上海正偉回答GPRS DTU是什么?其工作原理是什么？

　　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GPRS 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳送的GPRS無線設(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*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*在線，因此典型的GPRS DTU在設(shè)計(jì)上都支持*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*在線（當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間沒有數(shù)據(jù)通信時(shí)，移動(dòng)網(wǎng)關(guān)將斷開DTU與中心的連接，心跳包就是DTU與數(shù)據(jù)中心在連接被斷開之前發(fā)送一個(gè)小數(shù)據(jù)包，以保持連接不被斷開）、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，*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*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/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)。

下面通過上海正偉GPRS DTU功能描述，來詳細(xì)列出專業(yè)DTU具備的基本功能及增強(qiáng)功能：

    ZWCOM是一款使用GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕K端設(shè)備。內(nèi)置西門子公司生產(chǎn)的工業(yè)級(jí)高可靠性GPRS引擎（MC35i／MC39i）和高速嵌入式處理器。支持PPP、TCP、UDP、ICMP等眾多復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和SOCKET標(biāo)準(zhǔn)，提供全透明數(shù)據(jù)傳輸和用戶自由控制傳輸兩種模式。同時(shí)支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、設(shè)備間、設(shè)備與中心間等各種不同的通訊模式。用戶不用關(guān)心復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，使用RS232/485/422接口，就可以進(jìn)行無線數(shù)據(jù)收發(fā)，讓你的設(shè)備能夠隨時(shí)隨地接入Internet。

我們通過典型GPRS在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案，來說明一下GPRS DTU的工作原理：

1）在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng): 

現(xiàn)場(chǎng)采集點(diǎn)

    現(xiàn)場(chǎng)采集點(diǎn)的用戶串口設(shè)備（可以是各種儀表/PLC/單片機(jī)/PC等），通過RS232或RS485/RS422接口與GPRS DTU終端相連，用戶串口設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)通過GPRS DTU終端的內(nèi)部嵌入式處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議封裝后通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心。

監(jiān)控中心：

a）公網(wǎng)接入方案
    服務(wù)器采用公網(wǎng)方式接入Internet，如ADSL撥號(hào)/電信專線寬帶上網(wǎng)等，申請(qǐng)動(dòng)態(tài)域名或者公網(wǎng)固定IP地址；可以實(shí)現(xiàn)中小容量的數(shù)據(jù)采集應(yīng)用。

b）專網(wǎng)接入方案
    服務(wù)器采用省移動(dòng)通信公司提供的DDN專線, 申請(qǐng)配置固定IP地址，與GPRS網(wǎng)絡(luò)相連。由于DDN專線可提供較高的帶寬，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)采集點(diǎn)數(shù)量增加，中心不用擴(kuò)容即可滿足帶寬需求，可實(shí)現(xiàn)大容量數(shù)據(jù)采集應(yīng)用。監(jiān)控中心RADIUS服務(wù)器接受到GPRS網(wǎng)絡(luò)傳來的數(shù)據(jù)后*行AAA認(rèn)證，后傳送到監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)主機(jī)，通過系統(tǒng)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行還原顯示，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，這樣進(jìn)一步增強(qiáng)了系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信安全性能。

GPRS DTU工作過程描述：

    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，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，通過移動(dòng)網(wǎng)關(guān)來實(shí)現(xiàn)與外部Internet公網(wǎng)的通信。這與局域網(wǎng)內(nèi)的電腦通過網(wǎng)關(guān)訪問外部網(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通過數(shù)據(jù)中心的IP地址（如果是采用中心域名的話，先通過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來說，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)來的TCP/UDP包時(shí)，從中取出數(shù)據(jù)內(nèi)容，立即通過串口發(fā)送給用戶設(shè)備。

    通過有線的數(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zui為常用的方式。