无线GPRS课件.doc

无线GPRS DTU 通讯第一节 无线通讯的优缺点和分类工控系统中数据传输可以简单的分为有线（包括架设光缆、电缆或租用电信专线）和无线（建立专用无线数据传输系统或借用GSM、CDMA等公用网信息平台）两大类方式。相比较而言，用无线数据通讯比用有线数据通讯具有如下优点：1 成本廉价有线通讯方式的建立必须架设电缆，或挖掘电缆沟，因此需要大量的人力和物力；而用无线通讯方式则无须架设电缆，或挖掘电缆沟，只需要在每个终端连接无线数传电台和架设相当高度的天线就可以了，相比之下无线通讯节省了人力物力，投资是相当节省的。当然在一些近距离的数据通讯系统中，无线的通讯方式并不比有线的通讯方式成本低，但是有时候实际的现场环境难以布线，客户根据现场环境的需要还是会选用无线的方式来实现通讯。2 建设工程周期短当要把相距数公里到数十公里的远程站点相互连接通讯的时候，采用有线的通讯方式，必须架设长距离的电缆，或挖掘漫长的电缆沟，这个工程周期可能就需要数个月的时间，而用无线数据通讯方式，只需要架设适当高度的天线，相比之下，无线的方式可以迅速的组建起通讯链路，工程周期大大的缩短。3 适应性好有线通讯的局限性太大，在遇到一些特殊的应用环境，比如遇到山地、湖泊、林区等特殊的地理环境或是移动物体等布线比较困难的应用环境的时候，将对有线网络的布线工程有极强的制约力，而用无线通讯方式将不受这些限制，所以说无线通讯方式比有线通讯方式有更好的更广泛的适应性，几乎不受地理环境限制。4 扩展性好用户组建号一个通讯网络之后，常常因为系统的需要增加新的设备，如果采用有线的通讯方式，需要重新的不线，施工比较麻烦，而且还有可能破坏原来的通讯链路，但是如果采用无线通讯方式，只需将新增设备与无线数传电台相连接就可以实现系统的扩充了，相比之下有更好的扩展性。5 设备维护上更容易实现有线通讯链路维护需要沿线路检查，出现故障时，一般很难找出故障点，而采用无线数据通讯方式时，出现故障时则能快速找出原因，恢复线路正常运行。无线数据通讯的分类。无线通讯可以通过建立专用无线数据传输系统和借用公用网信息平台两种方式。如果现场有可编程控制器(比如PLC等)，就地自动控制，只是辅助远程监控的话，那么对通讯的质量要求不是很高，可以采用VPN以太网，GPRS，如果对通讯要求较高建议还是选用电台，当然审批和频点占用费会高一些，如果地区偏远偷着用可不考虑这个成本因素，专网毕竟不依附于其他网络之上，可靠性高一些。第二节 无线GPRS DTU通讯原理1、什么是GPRS？GPRS是通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service)的简称，它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。GPRS可说是GSM的延续。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同，是以封包（Packet）式来传输，因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算，并非使用其整个频道，理论上较为便宜。GPRS的传输速率可提升至56甚至114Kbps。2、什么是DTU？DTU是数据终端设备（Data Terminal unit)的简写。广义地讲，在进行通信时，传输数据的链路两端负责发送数据信息的模块单元都称之为DTU，在它的作用下对所传信息进行格式转换和数据整理校验。狭义地讲，DTU一般特指无线通讯中的下位GPRS/CDMA发射终端设备。前者是一种模块，而后者则是设备。后面的介绍如果不加特别说明，都是指后者（下位发射终端设备）。DTU (Data Transfer 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。DTU硬件组成： DTU 硬件组成部分主要包括CPU控制模块、无线通讯模块以及电源模块 DTU 优点：组网迅速灵活，建设周期短、成本低； 网络覆盖范围广；安全保密性能好；链路支持永远在线、按流量计费、用户使用成本低；3、与DTU有关的名词解释1）什么是上位机和下位机？上位机和下位机是一个相对的概念，在通信中，有主从关系的一对设备，负责提交信息的终端设备是下位机，负责处理提交信息的设备是上位机。DTU设备大多数情况下就属于下位机，而负责处理DTU回传信息的数据中心就是上位机，典型的应用方式是多台DTU对应一个数据中心。但是上位机和下位机不一定都是一一对应，他们可以是一个下位机对应一个或多个上位机，也可以是一个上位机对应一个或多个下位机，具体的对应方式要视应用而定。2）什么是数据中心？数据中心是指对下位机回传的信息进行采集、汇总和处理，并对下位机进行一定控制和管理的上位机系统，他包括完整的计算机硬件设备和特定的完整软件功能。3）什么是全透明传输？全透明传输就是对IP包不作任何操作和改变，只是简单的发送过程。通俗的讲就是，全透明传输时，数据在发送前和发送后的格式、内容都不发生变化，远端数据中心接收的数据与现场采集的数据是一样的，数据在传输过程中不发生变化，如果IP包有任何的操作和改变，就不是完全意义上的全透明了。4、DTU测试前需要做什么准备工作？在对DTU进行测试前，需要有以下条件：1）.一个公网IP地址或独立域名；有些情况下，测试环境中的计算机由于在内部局域网，所以无法拥有独立的公网IP地址和域名地址，这样就需要通过拨号上网获得独立公网IP，也可以在测试环境中的路由器上设置DMZ主机映射或者端口映射来使计算机能够穿透内网，以便计算机可以与DTU能够进行正常应答。2）一张开通GPRS数据业务的SIM卡（测试GPRS DTU必须），或者一张开通CDMA数据业务的UIM卡（测试CDMA DTU必须）；3）一台带有9Pin RS232串口的台式计算机或笔记本电脑；这台计算机用来对DTU的参数进行设置和调整，同时在测试的时候，可以连接DTU作为虚拟数据源设备，通过串口调试工具与上位机数据中心收发数据。当然，这台计算机在满足条件1的情况下可以既是上位机数据中心，同时也是虚拟数据源下位机。但是在第二种测试目的的时候，要尽量避免这么做，以免对测试本身产生怀疑。4）一套完整的测试软件；完整的测试软件包括：DTU配套的专用参数设置软件；串口调试软件； 5、配置终端的默认设置是什么？8位数据位/无奇偶校验/1位停止位，9600bps，无或XON/XOFF，要正确选择与DTU相连的COM端口。6、DTU模块怎么寻址的？它的地址和端口如何设置？服务中心的地址和端口号可预先保存在SIM/UIM卡或DTU Flash中，我们可通过DTU配置工具进行配置并存放在DTU Flash中，或通过GPRS/CDMA手机配置数据并存放在SIM卡中，与服务中心建立通信。 7、如何知道 DTU的状态信息，如网络的状况等？目前主要通过DTU面板(或电路板)上的LED来进行指示，1）、当NET指示灯常亮，表明 DTU模块正常工作，且已找到GSM网络；当NET指示灯不亮，表明尚未找到GSM网络。2）、对于终端是否登录上GPRS/CDMA网络，用户可通过FLASH指示灯的闪烁来判断。如果FLASH指示灯不断闪烁，则尚已登录上GPRS/CDMA网络；如果FLASH指示灯常亮，则未登录上GPRS/CDMA网络。3）对于终端是否在传输数据，用户可通过ACT指示灯的闪烁来判断。如果ACT指示灯不断闪烁，则表明数据在传输；如果ACT指示灯不亮则尚无数据传输。 8、DTU为何无法与DSC（数据中心）进行通信？首先按照下列步骤进行检查：检查NET指示灯是否在常亮(只有注册到GSM网络才会闪烁)；检查您是否正确的插入了一张SIM/UIM卡； 检查您是否已经申请您的网络供应商的许可；检查信号强度：进入配置状态，选择进入(查看产品说明书，至少应该大于12)。如果信号微弱，请检查您的天线状况和您所处位置的网络状态；检查电源情况(参看电源要求)。9、如何使客户在实际应用中更好的使用DTU？一般情况下，当用户设置好DTU的参数后，进入serialnet模式，DTU会自动记住当前的所有状态和参数，即使掉电也不会丢失；另外，DTU具有断线重拨功能。这就使得DTU像一个透明的传输通道，只要用户提供稳定的电源供应，就应该没有问题。但在实际工程应用中，用户也提出了更高的要求，譬如说连续无人值守工作几年不出问题，永远保持通讯线路的畅通等。10、在用DTU组成数据采集系统时，如果中心端是局域网，如何让局域网内的某台机器侦听和收发终端数据？可以使用网关路由器的虚拟服务器功能，将要监听的端口映射到局域网内的任何一台计算机上，这样到达网关路由器的指定端口数据就会被送到这台计算机上来。具体见共享器和路由器的使用手册。GPRS DTU工作原理是什么？GPRS DTU全称GPRS数据传输单元，在国内目前实际上对GPRS DTU具有更加明确的约定：GPRS DTU是专门用于将串口数据通过GPRS 网络进行传送的GPRS无线设备。GPRS DTU的四个核心功能： 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。 第三节 无线GPRS DTU通讯应用北京北科驿唐科技有限公司 无线透传模块MD-309G GPRS DTU的典型应用 下面是是组太王作为上位，西门子200PLC作为下位，通过MD-309G连接的实例。1， 所需的硬件配置。1） 带串口的电脑2） 带两个RS485口的200 PLC3） 2套MD-309G（RS485接口）的无线通讯模块4） 200编程电缆5） 2张开通GPRS功能的移动手机卡2， 所需的软件1）200编程软件。2）组太王软件。3）MD-309G GPRS DTU的配置软件。4）MODBUS测试软件