艾默生工业自动化（中国）

　　本课程包括

　　1 概述

　　2  为什么选用蜂窝技术?

　　3  CDMA 和TDMA

　　4  GSM

　　5  GSM 频率

　　6  GPRS

　　7  蜂窝技术VS 卫星技术

　　8  总结

　　概述

    蜂窝技术是可用于过程自动化应用的几种不同的技术之一。 理解蜂窝技术的关键特点可以帮助您看到采用合适技术的时机――然后为您的应用选择正确的无线技术方案，并加以评估。

　　我们大多数人都熟悉蜂窝网络。当我们在网络“蜂房”之间旅行的时候，移动电话让我们可以在移动中将电话自动地通过天线一个接一个地进行转发。 不管您觉得好也罢，不好也罢，无论如何有了移动电话和“黑莓”，都使我们在几乎世界上任何地点通过无线技术保持联系比以前容易多了。

　　可能您对无线蜂窝技术在过程自动化工业方面的应用就不是那么熟悉了。 但是让您跟您的家人或者同事保持联系的某些技术，同样可以用来传达资产监测数据――尤其是当这些数据来自于地理上分布较远的地区，进行有线连接不是很现实的时候。

　　蜂窝技术通常适用于远距离库存监测和某些图表记录器的更换。 在有些应用中是没有本地主机系统进行数据采集的。

　　问题是，蜂窝技术有许多种，其中有些比另外一些更加适合用于过程工业。所以本课程将帮助您理解常见的蜂窝技术之间的区别和联系，以便当您在听到供应商或其他人谈起一些名词，像CDMA,TDMA, GSM 和GPRS的时候，知道他们在说些什么。

　　在本课程的末尾您将会发现一个简短的测验，帮助您回顾所学的知识――并以此获得宝贵的奖励点数。

　　提示：

　　在您阅读本课程内容的时候，请留意下面这些问题的答案：

　　领先的蜂窝通信技术是哪一种?

　　哪种技术应用最多?

　　哪种技术最适于远距离数据采集工作?

　　下一节： 为什么选用蜂窝技术?

　　为什么选用蜂窝技术?

　　在过程自动化的世界中，蜂窝技术可以使用现有的公共移动电话网络来采集测量数据，这些数据来自位置偏远的或者地理上比较分散的设备，例如在用户现场的货物储存罐。跟传统的派人到现场采集数据的方法相比，利用这种技术可以提供一个更全、更新、而且费用更划算的资产状态信息。

　　例如，利用蜂窝无线通信装置可以将储存罐的液位的测量数据从远处的现场传送到最近的移动电话发射塔。从发射塔开始，信息沿着公共数据网络进行传播(例如电话系统或者因特网)直到抵达数据服务器。 然后信息储存在这里，直到经过授权的人员使用高度安全的网络界面来恢复并显示关于储存罐的信息――这同您使用个人电脑通过因特网登录银行账户是一样的。

　　
蜂窝技术使访问远处的设备数据非常方便且费用较低。

　　利用笔式记录仪和图表纸记录远程压力、液位或者温度测量值的方式也很常见。 使用传统的技术时，必须有人员定期前往远处的工作现场――每天一次或者每周一次――来收集图表，亲自目视检查图纸并给出解释，并安装新的纸轮，除此之外就无人可知测量值了。

　　此外，任何关于图表记录仪的工作性能的问题，在到下一次现场访问进行物理检查之前都会无人知晓――而访问可能会在数星期之后方可成行。图表记录仪的工作性能也经常不符合要求，例如在数据质量和多元跟踪方面。

　　然而，利用在偏远的现场和中央服务器之间的蜂窝链路，我们可以将旧的记录仪更换成配有蜂窝无线通信装置的测量仪器。 如果有必要，新仪器可以以实时方式将测量数据发送回，以便进行收集分析。 这样就无需工作人员再辛辛苦苦地赶到现场来更换图表纸了。

　　通过无线信息自动提供数据并显示数据变化的趋势，某些无线监测方案中包括的自动图表记录仪可以使劳动生产率上升，也让您更容易地发现工作性能上的问题。

　　您可能已经注意到这里所举的例子中都是关于如何定期收集测量数据的――而不是对过程进行控制。 这是因为目前的蜂窝技术要支持控制应用要求的连续高速通信，费用还是偏高。

　　但是对于不频繁的远距离资产监测应用，无线蜂窝技术是一种理想的方案。

　　PlantWeb大学的另外两个课程――如何减少远距离库存的物流成本和自动压力图表记录仪――里面对此应用有详细论述。现在，让我们先看一下蜂窝技术的其它不同类型。

　　下一节： CDMA 和TDMA

　　CDMA 和TDMA

　　码分多址(CDMA)和时分多址(TDMA)是两种在同一数字数据流中传送多种通信的方法。

　　可以想象一下，当您处在一个集会中，许多交谈同时进行。 要是没有一种方法将您的交谈对象发送的信息同其它的交谈隔离开来的话，您的交流将变得十分困难甚至无法进行。

　　CDMA解决这个问题的方法是，每个交谈都是用一种与众不同的语言，或曰编码。 例如两个用法语交谈的人是不容易被附近用中文进行交谈的人打搅的。

　　另一方面，TDMA的方法是让每个人都尽量简短地说话，然后再让第二个人接着讲话――在效果上，就是将时间分割成薄片，然后将每个薄片分配给一条谈话信息。

　　虽然这种简单的类推不能真正翻译实际上非常复杂的CDMA和TDMA蜂窝技术，但是它们使用的原则是一样的。

　　虽然CDMA用于某些早期的移动电话系统，现在TDMA正在许多地方取代它的位置。迄今为止，TDMA是目前世界上最通用的蜂窝技术，而且非常适于通过现有的电信网络来传输丰富的测量信息。

　　我们将集中讲述TDMA网络最常用的形式，称作GSM，以及GSM的数据传输技术，GPRS。

　　下一节：GSM

　　GSM

　　全球移动通信系统，简称GSM， 是今天最流行的蜂窝技术。 这种数字式的，基于TDMA的技术最先广泛应用于欧洲，但是如今却已经占有了全球超过78% 以上的市场。

　　在美国，主要的蜂窝服务提供商如Cingular和T-Mobile 都以很快的速度部署了GSM服务，以建立一个实质性的网络。世界上其它地区的主要服务提供商有，Vodafone，Orange和中国移动等等。

　　下一节：GSM 频率

　　GSM 频率

　　虽然世界上大部分地区都是用GSM，不同的地区使用的频率并不相同。 这就是为什么您会在世界上不同的地方听到所谓的双频、三频乃至四频手机了。

　　GSM 在不同的地区有不同的频率――例如美国使用850和1900MHz，欧洲使用900和1800MHz。

　　由于已经建立了如此之多的蜂窝基础设施并应用不同的频率，而且由于现有的频率分配之间的冲突，所以整个世界决不会采用同一个GSM频率。因此蜂窝技术方案在世界上多个地区使用时应当包括多频能力。

　　下一节: GPRS

　　GPRS

　　通用无线分组业务(GPRS)――作为GSM网络的一部分――是世界上当前最流行的无线数据业务。

　　基于因特网协议，GPRS 将数字数据“包裹”进行分层，置于GSM移动电话使用的数字语音信号之上进行工作。服务提供商的电话发射塔需要具有相应的配备来处理GPRS数据方可。通常在GSM和GPRS覆盖的区域之间有非常强的关联性。

　　GPRS支持广泛的商务和客户应用。例如，它可以用来将电子邮件信息发送到黑莓电子邮件系统终端，还可以发送数据，同远距离资产监测之用。

　　下一节：蜂窝技术 VS 卫星技术

　　蜂窝技术 VS 卫星技术

　　卫星通信也可以用于对地理上分散的资产进行监测，但是同蜂窝技术相比却有一些缺点。

　　卫星信号传输更加昂贵。

　　卫星通信技术无现行标准。

　　卫星通信技术的应用同蜂窝技术相比增长缓慢，所以卫星技术不具有同样的规模经济。

　　特别考虑到卫星技术的费用昂贵的原因，它通常被保留作为专门的窄带应用，在这些方面蜂窝网络可能覆盖不到，例如航海或者在孤立区域的移动资产的跟踪等等。

　　下一节： 总结

　　总结

　　在本课程中，您学到了…

　　选用合适的技术，用于无线电话的公共蜂窝网络亦可用于其它用途，例如远距离储罐监测和自动压力图标记录等。

　　TDMA可以在同一网络中传递语音和数据信息。

　　最广泛应用的蜂窝技术是GSM 和GPRS――作为GSM网络的一部分――是目前最流行的无线数据服务。

　　由于卫星通信技术的高成本，蜂窝技术成为数据监测应用通常的优先选择。