GPRS數據監控系統方案
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GPRS是目前解決移動(dòng)通信信息服務(wù)的一種較完美的業(yè)務(wù)，它是以數據流量計費、或大數據的包月包年計費。覆蓋范圍廣泛、數據傳輸速度更快。GPRS的推出，為行業(yè)和企業(yè)用戶(hù)開(kāi)展無(wú)線(xiàn)數據傳輸提供了基礎設施平臺，為推動(dòng)移動(dòng)辦公的應用和發(fā)展創(chuàng )造了有利條件。與有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )相比，GPRS網(wǎng)絡(luò )具有租用費用低、移動(dòng)辦公，不受地域制約等優(yōu)點(diǎn)。GPRS的出現為企業(yè)和行業(yè)用戶(hù)開(kāi)展無(wú)線(xiàn)辦公提供了一種新的選擇。
GPRS通信方式更適合于監控數據采集業(yè)務(wù)，目前監控中心與各數據采集點(diǎn)大部分采用有線(xiàn)交互傳輸，甚至有些偏遠采集點(diǎn)要有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )接入成了不可能。月租費太高，用電話(huà)線(xiàn)傳送數據按時(shí)間計費，帶來(lái)諸多不便，費用也不便宜。
GPRS網(wǎng)絡(luò )優(yōu)點(diǎn)
1、覆蓋范圍。構建采集傳輸系統要求數據通信覆蓋范圍廣，擴容無(wú)限制，接入地點(diǎn)無(wú)限制，能滿(mǎn)足山區、鄉鎮和跨地區的接入需求。由于采集點(diǎn)數量眾多，分布在全省范圍內，部分采集點(diǎn)位于偏僻地區，而且地理位置分散。另外，還必須考慮今后系統擴充的可能，必須具有良好的可擴展性。由于目前GPRS已覆蓋省內絕大部分地區，能夠滿(mǎn)足數據傳輸系統對覆蓋范圍的要求。
2、數據傳輸速率高。目前GPRS實(shí)際數據傳輸速率在40Kbps左右，完全能滿(mǎn)足監控數據傳輸速率的需求。
3、系統的傳輸容量大。數據控制中心要和每一個(gè)采集點(diǎn)實(shí)現實(shí)時(shí)連接。由于采集點(diǎn)數量眾多，系統要求能滿(mǎn)足突發(fā)性數據傳輸的需要，而GPRS技術(shù)能很好地滿(mǎn)足傳輸突發(fā)性數據的需要。
4、通信費用控制靈活。采用傳統的有線(xiàn)方式建立數據傳輸系統，必須租用專(zhuān)線(xiàn)或電話(huà)線(xiàn)進(jìn)行連接。由于采集點(diǎn)必須與中心隨時(shí)保持連線(xiàn)狀態(tài)，而每次數據發(fā)送的數據量很小，線(xiàn)路資源利用率很低，平均每一個(gè)采集點(diǎn)每月的線(xiàn)路費用為800～1200元。而如果采用GPRS通信方式，由于GPRS采用按數據流量計費的方式，資源利用率高，月通信費用將在200元之內，如果數據量很大的情況下也可按包月或包年計費。
5、良好的實(shí)時(shí)響應與處理能力。與短消息服務(wù)比較，由于GPRS具有實(shí)時(shí)在線(xiàn)特性，系統無(wú)時(shí)延，可很好的滿(mǎn)足系統對數據采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求。
第二部分 F2103特點(diǎn)介紹
F2103 GPRS DTU技術(shù)規范
F2103 GPRS DTU采用高性能嵌入式處理器，以實(shí)時(shí)操作系統為軟件支撐平臺，內嵌自主知識產(chǎn)權的TCP/IP協(xié)議棧。為用戶(hù)提供高速，穩定可靠，數據終端永遠在線(xiàn)，多種協(xié)議轉換的虛擬專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )。針對網(wǎng)絡(luò )流量控制的用戶(hù)，產(chǎn)品支持語(yǔ)音，短信，數據觸發(fā)上線(xiàn)以及超時(shí)自動(dòng)斷線(xiàn)的功能。同時(shí)也支持雙數據中心備份，以及多數據中心同步接收數據等功能。公司產(chǎn)品已廣泛應用于金融，水利，環(huán)保，電力，郵政，氣象等行業(yè)。
一、 無(wú)線(xiàn)參數
1、支持EGSM900/GSM1800無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )
2、GPRS multi-slot class 10
3、編碼方案：CS1~CS4
4、符合SMG31bis技術(shù)規范
5、Compliant to GSM phase 2/2+
6、支持數據和短信功能
二、 硬件系統
1、高性能RISC 嵌入式處理器，主頻100M，512K FLASH。
2、接口：
同時(shí)支持RS232/RS485串口。串口速率110~230400bits/s。
指示燈：具有電源、通信及在線(xiàn)指示燈。
天線(xiàn)接口：標準SMA陰頭天線(xiàn)接口，特性阻抗50歐。
SIM卡接口：3V/1.8V標準的推桿式用戶(hù)卡接口。
電源接口：標準的3芯火車(chē)頭電源插座。
3、供電：
外接電源：DC 12V 500mA
寬電壓供電：DC 5-35V
通信電流：250mA (12V)
4、無(wú)線(xiàn)模塊
采用高性能工業(yè)級GPRS無(wú)線(xiàn)模塊
5、尺寸
外形尺寸：91x58.5x22 mm（不包括天線(xiàn)及固定件）
6、其他參數:
工作環(huán)境溫度 -25~+65ºC
儲存溫度 -40~+85ºC
相對濕度 95%(無(wú)凝結)
三、 軟件功能
1. 智能防掉線(xiàn)，支持在線(xiàn)檢測，在線(xiàn)維持，掉線(xiàn)自動(dòng)重撥，確保設備永遠在線(xiàn)。
2. 支持RSA，RC4加密算法
3. 支持虛擬數據專(zhuān)用網(wǎng)（APN）
4. 透明數據傳輸與協(xié)議轉換，支持多種工作模式
5. 支持數據中心動(dòng)態(tài)域名和IP地址訪(fǎng)問(wèn)
6. 支持雙數據中心備份
7. 支持多數據中心
8. 支持短信、語(yǔ)音、數據等喚醒方式以及超時(shí)斷開(kāi)網(wǎng)絡(luò )連接。
9. 支持短消息備份及告警。
10. 多重軟硬件看門(mén)狗
11. 數據包傳輸狀態(tài)報告。
12. 標準的AT命令界面
13. 可以用做普通撥號MODEM
14. 支持telnet功能。
15. 支持遠程配置，遠程控制
16. 通過(guò)串口軟件升級
17. 同時(shí)支持LINUX和WINDOWS操作系統
第三部分 解決方案
1、系統綜合拓撲圖：
2、系統組成
本數據采集系統由控制中心；監控告警設備、和F2103 DTU組成。
1) 終端設備
終端器件組成: F2103 DTU、SIM卡、PLC、監控告警設備等。
首先對DTU進(jìn)行設置，設置要連接的中心IP和端口及其它必要性的設置，設置好后PLC或采集設備通過(guò)RS232接口和DTU相連，DTU上電之后根據事先設置好的中心IP和端口進(jìn)行連接，成功連接到中心軟件后即可雙向傳輸數據。
目的：建立監控中心與采集點(diǎn)之間的信息網(wǎng)絡(luò )，完整、及時(shí)、準確采集告警數據，實(shí)現控制中心對采集點(diǎn)的管理、統計、分析，同時(shí)支持采集點(diǎn)基本日常業(yè)務(wù)管理，提高管理部門(mén)和采集點(diǎn)的工作效率。
2) 監控中心部分：寬帶網(wǎng)絡(luò )、服務(wù)器、PC、組態(tài)軟件或其它中心軟件。
首先用某臺能上網(wǎng)的PC機，條件必須能讓外網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)的到，如運行中心軟件的PC機在局域網(wǎng)里面，那要在局域網(wǎng)路由器做端口映射到本機PC，等這些條件具備之后在本機運行一個(gè)中心DEMO或組態(tài)軟件，開(kāi)放一個(gè)端口，運行軟件等待DTU的連接。
DTU連接中心后，就可按要求進(jìn)行傳輸數據，中心收到數據后，通過(guò)系統進(jìn)行解密、過(guò)濾、篩選，最終獲得所需要的數據進(jìn)行分析、統計等工作。
目的:主要是監控中心對所有采集數據的集成。并且通過(guò)網(wǎng)絡(luò )將各個(gè)采集數據和中心監控部門(mén)聯(lián)系起來(lái)，及時(shí)的反饋數據采集點(diǎn)各類(lèi)信息，提供管理部門(mén)制訂計劃。
通道建立成功后，DTU串口實(shí)時(shí)監控采集器的數據，只要串口有數據過(guò)來(lái)，DTU將全透明進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸。如果數據量小，或需要定時(shí)傳輸數據的，DTU可選數據激活、電話(huà)呼叫或短信激活等模式，或根據實(shí)際應用也可考慮修改軟件來(lái)實(shí)現數據傳輸的需要。這樣就可靈活應用不同的數據傳輸需求來(lái)采取不同的傳輸方式，以減少及節約不必要的傳輸費用。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201706/353383.htm3、組網(wǎng)實(shí)施
方案一： 中心采用公網(wǎng)固定IP
中心采用ADSL等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)固定IP服務(wù)的。
此種方案向先INTERNET運營(yíng)商申請ADSL等寬帶業(yè)務(wù)，中心有公網(wǎng)固定IP的。
監控點(diǎn)（無(wú)線(xiàn)數傳終端）直接向設定好的中心固定IP發(fā)起連接。
方案二：公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP ＋ 域名(DNS)解析
中心采用ADSL等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP+DNS解析服務(wù)的。
客戶(hù)先與DNS服務(wù)商聯(lián)系開(kāi)通動(dòng)態(tài)域名，監控點(diǎn)(無(wú)線(xiàn)數傳終端)先采用域名尋址方式連接DNS服務(wù)器，再由DNS服務(wù)器找到中心公網(wǎng)動(dòng)態(tài)IP，建立連接。也就是說(shuō)當DTU上線(xiàn)后首先去連接設定好的DNS域名,再通過(guò)DNS服務(wù)器找到此域名當時(shí)在公網(wǎng)的動(dòng)態(tài)IP,之后DTU再去連接這個(gè)IP及端口。
此種方式可以大大節約公網(wǎng)固定IP的費用，但穩定性受制于DNS服務(wù)器的穩定，所以要尋找可靠的DNS服務(wù)商。此種方案適合小規模應用。
方案三： APN專(zhuān)線(xiàn)
中心采用APN專(zhuān)線(xiàn)， 所有點(diǎn)都采用內網(wǎng)固定IP
客戶(hù)中心通過(guò)一條2M APN專(zhuān)線(xiàn)接入移動(dòng)公司GPRS網(wǎng)絡(luò )，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有固定IP地址進(jìn)行廣域連接，在GGSN與移動(dòng)公司互聯(lián)路由器之間采用GRE隧道。
為客戶(hù)分配專(zhuān)用的APN，普通用戶(hù)不得申請該APN。用于GPRS專(zhuān)網(wǎng)的SIM卡才能進(jìn)入專(zhuān)網(wǎng)APN，防止其他非法用戶(hù)的進(jìn)入。
用戶(hù)在內部建立RADIUS服務(wù)器，作為內部用戶(hù)接入的遠程認證服務(wù)器（或在A(yíng)PN路由器內，啟用路由器本地認證功能）。只有通過(guò)認證的用戶(hù)才允許接入，用以保證用戶(hù)內部安全。
用戶(hù)在內部建立DHCP服務(wù)器（或在A(yíng)PN路由器內，啟用DHCP功能），為通過(guò)認證的用戶(hù)分配用戶(hù)內部地址。
移動(dòng)終端和服務(wù)器平臺之間采用端到端加密，避免信息在整個(gè)傳輸過(guò)程中可能的泄漏。
雙方采用防火墻進(jìn)行隔離，并在防火墻上進(jìn)行IP地址和端口過(guò)濾。
此種方案無(wú)論實(shí)時(shí)性，安全性和穩定性較前一種方案都有大大提高，適合于安全性要求較高、數據點(diǎn)比較多、實(shí)時(shí)性要求較高的應用環(huán)境。在資金允許的情況下之最佳組網(wǎng)方式。
業(yè)務(wù)流程
GPRS專(zhuān)網(wǎng)系統終端上網(wǎng)登錄服務(wù)器平臺的流程為：
1）用戶(hù)發(fā)出GPRS登錄請求，請求中包括由移動(dòng)公司為GPRS專(zhuān)網(wǎng)系統專(zhuān)門(mén)分配的專(zhuān)網(wǎng)APN；
2）根據請求中的APN，SGSN向DNS服務(wù)器發(fā)出查詢(xún)請求，找到與企業(yè)服務(wù)器平臺連接的GGSN，并將用戶(hù)請求通過(guò)GTP隧道封裝送給GGSN；
3）GGSN將用戶(hù)認證信息（包括手機號碼、用戶(hù)賬號、密碼等）通過(guò)專(zhuān)線(xiàn)送至Radius進(jìn)行認證；
4）Radius認證服務(wù)器看到手機號等認證信息，確認是合法用戶(hù)發(fā)來(lái)的請求，向DHCP服務(wù)器請求分配用戶(hù)地址；
5）Radius認證通過(guò)后，由Radius向GGSN發(fā)送攜帶用戶(hù)地址的確認信息；
6）用戶(hù)得到了IP地址，就可以攜帶數據包，對GPRS專(zhuān)網(wǎng)系統信息查詢(xún)和業(yè)務(wù)處理平臺進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。
方案四：中心無(wú)線(xiàn)路由器接入
此方案在中心無(wú)寬帶條件接入的情況下采用，但要有GPRS或CDMA網(wǎng)絡(luò )覆蓋。
1.中心采用無(wú)線(xiàn)路由器，采用DNS解析方式，穩定性較差。
2.中心采用無(wú)線(xiàn)路由器，申請固定IP，穩定性好，推薦此方式。
3.中心采用無(wú)線(xiàn)路由器，申請APN專(zhuān)線(xiàn)，穩定性較好，此方式為最佳
備注:如果主站是通過(guò)串口接收數據的，那中心主站就要應用轉發(fā)軟件(本公司提供)，也就是說(shuō)接收到的數據轉發(fā)到某個(gè)串口中(虛擬串口)，具體應用到時(shí)另與技術(shù)部聯(lián)系提供資料。
四．總結
以GPRS為基礎的無(wú)線(xiàn)數據系統有很廣泛的應用，GPRS使互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入無(wú)線(xiàn)領(lǐng)域，一直延伸到手掌上。除了支持傳統的互聯(lián)網(wǎng)應用，GPRS也可使無(wú)線(xiàn)終端支持B2B、B2C的電子商務(wù)和電子支付、股票交易、銀行轉帳等應用。GPRS同樣可以應用于公司內部網(wǎng)(INTRANET)，基于IP的遠程LAN接入，使無(wú)線(xiàn)終端成為L(cháng)AN的延伸，幾乎所有低速率的數據傳輸服務(wù)都可以應用，如對電力系統自動(dòng)化、工業(yè)監控、交通管理、氣象、金融、環(huán)保監測、煤礦、油田、證券等行業(yè)領(lǐng)域的應用。
F3120 GPRS ROUTER技術(shù)規范
F3120 GPRS ROUTER采用高性能的工業(yè)級ARM9通信處理器，以嵌入式實(shí)時(shí)操作系統為軟件支撐平臺，系統集成了全系列從邏輯鏈路層到應用層通信協(xié)議，支持靜態(tài)及動(dòng)態(tài)路由，PPP server及PPP client，VPN（包括PPTP和IPSEC）,DHCP server及DHCP client，DDNS，防火墻，NAT，DMZ主機等功能。為用戶(hù)提供安全，高速，穩定可靠，各種協(xié)議路由轉發(fā)的無(wú)線(xiàn)路由網(wǎng)絡(luò )。本產(chǎn)品已廣泛應用于金融，水利，環(huán)保，電力，郵政，氣象等行業(yè)。
四、 無(wú)線(xiàn)參數
1、支持EGSM900/GSM1800無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )
2、GPRS multi-slot class 10
3、編碼方案：CS1~CS4
4、符合SMG31bis技術(shù)規范
5、Compliant to GSM phase 2/2+
6、支持數據和短信功能
7、支持13K QCELP音頻編解碼
五、 硬件系統
1、工業(yè)級ARM9 CPU，主頻200M
2、FLASH：4MB（可擴展至16MB）
3、SDRAM：16MB（可擴展至64MB）
4、E2PROM：64KB
5、接口：
1個(gè)10/100M以太網(wǎng)口
1個(gè)RS232串口。（根據需要，可支持RS422/RS485），串口速率110~230400bits/s
指示燈：具有“Power”、“Online”、“Alarm”、“System”、“Link/ACT”五個(gè)指示燈。
天線(xiàn)接口：標準SMA陰頭天線(xiàn)接口，特性阻抗50歐。
SIM/UIM卡接口：標準的抽屜式用戶(hù)卡接口（3V/5V）。
電源接口：標準的3芯火車(chē)頭電源插座。
“Reset”復位按鈕，通過(guò)此按鈕，可將ROUTER的參數配置恢復為出廠(chǎng)值。
6、供電：
外接電源：DC 9V 1.5A
寬電壓供電：DC 5-35V
通信電流：450mA (9V)
待機電流：35mA (9V)
7、無(wú)線(xiàn)模塊
采用高性能工業(yè)級GPRS無(wú)線(xiàn)模塊
8、尺寸
外形尺寸：157x97x25 mm (不包括天線(xiàn)和安裝件)
9、其他參數:
工作環(huán)境溫度 -25~+65ºC
儲存溫度 -40~+85ºC
相對濕度 95%(無(wú)凝結)
六、 軟件功能
1. 支持VPN安全隧道功能,包括PPTP＋MPPE和IPSEC
2. 智能防掉線(xiàn)，支持在線(xiàn)檢測，在線(xiàn)維持，掉線(xiàn)自動(dòng)重撥，確保設備永遠在線(xiàn)。
3. 支持IPTABLES防火墻，包過(guò)濾功能
4. 支持多種協(xié)議：TCP/IP，UDP，ICMP，SMTP，HTTP，POP3，OICQ，TELNET，FTP等。
5. 支持動(dòng)態(tài)路由和靜態(tài)路由
6. 支持DHCP 功能
7. 支持NAT功能，如SNAT，DNAT
8. 支持動(dòng)態(tài)DDNS
9. 支持DMZ主機
10. 支持路由轉發(fā)，同時(shí)也支持串口數據傳輸,，數據中心管理
11. 支持APN網(wǎng)絡(luò )
12. 方便的WEB配置，支持遠程WEB管理
13. 支持telnet管理，方便易用的控制臺shell交互環(huán)境
14. 支持多臺終端共享router ppp廣域網(wǎng)出口
15. 支持多種無(wú)線(xiàn)撥號方式：自動(dòng)分配，指定IP，指定本地對端IP
16. 支持作為PPP服務(wù)器，多種認證方式，支持雙向認證
17. 方便易用的COM及SYSLOG系統診斷，調試功能
18. 支持串口本地軟件升級
19. 支持TFTP軟件遠程升級
20. 同時(shí)支持LINUX和WINDOWS操作系統
編輯：小宇
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