管理的本質(zhì)

GPRS DTU最基本的用法是:在DTU中放入一張開(kāi)通GPRS功能的SIM卡，DTU上電后先注冊(cè)到GPRS網(wǎng)絡(luò)，然后通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)處理中心建立連接。這條連接涉及了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商，因特網(wǎng)寬 帶供應(yīng)商，用戶公司的網(wǎng)絡(luò)情況，以及用戶的電腦配置等環(huán)節(jié)，因此要建立這條連接需要把各部分都配置好。

在本質(zhì)上，DTU和數(shù)據(jù)處理中心建立的是SOCKET連接。DTU是SOCKET客戶端，數(shù)據(jù)處理中心是SOCKET的服務(wù)端。SOCKET連接有TCP協(xié)議和UDP協(xié)議之分，DTU和中心要使用相同的協(xié)議，這個(gè)一般都有配置軟件進(jìn)行配置。

給DTU配置好中心的IP地址和端口號(hào)后，則把DTU通過(guò)串口和用戶的設(shè)備相連。DTU和水文、電力、氣象、環(huán)保等用戶設(shè)備通過(guò)串口連起來(lái)放置在現(xiàn)場(chǎng)。

DTU上電后首先注冊(cè)到移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)，然后發(fā)送建立SOCKET的請(qǐng)求包給移動(dòng)，移動(dòng)把這個(gè)請(qǐng)求發(fā)送到因特網(wǎng)。中心的服務(wù)端軟件接收到請(qǐng)求后建立連接，并發(fā)送應(yīng)答信息。

DTU發(fā)送的請(qǐng)求信息是因特網(wǎng)上的數(shù)據(jù)包，有一些原因會(huì)阻止中心收到連接請(qǐng)求包，這樣也就不能建立連接。最常見(jiàn)的有中心的電腦上有殺毒軟件、防火墻等把這些數(shù)據(jù)包給屏蔽了。另一是中心電腦是通過(guò)路由器上網(wǎng)的，在路由器上要設(shè)置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。SOCKET連接建立后就可以雙向通信了。

GPRS DTU上電后，首先讀出內(nèi)部FLASH中保存的工作參數(shù)(包括GPRS撥號(hào)參數(shù)，串口波特率，數(shù)據(jù)中心IP地址等等，事先已經(jīng)配置好)。

GPRS DTU登陸GSM網(wǎng)絡(luò)，然后進(jìn)行GPRS PPP撥號(hào)。撥號(hào)成功后，GPRS DTU將獲得一個(gè)由移動(dòng)隨機(jī)分配的內(nèi)部IP地址(一般是10.X.X.X)。也就是說(shuō)，GPRS DTU處于移動(dòng)內(nèi)網(wǎng)中，而且其內(nèi)網(wǎng)IP地址通常是不固定的，隨著每次撥號(hào)而變化。 我們可以理解為GPRS DTU這時(shí)是一個(gè)移動(dòng)內(nèi)部局域網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備，通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)與外部Internet公網(wǎng)的通信。這與局域網(wǎng)內(nèi)的電腦通過(guò)網(wǎng)關(guān)訪問(wèn)外部網(wǎng)絡(luò)的方式相似。

GPRS DTU主動(dòng)發(fā)起與數(shù)據(jù)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(dòng)內(nèi)網(wǎng)，而且IP地址不固定。因此，只能由GPRS DTU主動(dòng)連接數(shù)據(jù)中心，而不能由數(shù)據(jù)中心主動(dòng)連接GPRS DTU。這就要求數(shù)據(jù)中心具備固定的公網(wǎng)IP地址或固定的域名。數(shù)據(jù)中心的公網(wǎng)IP地址或固定的域名作為參數(shù)存儲(chǔ)在GPRS DTU內(nèi)，以便GPRS DTU一旦上電撥號(hào)成功，就可以主動(dòng)連接到數(shù)據(jù)中心。

具體地講，GPRS DTU通過(guò)數(shù)據(jù)中心的IP地址(如果是采用中心域名的話，先通過(guò)中心域名解析出中心IP地址)以及端口號(hào)等參數(shù)，向數(shù)據(jù)中心發(fā)起TCP或UDP通信請(qǐng)求。在得到中心的響應(yīng)后，GPRS DTU即認(rèn)為與中心握手成功，然后就保持這個(gè)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(jīng)建立，就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)雙向通信了。

對(duì)于DTU來(lái)說(shuō)，只要建立了與數(shù)據(jù)中心的雙向通信，完成用戶串口數(shù)據(jù)與GPRS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)換就相對(duì)簡(jiǎn)單了。一旦接收到用戶的串口數(shù)據(jù)，DTU就立即把串口數(shù)據(jù)封裝在一個(gè)TCP/UDP包里，發(fā)送給數(shù)據(jù)中心。反之，當(dāng)DTU收到數(shù)據(jù)中心發(fā)來(lái)的TCP/UDP包時(shí)，從中取出數(shù)據(jù)內(nèi)容，立即通過(guò)串口發(fā)送給用戶設(shè)備。

通過(guò)有線的數(shù)據(jù)采集中心，同時(shí)與很多個(gè)GPRS DTU進(jìn)行雙向通信。這是目前GPRS DTU應(yīng)用系統(tǒng)中最為常用的方式。

(1)內(nèi)部集成TCP/IP協(xié)議棧

GPRS DTU內(nèi)部封裝了PPP撥號(hào)協(xié)議以及TCP/IP協(xié)議棧并且具有嵌入式操作系統(tǒng)，從硬件上，它可看作是嵌入式PC與無(wú)線GPRS MODEM的結(jié)合;它具備GPRS撥號(hào)上網(wǎng)以及TCP/IP數(shù)據(jù)通信的功能。

(2)提供串口數(shù)據(jù)雙向轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)上大都將串口數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)成"透明轉(zhuǎn)換"的方式，也就是說(shuō)GPRS DTU可以將串口上的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成TCP/IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳送，而不需要改變?cè)械臄?shù)據(jù)通信內(nèi)容。因此，GPRS DTU可以和各種使用串口通信的用戶設(shè)備進(jìn)行連接，而且不需要對(duì)用戶設(shè)備作改動(dòng)。

(3)支持自動(dòng)心跳，保持永久在線

GPRS通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)之一就是支持GPRS終端設(shè)備永久在線，因此典型的GPRS DTU在設(shè)計(jì)上都支持永久在線功能，這就要求DTU包含了上電自動(dòng)撥號(hào)、采用心跳包保持永久在線(當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有數(shù)據(jù)通信時(shí)，移動(dòng)網(wǎng)關(guān)將斷開(kāi)DTU與中心的連接，心跳包就是DTU與數(shù)據(jù)中心在連接被斷開(kāi)之前發(fā)送一個(gè)小數(shù)據(jù)包，以保持連接不被斷開(kāi))、支持?jǐn)嗑€自動(dòng)重連、自動(dòng)重?fù)芴?hào)等特點(diǎn)。

(4)支持參數(shù)配置，永久保存

GPRS DTU作為一種通信設(shè)備，其應(yīng)用場(chǎng)合十分廣泛。在不同的應(yīng)用中，數(shù)據(jù)中心的IP地址及端口號(hào)，串口的波特率等都是不同的。因此，GPRS DTU都應(yīng)支持參數(shù)配置，并且將配置好的參數(shù)保存內(nèi)部的永久存儲(chǔ)器件內(nèi)(一般為FLASH或EEPROM等)。一旦上電，就自動(dòng)按照設(shè)置好的參數(shù)進(jìn)行工作。

GPRS DTU使用場(chǎng)合一般可以從以下幾個(gè)實(shí)際應(yīng)用角度來(lái)講:

(1) 現(xiàn)場(chǎng)只能使用無(wú)線通信環(huán)境

當(dāng)數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備需要在移動(dòng)中工作，或者采集現(xiàn)場(chǎng)處于野外等情況下，無(wú)法提供有線通信的環(huán)境。這個(gè)時(shí)候，采用GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)就可能是一個(gè)好的選擇，因?yàn)镚PRS網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率在國(guó)內(nèi)已經(jīng)很高，全國(guó)大部分地區(qū)均有GPRS信號(hào)覆蓋。

(2) 現(xiàn)場(chǎng)終端的傳輸距離分散

由于GPRS網(wǎng)絡(luò)是覆蓋全國(guó)的公共網(wǎng)絡(luò)，因此采用GPRS來(lái)傳輸數(shù)據(jù)的一大優(yōu)勢(shì)就是現(xiàn)場(chǎng)采集點(diǎn)可以分步在全國(guó)范圍，數(shù)據(jù)中心與現(xiàn)場(chǎng)采集點(diǎn)之間的距離不受限制。無(wú)線公網(wǎng)通信(包括GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò),3G網(wǎng)絡(luò)等)這個(gè)非常顯著的優(yōu)點(diǎn)是專用無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)(比如數(shù)傳電臺(tái)，WiMax，WLAN等)無(wú)法達(dá)到的。

(3) 適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求

國(guó)內(nèi)GPRS網(wǎng)絡(luò)，其傳輸數(shù)據(jù)的延時(shí)為秒級(jí)范圍。在絕大部分時(shí)間下，GPRS數(shù)據(jù)通信的平均整體延時(shí)為2秒左右。也就是說(shuō)，從GPRS DTU端發(fā)送的數(shù)據(jù)包將大致在2秒鐘后到達(dá)數(shù)據(jù)中心。反之，從數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)包也大致在2秒鐘后到達(dá)GPRS DTU。

總的來(lái)說(shuō)，GPRS這種實(shí)時(shí)性，可以滿足大多數(shù)行業(yè)應(yīng)用的要求。 但是，對(duì)于一些特定的應(yīng)用系統(tǒng)，如果不能承受2秒左右的平均延時(shí)，那么GPRS通信方式就可能是不適合的。(另外，CDMA網(wǎng)絡(luò)的傳輸延時(shí)也是1秒-2秒左右)。

從另一個(gè)角度來(lái)講，如果我們要設(shè)計(jì)的系統(tǒng)希望通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，那么就要在設(shè)計(jì)通信協(xié)議時(shí)候考慮這種延時(shí)的情況。

(4) 適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)通信速率

GPRS DTU與數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)通信速率一般在10kbps-60kbps之間。從也就是說(shuō)，GPRS DTU可以持續(xù)不斷地以10bps-60kbps的速度向中心發(fā)送數(shù)據(jù)，反之亦然。(補(bǔ)充說(shuō)明:國(guó)內(nèi)CDMA網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信平均速率可以達(dá)到40kbps-90kbps左右)從系統(tǒng)應(yīng)用可靠性角度來(lái)講，我們認(rèn)為當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)本身的數(shù)據(jù)平均通信量在30kbps以內(nèi)的時(shí)候，使用GPRS網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸是比較適合的。

也可以從另外一方面，例如果通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)，那么就需要把數(shù)據(jù)平均通信量控制在30kbps之內(nèi)。(注意:這里的平均持續(xù)通信速率和瞬間通信速率是有區(qū)別的，與設(shè)備串口波特率也不是同一個(gè)概念)

以上的幾點(diǎn)可以用于判斷應(yīng)用系統(tǒng)是否適合采用GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，如果這幾個(gè)方面都比較符合的話，那么采用GPRS DTU進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸是非常合適的。