「聚英電子」GPRS DTU的工作原理及功能

在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的組成架構(gòu)中，大量應(yīng)用了GPRS DTU等模塊，那么GPRS DTU在其中發(fā)揮了什么作用呢?聚英電子解讀如下：

　　GPRS DTU 簡(jiǎn)稱(chēng)GPRS模塊，即串口服務(wù)器的無(wú)線(xiàn)版，其功能與串口服務(wù)器類(lèi)似。利用移動(dòng)和聯(lián)通遍布全國(guó)的GSM網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)短信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

　　GPRS網(wǎng)絡(luò)是基于現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)中需增加一些節(jié)點(diǎn)，如GGSN(Gateway GPRS Supporting Node，GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn))和SGSN( Serving GSN，GPRS服務(wù)支持節(jié)點(diǎn))，GSN是GPRS網(wǎng)絡(luò)中最重要的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。GSN具有移動(dòng)路由管理功能，可以連接各種類(lèi)型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，并可以連到GPRS寄存器。GSN可以完成移動(dòng)終端和各種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳送和格式轉(zhuǎn)換。

　　GSN可以是一種類(lèi)似于路由器的獨(dú)立設(shè)備，也可以與GSM中的MSC集成在一起。GSN有兩種類(lèi)型：一種為SGSN( Serving GSN，服務(wù)GSN)，另一種為GGSN(Gateway GSN，網(wǎng)關(guān)GSN)，SGSN的主要作用是記錄移動(dòng)終端的當(dāng)前位置信息，并且在移動(dòng)終端和GGSN之間完成移動(dòng)分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。GGSN主要是起網(wǎng)關(guān)作用，可以和多種不同的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接，如ISDN、PSPDN和LAN等。國(guó)外有些資料甚至將GGSN稱(chēng)為GPRS路由器。GGSN可以把GSM網(wǎng)中的GPRS 分組數(shù)據(jù)包進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，從而可以把這些分組數(shù)據(jù)包傳送到遠(yuǎn)端的TCP/IP或X.25網(wǎng)絡(luò)。

　　GPRS工作時(shí)，通過(guò)路由管理來(lái)進(jìn)行尋址和建立數(shù)據(jù)連接，而GPRS的路由管理表現(xiàn)在以下三方面：移動(dòng)終端發(fā)送數(shù)據(jù)的路由建立;移動(dòng)終端接收數(shù)據(jù)的路由建立;以及移動(dòng)終端處于漫游時(shí)數(shù)據(jù)路由的建立。

　　工作原理

　　DTU與服務(wù)器之間的通信是由GPRS DTU端(客戶(hù)端)發(fā)起的，服務(wù)器端通過(guò)發(fā)回反饋或接受通信來(lái)對(duì)DTU端做出響應(yīng)。DTU端與服務(wù)器端共同組成了基于GPRS和INTERNET網(wǎng)絡(luò)通信的應(yīng)用系統(tǒng)。相比DTU端，服務(wù)器端安裝有更為復(fù)雜的應(yīng)用程序，能夠接受任何DTU端發(fā)起的通信請(qǐng)求，并時(shí)刻檢測(cè)鏈路中的通信狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)等應(yīng)用。

　　DTU端需要預(yù)先知道服務(wù)器端的IP地址和端口號(hào)，然后才能發(fā)起通信請(qǐng)求，而一旦通信建立，服務(wù)器端和DTU端就沒(méi)有區(qū)別了。

　　服務(wù)器的IP地址既可以是公網(wǎng)IP(固定IP)也可以是通過(guò)域名解析服務(wù)器獲取的動(dòng)態(tài)域名。

　　服務(wù)器的端口號(hào)通常對(duì)應(yīng)于服務(wù)器中運(yùn)行的特定應(yīng)用程序，如端口號(hào)TCP 21被FTP服務(wù)使用，TCP 80被超文本服務(wù)器(Http)使用。即服務(wù)器端的應(yīng)用程序支持通過(guò)特定的端口號(hào)實(shí)現(xiàn)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

　　主要功能

　　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，可看作是嵌入式PC與無(wú)線(xiàn)GPRS MODEM的結(jié)合，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(hù)設(shè)備進(jìn)行連接，而且不需要對(duì)用戶(hù)設(shè)備作改動(dòng)。

　　3)支持自動(dòng)心跳，保持永久在線(xiàn)

　　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(xiàn)，因此典型的GPRS DTU在設(shè)計(jì)上都支持永久在線(xiàn)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(xiàn)(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€(xiàn)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。

　　應(yīng)用范圍

　　GPRS是在現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)上開(kāi)通的一種新型的分組數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，在有GPRS承載業(yè)務(wù)支持的標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)上，GPRS可以提供系列交互式業(yè)務(wù)服務(wù)：

　　1、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。為兩個(gè)用戶(hù)或者多個(gè)用戶(hù)之間發(fā)送多分組的業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)要求有建立連接、數(shù)據(jù)傳送以及連接釋放等工作程序。

　　2、單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)業(yè)務(wù)。根據(jù)某個(gè)業(yè)務(wù)請(qǐng)求者的要求，把單一信息傳送給多個(gè)用戶(hù)。該業(yè)務(wù)又可以分為點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)多信道廣播業(yè)務(wù)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)群呼業(yè)務(wù)和IP多點(diǎn)傳播業(yè)務(wù)。

　　3、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)連接型網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。各個(gè)數(shù)據(jù)分組彼此互相獨(dú)立，用戶(hù)之間的信息傳輸不需要端到端的呼叫建立程序，分組的傳送沒(méi)有邏輯連接，分組的交付沒(méi)有確認(rèn)保護(hù)，是由IP協(xié)議支持的業(yè)務(wù)。

　　GPRS除了提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)外，還能支持用戶(hù)終端業(yè)務(wù)、補(bǔ)充業(yè)務(wù)、 GSM短消息業(yè)務(wù)和各種GPRS電信業(yè)務(wù)。