Aktuální vydání

celé číslo

12

2021

Automatizace v chemickém a petrochemickém průmyslu

Průtokoměry a regulační ventily

celé číslo

GSM/CSD versus GSM/GPRS

číslo 7/2006

GSM/CSD versus GSM/GPRS

Pravidelný čtenář rubriky o komunikacích si již zajisté udělal solidní přehled o jednotlivých typech komunikace, které je možné v praxi použít. Globálně lze říci, že modemová řešení jsou v současnosti již de facto standardem a realizace dálkového napojení PLC pomocí unifikovaných modemů (např. od společnosti Insys) je více než jednoduchá. Propojení je možné uskutečnit přes všechna možná komunikační média – telefonní pevnou linku, síť GSM, Ethernet, WiFi a další –, a to zcela nezávisle na typu PLC nebo jiného zařízení.

Vzhledem k tomu, že správa zařízení na dálku je vždy „o penězích„, je zapotřebí se při volbě typu komunikace rozhodovat na základě širších souvislostí, kdy se zváží požadované parametry spojení, přípustné náklady a celkový přínos pro firmu. V poslední době se stále více dostávají do popředí bezdrátová řešení a komunikace GPRS. Rozdílům mezi GPRS a CSD se bude věnovat tento článek.

Hlavní rozdíly mezi GPRS a CSD

Přenosy prostřednictvím CSD – Circuit Switched Data – jsou základním typem datového spojení v rámci sítí GSM. Jde o spojení bod-bod. U přenosů tohoto druhu v síti GSM vzniká mezi oběma stranami souvislá přenosová cesta s předem vyhrazenou a garantovanou přenosovou kapacitou kanálu. „Základním kamenem„ přenosu je jeden slot s kapacitou 33,8 kb/s. Z toho je ovšem zapotřebí 11 kb/s pro zajištění funkčnosti samotné sítě GSM (komunikace se základnovou stanicí – BTS, zajištění předávání spojení mezi jednotlivými BTS, tzv. handover, a další funkce). Kapacita kanálu v sítích GSM se tak zúží na 22,8 kb/s. Z této kapacity je dále 13,2 kb/s rezervováno pro režii mechanismů zajištujících spolehlivost přenosů. Zbývající kapacita pro čistý datový tok je tedy 9 600 b/s. Zabezpečovací mechanismy lze zredukovat a vytvořit variantu spojení CSD s maximální přenosovou kapacitou 14 400 b/s. Propustnost je závislá na umístění terminálu a na kvalitě signálu. Přenos je tarifikován podle délky trvání spojení.

GPRS, General Packet Radio System, realizuje spojení na bázi protokolů TCP/IP, díky čemuž lze sestavit spojení i s několika body zároveň. Nepoužívá se zde vytáčení čísla, spojení se vytváří mezi serverem s danou IP adresou a koncovým terminálem GPRS. U přenosů tohoto typu souvislá přenosová cesta s vyhrazenou přenosovou kapacitou kanálu v síti GSM nevzniká, data se přenášejí po paketech. V podmínkách ideálního příjmu má jeden slot kapacitu až 21,4 kb/s, při použití několika slotů současně (multislot) se přenosové rychlosti sčítají. Přenos se tarifikuje podle množství přenesených dat nebo paušálně. Přístup k terminálům GPRS je ve srovnání s CSD omezen vlivem blokování nevyžádaných dat. Toto blokování je jako ochrana před nepřiměřeným využíváním kapacity telefonní sítě a nekontrolovatelným navyšováním telefonního účtu zákazníka, protože zpoplatněny jsou i příchozí pakety. Je-li třeba sestavit transparentní spojení bod-bod, je nutné mít k dispozici karty SIM s pevnými IP adresami, bez blokace příchozích paketů. Dříve to byl zásadní problém, nyní již jsou operátoři v této oblasti pružnější.

Pro kterou techniku přenosu se tedy rozhodnout?

Faktorů, které volbu komunikace ovlivňují, je více, a není to vždy jen cena za přenesená data. Modem GPRS je dražší, zřízení karet SIM a paušály také něco stojí. Naproti tomu u GPRS se neplatí za dobu spojení, jako je tomu u přenosů CSD, ale za skutečně přenesený objem dat. Výslednou cenu spojení lze díky tomu celkem přesně vypočítat. U spojení CSD je v mnoha případech nevýhodná tarifikace (podle doby spojení) částečně vykompenzována levnějším modemem a nižšími náklady na zřízení karet SIM u operátora. V tomto případě vystačí uživatel i s obyčejnými předplacenými službami.

Obr. 1.

Obr. 1. Modem pro GSM firmy Insys

Praxe poskytuje dva základní příklady správy vzdálené technologie.

V prvním případě je třeba občas jemně změnit nastavení, aktualizovat firmware PLC apod. V tomto případě, kdy se přenáší malý objem dat, vychází lépe klasické spojení CSD. Efekt nižší pořizovací ceny modemu a levného provozu karet SIM (jedna minuta datového přenosu stojí přibližně tři koruny i u nejlevnějších paušálů) se zde značně projeví. Představme si jeden přenos měsíčně dlouhý třicet minut. Cena takového přenosu je do sto korun. Poplatky za GPRS by v tomto případě byly zjevně vyšší.

V druhém typickém případě jsou nutné každodenní opravy, aktualizace a ladění firmwaru PLC. Prostřednictvím bezdrátové sítě se archivují data z výroby, přenášejí data získaná měřicí technikou atd. Zde se nelze obejít bez GPRS. Cena za permanentní (nebo téměř permanentní) spojení CSD by se vyšplhala do příliš velkých částek, zatímco u přenosů GPRS stojí přenos kilobitu dat řádově jednotky haléřů a paušál pár stokorun měsíčně.

Technickým faktorem, který je třeba zohlednit, je spolehlivost, funkčnost a realizovatelnost systému. Vzhledem k tomu, že přenosy GPRS fungují na bázi přenosu paketů, není dána pevná doba, za kterou data dorazí na místo určení. Přenos někdy může být časově značně nekonzistentní a data „roztrhaná“. Ne všechna koncová zařízení si dokážou se skutečností kolísání přenosové rychlosti poradit. U protokolů, kde na časování záleží a zároveň je požadována vysoká spolehlivost, se nedoporučuje GPRS používat.

U velmi kritických aplikací někdy dokonce nezbývá než od sítě GSM upustit úplně. Přece jen sítě GSM jsou zatím určeny především pro přenosy hovorů, které díky tomu mají vždy přednost. Jednoduše: Je-li v daném místě síť GSM přetížená a dva uživatelé chtějí zahájit komunikaci, vždy má přednost uživatel s hovorem před uživatelem s daty. Přenos CSD má ovšem stejnou prioritu jako hovor. Proto lze CSD označit jako spolehlivější metodu přenosu dat co do uskutečnitelnosti spojení v kritických okamžicích velmi vytížené sítě GSM.

Dostupnost technických prostředků

K výrobkům řady Insys jsou k dispozici kompletní kvalitní uživatelské příručky v českém jazyce. Obsahují technický popis zařízení včetně popisu sady podporovaných AT příkazů. Výrobky vyhovují homologačním podmínkám a nesou značku CE. Pro ČR je v Plzni zřízena pobočka Insys Microelectronics CZ, s. r. o., která zajišťuje předprodejní i poprodejní podporu zákazníků, bude se dále věnovat vývoji nových zařízení v oblasti přenosu dat v měřicí a řídicí technice a inovacím současného sortimentu výrobků.

Lubomír Kuchynka,
Insys Microelectronics CZ, s. r. o.

Insys Microelectronics CZ, s. r. o.
Klatovská 169
321 03 Plzeň
tel.: 777 651 188, 377 429 952
e-mail: lkuchynka@insys-tec.de
http://www.insys-tec.cz