GPRS DTU全稱GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元，在國內(nèi)目前實際上對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)計上大都將串口數(shù)據(jù)設(shè)計成“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，而不需要改變原有的數(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，而且不需要對用戶設(shè)備作改動。
 
3）支持自動心跳，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)計上都支持*在線功能，這就要求DTU包含了上電自動撥號、采用心跳包保持*在線（當(dāng)長時間沒有數(shù)據(jù)通信時，移動網(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)送一個小數(shù)據(jù)包，以保持連接不被斷開）、支持?jǐn)嗑€自動重連、自動重?fù)芴柕忍攸c(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，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*存儲器件內(nèi)（一般為FLASH或EEPROM等）。一旦上電，就自動按照設(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、支持遠(yuǎn)程短信/喚醒、支持本地串口固件升級、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)。
 
什么場合需要使用GPRS DTU?
 
   GPRS DTU可以應(yīng)用在多個領(lǐng)域，包括電力，環(huán)保，水利，工控，氣象，交通，安防，測繪等。
   雖然上面介紹了這么多GPRS的應(yīng)用領(lǐng)域。但是從實際應(yīng)用角度來講，我們更加希望有一些明確的原則來統(tǒng)一判斷一個系統(tǒng)采集是否適合使用GPRS方式來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

 

1）    現(xiàn)場只能使用無線通信環(huán)境

當(dāng)數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場的設(shè)備需要在移動中工作，或者采集現(xiàn)場處于野外等情況下，無法提供有線通信的環(huán)境。這個時候，采用GPRS無線網(wǎng)絡(luò)就可能是一個好的選擇，因為GPRS網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率目前已經(jīng)很高，全國大部分地區(qū)均有GPRS信號覆蓋。

 

2） 現(xiàn)場終端的傳輸距離分散
   由于GPRS網(wǎng)絡(luò)是覆蓋全國的公共網(wǎng)絡(luò)，因此采用GPRS來傳輸數(shù)據(jù)的一大優(yōu)勢就是現(xiàn)場采集點(diǎn)可以分步在全國范圍，數(shù)據(jù)中心與現(xiàn)場采集點(diǎn)之間的距離不受限制。無線公網(wǎng)通信（包括GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò),3G網(wǎng)絡(luò)等）這個非常顯著的優(yōu)點(diǎn)是無線通信網(wǎng)絡(luò)（比如數(shù)傳電臺，WiMax，WLAN等）無法達(dá)到的。

 

3） 適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)實時性要求
   目前的GPRS網(wǎng)絡(luò)，其傳輸數(shù)據(jù)的延時為秒級范圍。在絕大部分時間下，GPRS數(shù)據(jù)通信的平均整體延時為2秒左右。也就是說，從GPRS DTU端發(fā)送的數(shù)據(jù)包將大致在2秒鐘后到達(dá)數(shù)據(jù)中心。反之，從數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)包也大致在2秒鐘后到達(dá)GPRS DTU。

 

總的來說，GPRS這種實時性，可以滿足大多數(shù)行業(yè)應(yīng)用的要求。 但是，對于一些特定的應(yīng)用系統(tǒng)，如果不能承受2秒左右的平均延時，那么GPRS通信方式就可能是不適合的。（另外，CDMA網(wǎng)絡(luò)的傳輸延時也是1秒-2秒左右）。
從另一個角度來講，如果我們要設(shè)計的系統(tǒng)希望通過GPRS網(wǎng)絡(luò)來傳輸數(shù)據(jù)，那么就要在設(shè)計通信協(xié)議時候考慮這種延時的情況。

 

4） 適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)通信速率

GPRS DTU與數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)通信速率一般在10kbps-60kbps之間。從也就是說，GPRS DTU可以持續(xù)不斷地以10bps-60kbps的速度向中心發(fā)送數(shù)據(jù)，反之亦然。（補(bǔ)充說明：國內(nèi)CDMA網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信平均速率可以達(dá)到40kbps-90kbps左右）
   從系統(tǒng)應(yīng)用可靠性角度來講，我們認(rèn)為當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)本身的數(shù)據(jù)平均通信量在30kbps以內(nèi)的時候，使用GPRS網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸是比較適合的。
   從另一個角度來講，如果我們要設(shè)計的系統(tǒng)希望通過GPRS網(wǎng)絡(luò)來傳輸數(shù)據(jù)，那么就需要把數(shù)據(jù)平均通信量控制在30kbps之內(nèi)。
（注意：這里的平均持續(xù)通信速率和瞬間通信速率是有區(qū)別的，與設(shè)備串口波特率也不是同一個概念）
   以上的幾點(diǎn)可以用于判斷應(yīng)用系統(tǒng)是否適合采用GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，如果這幾個方面都比較符合的話，那么采用GPRS DTU進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸是非常合適的。
 
   下面通過深圳市天地華杰科技有限公司生產(chǎn)的TD-8700系列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：
 
   TD-8700系列是一款使用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。同時支持點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(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)備能夠隨時隨地接入Internet。
 
 
基本功能
內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧，針對無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化
GPRS無線數(shù)據(jù)雙向傳輸
提供RS232/485/422接口
符合ETSI GSM Phase 2+標(biāo)準(zhǔn)
支持自動心跳，保持*在線
支持圖形化參數(shù)配置
 
產(chǎn)品優(yōu)勢
雙向100K大容量數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，支持大數(shù)據(jù)包傳輸
采用TCP滑動窗口技術(shù)，大幅提升數(shù)據(jù)傳輸效率
數(shù)據(jù)*可靠收發(fā)
數(shù)據(jù)包全透明1:1真實轉(zhuǎn)換
支持多數(shù)據(jù)中心，自動切換
復(fù)合式看門狗技術(shù)，死機(jī)
EMC抗干擾設(shè)計，適合電磁惡劣環(huán)境應(yīng)用
適應(yīng)低溫和高溫工作環(huán)境
提供功能強(qiáng)大的二次開發(fā)平臺
 
增強(qiáng)功能
自動重聯(lián)機(jī)制,數(shù)據(jù)通道自恢復(fù)
支持DTU斷線告警
支持智能流量控制策略，大幅降低無效流量
支持中心為固定IP或動態(tài)域名
支持遠(yuǎn)程參數(shù)配置，遠(yuǎn)程固件升級
支持?jǐn)?shù)據(jù)中心虛擬串口，兼容大量已有應(yīng)用軟件
支持遠(yuǎn)程短信/喚醒
支持點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)、多點(diǎn)對多點(diǎn)對等 數(shù)據(jù)傳輸
支持通過串口進(jìn)行固件升級
提供短信通道，內(nèi)置Unicode碼表
提供DTU在線／離線電平指示腳
支持300-115200寬范圍波特率,支持?jǐn)?shù)據(jù)位,奇偶校驗位,停止位設(shè)置,支持硬件流控
支持APN虛擬專網(wǎng)業(yè)務(wù)
支持透明通信模式/控制通信模式/工業(yè)MODEM模式
支持?jǐn)?shù)據(jù)中心PING操作
 
我們通過典型GPRS在線監(jiān)測系統(tǒng)方案，來說明一下GPRS DTU的工作原理：
 
1）在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖:
 
現(xiàn)場采集點(diǎn)
 
現(xiàn)場采集點(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。（GPRS通信費(fèi)用說明：目前全國大部分地區(qū)均有每月20元包50M字節(jié)的CMNET套餐，在GPRS DTU具備智能流量控制功能的情況下，20元包月套餐可以滿足大部分行業(yè)應(yīng)用需要，關(guān)于GPRS DTU流量費(fèi)用控制，參見 GPRS DTU流量控制策略）
 
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/電信專線寬帶上網(wǎng)等，申請動態(tài)域名或者公網(wǎng)固定IP地址；可以實現(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)器采用省移動通信公司提供的DDN專線, 申請配置固定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)控中心計算機(jī)主機(jī)，通過系統(tǒng)軟件對數(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。撥號成功后，GPRS DTU將獲得一個由移動隨機(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，隨著每次撥號而變化。 我們可以理解為GPRS DTU這時是一個移動內(nèi)部局域網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備，通過移動網(wǎng)關(guān)來實現(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處于移動內(nèi)網(wǎng)，而且IP地址不固定。因此，只能由GPRS DTU主動連接數(shù)據(jù)中心，而不能由數(shù)據(jù)中心主動連接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)存儲在GPRS DTU內(nèi)，以便GPRS DTU一旦上電撥號成功，就可以主動連接到數(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）以及端口號等參數(shù)，向數(shù)據(jù)中心發(fā)起TCP或UDP通信請求。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)換就相對簡單了。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，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，同時與很多個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。
 
GPRS DTU行業(yè)應(yīng)用方案：

 

GPRS環(huán)保行業(yè)應(yīng)用 GPRS電力行業(yè)應(yīng)用 GPRS遠(yuǎn)程水文監(jiān)測 GPRS供水調(diào)度系統(tǒng)

 

GPRS油井監(jiān)測系統(tǒng) GPRS路燈監(jiān)控系統(tǒng) GPRS氣象監(jiān)測系統(tǒng)