Что такое GPRS?
Полное название GPRS DTU - устройство передачи данных GPRS. В настоящее время в Китае нет конкретного названия, и нет четкого соглашения. Некоторые люди также называют его терминалом передачи данных, терминалом сбора данных и т.д. Функция GPRS DTU - это беспроводное устройство GPRS, специально используемое для передачи данных последовательного порта через сеть GPRS.
Четырехъядерная функциональность GPRS DTU
(1) Функция двунаправленного преобразования данных последовательного порта
GPRS DTU обеспечивает последовательные интерфейсы связи, включая RS485, RS232, RS422 и т. д. Вышеуказанные три последовательных порта являются широко используемыми и распространенными методами связи, и большинство производителей DTU на рынке проектируют данные последовательного порта как "прозрачную передачу". Удобно для пользователя! (Прозрачная передача: Подразумевается, что GPRS DTU преобразует исходные данные последовательного порта в пакеты данных TCP/IP для передачи, не изменяя исходного содержания передачи данных). Таким образом, существует прозрачная передача, которая позволяет пользователям подключать GPRS DTU к различным пользовательским устройствам, использующим последовательную связь, без внесения изменений в оборудование.
(2) Внутренний интегрированный стек протоколов TCP/IP
GPRS DTU содержит внутри себя протокол PPP dial-up и стек протоколов TCP/IP, а также встроенную операционную систему. На аппаратном уровне GPRS DTU можно рассматривать как комбинацию встроенного ПК и GPRS MODEM. GPRS DTU обладает возможностями коммутируемого доступа в Интернет по протоколу GPRS и передачи данных по протоколам TCP/IP.
(3) Поддержка постоянного сохранения конфигурации параметров
Как коммуникационное устройство, диапазон его применения очень широк. В различных сценариях применения IP-адрес и номер порта центра обработки данных, а также скорость передачи данных последовательного порта отличаются, поэтому основная функция GPRS DTU должна поддерживать конфигурацию параметров. Настроенные параметры должны храниться в постоянной памяти DTU. После включения питания DTU будет работать в соответствии с настроенными параметрами.
(4) Поддержка автоматического сердцебиения и обеспечение постоянной работы в режиме онлайн
Когда базовая станция связывается с устройством, если в течение длительного времени не поступает никакой информации, устройство отключается от базовой станции. GPRS DTU в основном имеет функцию пакетов сердцебиения. С помощью функции сердечных пакетов устройство может регулярно отправлять сигнал на базовую станцию, чтобы поддерживать активность и гарантировать, что устройство не отключится. Кроме того, в нем есть такие функции, как автоматическое повторное подключение после отключения и автоматический повторный набор номера.
Функция расширения GPRS DTU
Отечественные производители добавляют в DTU различные специальные функции. Следующие функции внедрены компанией Zongheng Intelligent Control;
(1) Сети "точка-точка" и "точка-много
GPRS DTU компании Zongheng Intelligent Control может осуществлять передачу данных по принципу "точка-точка" и "точка-много" через облако Zongheng Cloud. Как и функция цифровой радиосвязи, она подходит для некоторых специальных сценариев применения.
(2) Активный сбор данных
Вы можете активно собирать данные с датчиков и загружать их на сервер. Это может сэкономить деньги коллектора.
Как работает GPRS DTU
Принцип работы GPRS DTU объясняется на примере типичного решения системы онлайн-мониторинга GPRS.
Структурная схема системы онлайн-мониторинга:
Пользовательское последовательное устройство в точке сбора (это могут быть различные приборы/ПЛК/микроконтроллеры/ПК и т.д.) подключается к терминалу GPRS DTU через интерфейс RS232 или RS485/RS422. Данные, отправляемые пользовательским последовательным устройством, обрабатываются внутренним встроенным процессором терминала GPRS DTU. Данные инкапсулируются сетевым протоколом и отправляются в центр обработки данных через беспроводную сеть GPRS.
Описание рабочего процесса GPRS DTU:
1. При включении питания GPRS DTU сначала считайте рабочие параметры, сохраненные во внутренней FLASH-памяти (включая параметры GPRS-дозвона, скорость передачи данных через последовательный порт, IP-адрес центра обработки данных и т. д., которые были настроены заранее).
2. Войдите в сеть GSM с помощью GPRS DTU, а затем выполните набор номера по протоколу GPRS PPP. После успешного дозвона GPRS DTU получит внутренний IP-адрес, случайно назначенный мобильным телефоном (обычно 10.XXX). Другими словами, GPRS DTU находится в мобильной интрасети, и его внутренний IP-адрес обычно не фиксирован и меняется при каждом дозвоне. Мы можем понять, что GPRS DTU в данный момент является устройством в мобильной внутренней локальной сети и взаимодействует с внешней публичной сетью Интернета через мобильный шлюз. Это похоже на то, как компьютеры в локальной сети получают доступ к внешним сетям через шлюз.
3. GPRS DTU активно инициирует коммуникационное соединение с центром обработки данных и поддерживает его постоянно. Поскольку GPRS DTU находится в мобильной интрасети, IP-адрес не является фиксированным. Поэтому GPRS DTU может только активно подключаться к центру обработки данных, но центр обработки данных не может активно подключаться к GPRS DTU. Для этого необходимо, чтобы центр обработки данных имел фиксированный публичный IP-адрес или фиксированное доменное имя. Публичный IP-адрес или фиксированное доменное имя центра обработки данных хранятся в GPRS DTU в качестве параметра, поэтому после включения GPRS DTU и успешного набора номера он может активно подключаться к центру обработки данных.
В частности, GPRS DTU инициирует TCP- или UDP-запрос связи с центром обработки данных с помощью таких параметров, как IP-адрес центра обработки данных (если используется доменное имя центра, IP-адрес центра сначала разбирается через доменное имя центра) и номер порта. После получения ответа от центра GPRS DTU считает, что рукопожатие с центром прошло успешно, и сохраняет существующее коммуникационное соединение. Если коммуникационное соединение прерывается, GPRS DTU немедленно выполняет повторное рукопожатие с центром.
После установления соединения TCP/UDP можно осуществлять двусторонний обмен данными.
4. Для DTU, пока установлена двусторонняя связь с центром обработки данных, преобразование данных последовательного порта пользователя и пакетов данных сети GPRS выполняется относительно просто. Как только данные последовательного порта пользователя получены, DTU немедленно инкапсулирует данные последовательного порта в пакет TCP/UDP и отправляет его в центр обработки данных. Напротив, когда DTU получает TCP/UDP-пакет из центра обработки данных, он извлекает содержимое данных и немедленно отправляет его на пользовательское устройство через последовательный порт.
Через проводной центр сбора данных осуществляется двусторонняя связь со многими GPRS DTU одновременно. В настоящее время это наиболее часто используемый метод в системах применения GPRS DTU.