GPRS數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)方案

第一部分 GPRS網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介

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(shù)據(jù)流量計(jì)費(fèi)、或大數(shù)據(jù)的包月包年計(jì)費(fèi)。覆蓋范圍廣泛、數(shù)據(jù)傳輸速度更快。GPRS的推出，為行業(yè)和企業(yè)用戶開展無線數(shù)據(jù)傳輸提供了基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)，為推動(dòng)移動(dòng)辦公的應(yīng)用和發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。與有線網(wǎng)絡(luò)相比，GPRS網(wǎng)絡(luò)具有租用費(fèi)用低、移動(dòng)辦公，不受地域制約等優(yōu)點(diǎn)。GPRS的出現(xiàn)為企業(yè)和行業(yè)用戶開展無線辦公提供了一種新的選擇。
GPRS通信方式更適合于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集業(yè)務(wù)，目前監(jiān)控中心與各數(shù)據(jù)采集點(diǎn)大部分采用有線交互傳輸，甚至有些偏遠(yuǎn)采集點(diǎn)要有線網(wǎng)絡(luò)接入成了不可能。月租費(fèi)太高，用電話線傳送數(shù)據(jù)按時(shí)間計(jì)費(fèi)，帶來諸多不便，費(fèi)用也不便宜。

GPRS網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點(diǎn)

1、覆蓋范圍。構(gòu)建采集傳輸系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)通信覆蓋范圍廣，擴(kuò)容無限制，接入地點(diǎn)無限制，能滿足山區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。由于采集點(diǎn)數(shù)量眾多，分布在全省范圍內(nèi)，部分采集點(diǎn)位于偏僻地區(qū)，而且地理位置分散。另外，還必須考慮今后系統(tǒng)擴(kuò)充的可能，必須具有良好的可擴(kuò)展性。由于目前GPRS已覆蓋省內(nèi)絕大部分地區(qū)，能夠滿足數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)對(duì)覆蓋范圍的要求。

2、數(shù)據(jù)傳輸速率高。目前GPRS實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率在40Kbps左右，完全能滿足監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸速率的需求。

3、系統(tǒng)的傳輸容量大。數(shù)據(jù)控制中心要和每一個(gè)采集點(diǎn)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)連接。由于采集點(diǎn)數(shù)量眾多，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?，而GPRS技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要。

4、通信費(fèi)用控制靈活。采用傳統(tǒng)的有線方式建立數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，必須租用專線或電話線進(jìn)行連接。由于采集點(diǎn)必須與中心隨時(shí)保持連線狀態(tài)，而每次數(shù)據(jù)發(fā)送的數(shù)據(jù)量很小，線路資源利用率很低，平均每一個(gè)采集點(diǎn)每月的線路費(fèi)用為800～1200元。而如果采用GPRS通信方式，由于GPRS采用按數(shù)據(jù)流量計(jì)費(fèi)的方式，資源利用率高，月通信費(fèi)用將在200元之內(nèi)，如果數(shù)據(jù)量很大的情況下也可按包月或包年計(jì)費(fèi)。

5、良好的實(shí)時(shí)響應(yīng)與處理能力。與短消息服務(wù)比較，由于GPRS具有實(shí)時(shí)在線特性，系統(tǒng)無時(shí)延，可很好的滿足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)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(guī)范

F2103 GPRS DTU采用高性能嵌入式處理器，以實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺(tái)，內(nèi)嵌自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的TCP/IP協(xié)議棧。為用戶提供高速，穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線，多種協(xié)議轉(zhuǎn)換的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量控制的用戶，產(chǎn)品支持語音，短信，數(shù)據(jù)觸發(fā)上線以及超時(shí)自動(dòng)斷線的功能。同時(shí)也支持雙數(shù)據(jù)中心備份，以及多數(shù)據(jù)中心同步接收數(shù)據(jù)等功能。公司產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于金融，水利，環(huán)保，電力，郵政，氣象等行業(yè)。

一、 無線參數(shù)

1、支持EGSM900/GSM1800無線網(wǎng)絡(luò)
2、GPRS multi-slot class 10
3、編碼方案：CS1~CS4
4、符合SMG31bis技術(shù)規(guī)范
5、Compliant to GSM phase 2/2+
6、支持?jǐn)?shù)據(jù)和短信功能

二、 硬件系統(tǒng)

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、通信及在線指示燈。
天線接口：標(biāo)準(zhǔn)SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐。
SIM卡接口：3V/1.8V標(biāo)準(zhǔn)的推桿式用戶卡接口。
電源接口：標(biāo)準(zhǔn)的3芯火車頭電源插座。
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、無線模塊
采用高性能工業(yè)級(jí)GPRS無線模塊
5、尺寸
外形尺寸：91x58.5x22 mm（不包括天線及固定件）
6、其他參數(shù):
工作環(huán)境溫度 -25~+65ºC
儲(chǔ)存溫度 -40~+85ºC
相對(duì)濕度 95%(無凝結(jié))

三、 軟件功能
1. 智能防掉線，支持在線檢測(cè)，在線維持，掉線自動(dòng)重?fù)?，確保設(shè)備永遠(yuǎn)在線。
2. 支持RSA，RC4加密算法
3. 支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng)（APN）
4. 透明數(shù)據(jù)傳輸與協(xié)議轉(zhuǎn)換，支持多種工作模式
5. 支持?jǐn)?shù)據(jù)中心動(dòng)態(tài)域名和IP地址訪問
6. 支持雙數(shù)據(jù)中心備份
7. 支持多數(shù)據(jù)中心
8. 支持短信、語音、數(shù)據(jù)等喚醒方式以及超時(shí)斷開網(wǎng)絡(luò)連接。
9. 支持短消息備份及告警。
10. 多重軟硬件看門狗
11. 數(shù)據(jù)包傳輸狀態(tài)報(bào)告。
12. 標(biāo)準(zhǔn)的AT命令界面
13. 可以用做普通撥號(hào)MODEM
14. 支持telnet功能。
15. 支持遠(yuǎn)程配置，遠(yuǎn)程控制
16. 通過串口軟件升級(jí)
17. 同時(shí)支持LINUX和WINDOWS操作系統(tǒng)

第三部分 解決方案

1、系統(tǒng)綜合拓?fù)鋱D：
2、系統(tǒng)組成
本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由控制中心；監(jiān)控告警設(shè)備、和F2103 DTU組成。

1) 終端設(shè)備
終端器件組成: F2103 DTU、SIM卡、PLC、監(jiān)控告警設(shè)備等。
首先對(duì)DTU進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置要連接的中心IP和端口及其它必要性的設(shè)置，設(shè)置好后PLC或采集設(shè)備通過RS232接口和DTU相連，DTU上電之后根據(jù)事先設(shè)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(shù)據(jù)。

目的：建立監(jiān)控中心與采集點(diǎn)之間的信息網(wǎng)絡(luò)，完整、及時(shí)、準(zhǔn)確采集告警數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)控制中心對(duì)采集點(diǎn)的管理、統(tǒng)計(jì)、分析，同時(shí)支持采集點(diǎn)基本日常業(yè)務(wù)管理，提高管理部門和采集點(diǎn)的工作效率。

2) 監(jiān)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(tái)能上網(wǎng)的PC機(jī)，條件必須能讓外網(wǎng)訪問的到，如運(yùn)行中心軟件的PC機(jī)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(jī)PC，等這些條件具備之后在本機(jī)運(yùn)行一個(gè)中心DEMO或組態(tài)軟件，開放一個(gè)端口，運(yùn)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(shù)據(jù)，中心收到數(shù)據(jù)后，通過系統(tǒng)進(jìn)行解密、過濾、篩選，最終獲得所需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)等工作。

目的:主要是監(jiān)控中心對(duì)所有采集數(shù)據(jù)的集成。并且通過網(wǎng)絡(luò)將各個(gè)采集數(shù)據(jù)和中心監(jiān)控部門聯(lián)系起來，及時(shí)的反饋數(shù)據(jù)采集點(diǎn)各類信息，提供管理部門制訂計(jì)劃。

通道建立成功后，DTU串口實(shí)時(shí)監(jiān)控采集器的數(shù)據(jù)，只要串口有數(shù)據(jù)過來，DTU將全透明進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸。如果數(shù)據(jù)量小，或需要定時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的，DTU可選數(shù)據(jù)激活、電話呼叫或短信激活等模式，或根據(jù)實(shí)際應(yīng)用也可考慮修改軟件來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?。這樣就可靈活應(yīng)用不同的數(shù)據(jù)傳輸需求來采取不同的傳輸方式，以減少及節(jié)約不必要的傳輸費(fèi)用。

本文引用地址：http://www.ex-cimer.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(yùn)營(yíng)商申請(qǐng)ADSL等寬帶業(yè)務(wù)，中心有公網(wǎng)固定IP的。

監(jiān)控點(diǎn)（無線數(shù)傳終端）直接向設(shè)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。

客戶先與DNS服務(wù)商聯(lián)系開通動(dòng)態(tài)域名，監(jiān)控點(diǎn)(無線數(shù)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。也就是說當(dāng)DTU上線后首先去連接設(shè)定好的DNS域名,再通過DNS服務(wù)器找到此域名當(dāng)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(jié)約公網(wǎng)固定IP的費(fèi)用，但穩(wěn)定性受制于DNS服務(wù)器的穩(wěn)定，所以要尋找可靠的DNS服務(wù)商。此種方案適合小規(guī)模應(yīng)用。

方案三： APN專線

中心采用APN專線， 所有點(diǎn)都采用內(nèi)網(wǎng)固定IP

客戶中心通過一條2M APN專線接入移動(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。

為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請(qǐng)?jiān)揂PN。用于GPRS專網(wǎng)的SIM卡才能進(jìn)入專網(wǎng)APN，防止其他非法用戶的進(jìn)入。

用戶在內(nèi)部建立RADIUS服務(wù)器，作為內(nèi)部用戶接入的遠(yuǎn)程認(rèn)證服務(wù)器（或在APN路由器內(nèi)，啟用路由器本地認(rèn)證功能）。只有通過認(rèn)證的用戶才允許接入，用以保證用戶內(nèi)部安全。

用戶在內(nèi)部建立DHCP服務(wù)器（或在APN路由器內(nèi)，啟用DHCP功能），為通過認(rèn)證的用戶分配用戶內(nèi)部地址。

移動(dòng)終端和服務(wù)器平臺(tái)之間采用端到端加密，避免信息在整個(gè)傳輸過程中可能的泄漏。

雙方采用防火墻進(jìn)行隔離，并在防火墻上進(jìn)行IP地址和端口過濾。

此種方案無論實(shí)時(shí)性，安全性和穩(wěn)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(shù)據(jù)點(diǎn)比較多、實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)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專網(wǎng)系統(tǒng)終端上網(wǎng)登錄服務(wù)器平臺(tái)的流程為：

1）用戶發(fā)出GPRS登錄請(qǐng)求，請(qǐng)求中包括由移動(dòng)公司為GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)專門分配的專網(wǎng)APN；

2）根據(jù)請(qǐng)求中的APN，SGSN向DNS服務(wù)器發(fā)出查詢請(qǐng)求，找到與企業(yè)服務(wù)器平臺(tái)連接的GGSN，并將用戶請(qǐng)求通過GTP隧道封裝送給GGSN；

3）GGSN將用戶認(rèn)證信息（包括手機(jī)號(hào)碼、用戶賬號(hào)、密碼等）通過專線送至Radius進(jìn)行認(rèn)證；

4）Radius認(rèn)證服務(wù)器看到手機(jī)號(hào)等認(rèn)證信息，確認(rèn)是合法用戶發(fā)來的請(qǐng)求，向DHCP服務(wù)器請(qǐng)求分配用戶地址；

5）Radius認(rèn)證通過后，由Radius向GGSN發(fā)送攜帶用戶地址的確認(rèn)信息；

6）用戶得到了IP地址，就可以攜帶數(shù)據(jù)包，對(duì)GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)信息查詢和業(yè)務(wù)處理平臺(tái)進(jìn)行訪問。

方案四：中心無線路由器接入

此方案在中心無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.中心采用無線路由器，采用DNS解析方式，穩(wěn)定性較差。
2.中心采用無線路由器，申請(qǐng)固定IP，穩(wěn)定性好，推薦此方式。
3.中心采用無線路由器，申請(qǐng)APN專線，穩(wěn)定性較好，此方式為最佳

備注:如果主站是通過串口接收數(shù)據(jù)的，那中心主站就要應(yīng)用轉(zhuǎn)發(fā)軟件(本公司提供)，也就是說接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到某個(gè)串口中(虛擬串口)，具體應(yīng)用到時(shí)另與技術(shù)部聯(lián)系提供資料。

四．總結(jié)

以GPRS為基礎(chǔ)的無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)有很廣泛的應(yīng)用，GPRS使互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入無線領(lǐng)域，一直延伸到手掌上。除了支持傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，GPRS也可使無線終端支持B2B、B2C的電子商務(wù)和電子支付、股票交易、銀行轉(zhuǎn)帳等應(yīng)用。GPRS同樣可以應(yīng)用于公司內(nèi)部網(wǎng)(INTRANET)，基于IP的遠(yuǎn)程LAN接入，使無線終端成為L(zhǎng)AN的延伸，幾乎所有低速率的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)都可以應(yīng)用，如對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化、工業(yè)監(jiān)控、交通管理、氣象、金融、環(huán)保監(jiān)測(cè)、煤礦、油田、證券等行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

F3120 GPRS ROUTER技術(shù)規(guī)范

F3120 GPRS ROUTER采用高性能的工業(yè)級(jí)ARM9通信處理器，以嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺(tái)，系統(tǒng)集成了全系列從邏輯鏈路層到應(yīng)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(jī)等功能。為用戶提供安全，高速，穩(wěn)定可靠，各種協(xié)議路由轉(zhuǎn)發(fā)的無線路由網(wǎng)絡(luò)。本產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于金融，水利，環(huán)保，電力，郵政，氣象等行業(yè)。

四、 無線參數(shù)

1、支持EGSM900/GSM1800無線網(wǎng)絡(luò)
2、GPRS multi-slot class 10
3、編碼方案：CS1~CS4
4、符合SMG31bis技術(shù)規(guī)范
5、Compliant to GSM phase 2/2+
6、支持?jǐn)?shù)據(jù)和短信功能
7、支持13K QCELP音頻編解碼

五、 硬件系統(tǒng)

1、工業(yè)級(jí)ARM9 CPU，主頻200M
2、FLASH：4MB（可擴(kuò)展至16MB）
3、SDRAM：16MB（可擴(kuò)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(jù)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。
天線接口：標(biāo)準(zhǔn)SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐。
SIM/UIM卡接口：標(biāo)準(zhǔn)的抽屜式用戶卡接口（3V/5V）。
電源接口：標(biāo)準(zhǔn)的3芯火車頭電源插座。
“Reset”復(fù)位按鈕，通過此按鈕，可將ROUTER的參數(shù)配置恢復(fù)為出廠值。
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(jī)電流：35mA (9V)
7、無線模塊
采用高性能工業(yè)級(jí)GPRS無線模塊
8、尺寸
外形尺寸：157x97x25 mm (不包括天線和安裝件)
9、其他參數(shù):
工作環(huán)境溫度 -25~+65ºC
儲(chǔ)存溫度 -40~+85ºC
相對(duì)濕度 95%(無凝結(jié))

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，支持在線檢測(cè)，在線維持，掉線自動(dòng)重?fù)?，確保設(shè)備永遠(yuǎn)在線。

3. 支持IPTABLES防火墻，包過濾功能

4. 支持多種協(xié)議：TCP/IP，UDP，ICMP，SMTP，HTTP，POP3，OICQ，TELNET，F(xiàn)TP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(jī)

10. 支持路由轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)也支持串口數(shù)據(jù)傳輸,，數(shù)據(jù)中心管理

11. 支持APN網(wǎng)絡(luò)

12. 方便的WEB配置，支持遠(yuǎn)程WEB管理

13. 支持telnet管理，方便易用的控制臺(tái)shell交互環(huán)境

14. 支持多臺(tái)終端共享router ppp廣域網(wǎng)出口

15. 支持多種無線撥號(hào)方式：自動(dòng)分配，指定IP，指定本地對(duì)端IP

16. 支持作為PPP服務(wù)器，多種認(rèn)證方式，支持雙向認(rèn)證

17. 方便易用的COM及SYSLOG系統(tǒng)診斷，調(diào)試功能

18. 支持串口本地軟件升級(jí)

19. 支持TFTP軟件遠(yuǎn)程升級(jí)

20. 同時(shí)支持LINUX和WINDOWS操作系統(tǒng)

編輯：小宇