GPRS型模块组网方式.pdf

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1、北京捷麦通信器材有限公司 地址：北京市丰台区芳城园一区 17 号楼日月天地 B 座 1505 室 网址：http:/ 电话：400-601-3266 GPRS 型模块组网方式 要清晰 GPRS 型模块的组网方式，首先要弄清 GPRS 模块传输数据的机理。1 互联网中的地址互联网中的地址 工业控制中 GPRS 通信是基于移动通信的 GPRS 网络的互联网通信，运营商（如中国移动、联通）的 GPRS 网络是互联网的一部分，使用 GPRS 通信的用户根本就不需要知道GPRS 网络的工作原理，我们只要知道互联网通信的基本概念就可以了。工控系统中的控制节点关系往往是一个多点对多点（即多中心站点对多分站点

2、）、点对多点（中心站点对多分站）、点对点的关系。如果从互联网接入的角度看中心站点和分站都是互联网的终端。今后我们将中心站点负责通信管理和连接的部分用DSC（数据业务中心 Data Service Center）表示，分站负责通信管理和连接的部分用DTU(数据终端单元 Data Terminal Unit)表示。下图是一个点对多点使用GPRS通信的网络示意图。在这个图中，主站和分站都分成了应用通信结果的部分和与互联网连接的通信管理部分。为了方便在以后的描述中我们用DCS和DTU与网络的关系代替中心站点和分站与网络的关系。下图是DTU与DCS与网络的关系图：互联网分站1DTUG200中心站点DCS

3、分站nDTUG200分站3DTUG200分站2DTUG200分站n应用设备中心站点应用程序分站2应用设备分站1应用设备分站3应用设备 所谓 GPRS 模块就是分站中的 DTU 部分。不论是我们日常邮寄信件还是互联网通信，要通信就要有地址，在互联网上地址是由两个地址字段组成的。其中一个是 IP 地址，另一个是端口号。IP 地址表达的是将数据送到哪里，端口号表达的是将数据送给那个应用程序。如果我们非要用邮寄信件的地址比喻的话IP 地址就相当于门牌号：XX 市 XX 街 XX 号，端口号就相当于收件人：XX 人。没有门牌号邮递员就不知道将信件送到哪里，没有收件人邮递员就不知道将信件送给这个地址中的哪

4、一个人。IP 地址是由 4 个字段组成，中间用点隔开，每个字段最多用 3 位表达，共有 12 位。如 192.168.0.1 就是一个 IP 地址。北京捷麦通信器材有限公司 地址：北京市丰台区芳城园一区 17 号楼日月天地 B 座 1505 室 网址：http:/ 电话：400-601-3266 12 位的 IP 地址所能表示的地址号码有限，为了使这个地址系统能够容纳更多的互联网终端，实际应用中往往采用给有些终端固定的 IP 地址，给有些终端非固定 IP 地址的方式扩大 IP 地址的容量，一个固定 IP 地址的终端占用一个 IP 地址号码资源，一个非固定 IP 地址的终端只有在与网络连接后才由

5、网络分配一个 IP 地址，当这个终端与网络断开连接后这个刚才分配的 IP 地址由网络收回，如果有其它非固定 IP 地址终端申请使用互联网系统再将这些 IP 地址号分配给其它非固定 IP 地址终端使用。这种非固定的、动态分配的 IP 地址称为动态 IP 地址。现实中的很多互联网终端都是动态 IP 地址终端，比如家中上网的 ADSL 用户，使用 GPRS 上网的手机用户。固定 IP 地址终端与 IP 地址是一一对应的，动态 IP 地址终端可以做到少量的 IP 地址为较多的动态IP地址终端服务。下图是互联网中按IP地址是否固定来将终端分类的示意图。互联网固定IP终端动态IP终端固定IP终端固定IP终

6、端动态IP终端动态IP终端 分站（DTU）采用什么样的 IP 接入方式,和主站(DSC)采用什么样的 IP 接入方式是建立 GPRS 网络所要介绍的重点.分站（DTU）是通过 SIM 卡成为移动公司的用户的，就像我们的手机是插上 SIM 卡才能通信一样，SIM 卡有两种 IP 地址方式,一种是动态 IP 的方式，一种是固定 IP 的方式，固定 IP 方式的 SIM 卡费用昂贵，大部分的 DTU 使用 GPRS 上网都是使用动态 IP 的 SIM 卡，也就是说大部分的 DTU 是动态 IP 接入互联网的。在本文下面的讨论中我们设定 SIM 卡的IP 是动态的。中心站点（DCS）往往处在上网条件好

7、并且比较固定的地理位置，中心站点（DCS）的上网方式就比较多种多样，既有动态 IP 的方式，如 ADSL、3G、无线上网等。也有固定IP 的专线上网方式。要通信就要知道对方的 IP，如果对方的 IP 是动态的，就要有办法知道对方的动态 IP，并能够将数据送达对方，这个过程就是 GPRS 模块的通信的建立过程。根据 DCS 的 IP 是否固定通信建立过程各不相同，主要有如下几种方式。2 DSC 是固定是固定 IP 的通信的通信建立方式建立方式 DSC 是固定 IP 的网络形式见下图：北京捷麦通信器材有限公司 地址：北京市丰台区芳城园一区 17 号楼日月天地 B 座 1505 室 网址：http:

8、/ 电话：400-601-3266 互联网分站G400动态IP中心站点DCS固定IP分站G400动态IP分站G400动态IP分站G400动态IP DSC 是固定 IP 的通信过程比较简单，DTU 上线后，系统分配一个动态 IP 给这个 DTU，DTU 根据中心站点（DCS）的 IP 地址将分配的动态 IP 和自己的站点号报告给 DCS，DCS在自己的存储区中建立一个站点号和动态 IP 的对照表，这个表格叫注册表，完成的这个过程叫注册。如果是 DCS 要发起一次通信，DCS 首先要查找这个注册表，根据要通信的站点号找到相应 DTU 的动态 IP，根据这个动态 IP 发起一次通信。如果是 DTU

9、向 DSC 发起一次通信，由于 DSC 的 IP 是已知的，根据 DSC 的 IP 直接发起一次通信就可以了，数据到达 DSC后 DSC 查找注册表就能判断那个 DTU 发起的通信。注册表的形式见下表：DTU 站点号 动态 IP 地址 站点 1 263.186.120.3 站点 2 263.186.120.7 站点 3 263.186.135.12 DTU 下线前要向 DSC 发送注消指令，收到注销指令后将注册表中关于这个站点的记录删除。如果系统的 DSC 的 IP 是固定的，在 DTU 端需要设置 DCS 的 IP 地址和使用端口设置的界面如下。在 DCS 端需要设置 IP 的方式为固定 I

10、P。关于系统设置的参数主要是这个固定的 IP 地址。本公司生产的 G400 型 GPRS 模块就可采用这种连接方式。3 DSC 是是动态动态 IP 的的动态域名解析方式动态域名解析方式 要清晰域名解析法首先要重温一下互联网中域名的概念。上文说到 IP 地址是每个上网终端的唯一地址，但这种地址的表示方式很不容易记忆和联想，为了记忆和传播方便使用了北京捷麦通信器材有限公司 地址：北京市丰台区芳城园一区 17 号楼日月天地 B 座 1505 室 网址：http:/ 电话：400-601-3266 给 IP 地址起一个容易记忆的名字的方法，给 IP 地址起的名字就就叫域名。域名的组成是由若干个从 a

11、到 z 的 26 个拉丁字母及 0 到 9 的 10 个阿拉伯数字及“-”、“.”符号构成并按一定的层次和逻辑排列的。目前也有一些国家在开发其他语言的域名，如中文域名。我们日常登陆的网页都是以域名表达地址的，如 、。而互联网上的地址是以 IP 地址的方式表达的，这就需要互联网上有一个将域名转换成 IP 地址的服务设备，这个设备就是域名解析服务器。域名解析服务器中存储有大量的域名与 IP地址对应关系的表格，当终端以传送数据的目的域名传送数据时，终端首先将域名传给域名解析服务器，域名解析服务器将这个域名对应的 IP 地址传送给终端，终端获得 IP 地址后再将目标 IP 和数据一同传送给网络，网络将

12、数据发送到对应 IP 地址的网络终端。使用域名传输数据还有一个非常大的好处，如果终端的 IP 地址发生了变化，系统只需改变域名解析服务器的表格内容，而不必改变别人登陆这个终端的域名。动态域名解析法的通信时网络的关系见下图：中心站点DCS动态IP域名A动态域名解析服务器互联网分站DTU动态IP分站DTU动态IP分站DTU动态IP分站DTU动态IP 在这个图中增加了动态域名解析服务器。使用动态域名解析方式组建上图中的网络，首先要申请一个域名并选择一个动态域名解析服务的网络服务商。为了下面的描述方便我们称这个申请的域名叫域名 A 当无固定 IP的 DCS上网获得动态 IP后首先向动态域名解析服务器发

13、送一个在这个服务器上注册的注册信息，告诉动态域名解析服务器我的域名和我的动态 IP 是什么。DTU 上网后要向网络发送域名解析申请，网络将 DCS 的动态 IP 传送给 DTU，这样就完成了动态域名解析的过程。DTU 在动态域名服务器上获得 DCS 的 IP 地址后的通信过程与 DCS 是固定 IP 的通信相同。至于网络是如何找到动态域名解析服务器的问题属于互联网的功能，我们无需深究，我们只有知道互联网有这样的功能就可以了。当 DCS 因某种原因下线后重新上线并重新获得新的 IP 地址，DCS 要重新在动态域名解析服务器上注册。DTU 也会使用一种方法（通过 TCP/IP 的连接和 UDP 的

14、心跳超时）感受到 DCS 的下线，如果 DTU 感受到 DCS 下线，DTU 也会重新向网络发送动态域名解析申请，获得新的动态 IP 地址。一般来说动态域名解析服务器由互联网运营商提供，比较著名的有“花生壳”品牌。北京捷麦通信器材有限公司 地址：北京市丰台区芳城园一区 17 号楼日月天地 B 座 1505 室 网址：http:/ 电话：400-601-3266 有的互联网运营商是免费提供这种服务，有的是收费的。一般来说免费的动态域名用于用户体验，但连接速度较慢，正式使用应该使用收费的动态域名。如果系统的 DSC 的 IP 是动态的，在 DTU 端需要设置 DCS 的动态域名和使用端口，设置用软

15、件N 型 GPRS 模块设置和测试软件，设置时的连接和界面如下。在 DCS 端需要设置 IP 的方式为固定 IP。4 DSC 是是动态动态 IP 的的数据中转数据中转方式方式 数据中转法通信时网络的关系如下图：互联网分站DTU非固定IP中心站点DCS非固定IP有域名分站DTU非固定IP分站DTU非固定IP分站DTU非固定IP数据中转服务器固定IP 在这种方式中无论是 DCS 或 DTU 上网，都向数据中转服务器发送注册信息，注册信息说明自己的站点号，动态 IP 地址。数据中转服务器在存储区中建立一个站点号和动态 IP的对照表。当站点间要发送数据给另一个站点时，在发送数据中标明发送的目的站点和源

16、站点，数据中转服务器根据目的站点查表找到目的站点的动态 IP 地址，将数据发送给目的站点。中转服务器一般由 GPRS 模块的生产商提供，如捷麦公司的 G200 型号的 GPRS 模块就采用这种数据的传输方式。本公司生产的 G400 型 GPRS 模块就可采用这种连接方式。5 三种组网方式的比较：三种组网方式的比较：中心站固定 IP 动态域名解析 数据中转 中心站固定费用 高：固定 IP 费用 较高：域名申请费用 动态 IP 费用 较低 通路建立时间 快 较慢 快 数据收发时间 快 快 较慢 应用软件对通信数据的使用方式 通过动态链接库或虚拟串口 通过动态链接库 或虚拟串口 通过串口 GPRS 模块型号 G400 G400 G200 北京捷麦通信器材有限公司 地址：北京市丰台区芳城园一区 17 号楼日月天地 B 座 1505 室 网址：http:/ 电话：400-601-3266