一、前言
在建設水文自動測報系統及防汛指揮系統水情分中心的工程中，數據遠程傳輸是必不可少的環節，國家防汛指揮系統由四個子系統組成：(1)基礎數據采集系統和水文測驗設施的改進；(2)數據通信子系統，(3)計算機及其網絡建設；(4)防汛會商業務支持系統。數據通信子系統的任務是非常明確的，就是要將野外現場的遙測數據傳送到分中心。
實現遠程數據傳輸的通信手段已經有許多種了，它們主要是：超短波通訊，短波通訊，有線PSTN通信，GSM通信(分SMS和GPRS兩種方式)，CDMA，光纖通信以及衛星通訊(含多種衛星通道)等。隨著公網通信事業突飛猛進地發展，還將進一步出現新的數據業務通訊方式。
2002年5月后，中國移動GPRS網絡進入了商業化實用階段，從而為我們提供了利用國家公網傳輸水情數據的又一種方法。該通信手段在水文數據傳輸中的應用。
二、GPRS概述
1. GPRS應用原理
GPRS (General Packet Radio Service) 通用分組無線業務是一種基于數據包的無線通訊服務。理論上它將使得通訊速率從56 Kbps一直上升到114Kbps，且支持計算機和移動用戶的持續連接。GPRS是基于GSM網絡的，在理論上，GPRS數據包通訊服務的花費比電路交換服務所花的費用要少，其通信信道是共享的，僅在需要的時候才有數據包傳輸產生，因此比使用專用的連接要節省很多資源。GPRS移動用戶可以隨時訪問自己的虛擬專用網絡(VPN)，而不是每次都需要撥號上網，從而為用戶提供更加簡單的應用服務。
GPRS是按GSM標準定義的封包交換協議，可快速接入數據網絡。它在移動終端和網絡之間實現了“永遠在線”的連接，網絡容量只有在實際進行傳輸時才被占用。GPRS的實際速度典型值比理論速度慢，介乎14.4~43.2 kbps(上下行非對稱速率)左右。GPRS將是第一個實現移動互聯網即時接入的標準，也是邁向3G/UMTS的過程。
采用移動GPRS技術進行網絡數據傳送，費用低，使用方便，不受地域限制，便于業務發展，具有很好的發展趨勢，從SMS到GPRS到將來的3G，是一種更經濟便捷的通訊之路，可以構架更為廣泛的通信網絡，實現靈活的信息網絡傳輸。
GPRS是基于數據分組傳送的，能提供連續不間斷的數據通信業務，具有比SMS更好的數據傳送速度和能力，且能夠始終在線，通信費用是按照實際傳送的數據字節進行結算的，運行費用低。
2 .GPRS傳輸數據的特點
(1)相對GSM撥號方式的電路交換數據傳送方式，GPRS是分組交換技術，具有“高速”和“在線”的優點。
(2)除了速度上的優勢，GPRS還有"在線"的特點，即用戶隨時與網絡保持聯系。有數據傳送時就在無線信道上發送和接受數據，沒有數據傳送，終端就進入一種"準休眠"狀態，釋放所用的無線頻道給其他用戶使用，這時網絡與用戶之間還保持一種邏輯上的連接，當用戶再次傳送時，手機立即向網絡請求無線頻道用來傳送數據，不需頻繁撥號。
(3)GPRS數據傳輸是雙向的，且可以傳輸批量數據，對水文應用來說還可以實現固態存儲數據無線下載，這一個特點是超短波、GSM短信、PSTN以及衛星通信所不能替代的。
3. GPRS組網設計
3.1 組網及中心站的GPRS數據接入方法
根據水文數據傳輸應用的特點，我們對中國移動提供的GPRS接入方法進行綜合分析，考慮到性價比和易用性，實驗系統數據接入選擇了在水情分中心采用GPRS無線Modem進行接入的應用方式，為用戶建立自己的無線VPN專用數據網，提供各種速率的高質量、透明數據傳輸的永久或半永久性專用通訊鏈路，在遠地遙測端，水文數據的傳輸均通過GPRS無線DDN來實現。無線DDN利用GPRS移動數據通信網絡組成的數字數據傳輸網絡，是非常適合點多分散野外環境條件差的系統，也適合使用環境。GPRS組網原理見圖1。
圖1
用戶申請了GPRS專用VPN后，根據移動運營商分配給數據中心Modem網內固定IP地址，數據中心通過無線GPRS Modem與遙測站實現多點對中心的數據通信，遠地遙測站根據配置的數據中心網內IP地址與數據中心建立數據通道。這種接入方法的優點是：
(1)數據在自己的VPN專網內進行通訊，外界的終端或節點不能進入，數據安全性好。
(2)數據在自己的VPN專網內進行通訊，也保證了數據傳輸的實時性。
(3)接入成本僅為DDN專線接入的三分之一。費用有所降低，靈活性有所提高，不需要土建施工。
(4)使用帶寬在40—80K之間，通訊性能已能滿足水情報文數據傳輸要求。
(5)中心接入點或遙測站均可綁定內網固定IP，偶爾掉線可以再繼續自動上線，不會丟失中心端的地址。
GPRS水情遙測組網原理
3.2 GPRS帶寬估算
若水情分中心系統有50個遙測站點，每個站自報遙測數據包為20個字節，單站數據流則為200bit，50個站為10K bit，若要求在2s內全部傳送完畢，其占用帶寬約為5 kbps，若要求在1s內全部傳送完畢，其占用帶寬約為10 kbps，小于中心端實際傳輸帶寬。況且，水文數據的傳輸并不是每時每刻都進行的，實際上水文遙測系統占用的帶寬更窄。
遠端遙測站屬區GPRS實際傳輸帶寬一般大于40k，由于水情遙測站點的分布特性，一個基站范圍內站點數目非常有限，所以野外站點數據上傳是完全沒有問題的。
3.3 數據上傳
各個水文遙測站采集系統所需要的數據，通過數據轉換和數據打包后送到GPRS模塊，GPRS模塊根據實現定義的APN連接方式將打包好的數據增加部分冗余碼和校驗碼并轉換成適合在無線鏈路上傳送的網絡數據包信號。移動公司局端的專用APN收到信號后透明傳遞到水情分中心。
3.4 命令下傳
同樣，由于是透明傳遞，水情分中心可以將命令、對遠端遙測站的設置參數等透傳到遙測站點，從而實現數據遠程讀取和遙測站工作參數的遠程設置。
三、GPRS應用方法
根據圖1的原理，我們在遙測站中配置GPRS無線 DTU，中心站使用GPRS無線Modem。在有GPRS信號覆蓋的地點組網建站，實際使用GPRS進行遠程數據傳輸。
1 .GPRS無線DTU模塊的選用
GPRS終端采用符合工業應用標準的GPRS無線DTU/GPRS模塊GF-2008w。
DTU/GPRS通信模塊是一款專門為需要無線數據傳輸設備開發的無線數據傳輸協議轉換器。DTU/GPRS實現了無線GSM協議棧的轉換，與之相連的終端設備無需支持GMS協議處理能力，數據傳輸時只需, 通過串口向DTU/GPRS發送串口格式數據，DTU/GPRS會自動地加上GSM無線通信的協議，把串口數據包轉換成GSM無線通信的協議數據包，把數據傳輸到目的主機；同時對方主機通過無線GSM發送過來的數據通過DTU/GPRS協