1 方案设计
本文的无线数据终端点对点数据传输是指终端之间通过网络相互进行数据传递的通信。
本文为用户提供了两套可选方案,通过对DTU终端的配置进行选择。
1.1 无线数据终端点对点数据传输方案一
方案一采用移动公司的GPRS服务,通过公共接入点CMNET接入网络。方案使用公共接入点的入网方式,使DTU的IP地址不固定,故用一台接入公网的固定IP地址的服务器保存和转发DTU上线后获得的动态IP地址,实现点对点连接。DTU终端代码实现是TCP C/S结构。
本方案的优点是费用低。方案采用公共接人点和动态IP地址,而非专用接入点和与SIM卡绑定的固定IP地址,只需要为SIM卡开通按流量计费的GPRS CMNET服务。本方案的缺点是需要一台接入公网的固定IP地址的服务器,DTU间接获取IP。虽然一台接入公网、固定lP地址的服务器也需要向运营商支付费用,一般企业至少会有一台接入公网的服务器,所以对DTU点对点方案而言,这个费用可以忽略。
本方案适合对网络安全性低,费用控制严格的应用。
(1)组网方式见图1。
(2)网络资源
须申请以下网络资源:一个公网固定IP地址;GPRSIP地址分配,由CMNET动态地为GPRS数据终端分配IP地址。
(3)资费标准
GPRS套餐费;公网固定IP地址使用费,一般企业至少会有一台接入公网的服务器,所以对WDTU点对点方案而言,这个费用可以忽略。
1.2 无线数据终端点对点数据传输方案二
方案二采用从移动公司申请专用的APN(Access PointName)组建专用网。申请了专用的APN后,移动公司可以为SIM卡分配固定的IP号(即DTU固定IP号)。DTU采用固定IP地址的方式接入专用网,进行数据通信。
本方案的优点是网络安全性高。域内的用户只能相互访问,与外界完全隔离,可以提供较高的安全性。DTU的IP地址可以固定,DTU终端实现方便。本方案的缺点是费用高,方案要计算向移动公司租用APN的费用。
(1)组网方式见图2。
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(2)网络资源
须申请以下网络资源:分配专用APN;GPRS专线IP地址分配,为GPRS数据终端分配IP地址,根据需要而定。
(3)资费标准
APN费用;GPRS套餐另行计算。
2 硬件设计
无线数据传输终端的硬件平台用一个ARM7TDMI的处理器SEP3203作为处理器。SEP3203处理器是由江苏东大集成电路系统工程技术有限公司设计的16/32位RISC微控制器,面向低成本手持设备和其他通用嵌入式设备,为用户提供了,面向移动终端应用的丰富外设、低功耗管理和低成本的外存配置。
存储设备由一个8 MB的SDRAM和一个2 MB的FLASH组成。
电源系统为一个5~48 V的宽压输入电源系统,其中标准电压为12 V输入。12 V输入电压经过1个LM2576芯片变压到5 V,5 V电压通过一组二极管变压到4.2 V(GPRS模块的工作电压),同时又通过一个LM317芯片将5 V电压变压到3 V(处理器芯片的工作电压),3 V电压通过一个二极管得到2.5 V电压(处理器芯片的另一个工作电压)。
两个RS 232接口分别连接工业现场的RS 485接口和GPRS无线模块。
无线数据传输终端的硬件结构可以参照图3,其中SEP3203即为使用ARM7TDMI的处理器。
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3 软件设计
实现DTU点对点数据传输要解决的关键问题是两台DTU如何获得对方的IP地址,建立通信链路。
DTU配置后进人工作状态,首先DTU根据配置信息确定采用哪一套点对点数据传输方案。
DTU点对点数据传输配置为方案一时,DTU通过GPRS模块接入网络,移动公司CMNET服务器为他分配的是动态IP地址。方案利用一台固定IP地址的服务器转发DTU上线后获得的IP地址,DTU之间建立的通信链路采用TCP Server/Client模式。一台DTU作为TCPServer,他通过PPP拨号接入网络后,把CMNET分配给他的IP地址和自己ID号发送给固定IP地址的服务器保存;另一台DTU作为TCP Client,他通过PPP拨号接入网络后,根据配置信息中他需要连接的DTU Server的ID号,从固定IP地址的服务器获得相应的IP地址。这样两台DTU就可以连接了。
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(1)点对点数据传输的Server端
当DTU作为点对点数据传输的Server端时,他只工作在永远在线模式。
当他接入网络后,首先会向固定IP地址的服务器注册自己的ID号和IP号,然后会根据配置程序定义的心跳包间隔时间,向服务器发送心跳包,证明自己处于联网状态,以便于点对点数据传输的Client端获取他的IP号。
(2)点对点数据传输的Client端
当DTU作为点对点数据传输的Client端时,他同样有3种工作模式:永远在线模式、定时工作模式、数据触发模式。
当他接入网络后,首先从固定IP地址的服务器获得要连接的DTU Server的IP号,与DTU Server建立连接后,进入配置的工作模式下执行。
DTU点对点数据传输配置为方案二时,DTU通过GPRS模块接入移动公司建立的专用APN网络,每个接入网络的DTU的IP地址固定。
DTU之间建立的数据传输链路采用TCP Server/Client模式。一台DTU作为TCP Server,他通过PPP拨号接入网络后,等待客户端的连接;另一台DTU作为TCPClient,他通过PPP拨号接入网络后,根据配置信息中他需要连接的DTU Server的IP地址和端口,向DTU Server发其连接请求。
方案二的工作方式与方案一的类似,因为这时DTU的IP地址是固定的,所以DTU Servet和DTU Client的处理省去了向公网上固定IP地址注册IP和获取IP的工作。
4 结语
本文提出了DTU点对点通信的两种实现方案,并在DTU终端程序中实现了这两种方案。用户只需要在配置DTU终端时根据移动公司提供的服务选择其中的一种方案即可,不需要重新修改DTU的终端代码。
另外,在传统的C/S传输模式下,DTU一般作为数据采集中心的客户端。实现了DTU点对点通信后,DTUServer工作模式下时,DSC数据采集中心充当Client端,不仅方便数据服务中心架设,而且方便了通汛机制,无需DTU与DSC数据服务中心之间建立永远在线链路,如在电力系统中当需要抄表时,中心端主动连接DTU即可,不再受中心带宽问题而限制中心对多点方式下的终端数量,可以大大减轻中心组网问题。