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GPRS DTU是什么?其工作原理是什么?

來源:零零電子  作者:零零電子  時間:2008-04-20 08:28:02  閱讀:131

GPRS  DTU是什么?其工作原理是什么?
GPRS DTU全稱GPRS數據傳輸單元,在國內目前實際上對GPRS DTU具有更加明確的約定:GPRS DTU是專門用于將串口數據通過GPRS 網絡進行傳送的GPRS無線設備。

GPRS DTU的四個核心功能:

1)內部集成TCP/IP協議棧
GPRS DTU內部封裝了PPP撥號協議以及TCP/IP協議棧并且具有嵌入式操作系統,從硬件上,它可看作是嵌入式PC與無線GPRS MODEM的結合;它具備GPRS撥號上網以及TCP/IP數據通信的功能。

2)提供串口數據雙向轉換功能
GPRS DTU提供了串行通信接口,包括RS232,RS485,RS422等都屬于常用的串行通信方式,而且GPRS DTU在設計上大都將串口數據設計成“透明轉換”的方式,也就是說GPRS DTU可以將串口上的原始數據轉換成TCP/IP數據包進行傳送,而不需要改變原有的數據通信內容。因此,GPRS DTU可以和各種使用串口通信的用戶設備進行連接,而且不需要對用戶設備作改動。

3)支持自動心跳,保持永久在線
GPRS通信網絡的優點之一就是支持GPRS終端設備永久在線,因此典型的GPRS DTU在設計上都支持永久在線功能,這就要求DTU包含了上電自動撥號、采用心跳包保持永久在線(當長時間沒有數據通信時,移動網關將斷開DTU與中心的連接,心跳包就是DTU與數據中心在連接被斷開之前發送一個小數據包,以保持連接不被斷開)、支持斷線自動重連、自動重撥號等特點。

4)支持參數配置,永久保存
   GPRS DTU作為一種通信設備,其應用場合十分廣泛。在不同的應用中,數據中心的IP地址及端口號,串口的波特率等都是不同的。因此,GPRS DTU都應支持參數配置,并且將配置好的參數保存內部的永久存儲器件內(一般為FLASH或EEPROM等)。一旦上電,就自動按照設置好的參數進行工作。

GPRS DTU的擴展功能:

較為專業的GPRS DTU還提供一些擴展功能,主要包括:支持數據中心域名解析、支持遠程參數配置/遠程固件升級、支持遠程短信/電話喚醒、支持本地串口固件升級、提供短信通道、提供DTU在線/離線電平指示等。

這些擴展功能可以增強系統的可靠性,以及方便用戶的使用及維護。

我們通過典型GPRS在線監測系統方案,來說明一下GPRS DTU的工作原理:

1)在線監測系統結構圖:

 


l 現場采集點
現場采集點的用戶串口設備(可以是各種儀表/PLC/單片機/PC等),通過RS232或RS485/RS422接口與GPRS DTU終端相連,用戶串口設備發送的數據通過GPRS DTU終端的內部嵌入式處理器對數據進行網絡協議封裝后通過GPRS無線網絡發送到數據中心。

l 監控中心:

a)公網接入方案
服務器采用公網方式接入Internet,如ADSL撥號/電信專線寬帶上網等,申請動態域名或者公網固定IP地址;可以實現中小容量的數據采集應用。

b)專網接入方案
服務器采用省移動通信公司提供的DDN專線, 申請配置固定IP地址,與GPRS網絡相連。由于DDN專線可提供較高的帶寬,當現場采集點數量增加,中心不用擴容即可滿足帶寬需求,可實現大容量數據采集應用。監控中心RADIUS服務器接受到GPRS網絡傳來的數據后先進行AAA認證,后傳送到監控中心計算機主機,通過系統軟件對數據進行還原顯示,并進行數據處理,這樣進一步增強了系統數據通信安全性能。


GPRS DTU工作過程描述:

l GPRS DTU上電后,首先讀出內部FLASH中保存的工作參數(包括GPRS撥號參數,串口波特率,數據中心IP地址等等,事先已經配置好)。

l GPRS DTU登陸GSM網絡,然后進行GPRS PPP撥號。撥號成功后,GPRS DTU將獲得一個由移動隨機分配的內部IP地址(一般是10.X.X.X)。也就是說,GPRS DTU處于移動內網中,而且其內網IP地址通常是不固定的,隨著每次撥號而變化。 我們可以理解為GPRS DTU這時是一個移動內部局域網內的設備,通過移動網關來實現與外部Internet公網的通信。這與局域網內的電腦通過網關訪問外部網絡的方式相似。

l GPRS DTU主動發起與數據中心的通信連接,并保持通信連接一直存在。 由于GPRS DTU處于移動內網,而且IP地址不固定。因此,只能由GPRS DTU主動連接數據中心,而不能由數據中心主動連接GPRS DTU。這就要求數據中心具備固定的公網IP地址或固定的域名。數據中心的公網IP地址或固定的域名作為參數存儲在GPRS DTU內,以便GPRS DTU一旦上電撥號成功,就可以主動連接到數據中心。

具體地講,GPRS DTU通過數據中心的IP地址(如果是采用中心域名的話,先通過中心域名解析出中心IP地址)以及端口號等參數,向數據中心發起TCP或UDP通信請求。在得到中心的響應后,GPRS DTU即認為與中心握手成功,然后就保持這個通信連接一直存在,如果通信連接中斷,GPRS DTU將立即重新與中心握手。

由于TCP/UDP通信連接已經建立,就可以進行數據雙向通信了。

l 對于DTU來說,只要建立了與數據中心的雙向通信,完成用戶串口數據與GPRS網絡數據包的轉換就相對簡單了。一旦接收到用戶的串口數據,DTU就立即把串口數據封裝在一個TCP/UDP包里,發送給數據中心。反之,當DTU收到數據中心發來的TCP/UDP包時,從中取出數據內容,立即通過串口發送給用戶設備。

通過有線的數據采集中心,同時與很多個GPRS DTU進行雙向通信。這是目前GPRS DTU應用系統中最為常用的方式。

      
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