摘要：本文提供了一種基于GPRS網(wǎng)絡的公交IC卡充值網(wǎng)點無線接入系統(tǒng)原理和實現(xiàn)方案，簡要介紹了GPRS技術的基本知識，描述了GPRS無線傳輸應用于公交IC卡充值網(wǎng)點無線接入的實現(xiàn)方法。通過實際應用，獲得了理想的效果. 關鍵詞：GPRS；DTU；Internet；公交IC卡；
一． 前言
　　隨著交通部門信息化建設的起步，各大城市紛紛開通了公交車IC儲值卡，該卡作為公交系統(tǒng)專用的電子錢包，可以在公交總站或指定的地點購買或充值，在公交大巴及部分中巴上使用，方便了乘車出行的市民。公交IC卡充值網(wǎng)點由于受到有線接入方式的限制，不能根據(jù)需要大量設置充值網(wǎng)點，使市民感覺很不方便，阻礙了公交IC卡的發(fā)卡和使用。 廈門才茂通信科技有限公司針對目前有線通信公交充值系統(tǒng)存在的問題與不足，推出了借助GPRS移動數(shù)據(jù)通信平臺實現(xiàn)公交IC卡充值網(wǎng)點接入的解決方案?；贕PRS的公交IC卡充值網(wǎng)點無線接入方式，不再受到有限通信網(wǎng)的限制。
二．GPRS網(wǎng)絡介紹
　　GPRS是目前解決移動通信信息服務的一種較完美的業(yè)務，它是以數(shù)據(jù)流量計費、覆蓋范圍廣泛、數(shù)據(jù)傳輸速度更快。GPRS的推出，為行業(yè)和企業(yè)用戶開展無線辦公提供了基礎設施平臺，為推動移動辦公的應用和發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。與有線網(wǎng)絡相比，GPRS網(wǎng)絡具有租用費用低、移動辦公，不受地域制約等優(yōu)點。GPRS的出現(xiàn)為企業(yè)和行業(yè)用戶開展無線辦公提供了一種新的選擇。
　　該系統(tǒng)采用先進成熟的GPRS 無線數(shù)據(jù)終端為遠程傳輸模塊，依托穩(wěn)定、可靠的中國移動GPRS 網(wǎng)絡，系統(tǒng)運行可靠，數(shù)據(jù)采集實時性強。該系統(tǒng)有效的解決了其他通信方式存在的各種問題。在保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r、準確的前提下，將系統(tǒng)運行費用也降低到了最低；同時，通信鏈路由專業(yè)的運營商來維護，避免了用戶在使用監(jiān)測系統(tǒng)的同時，還需要耗費很大精力去維護通信線路等問題；節(jié)約了用戶的初期建設投資和運行維護費用。GPRS無線傳輸數(shù)據(jù)有以下優(yōu)勢：

　　1．覆蓋地域廣，目前移動通信網(wǎng)在全國的覆蓋率95%以上，非邊遠地區(qū)覆蓋率幾乎100%。GPRS 用戶可隨意分布和移動自己的網(wǎng)絡點，無須擔心線路的維護或有線在移機時導致的通訊中斷。建設新的監(jiān)控點無需進行拉線，埋線等工作。較光纖，或專線系統(tǒng)投資較少，設備安裝方便。通信距離遠，在任何場合都可以設中心站。覆蓋較好，比較很多無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡（集群，雙向傳呼，CDPD，CDMA）而言，其網(wǎng)絡覆蓋是最好的。
　　2．終端價格比較低，與DDN相比，較DDN專線Modem其終端價格便宜很多。
　　3．GPRS資費便宜，計費合理。GPRS 資費包月比有線電話網(wǎng)絡資費還便宜。公交IC卡充值數(shù)據(jù)采集業(yè)務沒有大數(shù)據(jù)量的信息傳輸，不必要采用資費很高的專線（DDN、幀中繼）。GPRS還可根據(jù)通信的數(shù)據(jù)量和提供的服務質(zhì)量進行計費。在GPRS網(wǎng)中，用戶只需與網(wǎng)絡建立一次連接，就可長時間的保持這種連接，并只在傳輸數(shù)據(jù)時才占用信道并被計費，保持時不占用信道不計費。這樣，營業(yè)點即不用頻繁建立連接，也不必支付傳輸間隙時的費用。
　　4．GPRS能最好地支持頻繁的、少量突發(fā)型數(shù)據(jù)業(yè)務。通信質(zhì)量穩(wěn)定可靠，永不掉線。
　　5．GPRS網(wǎng)絡接入速度快，提供了與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無縫連接。由于GPRS網(wǎng)本身就是一個分組型數(shù)據(jù)網(wǎng), 支持TCP/IP、X.25協(xié)議，因此無需經(jīng)過PSTN等網(wǎng)絡的轉接，直接與分組數(shù)據(jù)網(wǎng)（IP網(wǎng)或X.25網(wǎng)）互通，接入速度僅幾秒鐘，快于電路型數(shù)據(jù)業(yè)務。采用TCP/IP協(xié)議，較以前的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡（集群，雙向傳呼，GSM短信息）而言，網(wǎng)絡接入更加直接方便。
三．廈門才茂GPRS DTU 簡介
　　廈門才茂GPRS DTU是基于移動GPRS網(wǎng)絡，針對工業(yè)監(jiān)控、交通管理、金融等行業(yè)的數(shù)據(jù)通信的應用開發(fā)的。與數(shù)據(jù)中心的接口設備一起提供透明數(shù)據(jù)傳輸通道，組成用戶專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。 DTU：20Ppin RS232/RS485/TTL接口，內(nèi)置式，適用于各種應用的二次開發(fā)。 DTU原理框圖參見下圖：

DTU系統(tǒng)有下列組成部分：
32位 ARM9處理器
32M Sram & 16M Flash
Siemens公司高性能工業(yè)級GPRS模塊MC39I
產(chǎn)品特點：
采用低功耗高性能的嵌入式處理器，可高速處理協(xié)議和大量數(shù)據(jù)
內(nèi)嵌標準的TCP/IP協(xié)議棧，數(shù)據(jù)終端永遠在線
支持全透明方式下多中心數(shù)據(jù)傳輸
支持根據(jù)域名和IP地址訪問中心
多種工作模式選擇，使用方便、靈活
軟硬件看門狗設計，保證系統(tǒng)穩(wěn)定
采用5V~35V電壓，供電電源適應性更寬
抗干擾設計，適合電磁環(huán)境惡劣的應用需求
方便的系統(tǒng)配置和維護借口
支持串口軟件升級和遠程維護

四．系統(tǒng)網(wǎng)組 1.網(wǎng)終拓撲結構

　　本公交IC卡充值繳費系統(tǒng)由主機，充值繳費終端， 廈門才茂 GPRS DTU等設備組成。通過充值繳費終端設備與廈門才茂GPRS DTU相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，充值繳費終端設備將客戶充值繳費信息數(shù)據(jù)實時采集后通過串口通信方式送往GPRS DTU，在由DTU通過GPRS網(wǎng)絡把客戶充值信息發(fā)送到公交集團數(shù)據(jù)中心。同時，充值終端設備實時接收由中心通過GPRS DTU傳輸發(fā)來的數(shù)據(jù)指令完成相應控制功能。
　　公交集團數(shù)據(jù)中心通過GPRS DTU接收來自各充值網(wǎng)點的信息數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行存儲、歷史趨勢分析、報表打印等信息查詢、統(tǒng)計及打印功能
　　1. 實時接收各充值網(wǎng)點充值數(shù)據(jù)信息。
　　2. 根據(jù)需要，查詢各充值網(wǎng)點充值數(shù)據(jù)信息情況，并在屏幕顯示或打印輸出。
　　3. 實時監(jiān)視各充值網(wǎng)點工作狀態(tài)。

五．系統(tǒng)方案
　　A. 公網(wǎng)方案
　　中心用一個服務器組作為中心接收，中心采用 ADSL 等 INTELNET 公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)固定 IP 或者公網(wǎng)動態(tài) IP+DNS 解析服務。此種方案先向 INTERNET 運營商申請 ADSL 等寬帶業(yè)務。 1) 中心公網(wǎng)固定IP：監(jiān)控點直接向中心固定 IP 發(fā)起連接。運行可靠穩(wěn)定，推薦此種方案。（固定 IP 費用比較貴） 2) 中心公網(wǎng)動態(tài) IP+DNS 解析服務：大部分 IP 都是動態(tài)的，而且費用相對便宜。客戶先與 DNS 服務商聯(lián)系開通動態(tài)域名，動態(tài)域名解析軟件網(wǎng)址如下：（可以先申請免費的二級域名進行測試）
　　花生殼域名解析 http://www.oray.net/mian
　　88IP 域名解析 http://www.88ip.com/ 注意：監(jiān)控點先采用域名尋址方式連接 DNS 服務器，再由 DNS 服務器找到中心公網(wǎng)動態(tài) IP，建立連接。此種方式可以大大節(jié)約公網(wǎng)固定 IP 的費用，但穩(wěn)定性受制于 DNS 服務器的穩(wěn)定，所以要尋找可靠的 DNS 服務商。
　　B. 專網(wǎng)方案
　　1、 根據(jù)客戶內(nèi)部網(wǎng)對網(wǎng)絡安全的特殊要求，決定采用中國移動GPRS網(wǎng)絡的專用APN形式入網(wǎng)：
　　通過一條2M專線接入移動公司GPRS網(wǎng)絡，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有IP地址進行廣域連接，在移動認證路由器與用戶認證路由器之間建立加密隧道。
　　為客戶分配專用的APN，普通用戶不能進入該APN。只有GPRS專網(wǎng)卡才能進入該APN網(wǎng)絡，防止其他非法用戶的進入。
　　用戶在內(nèi)部建立RADIUS服務器，作為內(nèi)部用戶接入的遠程認證服務器（或在APN路由器內(nèi)，啟用路由器本地認證功能）。只有通過認證的用戶才允許接入，用以保證用戶內(nèi)部安全。
　　用戶在內(nèi)部建立DHCP服務器（或在APN路由器內(nèi)，啟用DHCP功能），為通過認證的用戶分配用戶內(nèi)部地址。
　　端到端加密：移動終端和服務器平臺之間采用端到端加密，避免信息在整個傳輸過程中可能的泄漏。
　　雙方采用防火墻進行隔離，并在防火墻上進行IP地址和端口過濾。

　　2．APN業(yè)務流程 GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)終端上網(wǎng)登錄服務器平臺的流程為：
　　1）用戶發(fā)出GPRS登錄請求，請求中包括由移動公司為GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)專門分配的專網(wǎng)APN； 　　
　　2）根據(jù)請求中的APN，SGSN向DNS服務器發(fā)出查詢請求，找到與企業(yè)服務器平臺連接的GGSN，并將用戶請求通過GTP隧道封裝送給GGSN；
　　3）GGSN將用戶認證信息（包括手機號碼、用戶賬號、密碼等）通過專線送至Radius進行認證；
　　4）Radius認證服務器看到手機號等認證信息，確認是合法用戶發(fā)來的請求，向DHCP服務器請求分配用戶地址；
　　5）Radius認證通過后，由Radius向GGSN發(fā)送攜帶用戶地址的確認信息；
　　6）用戶得到了IP地址，就可以攜帶數(shù)據(jù)包，對GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)信息查詢和業(yè)務處理平臺進行訪問。
　　第六部分 結束語
　　以GPRS為基礎的無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)有很廣泛的應用，GPRS使互聯(lián)網(wǎng)進入無線領域，一直延伸到手掌上。除了支持傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)應用，GPRS也可使無線終端支持B2B、B2C的電子商務和電子支付、股票交易、銀行轉帳等應用。GPRS同樣可以應用于公司內(nèi)部網(wǎng)(INTRANET)，基于IP的遠程LAN接入，使無線終端成為LAN的延伸，幾乎所有低速率的數(shù)據(jù)傳輸服務都可以應用，如對電力系統(tǒng)自動化、工業(yè)監(jiān)控、交通管理、氣象、金融、環(huán)保監(jiān)測、煤礦、油田、證券等行業(yè)領域的應用。