GPRS DTU介紹及其工作原理

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GPRS DTU全稱GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元，在國(guó)內(nèi)目前實(shí)際上對(duì)GPRS DTU具有更加明確的約定：GPRS DTU是專門用于將串口數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳送的GPRS無(wú)線設(shè)備。

    GPRS DTU的四個(gè)核心功能：

    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，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)�有的�?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的擴(kuò)展功能：

    較為專業(yè)的GPRS DTU還提供一些擴(kuò)展功能，主要包括：支持?jǐn)?shù)據(jù)中心域名解析、支持遠(yuǎn)程參數(shù)配置/遠(yuǎn)程固件升級(jí)、支持遠(yuǎn)程短信/電話喚醒、支持本地串口固件升級(jí)、提供短信通道、提供DTU在線／離線電平指示等。

    這些擴(kuò)展功能可以增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，以及方便用戶的使用及維護(hù)。

GPRS DTU工作過(guò)程描述：

    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。