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            首頁 >應用案例>網絡通訊 基于GPRS DTU進行通信平臺組網方案介紹
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            基于GPRS DTU進行通信平臺組網方案介紹

            一、GPRS簡介
             GPRSGeneral Packet Radio Service,GPRS為通用分組無線業(yè)務的簡稱,是歐洲電信協會GSM系統(tǒng)中有關分組數據所規(guī)定的標準。GPRS具有充分利用現有的網絡、資源利用率高、始終在線、傳輸速率高、資費合理等特點。
             GSM CSD業(yè)務不同的是,GPRS業(yè)務將以數據流量計費,而GSM CSD業(yè)務則以時間計費,GPRS這一計費方式更適應數據通信的特點。此外,GPRS業(yè)務的速度較GSM CSD業(yè)務也將有很大提高,GPRS可提供高達115kbs的傳輸速率(最高值為171.2kbs),下一代GPRS業(yè)務的速度可以達到384Kbit/s。
             GPRS一個較大的優(yōu)勢是能夠充分利用現有的GSM網,可以使運營商在全國范圍內推出此項業(yè)務。相信在數年內,通過便攜式電腦,GPRS用戶能以與ISDN用戶一樣快的速度上網瀏覽,同時也使一些對傳輸速率敏感的移動多媒體應用成為可能。
             GPRS用戶只有在發(fā)送或接收數據期間才占用資源,這意味著多個用戶可高效率地共享同一無線信道,從而提高了資源的利用率。同時,用戶只需按數據通信量付費,而無需對整個鏈路占用期間付費。實際上,GPRS用戶可能連接的時間長達數小時,卻只需支付相對低廉的連接費用,可使用戶的使用費用大大降低。
             GPRS通信模塊就是為使用GPRS服務而開發(fā)的無線通信終端設備??蓱玫较铝邢到y(tǒng)集成中: 遠程數據監(jiān)測系統(tǒng)、遠程控制系統(tǒng)、自動售貨系統(tǒng)、無線定位系統(tǒng)、門禁保安系統(tǒng)、物質管理系統(tǒng)等。
             
             二、GPRS特點

             GPRS,通用無線分組業(yè)務是一種基于GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術,提供端到端的、廣域的無線IP連接。GPRS充分利用共享無線信道,采用IP Over PPP實現數據終端的高速、遠程接入。作為現有GSM網絡向第三代移動通信演變的過渡技術(2.5G),GPRS在許多方面都具有顯著的優(yōu)勢。
             GPRS有下列特點:
             1、可充分利用現有資源—中國移動全國范圍的電信網絡--GSM,方便、快速、低建設成本地為用戶數據終端提供遠程接入網絡的部署;
             2、傳輸速率高,GPRS數據傳輸速度可達到57.6Kbps,最高可達到115Kbps170Kbps,完全可以滿足用戶應用的需求,下一代GPRS業(yè)務的速度可以達到384Kbit/s
             3、接入時間短,GPRS接入等待時間短,可快速建立連接,平均為兩秒;
             4、提供實時在線功能 alwaysonline”,用戶將始終處于連線和在線狀態(tài),這將使訪問服務變得非常簡單、快速;
             5、按流量計費,GPRS用戶只有在發(fā)送或接收數據期間才占用資源,用戶可以一直在線,按照用戶接收和發(fā)送數據包的數量來收取費用,沒有數據流量的傳遞時,用戶即使掛在網上也是不收費的。
             GPRS業(yè)務,具有接入迅速、永遠在線、流量計費等特點,在遠程突發(fā)性數據實時傳輸中有不可比擬的優(yōu)勢,特別適合于頻發(fā)小數據量的實時傳輸,因而GPRS業(yè)務在某些行業(yè)上有特殊的應用。
             
             三、GPRS系統(tǒng)結構

             GPRS網是在GSM電話網的基礎上增加以下功能實體構成的: SGSN(服務GPRS支持節(jié)點)、GGSN(網關GPRS支持節(jié)點)、PTMSC(點對多點服務中心);共用GSM基站但基站要進行軟件更新;采用新的GPRS移動臺;GPRS要增加新的移動性管理程序;通過路由器實現GPRS骨干網互聯;GSM網絡系統(tǒng)要進行軟件更新和增加新的MAP信令和GPRS信令等。GPRS骨干網的邏輯結構如圖1所示。
             
                    圖1 GPRS骨干網的邏輯結構圖
             
             GPRS網上增加了一些接口,主要包括:

             Gb口:SGSN通過Gb口與基站BSS相聯,為移動臺MS服務。通過邏輯控制協議LLC,建立SGSNMS之間的連接,提供移動性管理(位置跟蹤)和安全管理功能。SGSN完成MSSGSN之間的協議轉換,即骨干網使用的IP協議轉換成SNDCPLLC協議,并提供MS鑒權和登記功能。
             Gn口:SGSN通過Gn口和GGSN相聯,通過GPRS隧道協議(GTP)建立SGSN和外部數據網(X.25IP)之間的通道,實現MS和外部數據網的互聯。
             Gs口:用于SGSNMSC/VLR發(fā)送地址信息,并從MSC/VLR接收尋呼請求,實現分組型業(yè)務和非分組型業(yè)務的關聯。
             Gr口:HLR保存GPRS用戶數據和路由信息(IMSI、SGSN地址),每個IMSI還包含分組數據協議PDP信息,包括PDP類型(X.25IP)、PDP地址及其QoS等級以及路由信息。
             Gi口:GGSN通過Gi口實現GPRS網和外部數據網(PDP)的互聯。GGSN實際上是兩個互聯網網關,GPRS本身屬于IP領域網絡,Gi口支持X.25IP協議。從PDN網看GGSNGGSN可看作是一個路由器連到PDN網。GGSN包含用于連接GPRS用戶的路由信息,為外部數據網的PDU送到MS提供通道。通過GGSNGPRS網互聯的分組數據網PDN,可以是PSPDN網,這時,GPRS支持ITU-T X.121ITU-T E.164編號方案,提供X.25虛電路及對X.25快速選擇,還支持網間的X.75協議連接;也可以是Internet網,基于IP協議,在IP數據報傳輸方式中,GPRS支持TCP/IP頭的壓縮功能。
             
             四、GPRS DTU及系統(tǒng)組網

             DSLC GPRS無線數據傳輸系統(tǒng)以中國移動GSM/GPRS網絡為通信平臺,采用GPRS、SMS等承載方式,通過無線數據傳輸終端設備(GPRS DTU),提供透明數據傳輸通道,滿足行業(yè)用戶數據傳輸需求。 
             
             系統(tǒng)組網單元

             ? 數據終端設備 (DTU)
             提供用于連接用戶設備的RS232/485 串行接口,適用于各種工業(yè)應用。

             ? GPRS-1X網絡
             中國移動公司的無線公用數據傳輸網絡,為智能設備提供透明的數據傳輸通道。
             ? 數據中心
             命令接收/發(fā)起,接收并處理數據終端的數據。
             
             組網方案介紹

             ? GPRS無線監(jiān)控系統(tǒng)的組網比較簡單,GPRS DTU可直接與用戶設備通過RS-232RS-485接口連接。
             ? 數據終端(GPRS DTU)的接入:GPRS用戶可選擇CMNETAPN接入網絡,CMNET通常用于公眾用戶,APN針對行業(yè)用戶,通常在一個組內,用戶需設定用戶名和密碼,安全性更好。此外,APN用戶可以申請綁定移動內網的固定IP地址。
             ? 數據中心的組網略微復雜一些。結合GPRS承載網絡的特點,根據GPRS應用領域,我們提供數據中心組網方案多種應用形式供應用開發(fā)商參考。組網形式的選擇主要由業(yè)務數據量、可靠性要求、數據保密性、網絡狀況決定。
             
                圖1
             方案1 GPRS MODEM接入方式 (監(jiān)控中心作為數據終端綁定固定IP地址
            )
             此種方案適用于沒有接入Internet、而且對安全要求極高的企業(yè);適合總數據帶寬需求不太大的應用,例如使用Polling 傳輸協議的數據采集系統(tǒng);全部數據在GPRS 網內運行;要求所有GPRS 終端之間可以直接通訊;數據中心的GPRS 數據終端接入點邦定固定IP 地址。(即至少提供一個邦定固定IP地址的SIM 
            )
             
             
             方案2 Internet接入方式見圖2 (監(jiān)控中心經由Internet接入無線網
            )
             企業(yè)已有穩(wěn)定的、永久的連接到Internet 的接入;企業(yè)端的路由器端口地址,監(jiān)控中心IP地址應是公有的,且由為企業(yè)提供Internet 連接的ISP 提供, 此種方案客戶須先向INTERNET運營商申請公網固定IP。中心用公網固定IP,監(jiān)控點直接向中心發(fā)起連接?;蚩蛻艄居幸慌_連接Internet的服務器,并且具有公網固定IP,但是考慮到服務器的穩(wěn)定運行問題,通常不讓在服務器上安裝其他應用軟件,所以GPRS數據中心系統(tǒng)也不能安裝在該服務器上,可以用NAT端口映射的方法來解決這個問題。

             此種方案在實時性和穩(wěn)定性方面很好,但公網固定IP使用費用比較高。
             
                 圖2
             方案3:專線接入方式 見圖1 (監(jiān)控中心經DDN專線接入無線網
            )
             此種方案適于企業(yè)沒有接入Internet 或企業(yè)對安全方面考慮較高,適合金融、

             證券、工業(yè)監(jiān)控等行業(yè)使用;企業(yè)通過專線接入中國移動的路由器,用戶端的接入路由器必須提供公有的IP 地址。
             GPRS專網系統(tǒng)DTU終端上網登錄監(jiān)控服務器的工作過程為:
             1 GPRS DTU發(fā)出GPRS網絡發(fā)出登錄請求
             2 請求中包括由移動公司為GPRS專網系統(tǒng)專門分配的專網APN
             3 據請求中的APN,GGSNDNS服務器發(fā)出查詢請求

             4 找到與企業(yè)用戶的系統(tǒng)服務器平臺連接GGSN
             5 并將用戶請求通過GTP隧道封裝送給
            GGSN
             6 GGSN將用戶認證信息(包括手機號碼、用戶賬號、密碼等)通過專線送至企業(yè)Radius進行認證;Radius認證服務器看到手機號等認證信息,確認是合法用戶發(fā)來的請求

             7 DHCP13 務器請求分配用戶地址
             8 Radius認證通過后,由RadiusGGSN發(fā)送攜帶用戶地址的確認信息
             9 用戶得到IP地址后,就可以攜帶數據包,對GPRS 專網系統(tǒng)信息查詢和業(yè)務處理平臺進行訪問
             
             方案4: 動態(tài)IP的解決方案

             對于沒有固定IP的應用系統(tǒng),組網方式同“固定IP接入”。解決問題的關鍵在數據中心端,目前有兩種解決方案:
             1 短信發(fā)送IP 
             當數據中心的IP地址發(fā)生改變,中心端可通過短信的方式通知終端設備當前的最新IP地址并通知其連接。短信發(fā)送可以采用通過InternetUSB接口的GPRS modem。

             2 動態(tài)域名解析
             在使用動態(tài)DNS方式時,首先有幾件事項要先準備。
             第一是Domain Name,需要申請一組三級域名或二級域名。
             第二是需要到網域管理中心來指定動態(tài)DNS服務。
             當準備工作完成后,即會從網域管理中心得到一個Client軟件,用來維護動態(tài)IPDomain Name,當數據中心的計算機開機后,即可從ISP處取得動態(tài)IP,再透過Client軟件與DDNS 服務器聯機并刷新域名與IP對照,GPRS終端可通過DNS的方式來進行Domain Name 的正反解譯,而后建立連接。
             
             方案5: 中心采用專線接入見圖3, 所有點都采用內網固定
            IP
             此種方案客戶的數據中心通過一條APN專線接入移動公司GPRS網絡,雙方互聯路由器之間采用私有固定IP地址進行廣域連接,并用防火墻進行隔離,在防火墻上進行IP地址和端口過濾。移動為客戶分配專用的APN,用于GPRS專網的SIM卡開通該專用APN。得到專用APN后,給所有監(jiān)控點及中心分配APN專網內部固定IP。見圖二。

             
                         圖3
             此種方案在實時性、安全型和穩(wěn)定性方面都很好,適用于安全性要求較高、數據點比較多、實時性要求較高的應用環(huán)境。

             
             方案6: 中心采用移動APN專網固定IP見圖
            4
             此種方案客戶先與移動申請APN專網業(yè)務,移動為客戶分配專用的APN,客戶可以申請綁定移動內網的固定IP地址。中心用無線MODEM撥號上網,得到其內網固定IP;監(jiān)控點直接向中心發(fā)起連接。中心和監(jiān)控點都具有移動內網固定IP,減少中間環(huán)節(jié),穩(wěn)定性增強;且所有數據都在移動GPRSAPN內網傳輸,無需經過公網,安全性增強。見圖三。

             
                         圖4
             此種方案無需負擔專線月租費用,性價比合理,適合總數據帶寬需求不太大的應用。推薦小型客戶使用。

             
             . GPRS DTU的應用

             GPRS DTU可提供以下幾類應用:
             ? 運輸業(yè):車輛及智能調度。
             ? 金融、證券和商業(yè):無線POS、無線ATM、自動售貨機、流動銀行等。
             ? 實時發(fā)布股市動態(tài)、天氣預報、交通信息等。
             ? 公共安全業(yè):隨時隨地接入遠程數據庫。
             ? 遙測、遙感、遙控:如氣象、水文系統(tǒng)收集數據,對災害進行遙測和告警,遠程操作。
             ? 提供VPN業(yè)務,使企業(yè)員工能夠隨時隨地與總部保持聯系,降低公司建設自己的廣域網的成本。
             ? 提供以GPRS承載業(yè)務為基礎的網絡應用業(yè)務和基于WAP的各種應用。
             ? 通過手提電話或電腦,可檢查自動售賣機內的貨存和營業(yè)額。
             ? 自動售賣機的手提電話付款。
             ? 監(jiān)視器的錯誤狀況,液體水平,溫度...
             ? 監(jiān)視冷庫溫度,濕度。內置溫度探針(-25°/+100°)。

             ? GSM天文臺,廣泛應用在飛翔和航海俱樂部。
             ? 監(jiān)視老人及行動不便的人。它可以將警報通過語音或短訊同時發(fā)給8個不同的電話號碼。
             ? 可以遙控商業(yè)及住宅的防盜警報。
             ? 可以遙控暖氣和冷卻系統(tǒng)。
             ? 可以應用在汽車的防盜警報。
             ? 機房監(jiān)控和遠程維護管理系統(tǒng)
             銀行儲蓄點機房監(jiān)控
             通信行業(yè)遠端無人值守站機房監(jiān)控和遠程維護(如移動通信基站、微波站、光纖中繼站等)
             其他無人值守點(如倉庫、辦公樓等)監(jiān)控
             ? 移動車輛監(jiān)控調度系統(tǒng)
             公安、110、交警車輛監(jiān)控調度
             銀行運鈔車、郵政運輸車監(jiān)控調度
             出租車管理調度
             公交車輛調度和指示
             集團車輛監(jiān)控調度
             ? 移動性數據查詢系統(tǒng)
             移動性證卷交易和信息查詢
             公安移動性數據(身份證、犯罪檔案等)查詢
             交警移動性數據(車輛、司機檔案等)查詢
             通信維護人員線路資料查詢
             其他外勤人員移動性數據查詢
             ? 無線接入系統(tǒng)
             無線固定電話接入(WLL
             無線IC
             無線磁卡電話
             火車、汽車、輪船等移動載體付費電話
             ? 城市公用事業(yè)實時監(jiān)控維護系統(tǒng)
             煤氣調壓站實時數據采集和自動控制
             自來水、污水管網實時監(jiān)控和維護
             熱力系統(tǒng)實時監(jiān)控和維護
             電力系統(tǒng)城市中壓電網實時監(jiān)控和自動補償

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