由于GSM網絡的通信技術成熟，覆蓋面又廣，利用移動運營商提供的無線網絡實現配電網數據采集和監控，是電力系統現代化的一個重要發展方向。如果配備GPRS通用無線分組業務）無線Modem，無論何時何地，只要有一部可以接入Internet的電腦作為服務器就能實現對分布各地的無功補償控制器進行監控，也能實現移動監控。GPRS用于無線數據接入具有接入范圍廣、傳輸速率高、接入時間短、收費合理等優點，這些特點正適合類似無功補

GPRS在GSM的基礎上引入了分組控制單元(PCU)、服務支持節點(SGSN)和網關支持節點(GGSN)等新部件而構成的無線數據傳輸系統，其用戶能夠在端到端分組方式下發送和接收數據。基于GPRS網的數據傳輸結構如圖1所示。具體的數據傳輸流程為：

* GPRS終端通過串行接口從客戶系統中取出用戶數據；

* 處理后以GPRS分組數據的形式發送到GSM基站；

* 分組數據經SGSN封裝后，發送到GPRS IP骨干網；

圖1 GPRS無線網絡結構框圖

若PC機服務器以撥號方式接入Internet，即PC機為移動GPRS內部網分配的動態IP地址，則分組數據先發送到目的SGSN，再經GSM基站發送到與PC機相連的GPRS終端；若PC機以專線接入因特網具有固定IP地址，則將分組數據包經GGSN進行協議轉換后，發送到Internet公共網絡。

由于數據通過Internet公網傳輸，為了保證數據的安全性，可以申請移動公司為接入用戶建立VPDN（Virtual Private Dial-up Network）即虛擬撥號專網。其專用的網絡加密和通信協議，可以在公共網絡上建立安全的虛擬專網，遠程用戶可以通過虛擬的加密通道與服務器內部網絡連接，而公共網絡上的用戶則無法穿過虛擬通過訪問服務器。在基于GPRS網上承載VPDN不受地點限制，只需具有一臺PC機服務器和GPRS終端即可，具有安全、方便、靈活的特點。

系統組成

本系統由現場無功補償控制器、單片機控制GPRS通訊管理模塊和服務器上位機三部分構成。終端使用基于DSP的無功補償控制器，控制器安裝在電網現場，對電網的電氣參數進行采集監測，同時記錄、分析并計算采集數據，自動進行電容投切操作，在異常時主動發出報警信息，同時存儲運行數據信息；基于MSP430單片機的GPRS通信管理模塊是服務器與現場控制器之間的數據傳輸的橋梁，它使控制器獲得的電網參數通過GPRS網絡能夠及時傳送到服務器計算機；上位機服務器主要完成對終端傳來的數據、報警信息進行處理并對各終端的歷史數據進行管理，是主要的人機接口。

通訊管理模塊主要由TI公司的16位低功耗單片機MSP430F448及其外圍電路構成，GPRS模塊使用Siemens公司的MC35。終端的GPRS無線上網主要通過單片機控制MC35來實現。F448單片機具有2個可編程串行通訊口，其中UART0工作在同步通信方式和DSP的SPI接口相連，DSP工作在主機模式，F448工作在從機模式。UART1通過MAX232電平轉換芯片和MC35的串行數據口相連作為AT指令和數據的傳輸通道。單片機通過串口中斷程序及時處理GPRS終端收到的上位機指令，并及時傳送給DSP。其硬件結構如圖2所示。 F448帶有液晶驅動模塊，通過外接一個液晶顯示器和鍵盤，用戶就可以在現場手動進行參數設置，并查看電網實時數據、電容的投切狀態和各種故障報警信息。外接flash型數據存儲器AT45DB041，存儲容量為528KB，主要作為收發數據的暫存器。

圖2 通訊管理模塊結構圖

TCP/IP協議的實現

在本系統中，需要利用TCP/IP協議來完成GPRS業務數據的裝幀和拆幀，在這里我們采用在MSP430F448中軟件嵌入TCP/IP協議棧uIP的方法來實現TCP/IP協議。使用TCP/IP協議進行數據通信分為三個階段：

1） 建立連接階段：使用OPEN命令幀控