基于CDMA 1X的無(wú)線通信監(jiān)控方案設(shè)計(jì)

1 引言

在現(xiàn)有的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中，常用的信息傳輸方式有：數(shù)字微波、數(shù)傳電臺(tái)、有線光纖、有線電纜等，數(shù)字微波和數(shù)傳電臺(tái)將受到傳輸距離及頻率許可的限制，而有線光纖和有線電纜的網(wǎng)絡(luò)成本較高，不適合監(jiān)控點(diǎn)非常分散及傳輸距離較遠(yuǎn)的情況下使用。

針對(duì)監(jiān)控對(duì)象分散、各監(jiān)控節(jié)點(diǎn)間缺乏有機(jī)聯(lián)系、監(jiān)控信息量相對(duì)較少，實(shí)時(shí)性要求較低等特點(diǎn)，CDMA 1X提供了一種很好的信息傳輸方式。

CDMA 1X愿意是指CDMA 2000的第一階段（速率高于IS-95，低于2MB/s），可支持308kb/s的數(shù)據(jù)傳輸，網(wǎng)絡(luò)部分引入分組交換，可支持移動(dòng)IP業(yè)務(wù)，是在現(xiàn)有CDMA IS-95系統(tǒng)上發(fā)展出來(lái)的一種新的承載業(yè)務(wù)，目的是為CDMA用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

由于CDMA 1X采用了反向相干解調(diào)，快速前向功控、發(fā)送分集、Turbo編碼等新技術(shù)，其容量比IS-95大為提高，從理論分析結(jié)果來(lái)看，如果用于傳送語(yǔ)音業(yè)務(wù)，CDMA 1X系統(tǒng)的總?cè)萘渴荌S-95系統(tǒng)的2倍，如果用于傳送數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，CDMA 1X系統(tǒng)的總?cè)萘渴荌S-95系統(tǒng)的3.2倍，CDMA 1X理論帶寬可達(dá)300kb/s，目前的實(shí)際應(yīng)用帶寬大約在100kb/s左右（雙向?qū)ΨQ傳輸），在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于Internet連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。

2 基于CDMA 1X的無(wú)線通信

2.1 組網(wǎng)方案

無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)一般由數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中心、通信網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)終端組成，綜合考慮業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量、安全性、可靠性、網(wǎng)絡(luò)狀況與成本等因素，采用下述組網(wǎng)方式：通信服務(wù)器以公網(wǎng)固定IP或固定的域名接入Internet，CDMA數(shù)據(jù)終端單元（DTU）上電后，主動(dòng)與通信服務(wù)器建立連接，如果通信服務(wù)器沒(méi)有固定IP，可以通過(guò)安裝花生殼軟件獲得固定的域名，此方案具有成本低、通信質(zhì)量穩(wěn)定、安全性適中、運(yùn)行可靠等特點(diǎn)。

2.2 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸原理

根據(jù)上述組網(wǎng)方案，數(shù)據(jù)的上行傳輸原理如下：

（1）下位機(jī)通過(guò)RS232串口將數(shù)據(jù)傳給DTU；

（2）DTU將數(shù)據(jù)打成TCP/IP包，發(fā)送到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；

（3）TCP/IP數(shù)據(jù)包經(jīng)系統(tǒng)分組數(shù)據(jù)服務(wù)節(jié)點(diǎn)，傳輸至Internet上并且去尋找在Internet上的一個(gè)指定的數(shù)據(jù)服務(wù)中心（通信服務(wù)器）；

（4）通信服務(wù)器將數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)并存儲(chǔ)到歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 上位機(jī)設(shè)計(jì)

上位機(jī)包括實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)兩部分。

實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)選用Wonderware公司的InTouch系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)以下功能：系統(tǒng)管理功能；數(shù)據(jù)處理功能：包括數(shù)據(jù)查詢功能、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能、數(shù)據(jù)定時(shí)上報(bào)功能；告警功能：包括實(shí)時(shí)響應(yīng)功能、告警聯(lián)動(dòng)處理功能、告警設(shè)置功能、告警確認(rèn)功能、告警存儲(chǔ)功能，操作控制功能，歷史數(shù)據(jù)庫(kù)選用Wonderware公司的Industrial SQL Server，主要實(shí)現(xiàn)以下功能：數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、報(bào)表功能、歷史數(shù)據(jù)查詢功能、歷史數(shù)據(jù)曲線圖、打印功能。

3.2 下位機(jī)設(shè)計(jì)

下位機(jī)選用ABB AC31系列PLC，包括CPU模塊和I/O模塊，CPU接收一個(gè)或多個(gè)指定監(jiān)控中心對(duì)設(shè)備的操作控制命令，通過(guò)I/O模塊對(duì)有關(guān)設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)的操作控制動(dòng)作，并向監(jiān)控中心返回操作結(jié)果，下位機(jī)主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

數(shù)據(jù)采集功能，數(shù)據(jù)查詢功能，定時(shí)上報(bào)功能，操作控制功能。

3.3 CDMA數(shù)據(jù)傳輸中斷

CDMA數(shù)據(jù)傳輸中斷選用深圳宏電技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司的CDMA H7710 DTU該終端具有如下特點(diǎn)：

（1）H7710 DTU直接提供RS232/422/485接口，為用戶的數(shù)據(jù)設(shè)備提供透明、全雙工、對(duì)等的數(shù)據(jù)傳輸通道。

（2）普通GPRS/CDMA Modem通常需要附著在PC機(jī)上虛擬撥號(hào)上網(wǎng)，利用PC機(jī)的資源進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)和協(xié)議轉(zhuǎn)換，H7710 DTU內(nèi)置自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)連接和協(xié)議處理模塊，無(wú)需后臺(tái)計(jì)算機(jī)支持。

（3）H7710 DTU可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)-點(diǎn)、點(diǎn)-多點(diǎn)、中心-多點(diǎn)的對(duì)等數(shù)據(jù)傳輸，傳輸時(shí)延一般小于1s。

（4）H7710 DTU一開(kāi)始就能自動(dòng)附著到GPRS或CDMA網(wǎng)絡(luò)上，并與您的數(shù)據(jù)中心建立通信鏈路，隨時(shí)收發(fā)用戶數(shù)據(jù)設(shè)備的數(shù)據(jù)。

（5）H7000移動(dòng)數(shù)據(jù)通信可以不依賴于運(yùn)營(yíng)商交換中心的數(shù)據(jù)接口設(shè)備，通過(guò)Internet網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)隨地的構(gòu)建覆蓋全中國(guó)的虛擬移動(dòng)數(shù)據(jù)通信專用網(wǎng)絡(luò)。

CDMA H7710 DTU在使用前必須設(shè)定出事參數(shù)：CDMA 1X網(wǎng)絡(luò)登陸用戶名和密碼，通信接口參數(shù)、通信服務(wù)器的固定IP地址和端口或者通信服務(wù)器的域名、DTU的在線工作方式等等。

3.4 通信服務(wù)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)