DTU通信的本质和使用

GPRS DTU四个核心功能

GPRS DTU使用场合

GPRS DTUDTU (Data Terminal unit)全称数据传输单元，是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信 网络进行传送的无线终端设备。 GPRS DTU就是用GPRS网络来传输数据的设备，它采用工业级嵌入式处理器，内嵌TCP/IP协议栈。为用户提供高速，稳定可靠，数据终端永远在线，多种协议转换的虚拟专用网络。

无线参数

1. 支持EGSM900/GSM1800MHz双频，800/900/1800/1900MHz四频可选

2. GPRS multi-slot class 10

3. 编码方案：CS1~CS4

4. 符合SMG31bis技术规范

5. Compliant to GSM phase 2/2+

6. 支持数据、语音、短信和传真

硬件系统

1. CPU：工业级嵌入式处理器

2. 接口：

UART：

1个RS232串口

串口速率： 300bps ~ 115200bps

数据位支持： 8位 或 7位

奇偶校验位： 无 或 奇数校验 或 偶数校验

停 止 位： 1位 或 2位

软件功能

1. TCP/UDP透明数据传输；支持多种工作模式，心跳包技术

2. 智能防掉线，支持在线检测，在线维持，掉线自动重拨，确保设备永远在线

3. 支持虚拟数据专用网（APN/VPDN）

4. 支持数据中心动态域名和IP地址访问

5. 支持DNS动态获取，防止DNS服务器异常导致的设备当机

6. 支持双数据中心备份

7. 可以用做普通拨号MODEM

8. 支持远程配置，远程控制

9. 通过串口软件升级

典型应用

1. 电力监控

2. 油田监测

3. 远程抄表

4. 路灯监控

5. 环境监测

6. 气象监测

7. 水利监测

8. 热网监测

9. 电表监测

10. 机房监控

11. 交通指示

12. 煤炭监控

13. 地震监测

14. 车辆诱导

15. 供水监控

16. 高速公路监测

17. 噪声实时监控

18. 环保重点污染源监控

19. 供水管网实时传输监控

20. 电力配网自动化遥控系统

21. 各类国内外带串口或485接口的PLC，RTU实现无线数据传输等

DTU通信的本质和使用

GPRS DTU最基本的用法是：在DTU中放入一张开通GPRS功能的SIM卡，DTU上电后先注册到GPRS网络，然后通过GPRS网络和数据处理中心建立连接，如右图所示。这条连接涉及了无线网络运营商，因特网宽 带供应商，用户公司的网络情况，以及用户的电脑配置等环节，因此要建立这条连接需要把各部分都配置好。在本质上，DTU和数据处理中心建立的是SOCKET连接。DTU是SOCKET客户端，数据处理中心是SOCKET的服务端。SOCKET连接有TCP协议和UDP协议之分，DTU和中心要使用相同的协议，这个一般都有配置软件进行配置。给DTU配置好中心的IP地址和端口号后，则把DTU通过串口和用户的设备相连。在如图所示中，DTU和水文、电力、气象、环保等设备连起来放置在现场。DTU上电后首先注册到移动的网络，然后发送建立SOCKET的请求包给移动，移动把这个请求发送到因特网。中心的服务端软件接收到请求后建立连接，并发送应答信息。DTU发送的请求信息是因特网上的数据包，有一些原因会阻止中心收到连接请求包，这样也就不能建立连接。最常见的有中心的电脑上有杀毒软件、防火墙等把这些数据包给屏蔽了。另一是中心电脑是通过路由器上网的，在路由器上要设置数据转发。SOCKET连接建立后就可以双向通信了。

GPRS DTU四个核心功能

（1）内部集成TCP/IP协议栈

GPRS DTU内部封装了PPP拨号协议以及TCP/IP协议栈并且具有嵌入式操作系统，从硬件上，它可看作是嵌入式PC与无线GPRS MODEM的结合；它具备GPRS拨号上网以及TCP/IP数据通信的功能。

（2）提供串口数据双向转换功能

GPRS DTU提供了串行通信接口，包括RS232,RS485,RS422等都属于常用的串行通信方式，而且GPRS DTU在设计上大都将串口数据设计成“透明转换”的方式，也就是说GPRS DTU可以将串口上的原始数据转换成TCP/IP数据包进行传送，而不需要改变原有的数据通信内容。因此，GPRS DTU可以和各种使用串口通信的用户设备进行连接，而且不需要对用户设备作改动。

（3）支持自动心跳，保持永久在线

GPRS通信网络的优点之一就是支持GPRS终端设备永久在线，因此典型的GPRS DTU在设计上都支持永久在线功能，这就要求DTU包含了上电自动拨号、采用心跳包保持永久在线（当长时间没有数据通信时，移动网关将断开DTU与中心的连接，心跳包就是DTU与数据中心在连接被断开之前发送一个小数据包，以保持连接不被断开）、支持断线自动重连、自动重拨号等特点。

（4）支持参数配置，永久保存

GPRS DTU作为一种通信设备，其应用场合十分广泛。在不同的应用中，数据中心的IP地址及端口号，串口的波特率等都是不同的。因此，GPRS DTU都应支持参数配置，并且将配置好的参数保存内部的永久存储器件内（一般为FLASH或EEPROM等）。一旦上电，就自动按照设置好的参数进行工作。

GPRS DTU使用场合

GPRS DTU使用场合一般可以从以下几个实际应用角度来讲：

（1） 现场只能使用无线通信环境

当数据采集现场的设备需要在移动中工作，或者采集现场处于野外等情况下，无法提供有线通信的环境。这个时候，采用GPRS无线网络就可能是一个好的选择，因为GPRS网络的覆盖率目前已经很高，全国大部分地区均有GPRS信号覆盖。

（2） 现场终端的传输距离分散

由于GPRS网络是覆盖全国的公共网络，因此采用GPRS来传输数据的一大优势就是现场采集点可以分步在全国范围，数据中心与现场采集点之间的距离不受限制。无线公网通信（包括GPRS/CDMA网络,3G网络等）这个非常显著的优点是专用无线通信网络（比如数传电台，WiMax，WLAN等）无法达到的。

（3） 适当的数据实时性要求

目前的GPRS网络，其传输数据的延时为秒级范围。在绝大部分时间下，GPRS数据通信的平均整体延时为2秒左右。也就是说，从GPRS DTU端发送的数据包将大致在2秒钟后到达数据中心。反之，从数据中的数据包也大致在2秒钟后到达GPRS DTU。

总的来说，GPRS这种实时性，可以满足大多数行业应用的要求。 但是，对于一些特定的应用系统，如果不能承受2秒左右的平均延时，那么GPRS通信方式就可能是不适合的。（另外，CDMA网络的传输延时也是1秒-2秒左右）。

从另一个角度来讲，如果我们要设计的系统希望通过GPRS网络来传输数据，那么就要在设计通信协议时候考虑这种延时的情况。

（4） 适当的数据通信速率

GPRS DTU与数据中心的数据通信速率一般在10kbps-60kbps之间。从也就是说，GPRS DTU可以持续不断地以10bps-60kbps的速度向中心发送数据，反之亦然。（补充说明：国内CDMA网络的数据通信平均速率可以达到40kbps-90kbps左右）从系统应用可靠性角度来讲，我们认为当应用系统本身的数据平均通信量在30kbps以内的时候，使用GPRS网络来进行数据传输是比较适合的。

从另一个角度来讲，如果我们要设计的系统希望通过GPRS网络来传输数据，那么就需要把数据平均通信量控制在30kbps之内。（注意：这里的平均持续通信速率和瞬间通信速率是有区别的，与设备串口波特率也不是同一个概念）

以上的几点可以用于判断应用系统是否适合采用GPRS网络进行数据传输，如果这几个方面都比较符合的话，那么采用GPRS DTU进行数据传输是非常合适的。