泛采用各种标准协议，这些协议的选择不在GPRS规范范围之内。GPRS支持MS与X.25、IP、和基于CLNP的网络互连。在两个GSN之间，GPRS隧道协议（GTP）把PDU以隧道进程通过GPRS骨干网。在GTP下面，使用TCP/UDP和IP作为GPRS骨干网络层的协议。IP以下，可根据运营商的网络结构，分别采用基于以太网、ISDN或ATM的协议。在SGSN与MS之间，子网会聚协议SNDCP把网络层协议映射到下层逻辑链路控制协议中，并实现以下功能：将网络层消息复用到一个逻辑虚连接上，对消息进行加密、分段、压缩等。BSSGP（BSS GPRS Protocol）协议是由GSM系统中使用的BSSMAP协议派生出来的，用于传送BSS与SGSN之间的路由和QoS相关信息。MS与GPRS网络之间的无线通信，覆盖物理层和数据链路层功能。根据标准建议，物理层分裂为一个物理链接子层（PLL）和一个物理射频子层（RFL），RFL符合GSM 05系列建议，完成物理波形的调制和解调，PLL为MS与网络之间在物理信道上传送信息提供服务，这些服务功能包括数据单元成帧、检测和修正物理媒体传输错误等。PLL子层利用RFL子层提供的服务。数据链路层分为两个不同的子层：逻辑链路控制子层（LLC）和无线链路控制/媒体接入控制（RLC/MAC）子层。RLC/MAC子层完成数据和信令信息的有效多路复用、QoS控制及错误处理。RLC/MAC子层提供了一种机制，允许多个MS共享一个传输媒介，该媒介可以由几个物理信道组成。相应地，允许一个MS使用多个PDCH信道貌岸然（每个PDCH信道对应一个TDMA帧中的一个时隙）来传输数据。RLC子层负责数据块在空中接口的传送，它采用自动请求重传（ARQ）的后向差错校正机制。MAC子层本身由时隙ALOHA协议而来，它在MS与BTS间起作用，负责管理MS尝试接入无线信道的解决，对来自不同的MS的多个业务请求进行仲裁，以及响应各用户的业务请求。逻辑链接控制（LLC）子层在RLC/MAC子层之上起作用，为MS和SGSN之间提供逻辑链路。它允许引入可供选择的无线解决方案而无需对NSS有主要的改动，它与RLC/MAC相互独立，协议功能是基于GSM信令平面中应用的LAPD，但支持点到多点传输。这一协议称为LAPG（Link Access Procedure on the G-channcl）。2.7 GPRS的网络结构由于GPRS是GSM系统中提供分组业务的一种方式，所以它能广泛应用于IP域。其移动终端通过GSM网络提供的寻址方案和运营商具体网关互通协议实现全球网关通信。GPRS网络是在现有GSM网络中增加 GGSN和SGSN 来实现的，使得用户能够在端到端分组方式下发送和接收数据。其系统结构如图1所图2-3 GPRS总体结构及接入接口和参考点图中，笔记本电脑通过串行或无线方式连接到GPRS蜂窝电话上；GPRS蜂窝电话与GSM基站通信，但与电路交换式数据呼叫不同，GPRS分组是从基站发送到GPRS服务支持节点(SGSN)，而不是通过移动交换中心(MSC)连接到语音网络上。SGSN与GPRS网关支持节点(GGSN)进行通信；GGSN对分组数据进行相应的处理，再发送到目的网络，如因特网或X.25网络。 来自因特网标识有移动台地址的IP包，由GGSN接收，再转发到SGSN，继而传送到移动台上。 SGSN是GSM网络结构中的一个节点，它与MSC处于网络体系的同一层。SGSN通过帧中继与BTS相连，是GSM网络结构与移动台之间的接口。SGSN的主要作用是记录移动台的当前位置信息，并且在移动台和GGSN之间完成移动分组数据的发送和接收。 GGSN通过基于IP协议的GPRS骨干网连接到SGSN， 是连接GSM网络和外部分组交换网(如因特网和局域网)的网关。GGSN主要是起网关作用，也有将GGSN称为GPRS路由器。GGSN可以把GSM网中的GPRS分组数据包进行协议转换，从而可以把这些分组数据包传送到远端的TCP/IP或X.25网络。 SGSN和GGSN利用GPRS隧道协议(GTP)对IP或X.25分组进行封装，实现二者之间的数据传输。 图2给出了GPRS网络结构的接入与参考点的简图。图2-4 GPRS总体结构及接入接口和参考点GGSN到外部分组网络是通过Gi参考点连通的，而其他GPRS网络是通过Gp接口连通的。另外，从MS端到GPRS网络有两个接入点，Um接口用于无线通信接入而R参考点用于信息的产生或接收。移动终端MT(例如手机)通过Um接口接入GPRS PLMN，R则是MT和TE(如笔记本电脑)之间的参考点。这里的MS由TE和MT两部分组成，它们通过R参考点组成一个整体，另外MS也可单独由一个移动终端（MT）组成。对于一个支持GPRS 的公共陆地移动网络(PLMN)，当它运行GPRS业务时可能涉及到任何其他网这时就产生了网络互通的需求。GPRS网络通过Gi参考点和Gp接口实现同其他网络的互通。 对于具有GPRS业务功能的移动终端，它本身具有GSM和GPRS业务运营商提供的地址，这样，分组公共数据网的终端利用数据网识别码即可向GPRS终端直接发送数据。另外GPRS支持与基于IP的网络互通，当在TCP连接中使用数据报时，GPRS提供TCP/IP报头的压缩功能。由于GPRS是GSM系统中提供分组业务的一种方式，所以它能广泛应用于IP域。其移动终端通过GSM网络提供的寻址方案和运营商的具体网间互通协议实现全球网间通信3。2.8 GPRS 系统的性能特点GSM系统发展到现在，已成为全球最大的移动通信系统，能基本满足当前移动通信中话音通信的需求。但是，GSM系统存在其固有的问题：a容量不足和频谱利用率不高，造成频率资源紧张；b只能提供9.6Kb/s的数据传输速率，对高速数据传输无能为力，无法满足日益增长的对移动多媒体通信（特别是无线因特网接入）的巨大社会需求。GPRS系统的引入，很大程度上解决了GSM存在的问题。GPRS系统具有以下的性能特点：1.基于分组交换，具有其他分组数据系统一样的高效特性，能够高效地利用现有网络资源，提高频率利用率GPRS系统是在现有GSM系统的基础上，通过硬件和软件的更新升级来实现，因此可保护GSM系统的投资，并可利用现有的网络资源和无线网络覆盖，提供分组数据服务。在无线接口，GPRS采用与GSM相同的物理信道，定义了新的用于分组数据传输的逻辑信道。信道分配采用动态方式，仅在有数据通信时才分配信道。对于每个小区，可设置专用的分组数据信道（PDCH），也可接需动态占用话音信道（TCH）作为PDCH，但后者在有话音信道需求时可以释放给话音用。因此，GPRS一方面可利用现有的GSM无线覆盖，另一方面可利用空闲的话音信道传送数据业务，提高无线资源的利用率。2.支持中、高速数据传输，可提供9.05171.2kb/s的数据传输速率GPRS采用与GSM不同的信道编码方案,它定义了CS-1 (9.05kb/s)、CS-2（13.4kb/s）、CS-3 (15.6kb/s)、CS-4 (21.4kb/s)四种编码方案；可以根据不同的信道传输选择使用不同的信道编码方案；同时，GPRS支持多时隙合并传输（最多8时隙）。因此，GPRS可提供9.05kb/s至171.2kb/s 的数据传输速率。3.GPRS网络接入速度快，提供了与现有数据网的无缝连接GPRS网本身就是一个分组型数据网，支持TCP/IP、X.25协议，无需经过PSTN等网络的转接，直接与分组数据网（IP网或X.25网）互通，接入速度仅几秒，快于电路型数据业务。4.GPRS可以实现基于数据流量、业务类型及服务质量等级（QoS）的计费功能，计费方式更加合理，用户使用更加方便。5.GPRS的核心网络层采用IP技术，底层可使用多种传输技术（帧中继、ATM等），很方便地实现与高速发展的IP网（Internet/Intranet网）无缝连接。2.9 GPRS系统的优势GPRS较之现有的GSM系统有双重优势:一方面，它可以为每个单独的用户提供更多的带宽;另一方面，它又允许一个网络承载更多的用户。因此可以预言它将在GSM网络上出现一系列新的应用。在GPRS条件下，更多富有创造力的移动非语音业务应用（如短消息服务）将被推出，这些应用可能包括多媒体信息传送、无线的公司内部网（Intranet）、设备的远端控制与维护等。GPRS有下面的五大优点：1.瞬间上网GPRS的用户一开机，就始终附着在GPRS网络上，每次使用时只需一个激活的过程，一般只需要2-3秒的时间马上就能登录至互联网，而固定拨号方式接入互联网需要拨号、验证用户名密码、登录服务器等过程，至少需要10-15秒甚至更长的时间。2.永远在线 GPRS由于使用了“分组”的技术，用户上网可以免受断线的痛苦，因为GPRS是“永远在线”，就是只要用户的GPRS手机处于开机状态，就随时与移动GPRS网络保持联系。举个例子，用户访问互联网时，手机就在无线信道上发送和接收数据，就算没有数据传送，手机还一直与网络保持连接，不但可以由用户侧发起数据传输，还可以从网侧随时启动push类业务，不像普通拨号上网那样断线后还得重新拨号才能上网冲浪。 3.快速传输 GPRS采用分组交换的技术，无线网络的传输速率达到了56Kbps-114Kbps，但实际速度受到编码的限制和手机终端的限制可能会有所不同。只有同时启用8个信道进行GPRS传送时，用户使用GPRS技术进行数据传输时的速率才能达到114Kbps，而一般情况下为进行话音传送，只会用1-4个信道进行GPRS应用，因此实际传输速率一般为56Kbps左右，CSD电路交换数据业务速率为每秒9.6K比特，因此电路交换数据业务与GPRS的关系就像是9.6Kmodem和56K的Modem的区别一样。 当利用GPRS手机上WAP网站时，页面打开速度明显加快，几乎没有延时。而在利用GPRS手机+笔记本上互联网时，当网络业务量不高时，4050Kbps的速度可轻易达到，夜间速度更快，较之GSM所提供的9.6Kbps理论速度有了明显的提高。这个速度与用固定电话+56.6Kbps MODEM拨号上网的速度已经比较接近，这对于无线网络而言这种传输速率已经相当不错了。 4.按量计费 利用CSD上WAP或者互联网时，用户必须根据连接时间来缴纳费用，这是阻碍WAP技术跨入市场主流的一道门槛，用户只要开始连接，哪怕是在键入字符时都要进行计费。这种不受欢迎的计费方式使很多用户都尽量控制使用WAP连接时间。 GPRS技术是一种面向非连接的技术，用户只有在真正收发数据时才需要保持与网络的连接，因此大大提高了无线资源的利用率。同时向“alwaysonline”的手机上网目标迈进了一步，使用了GPRS后，数据实现分组发送和接受，这同时意味着用户总是在线且按流量计费，迅速降低了服务成本。 用户可以一直在线，按照用户接收和发送数据包的数量来收取费用，没有数据流量的传递时，用户即使挂在网上，也是不收费的，这对于用户来说更加公平，用户可以更多地关注所需的信息内容而无须关心拨入时间的长短，由于不按时间计费也就可以慢慢进行输入，避免操作匆忙造成失误了。 5.自由切换 此外，使用GPRS上网的方法与以前的CSD上网方式并不同，用CSD上网就如同使用MODEM进行拨号连接，而上网后便不能同时使用该电话线，但GPRS就较为优越，它具有数据传输与话音传输可同时进行或切换进行的优势。也就是说用户在用移动电话上网冲浪的同时，可以接收语音电话。而原来的电话拨号上网，接入之后就不能再打电话，也不能接电话，因此GPRS就类似于ISDN的概念，上网和通话是可以同时进行的，并且可以自由进行切换，通话上网两不误，这样的话，就把移动电话的应用提升到一个更高的层次。 3 滑坡的概述3.1滑坡的定义与组成要素3.1.1 滑坡(Iandslide)的定义滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动、地震及人工切坡等因素，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。俗称“走山”、“垮山”、“地滑”、“土溜”等。滑坡是斜坡岩土体沿着惯通的剪切破坏面所发生的滑移现象。滑坡的机制是某一滑移面上剪应力超过了该面的抗剪强度所致。3.1.2 滑坡的主要组成要素有滑坡体一指滑坡的整个滑动部分，简称滑体；滑坡壁一指滑坡体后缘与不动的山体脱离开后，暴露在外面的形似壁状的分界面；滑动面一指滑坡体沿下伏不动的岩、土体下滑的分界面，简称滑面；滑动带一指平行滑动面受揉皱及剪切的破碎地带，简称滑带；滑坡床一指滑坡体滑动时所依附的下伏不动的岩、土体，简称滑床；滑坡舌一指滑坡前缘形如舌状的凸出部分，简称滑舌；滑坡台阶一指滑坡体滑动时，由于各种岩、土体滑动速度差异，在滑坡体表面形成台阶状的错台；滑坡周界一指滑坡体和周围不动的岩、土体在平面上的分界线；滑坡洼地指滑动时滑坡体与滑坡壁间拉开，形成的沟槽或中间低四周高的封闭洼地；滑坡鼓丘一指滑坡体前缘因受阻力而隆起的小丘；滑坡裂缝一指滑坡活动时在滑体及其边缘所产生的一系列裂缝。位于滑坡体上(后)部多呈弧形展布者称拉张裂缝；位于滑体中部两侧，滑动体与不滑动体分界处者称剪切裂缝；剪切裂缝两侧又常伴有羽毛状排列的裂缝，称羽毛状裂缝；滑坡体前部因滑动受阻而隆起形成的张裂缝，称鼓张裂；位于滑坡体中前部，尤其在滑舌部位呈放射状展布者，称扇状裂缝。以上滑坡诸要素只有在发育完全的新生滑坡才同时具备，并非任一滑坡都齐全具有。3.2 滑坡的种类根据滑坡体积，将滑坡分为4个等级：小型滑坡：滑坡体积小于10104立方米；中型滑坡；滑坡体积为10104-100104立方米；大型滑坡：滑坡体积为100104-1000104立方米;特大型滑坡（巨型滑坡）：滑坡体体积大于1000104立方米。根据滑坡的滑动速度，将滑坡分为4类：蠕动型滑坡，人们作凭肉眼难以看见其运动，只能通过仪器观测才能发现的滑坡；慢速滑坡：每天滑动数厘米至数十厘米，人们凭肉眼可直接观察到滑坡的活动；中速滑坡：每小时滑动数十厘米至数米的滑坡；高速滑坡：每秒滑动数米至数十米的滑坡。3.3 产生滑坡的主要条件与外界诱发作用的影响产生滑坡的主要条件：一是地质条件与地貌条件；二是内外营力(动力)和人为作用的影响。第一个条件与以下几个方面有关:1.岩土类型：岩土体是产生滑坡的物质基础。一般说，各类岩、土都有可能构成滑坡体，其中结构松散，抗剪强度和抗风化能力较低，在水的作用下其性质能发生变化的岩、土，如松散覆盖层、黄土、红粘土、页岩、泥岩、煤系地层、凝灰岩、片岩、板岩、千枚岩等及软硬相间的岩层所构成的斜坡易发生滑坡。2.地质构造条件：组成斜坡的岩、土体只有被各种构造面切割分离成不连续状态时，才有可能向下滑动的条件。同时、构造面又为降雨等水流进入斜坡提供了通道。故各种节理、裂隙、层面、断层发育的斜坡、特别是当平行和垂直斜坡的陡倾角构造面及顺坡缓倾的构造面发育时，最易发生滑坡。3.地形地貌条件：只有处于一定的地貌部位，具备一定坡度的斜坡，才可能发生滑坡。一般江、河、湖(水库)、海、沟的斜坡，前缘开阔的山坡、铁路、公路和工程建筑物的边坡等都是易发生滑坡的地貌部位。坡度大于10度，小于45度，下陡中缓上陡、上部成环状的坡形是产生滑坡的有利地形。4.水文地质条件：地下水活动，在滑坡形成中起着主要作用。它的作用主要表现在：软化岩、土，降低岩、土体的强度，产生动水压力和孔隙水压力，潜蚀岩、土，增大岩、土容重，对透水岩层产生浮托力等。尤其是对滑面(带)的软化作用和降低强度的作用最突出。就第二个条件而言，在现今地壳运动的地区和人类工程活动的频繁地区是滑坡多发区，外界因素和作用，可以使产生滑坡的基本条件发生变化，从而诱发滑坡。主要的诱发因素有：地震、降雨和融雪、地表水的冲刷、浸泡、河流等地表水体对斜坡坡脚的不断冲刷；不合理的人类工程活动，如开挖坡脚、坡体上部堆载、爆破、水库蓄(泄)水、矿山开采等都可诱发滑坡，还有如海啸、风暴潮、冻融等作用也可诱发滑坡。3.4 滑坡活动强度的主要因素滑坡的活动强度，主要与滑坡的规模、滑移速度、滑移距离及其蓄积的位能和产生的功能有关。一般讲，滑坡体的位置越高、体积越大、移动速度越快、移动距离越远，则滑坡的活动强度也就越高，危害程度也就越大。具体讲来，影响滑坡活动强度的因素有：1.地形 坡度、高差越大，滑坡位能越大，所形成滑坡的滑速越高。斜坡前方地形的开阔程度，对滑移距离的大小有很大影响。地形越开阔，则滑移距离越大。阔程度，对滑移距离的大小有很大影响。地形越开阔，则滑移距离越大。2.岩性 组成滑坡体的岩、土的力学强度越高、越完整，则滑坡往往就越少。构成滑坡滑面的岩、土性质，直接影响着滑速的高低，一般讲，滑坡面的力学强度越低，滑坡体的滑速也就越高。3.地质构造 切割、分离坡体的地质构造越发育，形成滑坡的规模往往也就越大越多。4.诱发因素 诱发滑坡活动的外界因素越强，滑坡的活动强度则越大。如强烈地震、特大暴雨所诱发的滑坡多为大的高速滑坡。总之，滑坡的活动强度是若干因素综合作用的结果。 3.5 影响滑坡的活动时间、空间分布的相关因素及其规律滑坡的活动时间主要与诱发滑坡的各种外界因素有关，如地震、降温、冻融、海啸、风暴潮及人类活动等。大致有如下规律：1.同时性 有些滑坡受诱发因素的作用后，立即活动。如强烈地震、暴雨、海啸、风暴潮等发生时和不合理的人类活动，如开挖、爆破等，都会有大量的滑坡出现。2.滞后性 有些滑坡发生时间稍晚于诱发作用因素的时间。如降雨、融雪、海啸、风暴潮及人类活动之后。这种滞后性规律在降雨诱发型滑坡中表现最为明显，该类滑坡多发生在暴雨、大雨和长时间的连续降雨之后，滞后时间的长短与滑坡体的岩性、结构及降雨量的大小有关。一般讲，滑坡体越松散、裂隙越发育、降雨量越大，则滞后时间越短。此外，人工开挖坡脚之后，堆载及水库蓄、泄水之后发生的滑坡也属于这类。由人为活动因素诱发的滑坡的滞后时间的长短与人类活动的强度大小及滑坡的原先稳定程度有关。人类活动强度越大、滑坡体的稳定程度越低，则滞后时间越短。滑坡的空间分布，主要与地质因素和气候等因素有关。通常、下列地带是滑坡的易发和多发地区：1.江、河、湖(水库)、海、沟的岸坡地带，地形高差大的峡谷地区，山区、铁路、公路、工程建筑物的边坡地段等。这些地带为滑坡形成提供了有利的地形地貌条件；2.地质构造带之中，如断裂带、地震带等。通常、地震烈度大于7度的地区，坡度大于25度的坡体，在地震中极易发生滑坡；断裂带中的岩体破碎、裂隙发育，则非常有利于滑坡的形成；3.易滑(坡)的岩、土分布区。如松散覆盖层、黄土、泥岩、页岩、煤系地层、凝灰岩、片岩、板岩、千枚岩等岩、土的存在，为滑坡的形成提供了良好的物质基础；4.暴雨多发区或异常的强降雨地区。在这些地区，异常的降雨为滑坡发生提供了有利的诱发因素。上述地带的叠加区域，就形成了滑坡的密集发育区。如我国从太行山到秦岭、经鄂西、四川、云南到藏东一带就是这种典型地区，滑坡发生密度极大，危害非常严重。3.6 人类活动诱发滑坡的主要因素违反自然规律、破坏斜坡稳定条件的人类活动都会诱发滑坡。例如：1.开挖坡脚：修建铁路、公路、依山建房、建厂等工程，常常因使坡体下部失去支撑而发生下滑。例如我国西南、西北的一些铁路、公路、因修建时大力爆破、强行开挖，事后陆陆续续地在边坡上发生了滑坡，给道路施工、运营带来危害。2.蓄水、排水：水渠和水池的漫溢和渗漏，工业生产用水和废水的排放、农业灌溉等，均易使水流渗入坡体，加大孔隙水压力，软化岩、土体，增大坡体容重，从而促使或诱发滑坡的发生。水库的水位上下急剧变动，加大了坡体的动水压力，也可使斜坡和岸坡诱发滑坡发生。支撑不了过大的重量，失去平衡而沿软弱面下滑。尤其是厂矿废渣的不合理堆弃，常常触发滑坡的发生。此外、劈山开矿的爆破作用，可使斜坡的岩、土体受振动而破碎产生滑坡；在山坡上乱砍滥伐，使坡体失去保护，便有利于雨水等水体的入渗从而诱发滑坡等等。如果上述的人类作用与不利的自然作用互相结合，则就更容易促进滑坡的发生。随着经济的发展，人类越来越多的工程活动破坏了自然坡体，因而近年来滑坡的发生越来越频繁，并有愈演愈烈的趋势。应加以重视。3.7 滑坡发生前的异常(前兆)现象不同类型、不同性质、不同特点的滑坡，在滑动之前，均会表现出不同的异常现象。显示出滑坡的预兆(前兆)。归纳起来常见的，有如下几种：1.大滑动之前，在滑坡前缘坡脚处，有堵塞多年的泉水复活现象，或者出现泉水(井水)突然干枯，井(钻孔)水位突变等类似的异常现象。2.在滑坡体中，前部出现横向及纵向放射状裂缝，它反映了滑坡体向前推挤并受到阻碍，已进入临滑状态。3.大滑动之前，滑坡体前缘坡脚处，土体出现上隆(凸起)现象，这是滑坡明显的向前推挤现象。4.大滑动之前，有岩石开裂或被剪切挤压的音响。这种现象反映了深部变形与破裂。动物对此十分敏感，有异常反映。5.临滑之前，滑坡体四周岩(土)体会出现小型崩塌和松弛现象。6.如果在滑坡体有长期位移观测资料，那么大滑动之前，无论是水平位移量或垂直位移量，均会出现加速变化的趋势。这是临滑的明显迹象。7.滑坡后缘的裂缝急剧扩展，并从裂缝中冒出热气或冷风。8.临滑之前，在滑坡体范围内的动物惊恐异常，植物变态。如猪、狗、牛惊恐不宁，不入睡，老鼠乱窜不进洞。树木枯萎或歪斜等。3.8 滑坡体稳定性的识别方法在野外，从宏观角度观察滑坡体，可以根据一些外表迹象和特征，可粗略的判断它的稳定性。已稳定的堆积层老滑坡体有以下特征：1.后壁较高，长满了树木，找不到擦痕，且十分稳定；2.滑坡平台宽大、且已夷平，土体密实，有沉陷现象；3.滑坡前缘的斜坡较陡，土体密实，长满树木，无松散崩塌现象。前缘迎河部分有被河水冲刷过的现象；4.目前的河水远离滑坡的舌部，甚至在舌部外已有漫滩、阶地分布；5.滑坡体两侧的自然冲刷沟切割很深，甚至已达基岩；6.滑坡体舌部的坡脚有清晰的泉水流出等等；3.9 不稳定的滑坡体常具有下列迹象1.滑坡体表面总体坡度较陡，而且延伸很长，坡面高低不平；2.有滑坡平台、面积不大，且有向下缓倾和未夷平现象；3.滑坡表面有泉水、湿地，且有新生冲沟4.滑坡表面有不均匀沉陷的局部平台，参差不齐；5.滑坡前缘土石松散，小型坍塌时有发生，并面临河水冲刷的危险：6.滑坡体上无巨大直立树木。4 GPRS在滑坡中的监测4.1 几种通信方式的比较目前，在监控领域中数据传输主要可以分为有线（包括架设光缆、电缆或租用电信专线）和无线（分为建立专用无线数据传输系统或借用、等公用网信息平台）两种方式。其中，由于滑坡监控系统的监控点比较分散，站点的变化比较多、覆盖范围比较大，实时性要求高，而且有线通信方式需要铺设通信电缆，破路施工和站点修改的难度较大，因此基本不适合在该监控系统中应用。而无线通信方案在监控系统中呈现出多种优势，并获得广泛的应用。 下面分别对这几种通信方式的监测作进行分析比较： 4.1.1 有线通信与无线通信的比较建设通信链路的方式无非是有线和无线两种。在初期规划时，选择有线还是无线通信，或是有线无线互为备份，用户应为此进行认真的调研分析。无线通信最早始于军事通信，由于无线通信在提高信号接收质量、抗干扰、保密性、增加系统容量方面都有突出的优点，无线通信迅速地在民用、商用通信领域普及开来。在国内，近年来无线通信技术已经应用于室内局域网互连和室外远程城域网互连等领域。下面就无线通信技术和传统的有线通信方式作一简单比较。1.有线通信的开通必须架设电缆，或挖掘电缆沟或架设架空明线；而架设无线链路则无需架线挖沟，线路开通速度快。将所有成本和工程周期统筹考虑，无线扩频的投资是相当节省的。2.一般有线通信的质量会随着线路的扩展而急剧下降，如果中间通过电话转接局，则信号质量下降更快，到4.5公里左右已经无法传输高速率数据，或者会产生很高的误码率，速率级别明显降低；而对于无线通信方式，公里内几乎没有影响，一般可提供从到11的通信速率，误码率小于10-10。3.有线通信受地势影响，不能任意铺设；而无线通信覆盖范围大，几乎不受地理环境限制。4.有线通信铺设时需挖沟架线，成本投入较大，且电缆数量固定，通信容量有限；而无线通信则可以随时架设，随时增加链路，安装、扩容方便。5.有线通信除电信部门外，其它单位的通信系统没有在城区挖沟铺设电缆的权力；而无线通信方式则可根据客户需求灵活定制专网。6.有线链路的维护需沿线路检查，出现故障时，一般很难及时找出故障点，而无线通信只需维护扩频电台，出现故障时则能快速找出原因，恢复线路正常运行。7.建设通信线路时一般需要备份，如果主备通道皆为有线线路，往往会存在相关故障点。若一条有线中断，另外一条很可能由于整个电缆被挖断或被破坏、配线架损坏、转接局断电等原因，同时中断。如果有线通信线路利用无线扩频进行备份，当有线线路中断时，则可将通信链路切换到无线链路上，仍可保证通信线路的畅通。8.无线通信可以迅速（数十分钟内）组建起通信链路，实现临时、应急、抗灾通信的目的，而有线通信则需要较长的时间。 9.在安全性能方面，无线通信本身就起源于军事上的防窃听（）技术；而有线链路沿线均可能遭搭线窃听。综上所述，无线扩频通信在可靠性、可用性和抗毁性等很多方面超出了传统的有线通信方式，尤其在一些特殊的地理环境下，更是体现出了其优越性6。4.1.2 GSM短消息通讯方式短消息通信方式系统组成比较简单，连接方便，建设费用最低。但由于短消息采用数据存储转发方式工作，因此当通信繁忙时数据有可能存储在短消息服务中心而产生较大的延迟，而且短消息每次发送字节的长度为字节，最多发送个字符，当传输的数据量较大时，必须分成多帧短消息进行传输，容易造成传输失败和延迟，同时，传输信息量较大时，通信费用会比较高。短消息通信组成方式有两种：其一，采用短消息通信模块对短消息通信模块的方式；其二，监控中心通过专线连接到移动短消息服务中心，监控点采用模块的方式。第一种方式简单、建设成本低，但在一个通信过程中经过了两个无线通信（即监控中心到短消息服务中心，然后服务中心到监控点）的过程，因此通信的时延要远大于方式二，可靠性较低。方式二的通信结构与的通信结构相同，为此在移动提供的通信服务日益完善的情况下，监控系统更多地采用的通信方式。通信方式的特点为：连接方便、建设成本低、通信几乎无需维护服务；由于采用固定的数据长度和存储转发方式造成通信速度慢、有较大的延迟，因此，当数据量较大时易丢失数据。 4.1.3 CDPD短消息通讯方式CDPD（Cellular Digital Packet Data，蜂窝式数字分组数据），是由美国移动通信公司（AMCI）等8大公司联合推出的一种无线数据通信技术规范。它是以数字分组数据技术为基础，以蜂窝移动通信为组网方式的移动无线数据通信技术。GPRS与CDPD都可以提供数据业务服务，与GPRS相比较，CDPD有以下几个缺点： 1.在GSM网络中每发展一个用户的成本约为2000元，GPRS用户的成本是根据网络规模决定的，现在GPRS网络的覆盖能力已经相当规模。而CDPD在建网初期基站数不会很多，加上必须的交换机与网管的投资，平摊到每个用户的成本约为2500-3000元左右。 2.GPRS通信所能达到的传输速度要比CDPD通信高，尽管GPRS通信是以牺牲信道资源为代价。 3.CDPD是工作在AMPS频段，只有1MHz频段，而GPRS可用频段要宽的多，因此在GPRS每个小区内可用于数据的信道数远大于CDPD，容易满足组件公网对信道数的需要。 综上所述，GPRS与以上几种无线通讯方式相比更为先进，基于GPRS的无线监控系统是目前最先进最稳定的无线监控管理系统，概括起来，基于GPRS的无线监控系统具有以下显著优点： 1.相对其它通讯方式来说，采用GPRS技术可以充分利用中国移动公网资源，将极大节约建设成本，缩短建设周期, 整个系统的性能价格比高，系统建设投资与建无线专网的投资相比估计可节约50%以上。 2.数据传输速率与其它通讯技术相比最快，最高可达171.2Kb/s，通信传输时延较小，最长不超过