一、系统简介
环保、市政、热网等行业的用户数据采集、抄送,是一个十分典型的分布式数据采集系统,由于各个用户单位所覆盖的地域范围较广(几公里到几十公里不等),且用户数量会随着时间的推移而发生变化,因而采用GPRS/CDMA无线通信手段完成数据采集已得到业内普遍的认同。
该系统有三大部分组成:
(1) 数据管理中心
各个采集点的数据通过无线通信网络汇总到数据管理中心,在此进行处理、实时显示;中心的服务器通过防火墙连接在Internet上,可供客户端远程访问;根据需要,中央控制室可以设置有模拟屏或投影仪,可实时、清晰地显示各个采集点的相关信息。
如果热网站点不多,中心服务器采用普通的计算机即可。计算机上运行客户的应用软件,对GPRS终端采集上来的数据进行处理。应用软件通过特定的接口接受GPRS终端的数据。我公司的GPRS终端提供了非常灵活的应用接口:
第一种:ActiveX控件,如果用户软件采用VB平台,采用该控件非常方便;
第二种:动态链接库,如果用户软件采用VC,Delphi等平台,可采用该接口;
第三种:组态软件驱动,目前,国内比较有名的组态王、力控均提供了我公司GPRS终端的底层驱动;使用这些组态软件可方便地与我们的GPRS终端连接;
第四种:虚拟串口驱动,任何应用软件均可借助于该驱动与我们的GPRS终端通信,而无须任何更改。
(2) 无线通信系统
指GPRS网络或CDMA网络,采用这种方式通信,有以下优点:
· 实时性好:
由于GPRS或者CDMA永远在线的特性,中央控制室与各个分控点的通信链路可保持永远畅通;
· 网络覆盖好,通信的抗干扰性好:
经过中国移动、中国联通多年的建设和优化,目前,公共无线数字网络的覆盖已无处不在,借助于GSM或者CDMA网络通信,无须考虑建筑物遮挡、盲区等导致通信链路不畅的问题;
· 设备投资小:
无须购置收、发电台、庞大的天线等设备,大大降低系统的投资;
· 运行费用低廉:
由于采用公共网络,无须支付频率使用费,同时,数据传输按照流量计费,且移动、联通公司推出了多种非常灵活的计费方式,如各种包月制的套餐等,整个系统的运行费用可降到很低的水平;
· 工程建设方便、系统的后续维护非常简单
(3) 现场数据采集、传输系统
现场数据采集、传输系统主要包括各种仪表、数据传输终端,用来采集热用户的蒸气温度、压力、流量等数据,并通过无线网络实时传送到中央集控室。
二、系统设备配置
组建该GPRS数据采集系统的主要设备清单如下:
1、GPRS DTU:每个站点一般1台,通过RS232或者RS485与现场仪表等设备连接;如设备本身只提供4~20mA模拟量接口,则需配备模拟量――RS485、或者模拟量――RS232的转换器;
2、SIM卡:每个GPRS DTU 1张,向移动公司购买,可根据实际数据量的大小,选用合适的资费套餐;比如在上海地区,套餐资费见下一节描述。
3、数据中心服务器:也可用一般配置的计算机代替,该计算机要求连接在互联网上,最好有固定的IP地址。
4、应用软件:运行在数据中心服务器上,我们提供免费的通信接口。接口软件的形式见前面描述,根据实际需要选择。
5、如果采用中国移动的VPN业务,对设备本身没有影响,只是GPRS终端接入时,采用移动公司提供的用户名、密码、或者接入点(APN)等。
三、运行费用分析
运行费用主要是数据传输的通信费用,交给移动公司。现在各地的移动公司都在大力拓展增值数据业务,这一块优惠的资费政策很多,具体可咨询当地的移动公司。以下是上海移动公司公布的资费标准,供参考:
方案月租费包含流量(MB) 超出后流量资费(元/KB) 自由套餐0 0 0.03 20元套餐20 50 0.01 100元套餐100 800 0.01 200元套餐200 2000 0.01,封顶500元备注:
1、国内漫游不收取漫游费用;
2、国际漫游费用单独收取;
四、关于无线虚拟专网(VPN:Virtual Private Network)
1、何为无线VPN(VPDN)
在组建基于GPRS/CDMA无线数据采集系统时,有些行业的客户对数据的安全性、保密性非常敏感,而一般的GPRS/CDMA数据采集系统,其传输的数据要经过GPRS/CDMA网、Internet网,而后送到数据中心,这些数据在经过这些公共网络时,可能存在安全隐患。
针对这个问题,移动公司(GPRS)、联通公司(CDMA)都推出了VPN(联通公司叫做VPDN)业务,它为我们提供了一种通过公用网络,安全地对企业内部专用网络进行远程访问的连接方式。
我们知道:一个网络连接通常由三个部分组成:客户机、传输介质和服务器。VPN同样也由这三部分组成,不同的是VPN连接使用隧道作为传输通道,这个隧道是建立在公共网络或专用网络基础之上的,如:Internet或Intranet。要实现VPN连接,企业内部网络中必须配置有一台基于Windows NT或Windows2000 Server的VPN服务器,VPN服务器一方面连接企业内部专用网络,另一方面要连接到Internet,也就是说VPN服务器必须拥有一个公用的IP地址。当客户机通过VPN连接与专用网络中的计算机进行通信时,先由ISP(Internet服务提供商)将所有的数据传送到VPN服务器,然后再由VPN服务器负责将所有的数据传送到目标计算机。
VPN使用三个方面的技术保证了通信的安全性:隧道协议、身份验证和数据加密。客户机向VPN服务器发出请求,VPN服务器响应请求并向客户机发出身份质询,客户机将加密的响应信息发送到VPN服务器,VPN服务器根据用户数据库检查该响应,如果账户有效,VPN服务器将检查该用户是否具有远程访问权限,如果该用户拥有远程访问的权限,VPN服务器接受此连接。
在GPRS/CDMA无线数据采集系统中,GPRS/CDMA DTU可看作是客户机,每次接入时,VPN服务器需要对它进行身份验证。采用VPN服务时,GPRS/CDMA DTU要使用移动公司或者联通公司提供的专用的SIM卡(GPRS网络)或者UIM卡(CDMA网络),通常,SIM卡和UIM卡还进行了IP地址绑定。所谓IP地址绑定是指:每次DTU拨号上网时,所获得的IP地址是固定的(GPRS网或者CDMA网网内地址)。而如果没有进行IP地址绑定,或者是未采用VPN业务,则GPRS/CDMA DTU每次拨号上网时,获得的IP地址是动态的。绑定了IP地址可以为无线网络设计带来了更多的灵活性。
2、对GPRS/CDMA DTU有何要求
采用VPN,对GPRS/CDMA DTU有一些特殊的要求。
对于GPRS DTU,它在拨号时使用的APN(接入点)不是通常的“CMNET”,而是移动公司提供的专用APN;
对于CDMA DTU,则要使用联通公司提供的用户名、密码进行拨号,而不是通常用的用户名“CARD”、密码“CARD”。
此外,DTU还需要通过PPP协议进行用户身份验证,验证方法包括:PAP协议、CHAP协议、SPAP协议、MS-CHAP等等,比较常用的是PAP和CHAP。以上身份验证由企业的VPN服务器执行。
我公司的GPRS/CDMA DTU完整地支持组建VPN网络所需要的所有功能。
3、无线VPN带来的好处
简单而言,有2个方面:
第一, 增强数据的安全性。VPN采用了身份验证、数据加密等多种手段,可以大大增强GPRS/CDMA数据采集系统的安全性;
第二, 如果同时绑定了IP地址,则可以为无线网络的设计带来更多的灵活性。
五、数据中心的IP地址问题
这个问题在组建GPRS/CDMA数据采集系统时,是所有用户都要面临的问题。数据中心的IP地址问题有以下几种方式:
1、固定IP地址
从系统运行的可靠角度而言,数据中心具有固定IP地址是最好的选择,而且,这对于将来系统增加新的、更强大的功能(比如:无线视频监控)也非常方便,但是,申请固定IP地址需要支付较大的一笔月租费,而且,如果数据采集系统本身规模就不大,这就更不经济了。
2、动态域名解析
也可以通过域名解析解决数据中心的IP地址问题。
用户向ISP(Internet Service Provider)申请一个域名服务,并将此域名配置到GPRS/CDMA DTU中,则每次拨号时,DTU就可以通过域名解析连接到服务器,无须服务器具有固定IP地址了。用户需要向ISP支付域名服务的费用,通常这个费用比申请固定IP地址低得多。但是,采用域名解析,系统的稳定性在很大程度上取决于域名解析服务器的工作状况,而域名服务器通常是由ISP提供的。
3、ADSL拨号,短消息通知IP
客户可以采用价格低廉的ADSL拨号连接Internet,每次拨号连接所获得的IP地址都是动态的,这个IP地址以短消息的方式通知GPRS/CDMA数据采集系统中的每个DTU,DTU接受到短消息后,就以此IP地址进行连接。
采用这种方式就无须支付任何月租费用了。缺点是每次ADSL拨号后,如果要进行数据传输,都需要用短消息通知每个DTU数据中心的IP地址。这种方式特别适用于数据传输不是很频繁、也无须DTU永远在线的情况。