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DTU (Data Transfer unit)，是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。DTU广泛应用于气象、水文水利、地质等行业。 DTU 硬件组成部分主要包括CPU控制模块、无线通讯模块以及电源模块 组网迅速灵活，建设周期短、成本低; 网络覆盖范围广; 安全保密性能好; 链路支持永远在线、按流量计费、用户使用成本低; CPU:工业级高性能ARM9嵌入式处理器，带内存管理MMU,200MPS, 16KB Dcache,16KB Icache FLASH:8MB，可扩充到32MB SDRAM:64MB，可扩充到256MB UART: CM 3160P: 1个RS232串口 串口速率: 110bps ~ 230400bps 数据位支持: 8位 或 7位 奇偶校验位: 无 或 奇数校验或 偶数校验 停 止 位: 1位 或 2位 流 控: 无 或 RTS/CTS CM 3160EP: 1个RS485接口(根据需要，可硬件跳线支持RS232/422/TTL) 串口速率: 110bps ~ 230400bps 数据位支持: 8位 或 7位 奇偶校验位: 无 或 奇数校验或 偶数校验 停 止 位: 1位 或 2位 流 控: 无 或 RTS/CTS 控制口:RS-232, 115200 bps, 8 data bits,1 stop bit, no parity (8N1) 指示灯:具有电源、通信及在线指示灯 天线接口:标准SMA阴头天线接口，特性阻抗50欧 UIM卡接口:3V/1.8V标准的推杆式用户卡接口 电源接口:标准的3芯火车头电源插座 语音接口:标准的耳机麦克风接口 4.1 TCP/UDP透明数据传输;支持多种工作模式。心跳包技术 4.2 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 4.3 支持RSA，RC4加密算法 4.4 支持虚拟值守VWM(Virtual Man Watch)功能，确保系统稳定可靠 4.5 支持虚拟数据专用网(APN/VPDN) 4.6 支持数据中心动态域名和IP地址访问 4.7 支持DNS动态获取，防止DNS服务器异常导致的设备当机 4.8 支持双数据中心备份 4.9 支持多数据中心同时接受数据 4.10支持短信、语音、数据等唤醒方式以及超时断开网络连接 4.11支持短消息备份及警告 4.12 多重软硬件看门狗 4.13数据包传输状态报告 4.14 标准的AT命令界面 4.15可以用做普通拨号MODEM 4.16支持telnet功能 4.17支持远程配置，远程控制 4.18通过串口软件升级 4.19同时支持LINUX、UNIX和WINDOWS操作系统 1)内部集成TCP/IP协议栈 GPRS DTU内部封装了PPP拨号协议以及TCP/IP协议栈并且具有嵌入式操作系统，从硬件上，它可看作是嵌入式PC与无线GPRS MODEM的结合;它具备GPRS拨号上网以及TCP/IP数据通信的功能。 2)提供串口数据双向转换功能 GPRS DTU提供了串行通信接口，包括RS232,RS485,RS422等都属于常用的串行通信方式，而且GPRS DTU在设计上大都将串口数据设计成"透明转换"的方式，也就是说GPRS DTU可以将串口上的原始数据转换成TCP/IP数据包进行传送，而不需要改变原有的数据通信内容。因此，GPRS DTU可以和各种使用串口通信的用户设备进行连接，而且不需要对用户设备作改动。 3)支持自动心跳，保持永久在线 GPRS通信网络的优点之一就是支持GPRS终端设备永久在线，因此典型的GPRS DTU在设计上都支持永久在线功能，这就要求DTU包含了上电自动拨号、采用心跳包保持永久在线(当长时间没有数据通信时，移动网关将断开DTU与中心的连接，心跳包就是DTU与数据中心在连接被断开之前发送一个小数据包，以保持连接不被断开)、支持断线自动重连、自动重拨号等特点。 4)支持参数配置，永久保存 GPRS DTU作为一种通信设备，其应用场合十分广泛。在不同的应用中，数据中心的IP地址及端口号，串口的波特率等都是不同的。因此，GPRS DTU都应支持参数配置，并且将配置好的参数保存内部的永久存储器件内(一般为FLASH或EEPROM等)。一旦上电，就自动按照设置好的参数进行工作。 5)支持用户串口参数设置 不同用户设备的串口参数有所不同，DTU连接用户设备的串口时，要根据用户设备串口的实际参数对DTU端进行相应设置，保证用户设备的正常通信和可靠数据传输。 较为专业的GPRS DTU还提供一些扩展功能，主要包括:支持数据中心域名解析、支持远程参数配置、远程固件升级、支持远程短信/电话唤醒、支持本地串口固件升级、提供短信通道、提供DTU在线、离线电平指示等。 更高级的DTU，也可给用户提供二次开发的功能;例如;通信插件、DLL、接口文档，以便用户根据自己的实际情况对DTU进行改造，完善DTU产品，使其更加的切合自身需求。 GPRS DTU上电后，首先读出内部FLASH中保存的工作参数(包括GPRS拨号参数，串口波特率，数据中心IP地址等等，事先已经配置好)。 GPRS DTU登陆GSM网络，然后进行GPRS PPP拨号。拨号成功后，GPRS DTU将获得一个由移动随机分配的内部IP地址(一般是10.X.X.X)。也就是说，GPRS DTU处于移动内网中，而且其内网IP地址通常是不固定的，随着每次拨号而变化。 我们可以理解为GPRS DTU这时是一个移动内部局域网内的设备，通过移动网关来实现与外部Internet公网的通信。这与局域网内的电脑通过网关访问外部网络的方式相似。 GPRS DTU主动发起与数据中心的通信连接，并保持通信连接一直存在。 由于GPRS DTU处于移动内网，而且IP地址不固定。因此，只能由GPRS DTU主动连接数据中心，而不能由数据中心主动连接GPRS DTU。这就要求数据中心具备固定的公网IP地址或固定的域名。数据中心的公网IP地址或固定的域名作为参数存储在GPRS DTU内，以便GPRS DTU一旦上电拨号成功，就可以主动连接到数据中心。 具体地讲，GPRS DTU通过数据中心的IP地址(如果是采用中心域名的话，先通过中心域名解析出中心IP地址)以及端口号等参数，向数据中心发起TCP或UDP通信请求。在得到中心的响应后，GPRS DTU即认为与中心握手成功，然后就保持这个通信连接一直存在，如果通信连接中断，GPRS DTU将立即重新与中心握手。 由于TCP/UDP通信连接已经建立，就可以进行数据双向通信了。 对于DTU来说，只要建立了与数据中心的双向通信，完成用户串口数据与GPRS网络数据包的转换就相对简单了。一旦接收到用户的串口数据，DTU就立即把串口数据封装在一个TCP/UDP包里，发送给数据中心。反之，当DTU收到数据中心发来的TCP/UDP包时，从中取出数据内容，立即通过串口发送给用户设备。 通过有线的数据采集中心，同时与很多个GPRS DTU进行双向通信。这是GPRS DTU应用系统中最为常用的方式。 DTU的主要功能是把远端设备的数据通过无线的方式传送回后台中心。如右图所示，要完成数据的传输需要建立一套完整的数据传输系统。在这个系统中包括:DTU，客户设备、移动网络、后台中心。在前端，DTU和客户的设备通过232或者485接口相连。DTU上电运行后先注册到移动的GPRS网络，然后去和设置在DTU中的后台中心建立SOCKET连接。后台中心作为SOCKET的服务端，DTU是SOCKET连接的客户端。因此只有DTU是不能完成数据的无线传输的，还需要有后台软件的配合一起使用。在建立连接后，前端的设备和后台的中心就可以通过DTU进行无线数据传输了，而且是双向的传输。 DTU已经广泛应用于电力、环保、LED信息发布、物流、水文、气象等行业领域。如上图所示，尽管应用的行业不同，但应用的原理是相同的。大都是DTU和行业设备相连，比如PLC，单片机等自动化产品的连接，然后和后台建立无线的通信连接。在互联网日益发展的今天，DTU的使用也越来越广泛。它为各行业以及各行业之间的信息、产业融合提供了帮助。 一. 电力行业:1.电力远程抄表, 2.变电站监测, 3.电力线路监测 , 4.配电网络柱上开关监测系统 DTU在电力远程抄表中应用拓扑图: DTU在电力远程抄表中应用拓扑图: 二. 水利行业: 1.水质监测, 2.水库闸门远程控制系统方案, 3.水利GPRS调度系统应用方案 4.水管网监 测系统, 5.水库自动监测系统 三. 石油行业: 1油气井的远程监控, 2.GPRS远程油田自动化监测监控系统, 3.燃气管网监控系统方案 四. 市政行业 : 1.路灯远程监控管理 2.管网远程监测 3.城市能耗监测 五. 环保行业 : 1.污染源监测 2.大气环境监测 3.噪音监测 4.粉尘监测 六. 农业应用: 1.大棚远程监测管理 2.水产养殖监测管理农 3.农业水泵监测管理 七. 其它行业: 1.仓库监控管理. 2.电梯远程监控 3.远程起重机管理系统，4.工业能耗监测方面的应用 5.加油站GPRS数据采集系统 6.GPRS气象信息采集系统 DTU最基本的用法是:在DTU中放入一张开通GPRS功能的SIM卡，DTU上电后先注册到GPRS网络，然后通过GPRS网络和数据处理中心建立连接，这条连接涉及了无线网络运营商，因特网宽带供应商，用户公司的网络情况，以及用户的电脑配置等环节，因此要建立这条连接需要把各部分都配置好。在本质上，DTU和数据处理中心建立的是SOCKET连接。DTU是SOCKET客户端，数据处理中心是SOCKET的服务端。SOCKET连接有TCP协议和UDP协议之分，DTU和中心要使用相同的协议，这个一般都有配置软件进行配置。给DTU配置好中心的IP地址和端口号后，则把DTU通过串口和用户的设备相连。在如图所示中，DTU和水文、电力、气象、环保等设备连起来放置在现场。DTU上电后首先注册到移动的网络，然后发送建立SOCKET的请求包给移动，移动把这个请求发送到因特网。中心的服务端软件接收到请求后建立连接，并发送应答信息。DTU发送的请求信息是因特网上的数据包，有一些原因会阻止中心收到连接请求包，这样也就不能建立连接。最常见的有中心的电脑上有杀毒软件、防火墙等把这些数据包给屏蔽了。另一是中心电脑是通过路由器上网的，在路由器上要设置数据转发。SOCKET连接建立后就可以双向通信了。 稳定性 由于GPRS DTU大多用于遥远的监测现场，因此GPRS DTU的稳定性就变得非常重要。2003年，市场上出现GPRS DTU产品，但并不成熟，导致用户普遍损失较大，给GPRS DTU形成不良口碑，也制约了其市场发展。2006年，市场上出现真正成熟稳定的GPRS DTU产品，情况有所好转，GPRS行业应用市场开始稳步发展。2008年，GPRS核心模块普遍内嵌TCP/IP协议，降低了技术门槛，然而也有很多厂家利用这种便利，在对GPRS通信技术并未深入了解的情况下推出的GPRS DTU，其产品存在各种性能隐患。 很多用户选用GPRS DTU，仅在前期做了一些简单测试就结束选型工作，实际上是很不充分的。如果选用了不稳定的GPRS DTU并大量应用, 无异于给自己的监测系统埋下了一颗定时炸弹!如何能够在一开始，就能全面而快速的测试GPRS DTU稳定性? 这已经成为一个重要课题!遗憾的是，大多GPRS DTU厂家都只是宣扬自己产品稳定性好，而对于具体的稳定性测试方法，则闭口不谈! 这里，是经过验证的GPRS DTU稳定性测试流程，希望帮助用户掌握一套全面的，可操作的GPRS DTU鉴别方法，这套测试方法，可以让很多质量低劣的GPRS DTU显出原形! 测试原因:测试GPRS DTU自己维持已建链路的能力，当没有数据时，GPRS DTU通过心跳保持自己的连接，GPRS DTU应至少能维持平均1小时以上的链路持续时间，不发生断线重连。 测试方法:让GPRS DTU连上数据中心后不发任何数据，观察它能维持链路多久，时间越长越好。本项测试临近结束时，应向数据中心和DTU各发几个数据包，来验证该DTU保持的 空闲链路是真实可用的，如果DTU或数据中心任何一方无法收到对方的数据包，则为不合格。 测试原因:数据中心在以后运行和维护过程中，肯定会出现临时停止暂停服务的情况，因此需要测试GPRS DTU在数据中心恢复后的快速恢复能力。 测试方法: 1)让数据中心关闭短时间，如1或是60分钟，在恢复数据中心，看DTU是否能快速连接上来，恢复时间的在5分钟内，越快越好，重复多次该项测试，DTU必须能100%恢复连接，只要出现一次DTU始终无法恢复连接的现象，即为不合格。 测试原因:测试GPRS DTU频繁收发小数据包的能力，因为日常运行中主要是小数据包的频繁双向收发。 测试方法:在数据中心和DTU端，每10秒向对方发送一个100字节左右的数据包，进行10分钟或是30分钟，峒同时进行统计，是否出现网络断线的情况，以及双方是否出现数据包丢失的情况，最好的结果是:没有发生断线重连，也没有丢失任何数据包，如果出现DTU断线后再也不上线，或上线后无法继续双向收发数据，即为不合格。 小技巧:可以将DTU的串口2，3短接起来形成环路测试，这样只需要在数据中心发送就可以进行双向测试。 测试原因:某些应用需要临时传输大数据量，因此该项测试也是非常必要的。 测试方法:在数据中心和DTU端，每2秒都向对方发送一个1000字节左右的数据包，持续30分钟，并进行统计，是否出现网络断线的情况，以及双方是否出现数据包丢失的情况，一般来说，压力测试下，GPRS DTU可能会出现断线重连，也会丢失数据包。但断线重连的次数不应超过10次，而且次数越小越好。如果出现DTU断线后再也不能上线，或上线后无法继续双向收发数据，即为不合格。 测试原因:某些现场，因先现场某些原因，可能出现GPRS/GSM信号临时中断或变弱，信号恢复正常后，GPRS DTU应能自动恢复连接，并续传数据到数据中心。 测试方法: 1)短时间去天线:当GPRS DTU在线时，去掉GPRS DTU的天线1分钟，然后重新装上天线，并且在去掉GPRS DTU天线的时候下，依次向GPRS DTU提交3个100字节左右的数据包，当插上天线后，GPRS DTU必须能自动快速恢复连接，速度越快越好，并能续传期间的数据到数据中心，3个数据包全部丢失的为不合格，数据全部上传的为最佳。 2)长时间去天线:当GPRS DTU在线时，去掉GPRS DTU的天线30分钟，然后重新装上天线，当插上天线后，GPRS DTU必须能自动恢复连接，恢复时间应小于10分钟，超出30分钟或更长间未恢复连接的，为不合格。 测试原因:某些时候，现场会出现临时断电然后恢复的情况，GPRS DTU应能保证可靠的登录数据中心。 测试方法:将GPRS DTU上电，然后等待GPRS DTU连接上数据中心，每次DTU都能在2分钟内登录到数据中心，重复进行20次测试，一旦发现有一次DTU始终无法连接到数据中心，则为不合格，如有条件可以增大测试次数。 测试原因:在DTU登录或在线运行过程中，可能会收到一些不明短信或电话呼叫, GPRS DTU应能保证这些情况不影响其正常工作。 测试方法:将DTU上电，然后等待10秒左右，开始向DTU发送2条短信，以及2次呼叫，DTU应能正确的连接上数据中心。 在连接数据中心成功后，再向DTU发送2条短信，以及2次呼叫，观察5分钟，看DTU是否能维持链路，然后双向发送10个数据包，看是否能正常收发。 测试原因: 如果一个GPRS DTU，即使前面的测试项都通过了，但是如果它的内部看门狗没做好，那也是有隐患的，在现场长时间连续运行，很可能还会出问题。 测试方法:看门狗的测试方法有多种，一般在内部CPU的数据总线或地址总线上，瞬间短路几个管脚，让其程序跑飞，或者RAM数据错乱，也可利用外部强干扰源进行干扰，在这种情况下，有良好看门狗机制的产品，其CPU能够在20秒内复位，如果不能复位则不合格，重复多次测试该项，DTU必须能100%复位。这项功能要求测试人员对DTU主板比较熟悉，而且不一定方便操作，所以设为选测项。但如有测试操作条件的，建议进行该项测试。 测试原因:如果GPRS DTU应用现场恶劣，如振动或有腐蚀性气体，则可能造成SIM卡短时接触不良，GPRS DTU应能自动恢复,我们用临时取卡来模拟这种情况。 测试方法:在GPRS DTU连接数据中心时，去掉卡3秒钟左右再插上，看GPRS DTU是否会掉线及正常收发数据，去掉卡60秒钟左右再插上，看GPRS DTU是否会掉线。如果临时取卡再上卡后，DTU再也无法自动连接中心的，建议不应用这类DTU到现场有振动或有腐蚀性气体的环境。 测试原因:如果GPRS DTU应用现场采用电池或太阳能供电，有可能出现较大范围的电源波动，GPRS DTU应能适应这种电源波动。 测试方法:以12V电池为例，电压波动范围可能在5伏到14伏之间波动，所以我们在GPRS DTU连接数据中心时，将外部电源从3伏到16伏进行缓慢的升降，模拟电池的充放电情形，这项测试GPRS DTU出现复位是正常的，我们主要看GPRS DTU是否会出现再也无法连接数据中心的情况。如果经过供电电源波动后，DTU再也无法自动连接中心的，建议不应用这类DTU到现场为电池供电的环境。 测试原因:在GPRS DTU常年运行过程中，很可能会出现因SIM卡欠费，导致无法使用GPRS业务，从而通信连接中断的情况，在进行充值后，GPRS DTU应自动恢复与中心的连接。 测试方法:找一张欠费的SIM卡插入GPRS DTU，等待10分钟，由于欠费，DTU是无法登录数据中心的，这时用手机拨打该号码，提示为已停机或已限制呼入，这时给SIM卡充值，然后用手机拨打该号码，提示为对方振铃或彩铃，就表示该卡已经充值成功，GSM业务已经恢复，等待10分钟左右，看DTU是否能自动连接到数据中心，如果DTU始终无法自行连接数据中心，并且必须要人工复位一次才能恢复连接到数据中心，则视为不合格。 补充一条，如果该DTU支持电话呼叫或发短信来进行复位，并经过测试方法有效，则应视为合格。 测试原因:有的应用系统，使用了域名来代替固定IP地址，这会增加一个域名解析的环节，由于域名解析服务存在临时失效的情况，因此在使用域名解析时，需要加测这个项目。 测试方法: 1)域名失效模拟，将动态域名失效，或者静态域名设置指向为一个无效地址，将DTU设置为通过域名寻找数据中心，上电后DTU将无法连接到数据中心，这时，恢复域名的指向，然后观察DTU是否 能自动连接到数据中心，恢复时间越短越好，如果DTU始终无法自动连接数据中心，则为不合格。 2)将设置好域名的GPRS DTU,在连接数据中心成功后，进行去天线测试(参见第五项)，看是否通过测试，未通过测试的为该项不合格。 3)将设置好域名的GPRS DTU,在连接数据中心成功后，进行数据中心关闭后恢复测试(参见第二项)，看是否通过测试，未通过测试的为该项不合格。 如果域名解析测试不合格，建议不应用这类DTU到使用域名解析数据中心IP地址的系统中。 |
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