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標題：基于CDMA 1X的遠程監控系統設計
1樓
wangxinxin 發表于：2010-12-9 11:06:081 引言 | 國內領先的通信技術論壇!p8I*o;u1r*c2f o
www.mscbsc.com&R1C5Z3M;|.z3z-g0v5t*B
在現有的工業監控系統中，常用的信息傳輸方式有：數字微波、數傳電臺、有線光纖、有線電纜等，數字微波和數傳電臺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絡成本較高，不適合監控點非常分散及傳輸距離較遠的情況下使用。
針對監控對象分散、各監控節點間缺乏有機聯系、監控信息量相對較少，實時性要求較低等特點，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的數據傳輸，網絡部分引入分組交換，可支持移動IP業務，是在現有CDMA IS-95系統上發展出來的一種新的承載業務，目的是為CDMA用戶提供分組形式的數據業務。
由于CDMA 1X采用了反向相干解調，快速前向功控、發送分集、Turbo編碼等新技術，其容量比IS-95大為提高，從理論分析結果來看，如果用于傳送語音業務，CDMA 1X系統的總容量是IS-95系統的2倍，如果用于傳送數據業務，CDMA 1X系統的總容量是IS-95系統的3.2倍，CDMA 1X理論帶寬可達300kb/s，目前的實際應用帶寬大約在100kb/s左右（雙向對稱傳輸），在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于Internet連接、數據傳輸等應用。www.mscbsc.com"X%Y2d ^4Q5p V0_
2 基于CDMA 1X的無線通信移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網絡優化,通信工程,出差住宿,通信企業黑名單%x9O8`,l,\)D,C!]+G
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2.1 組網方案移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網絡優化,通信工程,出差住宿,通信企業黑名單+R(u1Q4J9g4C'P
mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術資料，是國內領先專注于通信技術和通信人生活的社區。$P9`(b1J3R%e/~#U9{
無線數據傳輸系統一般由數據業務中心、通信網絡和數據終端組成，綜合考慮業務數據量、安全性、可靠性、網絡狀況與成本等因素，采用下述組網方式：通信服務器以公網固定IP或固定的域名接入Internet，CDMA數據終端單元（DTU）上電后，主動與通信服務器建立連接，如果通信服務器沒有固定IP，可以通過安裝花生殼軟件獲得固定的域名，此方案具有成本低、通信質量穩定、安全性適中、運行可靠等特點。移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網絡優化,通信工程,出差住宿,通信企業黑名單-D'Q(P,R3L$~7f8^)} A
2.2 無線數據傳輸原理
)f(i1V.k4x0@
根據上述組網方案，數據的上行傳輸原理如下：
（1）下位機通過RS232串口將數據傳給DTU；
（2）DTU將數據打成TCP/IP包，發送到無線網絡；移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網絡優化,通信工程,出差住宿,通信企業黑名單7y!^-d3g:T
MSCBSC 移動通信論壇7v&V.u;e.Y*`.K4['}
�。�3）TCP/IP數據包經系統分組數據服務節點，傳輸至Internet上并且去尋找在Internet上的一個指定的數據服務中心（通信服務器）；
�。�4）通信服務器將數據傳給上位機并存儲到歷史數據庫。
| 國內領先的通信技術論壇-V9k/K#y1q%t/g
數據的下行傳輸與上述過程相反，不再贅述，系統通信結構圖如圖1所示。MSCBSC 移動通信論壇8O%v*d,C/z(m"G.g#V
移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網絡優化,通信工程,出差住宿,通信企業黑名單4S!C.|,X"o'q%G;Y2|
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3 系統設計
移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網絡優化,通信工程,出差住宿,通信企業黑名單3[4J7Z&g3X!g.b3z
3.1 上位機設計
MSCBSC 移動通信論壇'K3~2f%@:t1u3A1p
上位機包括實時監控系統和歷史數據庫兩部分。
實時監控系統選用Wonderware公司的InTouch系統，主要實現以下功能：系統管理功能；數據處理功能：包括數據查詢功能、數據存儲功能、數據定時上報功能；告警功能：包括實時響應功能、告警聯動處理功能、告警設置功能、告警確認功能、告警存儲功能，操作控制功能，歷史數據庫選用Wonderware公司的Industrial SQL Server，主要實現以下功能：數據統計、報表功能、歷史數據查詢功能、歷史數據曲線圖、打印功能。
3.2 下位機設計
!M&M2o%V;x
下位機選用ABB AC31系列PLC，包括CPU模塊和I/O模塊，CPU接收一個或多個指定監控中心對設備的操作控制命令，通過I/O模塊對有關設備執行相應的操作控制動作，并向監控中心返回操作結果,下位機主要實現以下功能：
| 國內領先的通信技術論壇$F!V.`)E7k6g2R
數據采集功能，數據查詢功能，定時上報功能，操作控制功能。
移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網絡優化,通信工程,出差住宿,通信企業黑名單(I)p-a)e'r8z8a'S1Q+H/@
3.3 CDMA數據傳輸中斷
mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術資料，是國內領先專注于通信技術和通信人生活的社區。"_,`:z&E'_!t#^;L"o;E
CDMA數據傳輸中斷選用深圳宏電技術開發有限公司的CDMA H7710 DTU該終端具有如下特點：*{(p.J;e8Y/E4I:w*|
mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術資料，是國內領先專注于通信技術和通信人生活的社區。,l!z&m/Q.a;{
�。�1）H7710 DTU直接提供RS232/422/485接口，為用戶的數據設備提供透明、全雙工、對等的數據傳輸通道。
（2）普通GPRS/CDMA Modem通常需要附著在PC機上虛擬撥號上網，利用PC機的資源進行數據收發和協議轉換，H7710 DTU內置自動網絡連接和協議處理模塊，無需后臺計算機支持。mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術資料，是國內領先專注于通信技術和通信人生活的社區。+\3X/e:R:K0h,E
"~0H)_-s&]&T.P,D
�。�3）H7710 DTU可以實現點-點、點-多點、中心-多點的對等數據傳輸，傳輸時延一般小于1s。 | 國內領先的通信技術論壇,f1e(w3A"U7S:u8U4I
mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術資料，是國內領先專注于通信技術和通信人生活的社區。-p-p0i;y/U4P)N
�。�4）H7710 DTU一開始就能自動附著到GPRS或CDMA網絡上，并與您的數據中心建立通信鏈路，隨時收發用戶數據設備的數據。mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術資料，是國內領先專注于通信技術和通信人生活的社區。8~9c)a$D6y%s8M9U
'Z:`,\%^8h+C%F
�。�5）H7000移動數據通信可以不依賴于運營商交換中心的數據接口設備，通過Internet網絡隨時隨地的構建覆蓋全中國的虛擬移動數據通信專用網絡。
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CDMA H7710 DTU在使用前必須設定出事參數：CDMA 1X網絡登陸用戶名和密碼，通信接口參數、通信服務器的固定IP地址和端口或者通信服務器的域名、DTU的在線工作方式等等。MSCBSC 移動通信論壇-Q/t(S9W,u8G!M.X!C&g
"j)w/}3F3\,b.T
3.4 通信服務器的設計與實現mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術資料，是國內領先專注于通信技術和通信人生活的社區。*~:@!r1M%n0i
&J4n6j)h/v%F(x2w
通訊服務器是整個系統的樞紐，主要實現不同協議之間的數據傳輸，通信服務器的設計基于OPC標準，OPC可理解為過程控制的對象連接和嵌入（OLC for Process Control）是在微軟操作系統下開發的用于應用程序接口的一種技術，基于Client/Server模式，為了實現整個系統的通訊，在通訊服務器上需要裝3個軟件；Wonderware公司的OPClink，IOServer公司的IOServer，CDMA Server。通訊服務器的工作過程及各軟件之間的管理如圖2所示。 | 國內領先的通信技術論壇8B-}&_;W H$?
| 國內領先的通信技術論壇3l(?$~,s:P3@
(Q'o-A-T.K8z:u-Q
下面分別講述通訊服務器上的3個通訊軟件的功能及應用。)o&_ d;r T#t"q6[2W
| 國內領先的通信技術論壇6a1Z6p7@*x*b.V4H3b-z
3.4.1 OPClinkwww.mscbsc.com-i*m A5x$L3{-T5?
OPClink是工作在Windows平臺下的應用軟件，主要作用是通過協議轉換來實現OPC服務器和InTouch吳志劍的數據傳輸。OPCLink可以與現地或者遠程的OPC服務器端軟件（如IOServer，RSLinx）進行連接，他將InTouch的命令轉換成OPC協議然后發送到OPC服務器端軟件，并從OPC服務器端軟件讀取數據，返回到InTouch。同樣，OPCLink也可以連接到現地或者遠程的InTouch。MSCBSC 移動通信論壇$X4G6h(I'z
www.mscbsc.com8]!A.F,}2X0a#u,f
3.4.2 IOServer
%u,~%X*s%f3\2A'b*g
IOServer的作用是實現不同協議間的數據傳輸，IOServer支持以下14種協議：Modbus協議，AB協議、ASCII協議、Courier協議、DNP協議、GE協議、HR6000協議、IEC103協議、KingFisher協議、LoopBack協議、Melsec協議、Omron協議、TI505協議、UCA2協議。在本系統中，ABB PLC采用的是Modbus協議、因此，IOServer從CDMA Server上讀取ABB PLC的數據，并轉換成TCP/IP協議，傳送給OPCLink。 | 國內領先的通信技術論壇(w*g6n&d-~0I!P!A
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在現有的工業監控系統中，常用的信息傳輸方式有：數字微波、數傳電臺、有線光纖、有線電纜等，數字微波和數傳電臺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絡成本較高，不適合監控點非常分散及傳輸距離較遠的情況下使用。
針對監控對象分散、各監控節點間缺乏有機聯系、監控信息量相對較少，實時性要求較低等特點，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的數據傳輸，網絡部分引入分組交換，可支持移動IP業務，是在現有CDMA IS-95系統上發展出來的一種新的承載業務，目的是為CDMA用戶提供分組形式的數據業務。
由于CDMA 1X采用了反向相干解調，快速前向功控、發送分集、Turbo編碼等新技術，其容量比IS-95大為提高，從理論分析結果來看，如果用于傳送語音業務，CDMA 1X系統的總容量是IS-95系統的2倍，如果用于傳送數據業務，CDMA 1X系統的總容量是IS-95系統的3.2倍，CDMA 1X理論帶寬可達300kb/s，目前的實際應用帶寬大約在100kb/s左右（雙向對稱傳輸），在此信道上提供TCP/IP連接，可以用于Internet連接、數據傳輸等應用。www.mscbsc.com"X%Y2d ^4Q5p V0_
2 基于CDMA 1X的無線通信移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網絡優化,通信工程,出差住宿,通信企業黑名單%x9O8`,l,\)D,C!]+G
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無線數據傳輸系統一般由數據業務中心、通信網絡和數據終端組成，綜合考慮業務數據量、安全性、可靠性、網絡狀況與成本等因素，采用下述組網方式：通信服務器以公網固定IP或固定的域名接入Internet，CDMA數據終端單元（DTU）上電后，主動與通信服務器建立連接，如果通信服務器沒有固定IP，可以通過安裝花生殼軟件獲得固定的域名，此方案具有成本低、通信質量穩定、安全性適中、運行可靠等特點。移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網絡優化,通信工程,出差住宿,通信企業黑名單-D'Q(P,R3L$~7f8^)} A
2.2 無線數據傳輸原理
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根據上述組網方案，數據的上行傳輸原理如下：
（1）下位機通過RS232串口將數據傳給DTU；
（2）DTU將數據打成TCP/IP包，發送到無線網絡；移動通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網絡優化,通信工程,出差住宿,通信企業黑名單7y!^-d3g:T
MSCBSC 移動通信論壇7v&V.u;e.Y*`.K4['}
�。�3）TCP/IP數據包經系統分組數據服務節點，傳輸至Internet上并且去尋找在Internet上的一個指定的數據服務中心（通信服務器）；
�。�4）通信服務器將數據傳給上位機并存儲到歷史數據庫。
| 國內領先的通信技術論壇-V9k/K#y1q%t/g
數據的下行傳輸與上述過程相反，不再贅述，系統通信結構圖如圖1所示。MSCBSC 移動通信論壇8O%v*d,C/z(m"G.g#V
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上位機包括實時監控系統和歷史數據庫兩部分。
實時監控系統選用Wonderware公司的InTouch系統，主要實現以下功能：系統管理功能；數據處理功能：包括數據查詢功能、數據存儲功能、數據定時上報功能；告警功能：包括實時響應功能、告警聯動處理功能、告警設置功能、告警確認功能、告警存儲功能，操作控制功能，歷史數據庫選用Wonderware公司的Industrial SQL Server，主要實現以下功能：數據統計、報表功能、歷史數據查詢功能、歷史數據曲線圖、打印功能。
3.2 下位機設計
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| 國內領先的通信技術論壇$F!V.`)E7k6g2R
數據采集功能，數據查詢功能，定時上報功能，操作控制功能。
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（2）普通GPRS/CDMA Modem通常需要附著在PC機上虛擬撥號上網，利用PC機的資源進行數據收發和協議轉換，H7710 DTU內置自動網絡連接和協議處理模塊，無需后臺計算機支持。mscbsc 移動通信論壇擁有30萬通信專業人員，超過50萬份GSM/3G等通信技術資料，是國內領先專注于通信技術和通信人生活的社區。+\3X/e:R:K0h,E
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OPClink是工作在Windows平臺下的應用軟件，主要作用是通過協議轉換來實現OPC服務器和InTouch吳志劍的數據傳輸。OPCLink可以與現地或者遠程的OPC服務器端軟件（如IOServer，RSLinx）進行連接，他將InTouch的命令轉換成OPC協議然后發送到OPC服務器端軟件，并從OPC服務器端軟件讀取數據，返回到InTouch。同樣，OPCLink也可以連接到現地或者遠程的InTouch。MSCBSC 移動通信論壇$X4G6h(I'z
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IOServer的作用是實現不同協議間的數據傳輸，IOServer支持以下14種協議：Modbus協議，AB協議、ASCII協議、Courier協議、DNP協議、GE協議、HR6000協議、IEC103協議、KingFisher協議、LoopBack協議、Melsec協議、Omron協議、TI505協議、UCA2協議。在本系統中，ABB PLC采用的是Modbus協議、因此，IOServer從CDMA Server上讀取ABB PLC的數據，并轉換成TCP/IP協議，傳送給OPCLink。 | 國內領先的通信技術論壇(w*g6n&d-~0I!P!A
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