工控网首页
>

应用设计

>

基于GPRS DTU进行通信平台组网方案介绍

基于GPRS DTU进行通信平台组网方案介绍

一、GPRS简介
   GPRSGeneral Packet Radio ServiceGPRS为通用分组无线业务的简称,是欧洲电信协会GSM系统中有关分组数据所规定的标准。GPRS具有充分利用现有的网络、资源利用率高、始终在线、传输速率高、资费合理等特点。
  GSM CSD业务不同的是,GPRS业务将以数据流量计费,而GSM CSD业务则以时间计费,GPRS这一计费方式更适应数据通信的特点。此外,GPRS业务的速度较GSM CSD业务也将有很大提高,GPRS可提供高达115kbs的传输速率(最高值为171.2kbs),下一代GPRS业务的速度可以达到384Kbit/s
   GPRS一个较大的优势是能够充分利用现有的GSM网,可以使运营商在全国范围内推出此项业务。相信在数年内,通过便携式电脑,GPRS用户能以与ISDN用户一样快的速度上网浏览,同时也使一些对传输速率敏感的移动多媒体应用成为可能。
   GPRS用户只有在发送或接收数据期间才占用资源,这意味着多个用户可高效率地共享同一无线信道,从而提高了资源的利用率。同时,用户只需按数据通信量付费,而无需对整个链路占用期间付费。实际上,GPRS用户可能连接的时间长达数小时,却只需支付相对低廉的连接费用,可使用户的使用费用大大降低。
   GPRS通信模块就是为使用GPRS服务而开发的无线通信终端设备。可应用到下列系统集成中:远程数据监测系统、远程控制系统、自动售货系统、无线定位系统、门禁保安系统、物质管理系统等。
  
  二、GPRS特点

   GPRS,通用无线分组业务是一种基于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:
   1、可充分利用现有资源—中国移动全国范围的电信网络--GSM,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,这将使访问服务变得非常简单、快速;
   5、按流量计费,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。
  
  三、GPRS系统结构

   GPRS网是在GSM电话网的基础上增加以下功能实体构成的: SGSN(服务GPRS支持节点)、GGSN(网关GPRS支持节点)、PTMSC(点对多点服务中心);共用GSM基站但基站要进行软件更新;采用新的GPRS移动台;GPRS要增加新的移动性管理程序;通过路由器实现GPRS骨干网互联;GSM网络系统要进行软件更新和增加新的MAP信令和GPRS信令等。GPRS骨干网的逻辑结构如图1所示。
  
         图1 GPRS骨干网的逻辑结构图
  
   GPRS网上增加了一些接口,主要包括:

   Gb口:SGSN通过Gb口与基站BSS相联,为移动台MS服务。通过逻辑控制协议LLC,建立SGSNMS之间的连接,提供移动性管理(位置跟踪)和安全管理功能。SGSN完成MSSGSN之间的协议转换,即骨干网使用的IP协议转换成SNDCPLLC协议,并提供MS鉴权和登记功能。
   Gn口:SGSN通过Gn口和GGSN相联,通过GPRS隧道协议(GTP)建立SGSN和外部数据网(X.25IP)之间的通道,实现MS和外部数据网的互联。
   Gs口:用于SGSNMSC/VLR发送地址信息,并从MSC/VLR接收寻呼请求,实现分组型业务和非分组型业务的关联。
   Gr口:HLR保存GPRS用户数据和路由信息(IMSISGSN地址),每个IMSI还包含分组数据协议PDP信息,包括PDP类型(X.25IP)、PDP地址及其QoS等级以及路由信息。
   Gi口:GGSN通过Gi口实现GPRS网和外部数据网(PDP)的互联。GGSN实际上是两个互联网网关,GPRS本身属于IP领域网络,Gi口支持X.25IP协议。从PDN网看GGSNGGSN可看作是一个路由器连到PDN网。GGSN包含用于连接GPRS用户的路由信息,为外部数据网的PDU送到MS提供通道。通过GGSNGPRS网互联的分组数据网PDN,可以是PSPDN网,这时,GPRS支持ITU-T X.121ITU-T E.164编号方案,提供X.25虚电路及对X.25快速选择,还支持网间的X.75协议连接;也可以是Internet网,基于IP协议,在IP数据报传输方式中,GPRS支持TCP/IP头的压缩功能。
  
  四、GPRS DTU及系统组网

   DSLC GPRS无线数据传输系统以中国移动GSM/GPRS网络为通信平台,采用GPRSSMS等承载方式,通过无线数据传输终端设备(GPRS DTU),提供透明数据传输通道,满足行业用户数据传输需求。
  

  系统组网单元

  数据终端设备 (DTU)
  提供用于连接用户设备的RS232/485 串行接口,适用于各种工业应用。

   GPRS-1X网络
  中国移动公司的无线公用数据传输网络,为智能设备提供透明的数据传输通道。
  数据中心
  命令接收/发起,接收并处理数据终端的数据。
  
  组网方案介绍

   GPRS无线监控系统的组网比较简单,GPRS DTU可直接与用户设备通过RS-232RS-485接口连接。
  数据终端(GPRS DTU)的接入:GPRS用户可选择CMNETAPN接入网络,CMNET通常用于公众用户,APN针对行业用户,通常在一个组内,用户需设定用户名和密码,安全性更好。此外,APN用户可以申请绑定移动内网的固定IP地址。
  数据中心的组网略微复杂一些。结合GPRS承载网络的特点,根据GPRS应用领域,我们提供数据中心组网方案多种应用形式供应用开发商参考。组网形式的选择主要由业务数据量、可靠性要求、数据保密性、网络状况决定。
  
            图1
  方案1 GPRS MODEM接入方式 (监控中心作为数据终端绑定固定IP地址
)
  此种方案适用于没有接入Internet、而且对安全要求极高的企业;适合总数据带宽需求不太大的应用,例如使用Polling 传输协议的数据采集系统;全部数据在GPRS 网内运行;要求所有GPRS 终端之间可以直接通讯;数据中心的GPRS 数据终端接入点邦定固定IP 地址。(即至少提供一个邦定固定IP地址的SIM
)
  

  

  方案2 Internet接入方式见图2 (监控中心经由Internet接入无线网
)
  企业已有稳定的、永久的连接到Internet 的接入;企业端的路由器端口地址,监控中心IP地址应是公有的,且由为企业提供Internet 连接的ISP 提供,此种方案客户须先向INTERNET运营商申请公网固定IP。中心用公网固定IP,监控点直接向中心发起连接。或客户公司有一台连接Internet的服务器,并且具有公网固定IP,但是考虑到服务器的稳定运行问题,通常不让在服务器上安装其他应用软件,所以GPRS数据中心系统也不能安装在该服务器上,可以用NAT端口映射的方法来解决这个问题。

  此种方案在实时性和稳定性方面很好,但公网固定IP使用费用比较高。
  
            图2
  方案3:专线接入方式见图1 (监控中心经DDN专线接入无线网
)
  此种方案适于企业没有接入Internet 或企业对安全方面考虑较高,适合金融、

  证券、工业监控等行业使用;企业通过专线接入中国移动的路由器,用户端的接入路由器必须提供公有的IP 地址。
   GPRS专网系统DTU终端上网登录监控服务器的工作过程为:
   1 GPRS DTU发出GPRS网络发出登录请求
   2 请求中包括由移动公司为GPRS专网系统专门分配的专网APN
   3 据请求中的APNGGSNDNS服务器发出查询请求

   4 找到与企业用户的系统服务器平台连接GGSN
   5 并将用户请求通过GTP隧道封装送给
GGSN
   6 GGSN将用户认证信息(包括手机号码、用户账号、密码等)通过专线送至企业Radius进行认证;Radius认证服务器看到手机号等认证信息,确认是合法用户发来的请求

   7 DHCP13 务器请求分配用户地址
   8 Radius认证通过后,由RadiusGGSN发送携带用户地址的确认信息
   9 用户得到IP地址后,就可以携带数据包,对GPRS 专网系统信息查询和业务处理平台进行访问
  
  方案4: 动态IP的解决方案

  对于没有固定IP的应用系统,组网方式同“固定IP接入”。解决问题的关键在数据中心端,目前有两种解决方案:
   1短信发送IP
  当数据中心的IP地址发生改变,中心端可通过短信的方式通知终端设备当前的最新IP地址并通知其连接。短信发送可以采用通过InternetUSB接口的GPRS modem

   2动态域名解析
  在使用动态DNS方式时,首先有几件事项要先准备。
  第一是Domain Name,需要申请一组三级域名或二级域名。
  第二是需要到网域管理中心来指定动态DNS服务。
  当准备工作完成后,即会从网域管理中心得到一个Client软件,用来维护动态IPDomain Name,当数据中心的计算机开机后,即可从ISP处取得动态IP,再透过Client软件与DDNS 服务器联机并刷新域名与IP对照,GPRS终端可通过DNS的方式来进行Domain Name 的正反解译,而后建立连接。
  
  方案5: 中心采用专线接入见图3所有点都采用内网固定
IP
  此种方案客户的数据中心通过一条APN专线接入移动公司GPRS网络,双方互联路由器之间采用私有固定IP地址进行广域连接,并用防火墙进行隔离,在防火墙上进行IP地址和端口过滤。移动为客户分配专用的APN,用于GPRS专网的SIM卡开通该专用APN。得到专用APN后,给所有监控点及中心分配APN专网内部固定IP。见图二。

  
              图3
  此种方案在实时性、安全型和稳定性方面都很好,适用于安全性要求较高、数据点比较多、实时性要求较高的应用环境。

  
  方案6: 中心采用移动APN专网固定IP见图
4
  此种方案客户先与移动申请APN专网业务,移动为客户分配专用的APN,客户可以申请绑定移动内网的固定IP地址。中心用无线MODEM拨号上网,得到其内网固定IP;监控点直接向中心发起连接。中心和监控点都具有移动内网固定IP,减少中间环节,稳定性增强;且所有数据都在移动GPRSAPN内网传输,无需经过公网,安全性增强。见图三。

  
              图4
  此种方案无需负担专线月租费用,性价比合理,适合总数据带宽需求不太大的应用。推荐小型客户使用。

  
  . GPRS DTU的应用

   GPRS DTU可提供以下几类应用:
  运输业:车辆及智能调度。
  金融、证券和商业:无线POS、无线ATM、自动售货机、流动银行等。
  实时发布股市动态、天气预报、交通信息等。
  公共安全业:随时随地接入远程数据库。
  遥测、遥感、遥控:如气象、水文系统收集数据,对灾害进行遥测和告警,远程操作。
  提供VPN业务,使企业员工能够随时随地与总部保持联系,降低公司建设自己的广域网的成本。
  提供以GPRS承载业务为基础的网络应用业务和基于WAP的各种应用。
  通过手提电话或电脑,可检查自动售卖机内的货存和营业额。
  自动售卖机的手提电话付款。
  监视器的错误状况,液体水平,温度...
  监视冷库温度,湿度。内置温度探针(-25°/+100°)

   GSM天文台,广泛应用在飞翔和航海俱乐部。
  监视老人及行动不便的人。它可以将警报通过语音或短讯同时发给8个不同的电话号码。
  可以遥控商业及住宅的防盗警报。
  可以遥控暖气和冷却系统。
  可以应用在汽车的防盗警报。
  机房监控和远程维护管理系统
  银行储蓄点机房监控
  通信行业远端无人值守站机房监控和远程维护(如移动通信基站、微波站、光纤中继站等)
  其他无人值守点(如仓库、办公楼等)监控
  移动车辆监控调度系统
  公安、110、交警车辆监控调度
  银行运钞车、邮政运输车监控调度
  出租车管理调度
  公交车辆调度和指示
  集团车辆监控调度
  移动性数据查询系统
  移动性证卷交易和信息查询
  公安移动性数据(身份证、犯罪档案等)查询
  交警移动性数据(车辆、司机档案等)查询
  通信维护人员线路资料查询
  其他外勤人员移动性数据查询
  无线接入系统
  无线固定电话接入(WLL
  无线IC
  无线磁卡电话
  火车、汽车、轮船等移动载体付费电话
  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
投诉建议

提交

查看更多评论
其他资讯

查看更多

集智达网络安全计算机——网闸篇

集智达PCIe扩展网卡4个千兆电口国产网卡芯片标准竖插扩展网卡

集智达重磅推出基于国产化X86架构处理器的高性能网络安全计算机

集智达CTC设备为国铁建设助力

集智达推出基于国产化平台的边缘服务器