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GPRS DTU介紹及其工作原理
本文章源自廈門才茂通信科技有限公司
GPRS DTU全稱GPRS數(shù)據(jù)傳輸單元，在國內(nèi)目前實際上對GPRS DTU具有更加明確的約定：GPRS DTU是專門用于將串口數(shù)據(jù)通過GPRS 網(wǎng)絡進行傳送的GPRS無線設備。
GPRS DTU的四個核心功能：
1）內(nèi)部集成TCP/IP協(xié)議棧
GPRS DTU內(nèi)部封裝了PPP撥號協(xié)議以及TCP/IP協(xié)議棧并且具有嵌入式操作系統(tǒng)，從硬件上，它可看作是嵌入式PC與無線GPRS MODEM的結合；它具備GPRS撥號上網(wǎng)以及TCP/IP數(shù)據(jù)通信的功能。
2）提供串口數(shù)據(jù)雙向轉(zhuǎn)換功能
GPRS DTU提供了串行通信接口，包括RS232,RS485,RS422等都屬于常用的串行通信方式，而且GPRS DTU在設計上大都將串口數(shù)據(jù)設計成“透明轉(zhuǎn)換”的方式，也就是說GPRS DTU可以將串口上的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成TCP/IP數(shù)據(jù)包進行傳送，而不需要改變原有的數(shù)據(jù)通信內(nèi)容。因此，GPRS DTU可以和各種使用串口通信的用戶設備進行連接，而且不需要對用戶設備作改動。
3）支持自動心跳，保持永久在線
GPRS通信網(wǎng)絡的優(yōu)點之一就是支持GPRS終端設備永久在線，因此典型的GPRS DTU在設計上都支持永久在線功能，這就要求DTU包含了上電自動撥號、采用心跳包保持永久在線（當長時間沒有數(shù)據(jù)通信時，移動網(wǎng)關將斷開DTU與中心的連接，心跳包就是DTU與數(shù)據(jù)中心在連接被斷開之前發(fā)送一個小數(shù)據(jù)包，以保持連接不被斷開）、支持斷線自動重連、自動重撥號等特點。
4）支持參數(shù)配置，永久保存
GPRS DTU作為一種通信設備，其應用場合十分廣泛。在不同的應用中，數(shù)據(jù)中心的IP地址及端口號，串口的波特率等都是不同的。因此，GPRS DTU都應支持參數(shù)配置，并且將配置好的參數(shù)保存內(nèi)部的永久存儲器件內(nèi)（一般為FLASH或EEPROM等）。一旦上電，就自動按照設置好的參數(shù)進行工作。
GPRS DTU的擴展功能：
較為專業(yè)的GPRS DTU還提供一些擴展功能，主要包括：支持數(shù)據(jù)中心域名解析、支持遠程參數(shù)配置/遠程固件升級、支持遠程短信/電話喚醒、支持本地串口固件升級、提供短信通道、提供DTU在線／離線電平指示等。
這些擴展功能可以增強系統(tǒng)的可靠性，以及方便用戶的使用及維護。
GPRS DTU工作過程描述：
GPRS DTU上電后，首先讀出內(nèi)部FLASH中保存的工作參數(shù)（包括GPRS撥號參數(shù)，串口波特率，數(shù)據(jù)中心IP地址等等，事先已經(jīng)配置好）。
GPRS DTU登陸GSM網(wǎng)絡，然后進行GPRS PPP撥號。撥號成功后，GPRS DTU將獲得一個由移動隨機分配的內(nèi)部IP地址(一般是10.X.X.X)。也就是說，GPRS DTU處于移動內(nèi)網(wǎng)中，而且其內(nèi)網(wǎng)IP地址通常是不固定的，隨著每次撥號而變化。 我們可以理解為GPRS DTU這時是一個移動內(nèi)部局域網(wǎng)內(nèi)的設備，通過移動網(wǎng)關來實現(xiàn)與外部Internet公網(wǎng)的通信。這與局域網(wǎng)內(nèi)的電腦通過網(wǎng)關訪問外部網(wǎng)絡的方式相似。
GPRS DTU主動發(fā)起與數(shù)據(jù)中心的通信連接，并保持通信連接一直存在。 由于GPRS DTU處于移動內(nèi)網(wǎng)，而且IP地址不固定。因此，只能由GPRS DTU主動連接數(shù)據(jù)中心，而不能由數(shù)據(jù)中心主動連接GPRS DTU。這就要求數(shù)據(jù)中心具備固定的公網(wǎng)IP地址或固定的域名。數(shù)據(jù)中心的公網(wǎng)IP地址或固定的域名作為參數(shù)存儲在GPRS DTU內(nèi)，以便GPRS DTU一旦上電撥號成功，就可以主動連接到數(shù)據(jù)中心。
具體地講，GPRS DTU通過數(shù)據(jù)中心的IP地址（如果是采用中心域名的話，先通過中心域名解析出中心IP地址）以及端口號等參數(shù)，向數(shù)據(jù)中心發(fā)起TCP或UDP通信請求。在得到中心的響應后，GPRS DTU即認為與中心握手成功，然后就保持這個通信連接一直存在，如果通信連接中斷，GPRS DTU將立即重新與中心握手。
由于TCP/UDP通信連接已經(jīng)建立，就可以進行數(shù)據(jù)雙向通信了。
對于DTU來說，只要建立了與數(shù)據(jù)中心的雙向通信，完成用戶串口數(shù)據(jù)與GPRS網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)換就相對簡單了。一旦接收到用戶的串口數(shù)據(jù)，DTU就立即把串口數(shù)據(jù)封裝在一個TCP/UDP包里，發(fā)送給數(shù)據(jù)中心。反之，當DTU收到數(shù)據(jù)中心發(fā)來的TCP/UDP包時，從中取出數(shù)據(jù)內(nèi)容，立即通過串口發(fā)送給用戶設備。
通過有線的數(shù)據(jù)采集中心，同時與很多個GPRS DTU進行雙向通信。這是目前GPRS DTU應用系統(tǒng)中最為常用的方式。
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