車載GPS短信系統(tǒng)和GPRS的技術(shù)特點及應(yīng)用方案

本文分析了車載GPS短信系統(tǒng)和GPRS發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)，重點介紹了車載GPS系統(tǒng)GPRS的新方案。

隨著我國經(jīng)濟改革的不斷深入和市場經(jīng)濟體制的逐步建立，公路建設(shè)、道路運輸?shù)雀黜椊煌ㄊ聵I(yè)正在跨越式地向前發(fā)展，為了實現(xiàn)進一步管理好運輸市場，保證運輸安全等一系列目標，各級交通部門正在積極推行“智能交通”：即通過運用先進的信息、通信、控制等高新技術(shù)對傳統(tǒng)運輸系統(tǒng)進行改造而形成的一種信息化、智能化、社會化的新型交通運輸。

在長途班車、旅游客車、危險品運輸車輛上安裝車載GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)后，通過中心監(jiān)控系統(tǒng)可以對車輛進行實時監(jiān)控，對管理部門監(jiān)督駕駛員超速行車、疲勞駕駛、提高運輸生產(chǎn)組織水平等具有積極的輔助管理作用；同時監(jiān)控中心可對與正處于超速、拋錨等情況的長途營運車實施報警功能，從而降低交通事故的發(fā)生率，提高運輸安全生產(chǎn)具有積極的意義。目前車載GPS系統(tǒng)已被相關(guān)管理部門和企業(yè)所認識并正在積極推廣應(yīng)用中。

現(xiàn)有車載GPS短信系統(tǒng)分析

圖1 現(xiàn)有車載GPS短信系統(tǒng)示意圖

現(xiàn)有車載GPS短信系統(tǒng)通信主要采用GSM 短信方式來實現(xiàn)，其典型應(yīng)用如下：

1. 現(xiàn)有GPS短信方案技術(shù)特點

? 車載GPS信息機對GPS設(shè)備實時采集的汽車的位置信息進行收集和運算處理。

? 車載GPS信息機對處理后的信息定時以短信發(fā)送給運管監(jiān)控中心相應(yīng)的SP或者指定手機號碼。

? 運管監(jiān)控中心通過SP或指定手機號碼接收相應(yīng)的車載GPS信息。

? 特殊情況下，運管監(jiān)控中心通過SP 或指定手機號碼直接發(fā)送短信控制車載GPS系統(tǒng)，如告警或強制熄火等。

2. 現(xiàn)有GPS短信方案缺點

? 傳送時間不確定：因為短信采用信道命令時隙來傳送，沒有專門的數(shù)據(jù)通道，所以在命令時隙出現(xiàn)繁忙時候就容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送延遲或丟失的情況。

? 信道容量有限：一條短信最多能傳送140 個有效字節(jié)，不能全面及時地反映車輛的實時信息。

? 通信費用昂貴：基本按照收發(fā)的總條數(shù)來計算。

? 可擴展性差：以SMS為主要通信鏈路，受鏈路帶寬的影響，無法進一步擴展將來的其它數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。如車輛運行中的圖像監(jiān)控等。

盡管車載GPS監(jiān)控系統(tǒng)有利于交通部門實現(xiàn)交通管理智能化，但目前短信方式的綜合性能較差從而阻礙了該系統(tǒng)的全面推廣。

GPRS發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)分析

GPRS（General Packet Radio Service通用分組無線業(yè)務(wù)）是在現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)上發(fā)展出來的一種新的分組交換數(shù)據(jù)應(yīng)用業(yè)務(wù)。GPRS是全球移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)向第三代移動通信（3G）演進的主流技術(shù)和重要里程碑，被稱為2.5 代移動通信。與傳統(tǒng)的GSM電路撥號交換相比，GPRS在資源利用效率、交換容量和性能上都有一個質(zhì)的飛躍。GPRS拋棄了傳統(tǒng)的獨占電路交換模式，采用分組交換技術(shù)，每個用戶可同時占用多個無線信道，同一無線信道又可以由多個用戶共享，有效地利用了信道資源，帶寬最高可達171.2Kb/s。目前中國移動的GPRS覆蓋范圍在中心城市幾乎達到了100%，在邊遠地區(qū)也達到了80%以上，實際應(yīng)用帶寬大約在20-40Kb/s，特別適合像金融交易、遠程監(jiān)測等行業(yè)各種中、低速率的突發(fā)通信需求，完全取代過去傳統(tǒng)的有線MODEM、X.25、數(shù)傳電臺、短信等通信方式。

GPRS采用TCP/IP 協(xié)議，非常容易和現(xiàn)有INTERNET 技術(shù)及應(yīng)用平臺整合，將使各種IP技術(shù)與服務(wù)同移動通信技術(shù)相結(jié)合，為客戶提供各種高速高質(zhì)的移車載動數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)。

圖2 GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點

（1） 移動通信：GPRS無線通信打破了過去有線通信的固定位置限制，可根據(jù)業(yè)務(wù)需要隨時增減數(shù)據(jù)傳輸點，極大地拓展了通信的領(lǐng)域。

（2） 費用低廉：GPRS網(wǎng)絡(luò)按照客戶收發(fā)數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)流量來收費，而不是采用SMS的按短信條數(shù)的方式收費，極大地降低了通信使用費用。以GPS監(jiān)控系統(tǒng)為例，同樣的一筆業(yè)務(wù)，其通信費用約為過去的1/5~1/8，具有較強的成本競爭能力和市場推廣性。目前中國移動還推出了包年900.00元不計流量的優(yōu)惠政策。

（3） 永遠在線：客戶隨時都與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系，即使沒有數(shù)據(jù)傳送時，客戶仍然在網(wǎng)上與網(wǎng)絡(luò)之間還保持一種連接。

（4） 快速登錄：連接時間很快。GPRS無線終端一開機，就已經(jīng)與GPRS網(wǎng)絡(luò)建立了連接，每次登錄網(wǎng)絡(luò)，只需要一個激活過程，一般僅需1到3秒。

（5） 高速傳輸：由于GPRS網(wǎng)絡(luò)采取了先進的分組交換技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸最高理論值可達171.2kb/s。實際使用中一般能達到20～40 kb/s。

（6） 組網(wǎng)靈活：中國移動的GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，可在全國漫游而不增加額外費用，特別適合中小用戶以低成本方式在短時間內(nèi)組建自己的跨區(qū)域性數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。

（7） 信道保障：GPRS通信鏈路由中國移動這樣的專業(yè)運營商維護，在出現(xiàn)通信鏈路中斷的情況下能得到及時搶修，免除通信鏈路維護的后顧之憂。

（8） 防雷擊：GPRS采用小功率短天線，不需要室外架設(shè)大天線，克服了有線傳輸設(shè)備和無線電臺容易被雷擊而損壞和中斷通信的情況。

GPRS無線數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品簡介

GPRS/CDMA專用數(shù)據(jù)終端是一款集數(shù)據(jù)采集、分析與處理功能，GPRSMODEM 傳輸功能和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)功能于一體的新型無線移動通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。實現(xiàn)了完整的PPP協(xié)議及上層TCP/IP 協(xié)議，使非IP系統(tǒng)可以通過簡單的串口通信實現(xiàn)Internet和Intranet接入。

圖3 GPRS/CDMA專用數(shù)據(jù)終端內(nèi)部功能示意圖

主要功能：

? 數(shù)據(jù)的分析與處理：可按業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采集設(shè)備要求進行計算與處理；如GPS定位信息的加權(quán)平均計算等。

? 無線IP 傳輸功能：GPRS/CDMA專用數(shù)據(jù)終端內(nèi)嵌完整TCP/IP協(xié)議棧，可以將數(shù)據(jù)封裝成IP幀，然后通過無線模塊傳送到GPRS網(wǎng)絡(luò)上。而大多數(shù)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)終端設(shè)備（如GPS設(shè)備）一般不具有IP功能，通過GPRS/CDMA專用數(shù)據(jù)終端，能輕松聯(lián)網(wǎng)。

? 短信備份功能：利用GSM 網(wǎng)絡(luò)短信通道作為GPRS網(wǎng)絡(luò)鏈路的備份鏈路?？梢栽贕PRS網(wǎng)絡(luò)鏈路出現(xiàn)故障時，自動切換到短消息備份鏈路，有效保證了關(guān)鍵信息的可靠傳輸。

? 管理界面友好：通過內(nèi)嵌的Web Server 進行配置管理，非常直觀，操作簡單、方便，支持遠程維護，根據(jù)管理權(quán)限可實現(xiàn)遠程配置、遠程升級和重啟動。

圖4 友好的產(chǎn)品配置界面

車載GPS系統(tǒng)GPRS新方案

深入分析現(xiàn)有車載GPS短信系統(tǒng)，我們認為一種組網(wǎng)方便、性價比高、隨時在線的、穩(wěn)定的通信方式，可有效解決車載GPS監(jiān)控系統(tǒng)在通訊傳輸中龐大費用等問題，是車載GPS監(jiān)控系統(tǒng)在運輸行業(yè)中普遍推廣的必要手段。而現(xiàn)在中國移動的GPRS網(wǎng)絡(luò)正是滿足這一需求的新興通信方式，同時以原有SMS為備份鏈路，完全可以保證GPS監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性與可靠性，同時在性能和價格方面均有質(zhì)的飛躍。其組網(wǎng)方式如下：

圖5 車載GPS系統(tǒng)GPRS新方案示意圖

1. 主要特點

通訊費用低：車載GPS監(jiān)控系統(tǒng)的通信特點是具有突發(fā)性，但數(shù)據(jù)量小，對采用按流量計費的GPRS非常有優(yōu)勢。以一次GPS信息傳輸為例，采用短消息方式最低費用為0.10 元/條。而采用GPRS方式，費用降低為1～2 分錢，降低了80%以上，非常具有成本優(yōu)勢。

? 數(shù)據(jù)傳輸效率高： GPRS是一種新型移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，給移動用戶提供高速無線IP 服務(wù)。GPS設(shè)備采集的位置信息經(jīng)過分析處理后，封裝在IP報文中進行傳輸，其最大數(shù)據(jù)傳輸效率》90%。

? 強有利的安全措施：GPRS網(wǎng)絡(luò)采用GSM 的多種物理信道加密方式，同時在應(yīng)用層，還提供中心專線接入、專用APN 等安全措施，可完全滿足運輸管理系統(tǒng)對安全的擴展性要求。

? 可擴展性強：可根據(jù)將來業(yè)務(wù)的需要在GPRS上增加新的監(jiān)控內(nèi)容，如增加圖像傳送等等。

? 可選短信備份：在GPRS不通的情況下，可以通過傳統(tǒng)的短信備份方式來保證關(guān)鍵信息的傳送。

2. 數(shù)據(jù)中心簡介

運管監(jiān)控中心接入Internet。GPRS網(wǎng)絡(luò)通過移動局GGSN 接入Internet，從而實現(xiàn)GPS監(jiān)控系統(tǒng)與數(shù)據(jù)中心的組網(wǎng)通信。

監(jiān)控中心可采用ADSL 或PSTN、專線等通信模式接通INTERNET。用戶可以根據(jù)需求及費用問題靈活選擇。

3. 車載GPS系統(tǒng)簡介

車載GPS系統(tǒng)包括GPS定位儀及GPRS/CDMA專用數(shù)據(jù)終端。GPS定位儀與GPRS/CDMA專用數(shù)據(jù)終端間通過串口聯(lián)連。

? GPS儀器通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)采集位置坐標信息；

? GPS儀器將位置信息通過串口傳送到GPRS/CDMA專用數(shù)據(jù)終端；

? GPRS/CDMA專用數(shù)據(jù)終端 完成對坐標信息的分析與處理；

? GPRS/CDMA專用數(shù)據(jù)終端 將處理后的串口數(shù)據(jù)以TCP/UDP 數(shù)據(jù)幀發(fā)送到GPRS網(wǎng)絡(luò)。

表1 車載GPS系統(tǒng)GPRS方案與其他方式對比表

綜上所述，我們認為車載GPS系統(tǒng)GPRS新方案一定會在現(xiàn)在交通管理中逐漸推廣實現(xiàn)，并創(chuàng)造出良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

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