1 序言
機器對機器(M2M)通信在網(wǎng)絡通信領域是全球下一個最主要的發(fā)展趨勢之一。由于基于計算機的網(wǎng)絡和移動設備已經(jīng)變得非常普遍了,于是全球硬件、軟件和業(yè)務供應商已經(jīng)開始將其注意力集中在了全球數(shù)十億個本應聯(lián)網(wǎng)但目前尚未聯(lián)網(wǎng)的設備的改造和開發(fā)業(yè)務上來,尤其對于無法布線的設備,無線的GPRS/CDMA網(wǎng)絡將是未來工業(yè)通訊的首選的聯(lián)網(wǎng)模式。我公司生產(chǎn)的無">

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技術頻道

GPRS DTU 技術白皮書

1 序言
機器對機器(M2M)通信在網(wǎng)絡通信領域是全球下一個最主要的發(fā)展趨勢之一。由于基于計算機的網(wǎng)絡和移動設備已經(jīng)變得非常普遍了,于是全球硬件、軟件和業(yè)務供應商已經(jīng)開始將其注意力集中在了全球數(shù)十億個本應聯(lián)網(wǎng)但目前尚未聯(lián)網(wǎng)的設備的改造和開發(fā)業(yè)務上來,尤其對于無法布線的設備,無線的GPRS/CDMA網(wǎng)絡將是未來工業(yè)通訊的首選的聯(lián)網(wǎng)模式。我公司生產(chǎn)的無線數(shù)據(jù)終端產(chǎn)品,提供了基于GPRS/CDMA網(wǎng)絡下,設備無線以TCP/IP協(xié)議為主要聯(lián)網(wǎng)方式的遙控、遙測以及透明的數(shù)據(jù)傳輸功能。
M2M(Machine to Machine)設備應用領域主要包括家用金融終端、機器、測量儀表、機械設備、移動終端、工業(yè)控制設備、傳輸設備、設備、個人電子類產(chǎn)品、交通工具、信息采集設備、安防系統(tǒng)、建筑監(jiān)控、遙測設備和大量的微型嵌入式設備。無線通訊及通訊系統(tǒng)基礎設施則是M2M通訊中最有效的媒介。
濟南普訊科技有限責任公司研發(fā)生產(chǎn)的GPRS無線數(shù)據(jù)終端-GPRS-DTU是以GSM/GPRS網(wǎng)絡為通信平臺,采用GPRS/SMS信息承載方式,服務于各行業(yè)用戶的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務,特別適用于間斷性的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸,尤其適用于M2M領域的應用及應用系統(tǒng)的開發(fā)。

2 第一章 產(chǎn)品簡介
2.1 什么是GPRS
GPRS是通用分組無線業(yè)務(General Packet Radio Service)的英文簡稱,是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務,目的是為GSM 用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務。GPRS采用與GSM 同樣的無線調制標準、同樣的頻帶、同樣的突發(fā)結構、同樣的跳頻規(guī)則以及同樣的TDMA幀結構,這種新的分組數(shù)據(jù)信道與當前的電路交換的話音業(yè)務信道極其相似。因此,現(xiàn)有的基站子系統(tǒng)(BSS)從一開始就可提供全面的GPRS覆蓋。
GPRS是一種新的移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務,在移動用戶和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡之間提供一種連接,給移動用戶提供高速無線IP服務。GPRS采用分組交換技術,每個用戶可同時占用多個無線信道,同一無線信道又可由多個用戶共享,資源被有效利用。GPRS理論帶寬171.2Kbps,實際帶寬約40~100Kbps,分組交換接入時間縮短為少于1秒,能夠提供快速即時的高速TCP/IP連接,可以用于數(shù)據(jù)傳輸、遠程監(jiān)控等應用。使用GPRS 技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)分組發(fā)送和接收,用戶永遠在線且按流量計費,從而降低了服務成本。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸,也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。

2.2 GPRS DTU產(chǎn)品簡介
濟南普訊科技生產(chǎn)的無線數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品,包括應用于SMS(短信服務)的GSM modem 、GPRS Modem與GPRS DTU 、GPRS RTU 設備系列,根據(jù)其產(chǎn)品應用特性,主要應用于各行業(yè)用戶的無線數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務。其中GPRS Modem與GPRS DTU在產(chǎn)品功能上的區(qū)別,主要體現(xiàn)在GPRS modem在用于數(shù)據(jù)傳輸時,必須借助外部設備(如PC機、工業(yè)控制計算機)的操作系統(tǒng)與TCP/IP協(xié)議棧相連,才能完成其基于GPRS網(wǎng)絡的TCP/IP數(shù)據(jù)通訊,不能獨立與串口設備直接連接做透明數(shù)據(jù)傳輸。在具體的應用中,有較多的限制。

普訊科技的GPRS DTU設備本身則帶有我公司擁有自主知識產(chǎn)權的嵌入式系統(tǒng),CPU采用32位飛利浦ARM-7處理器,并運行實時操作系統(tǒng)RTOS(Real Time Operation System),結合西門子工業(yè)級MC55無線通訊模塊,配置串行通訊接口(RS-232/422/485)、SIM卡插座與電源管理單元、看門狗電路,自帶32M Flash存儲用于歷史數(shù)據(jù)記錄(Data logger),板載紐扣電池用于保持實時時鐘功能(Real Time Stamp),并附帶音頻接口。同時提供了完整的互聯(lián)網(wǎng)通訊協(xié)議:TCP/IP、UDP、FTP、SMTP、pop3、HTTP。同時也支持Modbus通訊協(xié)議。具備了通過GPRS自動上線接入internet的撥號機制與自動上線注冊機制。因此可以直接連接任何的帶有串行接口的終端設備,完成透明數(shù)據(jù)傳輸,提供基于互聯(lián)網(wǎng)的完備處理機制和方便標準的二次開發(fā)能力,為不具備TCP/IP協(xié)議處理的終端設備提供基于互聯(lián)網(wǎng)的完善的無線通信能力。是一款功能齊全的,性能穩(wěn)定的無線通訊終端產(chǎn)品。

產(chǎn)品結構圖如下所示:
3 第二章 產(chǎn)品特點
3.1 產(chǎn)品特色
n 西門子MC55工業(yè)級無線模塊,支持GSM雙頻900/1800MHz網(wǎng)絡
n GPRS multi-slot Class 10
n 產(chǎn)品所有知識成果可平滑過渡3G無線應用
n 標準工業(yè)級產(chǎn)品,EMC抗干擾設計,適應環(huán)境能力強
n 自主研發(fā)、自主知識產(chǎn)權,帶有實時操作系統(tǒng)的嵌入式32位ARM7- CPU
n 512K SRAM并32M Flash 存儲器用于歷史事件記錄
n 帶有實時時鐘功能
n 內嵌Watchdog芯片,提供多種復位機制,可軟件控制,實現(xiàn)完美工業(yè)保障機制
n DIN導軌易于安裝、維護;使用方便、靈活、可靠,即插即用
n 帶有RS-232/422/485串行通訊接口
n 提供數(shù)字音頻接口
n 寬電壓9-36V DC/AC輸入,冷軋板外殼
n 彈出式SIM卡座
n 透明數(shù)據(jù)傳輸模式,幾乎可使用戶以前開發(fā)的設備及軟件不許任何改動,即可實現(xiàn)系統(tǒng)基于互聯(lián)網(wǎng)的應用    
n IP自動注冊機制,可實現(xiàn)多種服務模式,構建完整的超大規(guī)模無線應用系統(tǒng)
n 支持本地和遠程配置與升級,為用戶實現(xiàn)系統(tǒng)的遠程維護,提供了可靠的手段。
n 強大的流量控制功能,同時支持硬件流控和軟件流控,滿足各種復雜業(yè)務的特殊需求。
n 所有工作模式,均支持永久在線方式,掉線自動重新聯(lián)網(wǎng)功能
n 支持Modbus ASCII、Modbus RTU、Modbus TCP協(xié)議
n 互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議完整,支持TCP/IP、UDP、FTP、SMTP、Pop3、HTTP
n 提供TCP、UDP通訊協(xié)議來傳輸資料,并對數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅苓M行優(yōu)化
n 數(shù)據(jù)中心支持固定IP設置與動態(tài)域名解析2種機制
n 終端支持TCP/Server與TCP/Clinet方式,上線機制可分為上電后自動上線、串口讀到數(shù)據(jù)后觸發(fā)上線、遠程喚醒方式上線。
n 提供短消息備份功能,保證關鍵數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?
n 支持本地和遠程升級
n 工業(yè)級溫度范圍
n 尺寸:100.04mm(L)*67mm(W)*25mm(H)


3.2 客戶效益
u 覆蓋率高、部署成本低,借助電信級移動通信平臺,網(wǎng)絡可靠穩(wěn)定,無需自行組網(wǎng)與維護。節(jié)約大量投資與工作強度。
u 內置看門狗電路及系統(tǒng)復位電路
u 對于構建在串行接口的系統(tǒng)和TCP/IP協(xié)議的系統(tǒng),用戶幾乎不做任何改動,即可基于無線互聯(lián)網(wǎng)工作,即插即用。 大大節(jié)省人力及開發(fā)的大量投資
u 提供C#語言編寫的Server端通訊軟件或源代碼參考,加速用戶2次開發(fā)進度。
u 基于windows的中文產(chǎn)品配置軟件及快速使用指南,方便客戶設置需要的工作模式及參數(shù)配置,就可滿足各行業(yè)數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務
u 完備的系統(tǒng)構建和測試工具軟件,伴您實現(xiàn)進一步的深入研究和開發(fā)出嚴格的業(yè)務系統(tǒng)。
4 第三章 產(chǎn)品應用
無線數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品利用最新的GPRS 移動通信技術與GSM 移動通信網(wǎng)絡作為傳輸介質,有助于實現(xiàn)行業(yè)管理現(xiàn)代化、數(shù)據(jù)采集自動化等目標。此系列產(chǎn)品功能強大,穩(wěn)定性高,能夠應用在電力、自來水、天然氣等領域表計的計量,還可實現(xiàn)自動測量讀取、自動計量發(fā)送、遠程信息處理、遠程設備監(jiān)控,以及安防、車輛調度、公眾流量業(yè)務、工業(yè)處理自動化等任何需要統(tǒng)一管理服務終端的應用方案中,可廣泛用于金融、保險、證券、商業(yè)、公用事業(yè)、公安、交通、稅務、氣象、石油等行業(yè)和領域。無線數(shù)據(jù)通信系列產(chǎn)品具有使用成本低、準確性高、對環(huán)境適應性好、易于安裝、易于維護等特點,能夠為用戶提供高速、永遠在線、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務和虛擬專用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡服務,完全能夠滿足行業(yè)數(shù)據(jù)采集、傳輸和監(jiān)控的需要。


4.1 應用領域
n 無線數(shù)據(jù)通信系列產(chǎn)品主要應用領域有:
n 工業(yè)遙信、遙測、遙控及公用事業(yè)
n 電信行業(yè)無人值守站機房監(jiān)控和遠程維護(如移動基站、微波、光纖中繼站等)
n 城市配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)與抄表數(shù)據(jù)傳輸
n 高壓供電設備監(jiān)測
n 自來水、煤氣管道、閘門、泵站與水廠監(jiān)控
n 供熱系統(tǒng)實時監(jiān)控和維護
n 環(huán)境保護系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集
n 三防與水文監(jiān)測
n 氣象數(shù)據(jù)采集
n 油田油井遠程數(shù)據(jù)監(jiān)測
n 煤礦遠程數(shù)據(jù)監(jiān)測及生產(chǎn)安全監(jiān)控
n 其他無人值守(如倉庫、辦公樓等)監(jiān)控
n 城市路燈,景觀燈,廣告燈的遙控、遙測、遙信、遙調、遙視
n 城市防汛中的雨量檢測
n 金融、零售行業(yè)
n 車載移動銀行
n POS機聯(lián)網(wǎng)
n 自動售貨機刷卡和商品信息報告
n 自動柜員機(ATM)聯(lián)網(wǎng)
n 銀行儲蓄所機房監(jiān)控
n 移動證券交易和信息查詢
n 公安交通行業(yè)
n 公安移動性數(shù)據(jù)(身份證、犯罪檔案等)查詢
n 交警移動性數(shù)據(jù)(車輛、司機檔案等)查詢
n 交通流量監(jiān)測
n 車輛違章監(jiān)測
n 城市路口交通信息指示牌信息發(fā)布
n 移動車輛監(jiān)控調度系統(tǒng)
n 公安、110、交警車輛監(jiān)控調度
n 銀行運鈔車、郵政運輸車監(jiān)控調度
n 出租車刷卡與管理調度
n 公交車輛調度和指示
n 集團車輛監(jiān)控調度
n 物流系統(tǒng)車輛調度

4.2 GPRS DTU基本組成模式
基本的GPRS DTU無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),是以下3個部分組成:
n 數(shù)據(jù)中心服務器
n GPRS DTU
n 用戶的終端設備
系統(tǒng)組成如下圖所示:


一個典型的大規(guī)模GPRS DTU應用,如下圖所示


5 第四章 數(shù)據(jù)傳輸模式
GPRS DTU可設定成不同的工作模式,滿足不同應用領域用戶的要求。不同工作模式下,GPRS DTU在GSM/GPRS通信系統(tǒng)平臺中的位置也不相同。
透明傳輸模式:設備不解析從串口收到的任何數(shù)據(jù),直接將數(shù)據(jù)作為TCP 或UDP 的數(shù)據(jù)進行打包發(fā)送,而對具體數(shù)據(jù)的解析分別由后端數(shù)據(jù)采集終端設備或由數(shù)據(jù)中心的相關服務器進行處理。
命令模式:如果用戶的終端可以輸出AT命令集,那么可以把GPRS DTU 當作一個帶有TCP/IP協(xié)議棧的Modem來使用。用戶可輸出AT命令的終端設備,通過其串口,向GPRS DTU發(fā)送諸如PPP撥號、建立TCP的socket連接、發(fā)送與接受數(shù)據(jù)的AT命令。
短信模式:GPRS DTU工作在用戶中心服務器一方,串口直接與短信服務器相連。設備利用GSM 網(wǎng)絡收發(fā)短消息,完成對短消息的編解碼,并與短信服務器通過串口傳輸短消息的內容。
5.1 透明傳輸模式
透明傳輸模式是適用范圍最廣、通用性最強的一種工作模式。在透明傳輸模式下,設備不解析從串口收到的任何數(shù)據(jù),直接將數(shù)據(jù)作為TCP 或UDP 的數(shù)據(jù)進行打包發(fā)送,而對具體數(shù)據(jù)的解析分別由后端數(shù)據(jù)采集終端設備和前端數(shù)據(jù)中心的相關服務器進行處理。設備即工作在透明傳輸模式下,設備與監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)傳輸采用TCP 以Socket 連接方式,被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式是由后端的各類工業(yè)儀表與監(jiān)控中心應用服務程序約定好的,是設備所不關心的。因此,對于不同的應用系統(tǒng)來說,設備具有即插即用的特性,如果系統(tǒng)中其他設備沒有特殊約定,建議采用該工作模式。
為了滿足SCADA 系統(tǒng)要求,Modbus TCP模式下也提供一系列通信保障措施:配置命令串反向控制終端采集設備,按用戶所需改變終端采集設備的工作方式;定義數(shù)據(jù)成幀的方式,即設備直接將數(shù)據(jù)按要求的格式封裝成規(guī)定的幀,然后通過TCP/UDP傳送到上位機。設置各個環(huán)節(jié)的波特率;IP地址注冊;定時重起;緩沖區(qū)大小的設定;基于硬件的流量控制等。
在透明傳輸模式下,通過TCP協(xié)議建立的數(shù)據(jù)鏈路可以為長連接也可以為短連接。當為長連接時,數(shù)傳終端將一直保持與數(shù)據(jù)中心的連接,一旦鏈路斷開,數(shù)傳終端自動與中心重新建立連接,此時設備始終保持在線狀態(tài);當為短連接時,數(shù)傳終端在一個時間周期(如:5分鐘)內自動監(jiān)測數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)流,當在這個時間范圍內沒有數(shù)據(jù)流量時,數(shù)傳設備將斷開這個連接并退出GPRS網(wǎng)絡,要想使數(shù)傳設備再次激活,可通過短信、電話撥號(此時數(shù)傳設備的SIM卡需支持語音呼叫功能)、下位機主動向串口寫數(shù)據(jù)這兩種方式,使設備再次上線,與中心建立連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。
利用透明傳輸模式組建網(wǎng)絡非常簡單,需要對GPRS DTU用本地/遠端方式設置基本參數(shù),同時數(shù)據(jù)采集設備具有RS232/485接口即可;一旦進入透明傳輸模式,終端設備與中心數(shù)據(jù)服務器建立C/S結構的socket方式的TCP/IP鏈接,用戶終端設備此時已具備了在互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡上雙向傳輸數(shù)據(jù)的功能,使得串口數(shù)據(jù)采集設備轉換成以太網(wǎng)上的設備。
5.2 命令模式
在標準MODEM 指令集中所有的指令均以AT 為前綴,簡稱AT 命令。有很多工控、金融領域的數(shù)據(jù)終端產(chǎn)品直接輸出AT 命令,控制外接設備,或是用戶自行開發(fā)的單片機系統(tǒng),其應用軟件支持AT命令集。在這種情況下,用戶可以將GPRS DTU 看作一個帶TCP/IP 功能的擴展MODEM,可從GPRS DTU 串口接收來自用戶數(shù)據(jù)終端發(fā)來的AT 命令集,并執(zhí)行相應的操作。GPRS DTU支持所有標準的AT命令,主要用于控制GPRS模塊;同時GPRS DTU還根據(jù)應用,可實現(xiàn)GPRS功能的高級應用命令:如:設置GPRS DTU 通信參數(shù)、激活/斷開GPRS 連接、發(fā)送/接收短消息、激活/終止TCP連接、發(fā)送/接收TCP報文、發(fā)送/接收UDP報文等。這些高級應用的AT指令集,用戶可參考相應GPRS模塊供應商所提供的AT指令集文檔,以實現(xiàn)用戶數(shù)據(jù)終端設備的2次開發(fā)。

5.3 短信模式
要進入短信模式,首先是以命令模式為前提,通過模式轉換命令切換到短信模式,此時DTU就像Modem一樣,可接收所有的AT命令,執(zhí)行相應的功能。
該模式下,GPRS DTU工作在用戶服務器一方,串口直接與短信服務器相連。設備利用GSM 網(wǎng)絡收發(fā)短消息,完成對短消息的編解碼,并與短信服務器通過串口傳輸短消息的內容。
短消息收發(fā)存在兩種編碼方式,分別是文本方式和PDU編碼方式,在以PC為硬件平臺的服務器如果直接從GPRS DTU 模塊上接收的短消息,需自己完成短消息的編解碼工作。

6 第五章 GPRS DTU工作原理與特性
6.1 在透明傳輸模式下GPRS DTU自動的IP注冊機制
GPRS工作在透明數(shù)傳模式下,一旦GPRS DTU上電后自動撥號上線,通常在通過GPRS方式下PPP連接的過程中就會被分配一個動態(tài)的IP地址。在一個多終端的應用系統(tǒng)中,每個GPRS DTU因此通過GPRS網(wǎng)絡獲得一個獨一的動態(tài)IP地址,如果終端要建立與中心數(shù)據(jù)服務器的TCP連接,那么必須要求中心數(shù)據(jù)服務器有一個固定的IP地址,或是中心數(shù)據(jù)服務器IP地址綁定一個動態(tài)域名解析,由此終端的GPRS DTU在上線后,主動向有固定IP地址或一個綁定了IP動態(tài)域名解析的域名,發(fā)送一個自身設備編號、自身動態(tài)IP地址以及端口號的注冊信息包,用于保持與中心數(shù)據(jù)服務器TCP鏈路保持活躍狀態(tài)。這種為保持與數(shù)據(jù)中心服務器的TCP鏈路保持活躍狀態(tài)的注冊包,我們稱之為“心跳包”。每當GPRS重新上電,或是應系統(tǒng)地要求被遠程喚醒、或根據(jù)GPRS DTU配置設定的發(fā)送心跳包間隔時間自動上線,GPRS DTU則應自動的向中心發(fā)送心跳包信息,告知數(shù)據(jù)中心服務器其已保持鏈路正常。評價GPRS DTU性能優(yōu)劣的重要指標,就在于GPRS DTU在絕大多數(shù)情況下,是否都能正常的保持與數(shù)據(jù)中心的鏈路暢通,這對一個要求做到無人值守的應用非常重要。
一個典型的GPRS DTU組網(wǎng),是由這樣幾個部分組成,首先是需要通過無線聯(lián)入以太網(wǎng)的用戶終端,如PLC、RTU、讀卡器等和與之相配的GPRS DTU,通訊前置機(大型系統(tǒng)采用),一個具有公網(wǎng)固定IP地址或是可做域名解析服務的數(shù)據(jù)中心服務器(GPRS DTU與中心數(shù)據(jù)服務器的架構為典型的Clinet/Server結構),與數(shù)據(jù)中心服務器通過企業(yè)局域網(wǎng)相連的操作員工作站(工作站與中心數(shù)據(jù)服務器可采用Browser/Server結構)。
我公司提供以C#編程,運行在數(shù)據(jù)中心服務器,用于建立與GPRS DTU建立socket連接、監(jiān)視GPRS DTU上線狀態(tài)、轉發(fā)給各操作員工作站來自GPRS DTU的數(shù)據(jù)等功能后臺軟件,并可以提供此軟件的原始代碼用于客戶的2次開發(fā)。用戶則自行開發(fā)具體的應用軟件和決定是否建立B/S數(shù)據(jù)結構。

6.2 GPRS DTU的工作與配置模式

GPRS DTU典型的工作模式有3種,即1:)永遠在線模式 2:)空閑下線 3:)空閑掉電
1:)永遠在線模式:在這種模式下,模塊上電后就主動連接預先設定好的數(shù)據(jù)中心服務器,并一直維持在線狀態(tài),做實時數(shù)據(jù)傳輸準備。
2:)空閑下線模式:模塊上電后會主動連接預先設定好的服務器,如果在一段時間內沒有進行數(shù)據(jù)傳輸(數(shù)據(jù)中心端沒有發(fā)數(shù)據(jù),串口設備端也沒有發(fā)數(shù)據(jù)),DTU 將斷開與服務器的連接,進入休眠狀態(tài)。通信的空閑時間可以在“傳輸控制”配置中使用“空閑下線時間”配置命令進行設定,設定時間最短30 秒,最長65536秒,步進一秒鐘。在DTU 斷開與服務器的連接后,有兩種方法使DTU 模塊與服務器之間重新建立連接。一種是向DTU 模塊的串口發(fā)送數(shù)據(jù),DTU 將在連接服務器成功后將這些數(shù)據(jù)送出。另一種是通過短信/電話振鈴激活模塊,可使GPRS DTU連接預定的服務器。
3:)空閑掉電模式:在以使用電池供電或間歇性數(shù)據(jù)傳輸模式下,用戶可使用空閑掉電模式,用于節(jié)省能耗和通訊費用。此模式與空閑下線模式類似,只不過在空閑時DTU將切斷GPRS模塊的供電狀態(tài),只有在向DTU的串口發(fā)送數(shù)據(jù)的狀態(tài)下,才能激活GPRS DTU 的掉線重連機制,恢復和預設數(shù)據(jù)中心服務器的TCP連接。
4;)GPRS DTU的本地配置模式:GPRS DTU以串口電纜連接到PC,GPRS DTU在上電后,會在10秒鐘內判斷用戶是否要進入配置模式,如用戶在10秒內未進行操作,DTU內嵌系統(tǒng)將自動轉入正常工作狀態(tài),當GPRS DTU的串口收到來自用戶鍵盤輸入的”空格”命令后,系統(tǒng)將顯示進入本地配置模式,在本地配置模式下,用戶可以用我們提供的配置軟件,來配置諸如數(shù)據(jù)中心數(shù)量、數(shù)據(jù)中心IP地址、數(shù)據(jù)中心以及終端的監(jiān)聽端口號、備用數(shù)據(jù)中心設置、DDNS(動態(tài)域名解析)設置、以及DTU設備編號能設置,如下圖所示


4;)GPRS DTU的遠程配置模式:GPRS DTU以串口電纜連接到遠端設備后,用戶也可進行遠端的配置方式,用戶可以用我們提供的配置軟件,通過GPRS無線連接的方式,來配置諸如數(shù)據(jù)中心數(shù)量、數(shù)據(jù)中心IP地址、數(shù)據(jù)中心以及終端的監(jiān)聽端口號、備用數(shù)據(jù)中心設置、DDNS(動態(tài)域名解析)設置、以及DTU設備編號能設置。如下圖所示

5:)我公司提供的GPRS DTU的配置軟件,如下圖所示:


6.3 數(shù)據(jù)中心服務器的設置
在一個典型的GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡中,數(shù)據(jù)中心服務器是一個重要的組成部分,在大規(guī)模的GPRS DTU系統(tǒng)應用中,甚至在數(shù)據(jù)中心服務器前添加通訊前置機,也是必要的措施。對于客戶不同的互聯(lián)網(wǎng)接入狀況,例如固定公網(wǎng)IP接入,或是動態(tài)域名解析服務,我公司生產(chǎn)的GPRS DTU有相應的解決方案。GPRS DTU可以配置為能夠連接多數(shù)據(jù)中心,如主中心數(shù)據(jù)服務器設置為IP地址和主數(shù)據(jù)中心配置為邦定動態(tài)IP的域名解析。與此同時,為保證系統(tǒng)的可靠性,還需要為GPRS DTU設置備用數(shù)據(jù)中心IP地址和備用的邦定動態(tài)IP的域名解析。GPRS DTU在遇到主IP地址和主邦定動態(tài)IP的域名解析出現(xiàn)故障時,GPRS將自動的轉向備用IP地址和邦定動態(tài)IP的域名解析。
于此同時,我公司提供的數(shù)據(jù)中心后臺軟件,同時帶有系統(tǒng)記錄功能,提供的Log文件,可以記錄GPRS DTU 以及數(shù)據(jù)中心服務器以及所連接的操作員工作站計算機的工作歷史記錄。

6.4 附加的互聯(lián)網(wǎng)應用功能
我公司生產(chǎn)的GPRS DTU不僅擁有TCP/IP這個主要應用協(xié)議,同時還支持UDP、FTP、HTTP、SMTP、POP3功能,這些功能為高級開發(fā)用戶提供了更多附加功能。比如FTP用于數(shù)據(jù)的存儲和傳輸,以及DTU在報警狀態(tài)下,向目標用戶發(fā)送電子郵件。


6.5 無線DTU的關鍵功能的匯總

功 能 優(yōu) 點
集成TCP/IP協(xié)議 穩(wěn)定的TCP/IP協(xié)議棧,用戶無需自行開發(fā),加快應用進度。
內嵌PPP協(xié)議 GPRS DTU上電后自動撥號通過GPRS接入internet以獲得動態(tài)IP,建立與數(shù)據(jù)中心服務器的TCP連接
TCP/UDP Sockets 支持大規(guī)模Socketd應用。GPRS DTU上線后以TCP Clinet方式,建立與數(shù)據(jù)中心的Socketd連接。
透明傳輸模式 無需修改任何主機應用軟件和硬件設計,就可使任何串口設備具有即插即用的互聯(lián)網(wǎng)IP通信能力。
支持多數(shù)據(jù)中心 可靠的系統(tǒng)設計,DTU可支持多數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心可為固定IP地址,也可以是綁定IP的動態(tài)域名解析。數(shù)據(jù)中心服務器端軟件,可自動記錄遠端數(shù)據(jù)終端運行狀態(tài),并有Log事件記錄。
本地配置/遠程配置 支持本地與遠程配置2種方式
撥號程序 重撥次數(shù)的程序設定和每次重撥的時間間隔設定。
遠程更新與維護 支持GPRS DTU的遠程系統(tǒng)升級與維護。
多種工作模式 支持永遠在線、空閑下線、空閑掉電模式,以滿足不同應用場合的需要。
喚醒機制 當DTU工作于空閑下線與空閑掉電模式下,至此用戶以電話振鈴、短信或是串口發(fā)送數(shù)據(jù)方式激活DTU重新上線。
自動IP注冊 克服動態(tài)IP地址的難題。DTU在上線時,自動向中心數(shù)據(jù)socket服務器,報告其主機名稱,端口號和動態(tài)IP地址。一旦注冊,客戶端可以查詢這些服務器以便得到無線DTU的當前IP地址。
自動重連 一旦載波丟失,無線DTU就會建立新的PPP鏈路。在一個上電過程完成后,DTU會立即上線并能夠注冊其IP地址。上線后,后臺中心數(shù)據(jù)服務器可自動監(jiān)測到DTU是否上線。
短信備份功能 GPRS DTU可以以短信方式,作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫浞莘绞剑С諸ext與PDU編碼格式。
豐富的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議棧 支持TCP、UDP、FTP、HTTP、SMTP、POP3 協(xié)議,功能強大。

7 第六章 技術比較
7.1 幾種移動數(shù)據(jù)通信設備的比較
設備 GPRS DTU GPRS Modem GPRS 手機 CDMA DTU
TCP/IP、PPP協(xié)議 支持 不支持 支持 支持
傳輸速率 20-40Kbit/s 20-40Kbit/s 20-40Kbit/s 80-100Kbit/s
網(wǎng)絡覆蓋 覆蓋范圍基本上同GSM網(wǎng)絡 覆蓋范圍基本上同GSM網(wǎng)絡 覆蓋范圍基本上同GSM網(wǎng)絡 覆蓋范圍基本上同CDMA網(wǎng)絡
透明數(shù)據(jù)傳輸 支持 不支持 不支持 支持
點對點對等傳輸 支持 取決于網(wǎng)絡 取決于網(wǎng)絡 支持
中心對多點傳輸 支持 不支持 不支持 支持
應用領域 城市電網(wǎng)自動化、交通管理、POS機聯(lián)網(wǎng)、金融證券、工業(yè)控制、市政管理、物流管理、出租車管理、車輛調度、電子商務、移動上網(wǎng) 移動計算機上網(wǎng) 手機上網(wǎng)或移動計算機上網(wǎng) 城市電網(wǎng)自動化、交通管理、POS機聯(lián)網(wǎng)、金融證券、工業(yè)控制、物流管理、出租車管理、車輛調度、電子商務、移動上網(wǎng)

7.2 有線與無線數(shù)據(jù)通信方式的比較
傳輸技術 施工難度 施工周期 使用價格 維護成本 可靠性
電力載波 極易 短 低 較高 差
無線電 易(需特別審批) 短 低 較高 較差
DDN 比較難 長 極高 高 較差
ISDN 比較難 長 高 高 較高
PSTN 比較難 長 一般 高 一般
SMS/GSM 易 短 低 低 一般
CSD/GSM 易 短 高 低 較差
GPRS 易 短 低 低 較高
CDMA 易 短 低 低 較高

8 第七章 幾種重要的組網(wǎng)方案
根據(jù)用戶數(shù)據(jù)中心接入Internet的不同方式,形成以下四種應用組網(wǎng)方案。
8.1 方案一:用戶數(shù)據(jù)中心直接使用固定的、合法IP 地址
l GPRS DTU與用戶的數(shù)據(jù)中心之間通過TCP/UDP建立數(shù)據(jù)連接;
l 用戶的數(shù)據(jù)中心作為通信的服務器端,具有公用的固定IP,并指定偵聽端口;
l GPRS DTU與用戶的數(shù)據(jù)中心之間通過TCP/UDP建立數(shù)據(jù)連接;
l GPRS DTU上服務端的IP和端口號設置為服務器固定IP地址與服務器偵聽端口;GPRS DTU上電自動撥號,如果GPRS DTU與用戶的數(shù)據(jù)中心之間采用TCP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù),則自動與服務器建立TCP連接;該方案適合于擁有固定IP 地址服務器的企業(yè)應用,用戶數(shù)據(jù)中心直接擁有Internet 上的固定IP地址,用戶設備可與用戶中心直接進行雙向傳輸。

8.2 方案二:用戶數(shù)據(jù)中心沒有合法的IP 地址,但連接的路由器有固定合法的IP地址
l GPRS DTU與用戶的數(shù)據(jù)中心之間通過TCP/UDP建立數(shù)據(jù)連接;
l 用戶的數(shù)據(jù)中心沒有固定的全局IP 地址,通過路由器連接到Internet,并在路由器上配置經(jīng)NAT(端口映射)映射的偵聽端口;
l GPRS DTU上服務端的IP和端口號設置為固定服務器IP地址與路由器上NAT映射的偵聽端口。GPRS DTU上電自動撥號,如果GPRS DTU與用戶的數(shù)據(jù)中心之間采用TCP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù),則自動與服務器建立TCP連接;該方案同樣適合于擁有固定IP服務器的企業(yè)應用,用戶數(shù)據(jù)中心只擁有內部局域網(wǎng)上的私有地址,并位于具有固定IP地址的路由器后面,GPRS/CDMA DTU透過路由器上的NAT與數(shù)據(jù)中心建立TCP連接。


8.3 方案三:用戶數(shù)據(jù)中心采用動態(tài)IP 地址
l GPRS DTU與用戶的數(shù)據(jù)中心之間通過TCP/UDP建立數(shù)據(jù)連接;
l 用戶的數(shù)據(jù)中心沒有固定的全局IP地址,通過ADSL等調制解調器設備連接到Internet。ADSL Modem上電自動撥號獲得動態(tài)IP地址,數(shù)據(jù)中心安裝動態(tài)域名解析服務程序;
l GPRS DTU設備上的服務端IP和端口號設置為數(shù)據(jù)中心服務器的域名(可以被域名解析服務程序解析得域名)和偵聽端口號,如果為TCP 連接方式則自動與ADSL等調制解調器設備建立TCP連接。對于一些應用相對簡單、終端數(shù)量的容量和實時性要求不高、或者運行經(jīng)費有限的應用,比如一些查詢類業(yè)務、和通信不很頻繁的業(yè)務等,可采用動態(tài)IP的簡單網(wǎng)絡模式。用戶數(shù)據(jù)中心通過PSTN、ADSL、GPRS、CDMA 等通信模式接通INTERNET,運行數(shù)據(jù)中心程序,實現(xiàn)終端設備與數(shù)據(jù)中心的組網(wǎng)通信。


8.4 方案四:用戶數(shù)據(jù)中心通過專線方式直接連接到GPRS或CDMA 1X網(wǎng)絡。
l GPRS DTU與用戶的數(shù)據(jù)中心之間通過TCP/UDP建立數(shù)據(jù)連接;
l 用戶的數(shù)據(jù)中心通過專線方式申請GPRS/CDMA1X網(wǎng)絡上固定的IP地址,并指定偵聽端口:
l GPRS DTU上設置服務端的IP和端口號為用戶數(shù)據(jù)中心的固定IP地址及偵聽端口,DTU上電自動撥號,如果GPRS/CDMA DTU與用戶的數(shù)據(jù)中心之間采用TCP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù),則自動與服務器建立TCP連接;由于方案一到方案三均是在公共的互聯(lián)網(wǎng)絡中進行傳輸,在一些安全性要求較高的情況下,無法使用這些方案,就可以采用方案四專線接入模式進行,這樣就可以保證網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)的完全可靠,典型的應用是移動支付類(無線POS)的業(yè)務。該專用網(wǎng)絡需與移動運營商共同建立,租用運營商的端口和接入線路,它是在運營商的GPRS 網(wǎng)絡或者CDMA 網(wǎng)絡中虛擬一個專用網(wǎng)絡(VPN),所有終端分配在一個特定的號段內。中國移動和中國聯(lián)通都開展VPN接入的業(yè)務,使用運營商所分配的專用接入號碼,該方案由于需要租用當?shù)匾苿油ㄐ啪W(wǎng)絡運營商的接入通道(光纖或者DDN專線等)、端口等,使用費用相對較高。


9 第八章 附錄
常見英文縮寫對照表
APN 接入點名稱 Access Point Name
BSC 基站控制器 Base Station Controller
BSS 基站系統(tǒng) Base Station System
BTS 基站收發(fā)系統(tǒng) Base Transeiver System
CDMA 碼分多址 Code Division Multiple Access
DDN 數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng) Digital Data Network
DHCP 動態(tài)主機配置協(xié)議 Dynamic Host Configuration Protocol
DNS 域名系統(tǒng) Domain Name System
GGSN GPRS支持節(jié)點網(wǎng)關 Gateway GPRS Support Node


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