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1、基于APN/VPDN专网业务实现GPRS DTU无线数据传输方案1、前言利用GPRS无线传输技术，基于GPRS 网络，通过APN/VPDN专网业务，利用才茂通信DTU无线传输终端设备，可以为电力、水利、热网、环保、交通等行业提供实时的数据传输、采集、发布、远程管理与控制、实现远程无线数据传输的完美解决方案。2、关于GPRS、APN与VPDN2.1、GPRS（General Packet Radio Service）通用无线分组业务所谓GPRS，是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接。GPRS充分利用共享无线信道，采用IP Over PPP实现数据终端的高速、远
2、程接入。作为现有GSM网络向第三代移动通信演变的过渡技术（2.5G），GPRS在许多方面都具有显著的优势。 GPRS有下列特点及优点：1）、可充分利用现有资源-中国移动全国范围的GSM电信网络，灵活、方便、快速、低建设成本地为用户数据终端提供远程接入网络的部署；2）、传输速率高，GPRS数据传输速度可达到57.6Kbps，最高可达到115Kbps170Kbps，完全可以满足用户应用的需求，下一代GPRS业务的速度可以达到384Kbit/s；3）、接入时间短，GPRS接入等待时间短，可快速建立连接，平均为两秒；4）、提供实时在线功能 “alwaysonline”，用户将始终处于连线和在线状态，这
3、将使访问服务变得非常简单、快速；5）、资费便宜，计费合理：GPRS是按流量计费的，GPRS用户只有在发送或接收数据期间才占用资源，用户可以一直在线，按照用户接收和发送数据包的数量来收取费用，没有数据流量的传递时，用户即使挂在网上也是不收费的。GPRS业务，具有接入迅速、永远在线、流量计费等特点，在远程突发性数据实时传输中有不可比拟的优势，特别适合于频发小数据量的实时传输,因而GPRS业务在某些行业上有特殊的应用。如：城市公用事业实时监控维护系统煤气调压站实时数据采集和自动控制自来水、污水管网实时监控和维护热力系统实时监控和维护电力系统城市中压电网实时监控和自动补偿2.2、APN与VPDN2.2
4、.1、APN(Access Point Name)APN即“接入点名称”：用来标识GPRS的业务种类，俗称虚拟局域网。根据企业对网络安全的特殊要求，采用了多种安全措施，主要包括：通过一条2M 专线接入移动公司GPRS网络，双方互联路由器之间采用私有IP地址进行广域连接，在GGSN与移动公司互联路由器之间采用GRE隧道。为客户分配专用的APN，普通用户不得申请该APN。用于GPRS专网的SIM卡仅开通该专用APN，限制使用其他APN。客户可自建一套RADIUS服务器和DHCP服务器，GGSN向RADIUS服务器提供用户主叫号码，采用主叫号码和用户账号相结合的认证方式；用户通过认证后由DHCP服务
5、器分配企业内部的静态IP地址。端到端加密：移动终端和服务器平台之间采用端到端加密，避免信息在整个传输过程中可能的泄漏。双方采用防火墙进行隔离，并在防火墙上进行IP地址和端口过滤。2.2.2、VPDN（Virtual Private Dial-up Network）VPDN即虚拟拨号专用网：采用专用的网络安全和通信协议，可以使企业在公共网络上建立相对安全的虚拟专网。VPN用户可以经过公共网络，通过虚拟的安全通道和用户内部的用户网络进行连接，而公共网络上的用户则无法穿过虚拟通道访问用户网络内部的资源。3、DTU无线数据传输终端DTU(Data Transfer Unit),全称数据传输单元,为用户
6、提供高速、永远在线、TCP/UDP 透明数据传输的工业级无线终端设备。产品采用高速高性能工业级ARM9 嵌入式处理器或者X86 架构高性能嵌入式处理器，以实时操作系统为软件支撑平台，超大内存，内嵌自主知识产权的TCP/IP 协议栈，为用户提供高速，稳定可靠，数据终端永远在线，多种协议转换、虚拟专用网络的系统应用。针对网络流量控制的用户，DTU 产品支持语音，短信，数据触发上线以及超时自动断线的功能。同时也支持双数据中心备份，以及多数据中心同步接收数据等功能。4、需求概述才茂通信工业级无线DTU数据传输终端，广泛应用于电力集中抄表、水表集中抄表、热网监控、燃气监控、水利监控、环保检测、石油检测、
7、安防监控、气象检测以及地震监测等行业。5、组网方案1、各类PLC通过RS232或RS485方式与才茂通信DTU连接；2、开通APN专网业务，即中心端采用APN专线， 所有点都采用内网固定IP。 此种方式是在用户管理中心与移动公司GPRS网络之间开通一条2M 的APN专线接入，在双方互联路由器之间采用私有固定IP地址进行广域连接，在GGSN与移动公司互联路由器之间采用GRE隧道。为客户分配专用的APN，普通用户不得申请该APN。用于GPRS专网的SIM卡仅开通该专用APN，限制使用其他APN。得到APN后，给所有DTU传输终端及中心分配移动内部固定IP。移动终端和服务器平台之间采用端到端加密，避
8、免信息在整个传输过程中可能的泄漏。双方采用防火墙进行隔离，并在防火墙上进行IP地址和端口过滤。此种方案无论实时性，安全性和稳定性较任何其他的组网方式都有大大提高，适合于安全性要求较高、数据点比较多、实时性要求较高的应用环境，在资金允许的情况下是最佳的组网方式。6、系统组成本方案系统主要由各类PLC终端或采集终端、才茂无线数据传输终端DTU、GPRS无线网络及通讯网络、管理电脑、系统软件等组成。5.1、各类具备RS232或RS485通讯接口的PLC终端；5.2、才茂无线数据传输终端DTU；5.3、利用GPRS无线网络及通讯网络；5.4、行业应用软件及管理电脑；7、网络拓扑图网络拓扑图8、数据的传
9、输及处理 各类PLC终端通过RS232/485通讯接口，直接或通过总线汇集，与才茂通信DTU传输终端进行连接。当DTU通过GPRS网络与用户管理中心建立透明传输通道后，DTU随即将接收到来自PLC数据，通过无线远距离数据透传功能，将数据原封不动的发送到用户管理中心（的系统主机上），用户管理中心通过行业管理软件，实现对数据的采集与处理。当用户管理中心发送的管理命令到达DTU时，DTU同样将数据送至各PLC终端，实现对数据的双向透传，以及对设备的远程维护与管理。9、产品介绍才茂通信CM3160P/CM3160EP GPRS DTU是一款工业级无线数据传输设备，工业级设计，通过移动GPRS网络为用户
10、提供透明TCP无线远距离数据传输或者透明UDP无线远距离数据传输的功能。CM3160P支持串口RS232接口，CM3160EP支持RS485接口或者TTL接口。采用工业级高性能嵌入式处理器，以实时操作系统为软件支撑平台,超大内存,内嵌自主知识产权的TCP/IP协议栈；支持RS232接口或者RS485即可，设备可以直接客户的串口/RS485设备相连；设备支持双数据中心备份，以及多数据中心同步接收数据等功能；设备提供在线维持技术，保持数据终端永久在线，保存数据链路任何时候畅通，实现高速、稳定、可靠的TCP/UDP透明数据传输功能。正对对网络流量和产品功耗比较敏感的客户，本产品支持语音、短信、数据触
11、发上线以及超时自动断线的功能，降低流量降低产品功耗，实现低功耗功能。本品拥有ARM9工业级处理器和智能三级保护，它不但通过电力3000V电击测试，同时设备有加装在线维持专利技术，产品性能稳定可靠。 本品已广泛应用于电力集中抄表、水表集中抄表、热网监控、燃气监控、水利监控、环保检测、气象检测、地震监测，交通控制等等行业。产品特性：工业级设计 工业级CPU：工业级高性能嵌入式处理器。 工业级无线模块：采用工业级无线模块，抗干扰强，传输稳定。 实时操作系统：采用带完善TCP/IP协议栈的实时操作系统。 强化电路板：PCB采用遵循20H和3W原则，同时公司所有产品电路板都采用生益材质来生产，确保板材的
12、稳定可靠。 工业级元器件：整机元器件采用严格筛选的工业级元器件来生产。 工业级电源：宽压电源设计，电源适应范围为DC5VDC35V，内置电源反向保护和过压过流保护。稳定可靠 三层系统保护：在原来两级（软件保护+CPU内置看门狗WDT保护）系统保护的基础上，增加一级系统虚拟值守VWM（Virtual Man Watch）检测保护功能，网络异常、或者系统收到强干扰异常时，系统会重新彻底复位，相当于维护人员上门拔电，彻底解决了业内系统异常是需要上门拔电的麻烦，保证系统稳定可靠。 UIM/SIM卡ESD保护：1.8V/3V/5V标准的推杆式用户卡接口，内置15KV ESD保护。 串口ESD保护：RS2
13、32/RS485/TTL/RS422,内置15KV ESD保护。 金属外壳：采用金属外壳，防辐射，抗干扰；外壳和系统安全隔离，防雷设计；符合电力安规要求；防护等级为IP41；特别适合于环境恶劣的工业控制领域。 所有无线模块都有通过CGD认证或者FCC认证或者CE认证。 DNS自动获取：自动获取DNS，不再需要人工配置输入DNS；规避了因为选择的DNS服务器异常，导致DTU设备当机的严重现象。 完善的协议栈：新系统加载了完善的TCP/IP协议栈，采用了完善的TCP/IP协议栈；使网络通信性能优异，掉线概率极大降低。 EMC性能优异：通过电力3000V电击测试，特别适合在工业领域环境恶劣下使用；系
14、统EMC/EMI优异，系统稳定可靠；通过EMC测试；公司产品2010年荣获“中国工控行业客户满意最佳供应商”。功能强大1. TCP透明数据传输和UDP透明数据传输；支持多种工作模式2. 支持虚拟数据专用网（APN/VPDN）3. 支持双数据中心备份及多数据中心（8个）接受数据，最大支持发送中心达256个4. 智能防掉线，支持在线检测，在线维持，掉线自动重拨，确保设备永远在线5. 远程唤醒：支持短信、语音、数据等唤醒方式以及超时断开网络连接6. 支持固定IP通信方式；支持DDNS动态域名通信方式7. 丰富I/O控制和告警口：支持6路告警输入，支持6路输出控制8. 支持无线拨号上线指示；支持I/O
15、管脚硬件复位DTU9. 支持短信远程配置，远程控制；支持短消息告警10. 数据包传输状态报告11. 19.支持RSA，RC4加密算法12. 标准的AT命令界面13. 支持telnet功能14. 可以用做普通拨号MODEM15. 低功耗设计：休眠功耗1mA，待机功耗15mA，通信功耗35mA16. 支持串口软件升级17. 同时支持LINUX、UNIX和WINDOWS操作系统简单易用 图形化配置工具：完善的图形化配置工具，提供快速配置功能，实现客户快速配置；提供批量配置功能，实现批量设备的配置。 中心软件：提供C#，VC，VB，DEPHI中心端软件，方便客户测试。 丰富第三方软件支持：包括亚控软件
16、，三维力控软件在内的业内主要中心端软件支持（驱动中选择“厦门才茂（桑荣）”或者“桑荣”的驱动 ），可以直接方便购买第三方软件来上项目，实现快速稳定低成本地完成项目。 丰富接口：才茂DTU系列产品，可以提供RS232接口或者RS485接口或者TTL接口或者RS422接口或者USB接口或者RJ45以太网接口，全接口支持。 完善的网络支持：才茂DTU系列产品，提供包括2G网络（GSM网络），2.5G网络（GPRS网络），2.75G网络（EDGE网络），3G网络（WCDMA网络、EVDO网络、TD-SCDMA网络），4G网络（HSPA+网络、LTE网络），全网络的产品支持。 提供多种动态库DLL：公司提供C# ，VC，VB，DEPHI中心端软件的动态库支持，并提供使用说明文档，方便客户自行快速开发中心端应用软件。 检查软件：提供串口调试软件，网络速度检测软件，提供不同的调试等级输出，方便客户查看各种信息，快速定位问题。