「聚英電子」GPRS DTU的工作原理及功能

在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的組成架構中，大量應用了GPRS DTU等模塊，那么GPRS DTU在其中發(fā)揮了什么作用呢?聚英電子解讀如下：

　　GPRS DTU 簡稱GPRS模塊，即串口服務器的無線版，其功能與串口服務器類似。利用移動和聯(lián)通遍布全國的GSM網(wǎng)絡，通過短信方式進行數(shù)據(jù)傳輸。

　　GPRS網(wǎng)絡是基于現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡來實現(xiàn)的。在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡中需增加一些節(jié)點，如GGSN(Gateway GPRS Supporting Node，GPRS網(wǎng)關支持節(jié)點)和SGSN( Serving GSN，GPRS服務支持節(jié)點)，GSN是GPRS網(wǎng)絡中最重要的網(wǎng)絡節(jié)點。GSN具有移動路由管理功能，可以連接各種類型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，并可以連到GPRS寄存器。GSN可以完成移動終端和各種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡之間的數(shù)據(jù)傳送和格式轉換。

　　GSN可以是一種類似于路由器的獨立設備，也可以與GSM中的MSC集成在一起。GSN有兩種類型：一種為SGSN( Serving GSN，服務GSN)，另一種為GGSN(Gateway GSN，網(wǎng)關GSN)，SGSN的主要作用是記錄移動終端的當前位置信息，并且在移動終端和GGSN之間完成移動分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。GGSN主要是起網(wǎng)關作用，可以和多種不同的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡連接，如ISDN、PSPDN和LAN等。國外有些資料甚至將GGSN稱為GPRS路由器。GGSN可以把GSM網(wǎng)中的GPRS 分組數(shù)據(jù)包進行協(xié)議轉換，從而可以把這些分組數(shù)據(jù)包傳送到遠端的TCP/IP或X.25網(wǎng)絡。

　　GPRS工作時，通過路由管理來進行尋址和建立數(shù)據(jù)連接，而GPRS的路由管理表現(xiàn)在以下三方面：移動終端發(fā)送數(shù)據(jù)的路由建立;移動終端接收數(shù)據(jù)的路由建立;以及移動終端處于漫游時數(shù)據(jù)路由的建立。

　　工作原理

　　DTU與服務器之間的通信是由GPRS DTU端(客戶端)發(fā)起的，服務器端通過發(fā)回反饋或接受通信來對DTU端做出響應。DTU端與服務器端共同組成了基于GPRS和INTERNET網(wǎng)絡通信的應用系統(tǒng)。相比DTU端，服務器端安裝有更為復雜的應用程序，能夠接受任何DTU端發(fā)起的通信請求，并時刻檢測鏈路中的通信狀態(tài)，從而實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫服務等應用。

　　DTU端需要預先知道服務器端的IP地址和端口號，然后才能發(fā)起通信請求，而一旦通信建立，服務器端和DTU端就沒有區(qū)別了。

　　服務器的IP地址既可以是公網(wǎng)IP(固定IP)也可以是通過域名解析服務器獲取的動態(tài)域名。

　　服務器的端口號通常對應于服務器中運行的特定應用程序，如端口號TCP 21被FTP服務使用，TCP 80被超文本服務器(Http)使用。即服務器端的應用程序支持通過特定的端口號實現(xiàn)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

　　主要功能

　　1)內部集成TCP/IP協(xié)議棧

　　GPRS DTU內部封裝了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，可看作是嵌入式PC與無線GPRS MODEM的結合，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在設計上大都將串口數(shù)據(jù)設計成“透明轉換”的方式，也就是說GPRS DTU可以將串口上的原始數(shù)據(jù)轉換成TCP/IP數(shù)據(jù)包進行傳送，而不需要改變原有的數(shù)據(jù)通信內容。因此，GPRS DTU可以和各種使用串口通信的用戶設備進行連接，而且不需要對用戶設備作改動。

　　3)支持自動心跳，保持永久在線

　　GPRS通信網(wǎng)絡的優(yōu)點之一就是支持GPRS終端設備永久在線，因此典型的GPRS DTU在設計上都支持永久在線功能，這就要求DTU包含了上電自動撥號、采用心跳包保持永久在線(當長時間沒有數(shù)據(jù)通信時，移動網(wǎng)關將斷開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)、支持斷線自動重連、自動重撥號等特點。

　　4)支持參數(shù)配置，永久保存

　　GPRS DTU作為一種通信設備，其應用場合十分廣泛。在不同的應用中，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都應支持參數(shù)配置，并且將配置好的參數(shù)保存內部的永久存儲器件內(一般為FLASH或EEPROM等)。一旦上電，就自動按照設置好的參數(shù)進行工作。

　　應用范圍

　　GPRS是在現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡上開通的一種新型的分組數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務，在有GPRS承載業(yè)務支持的標準化網(wǎng)絡協(xié)議的基礎上，GPRS可以提供系列交互式業(yè)務服務：

　　1、點對點面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務。為兩個用戶或者多個用戶之間發(fā)送多分組的業(yè)務，該業(yè)務要求有建立連接、數(shù)據(jù)傳送以及連接釋放等工作程序。

　　2、單點對多點業(yè)務。根據(jù)某個業(yè)務請求者的要求，把單一信息傳送給多個用戶。該業(yè)務又可以分為點對多點多信道廣播業(yè)務、點對多點群呼業(yè)務和IP多點傳播業(yè)務。

　　3、點對點無連接型網(wǎng)絡業(yè)務。各個數(shù)據(jù)分組彼此互相獨立，用戶之間的信息傳輸不需要端到端的呼叫建立程序，分組的傳送沒有邏輯連接，分組的交付沒有確認保護，是由IP協(xié)議支持的業(yè)務。

　　GPRS除了提供點對點、點對多點的數(shù)據(jù)業(yè)務外，還能支持用戶終端業(yè)務、補充業(yè)務、 GSM短消息業(yè)務和各種GPRS電信業(yè)務。