??? 摘? 要:? 針對不同現(xiàn)場網(wǎng)絡情況以及不同網(wǎng)絡層次的需求，以山東力創(chuàng)科技有限公司GPRS—LQ8110模塊為例，通過架設GPRS網(wǎng)絡無線監(jiān)控系統(tǒng)平臺做試驗，提出了DSC主站系統(tǒng)主要的組網(wǎng)應用方案。?

??? 關鍵詞： GPRS—LQ8110; DSC主站系統(tǒng); APN; SIM卡; TCP/IP; UDP

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??? GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的應用越來越廣泛，幾乎所有低速率的數(shù)據(jù)傳輸服務都可以應用，如城市配電網(wǎng)絡的自動化、自來水、煤氣管道自動化、商業(yè)POS機、Internet接入、個人信息、股票信息、金融、交通、公安、環(huán)保、彩票等領域。這是因為移動GPRS網(wǎng)絡覆蓋廣泛，系統(tǒng)通信穩(wěn)定可靠、架設簡單。DSC主站系統(tǒng)通過GPRS網(wǎng)絡，將來自不同現(xiàn)場采集終端的數(shù)據(jù)進行整合、處理以及管理。隨著GPRS在金融等重要領域中的應用，網(wǎng)絡層次要求也越來越復雜，有固定IP地址的、沒有固定IP地址、專有的APN等?？梢葬槍Σ煌瑢哟蔚男枨髞磉x擇恰當?shù)闹髡鞠到y(tǒng)網(wǎng)絡構架方式，以節(jié)約成本，提高系統(tǒng)可靠性。?

1 接入Internet?

??? GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸模塊有DSC主站系統(tǒng)可以直接接入Internet和DSC主站系統(tǒng)無法直接接入Internet兩種情況。?

1.1 DSC主站系統(tǒng)可以直接接入Internet?

??? (1) DSC主站系統(tǒng)擁有固定公網(wǎng)IP，采用端口映射方式?

??? 中心使用公網(wǎng)固定IP，監(jiān)控點直接向中心發(fā)起連接?；蚩蛻艄居幸慌_連接Internet的服務器，并且具有公網(wǎng)固定IP。但是考慮到服務器的穩(wěn)定運行問題，通常不允許在服務器上安裝其他應用軟件，所以GPRS數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)也不能安裝在該服務器上，可以用NAT端口映射的方法來解決這個問題。如圖1所示。?

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??? 這種方案有很好的實時性和穩(wěn)定性，但公網(wǎng)固定IP使用費用比較高。?

??? NAT的具體實現(xiàn)方式是在代理路由／防火墻／計算機上開設端口映射，可以采用軟方式，也可以采用硬方式，推薦使用硬方式，在硬件設備上開設NAT，主要是因為軟件是在數(shù)據(jù)層實現(xiàn)，硬件在網(wǎng)絡／傳輸層實現(xiàn)，相比之下硬件傳輸速度更快，數(shù)據(jù)不會發(fā)生丟失。其基本原理是，凡是來自公網(wǎng)IP上的某一端口的數(shù)據(jù)全部轉發(fā)給映射的內(nèi)網(wǎng)IP和端口上，如公網(wǎng)IP 204.135.213.219的2020端口，則通過NAT指向內(nèi)網(wǎng)192.168.0.88的5002端口，那么內(nèi)網(wǎng)用戶可在192.168.0.88的5002端口上啟動DSC服務，完成GPRS通信。?

??? (2) 中心采用專線APN接入， 所有點都采用內(nèi)網(wǎng)固定IP?

??? 這種方式需要客戶的數(shù)據(jù)中心通過一條APN專線接入移動公司GPRS網(wǎng)絡，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有固定IP地址進行廣域連接，并用防火墻進行隔離，在防火墻上進行IP地址和端口過濾。移動為客戶分配專用的APN，用于GPRS專網(wǎng)的SIM卡開通該專用APN。得到專用APN后，給所有監(jiān)控點及中心分配APN專網(wǎng)內(nèi)部固定IP。如圖2所示。?

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??? 這種方案在實時性、安全型和穩(wěn)定性方面都很好，適用于安全性要求較高、數(shù)據(jù)點比較多、實時性要求較高的應用環(huán)境。?

??? 主站系統(tǒng)擁有自己的APN專線，此類主站系統(tǒng)擁有良好的網(wǎng)絡環(huán)境，可以采用TCP／UDP兩種基本模式，以及一些擴展模式（不同廠家的GPRS通信終端可以根據(jù)客戶的不同需求來提供不同的擴展模式，即不同的服務功能，比如UDP LICHUANG為力創(chuàng)公司提供的GPRS—LQ8110模塊）。此類主站系統(tǒng)可以采用如下兩種模式進行網(wǎng)絡構架：?

??? ①采用TCP模式，采用專門申請的APN，SIM卡的IP號碼必須是本APN內(nèi)部的IP號碼段，即專線接入專用網(wǎng)絡，實現(xiàn)主站模塊通信； ?

??? ②采用UDP模式，以山東力創(chuàng)LQ8110模塊為例，APN必須為專用APN，不可以是CMNET，如可以使用力創(chuàng)APN：LICHUANG.LW.SD，或者使用類似力創(chuàng)這類的其他公司提供的APN；或者自行申請APN，接入專用網(wǎng)絡，可以實現(xiàn)主站模塊通信。而SIM卡的IP號碼必須是本APN內(nèi)部的IP號碼段。?

1.2 DSC主站系統(tǒng)無法直接接入Internet?

??? (1) 采用撥號方式，獲取固定IP接入Internet?

??? 此類DSC主站系統(tǒng)沒有直接網(wǎng)絡環(huán)境，因此必須采用無線Modem撥號上網(wǎng)的方式，主站無線Modem必須有SIM卡，主站SIM卡IP可以固定，也可以不固定。不固定IP只能作為演示使用，無法實際應用。在此就不再介紹。?

??? 若要實際應用，則主站的SIM卡必須是具有固定IP的卡。如圖3所示。?

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??? 該方案受無線Modem硬件方面的影響，穩(wěn)定性不是很好，而且SIM卡申請固定IP的難度和費用也較高，受帶寬的影響，不適宜大量采集點的情況。?

??? 此類網(wǎng)絡構架，若現(xiàn)場安裝的SIM卡的IP固定，且與主站的SIM卡共用同一個APN，則可以進行TCP或UDP通信；若現(xiàn)場安裝的SIM卡的IP不固定，則只可以采用TCP模式，APN 為CMNET，并只能做演示使用。?

??? (2) 采用動態(tài)IP接入Internet，應用DNS域名解析方式?

??? 此方式是在數(shù)據(jù)中心無法獲取以上兩種工作模式，中心通過ADSL撥號接入網(wǎng)絡,雖然能接入Internet，但是其IP地址隨著每一次的重新連接而發(fā)生改變，此類DSC主站系統(tǒng)擁有較差的網(wǎng)絡環(huán)境，目前網(wǎng)絡環(huán)境中很大一部分是這種情況，如果僅需要進行演示，可以在保證連接沒有被斷開的情況下，也就是IP沒有變化的前提下，采用TCP模式，APN采用CMNET，來進行主站與模塊通信；如果需要投入實際使用，則需要進行域名解析，但此類方法受ISP提供的網(wǎng)絡環(huán)境影響，以及第三方DNS提供商限制，使用中可能極其不穩(wěn)定，因此不建議使用這種模式。?

??? 此方案在安全性、穩(wěn)定性方面不是很好，不適合長期使用，僅限于測試用。?

??? 建議采用以下方式進行改造應用：?

??? ①系統(tǒng)內(nèi)GPRS模塊數(shù)量小，建議客戶申請ADSL固定IP，具體費用可以咨詢當?shù)剡\營商（費用從50至上千元不等）。此類系統(tǒng)必須采用TCP模式，APN采用CMNET，來接入Internet，實現(xiàn)主站與模塊通信，SIM卡設置沒有特殊需求；?

??? ②系統(tǒng)內(nèi)GPRS模塊數(shù)量大，建議申請APN專線，采用APN網(wǎng)關接入GPRS網(wǎng)絡的方式。當?shù)剡\營商是否辦理，還需要用戶自行協(xié)調(diào)，價格比較昂貴，按月計算，大體費用在2000元/月左右，具體資費咨詢當?shù)匾苿庸尽?

??? ③模塊數(shù)量大，因考慮成本，建議申請當?shù)剡\營商固定IP。價格大約幾百元至上千元/月不等，同時運營商可能會送幾個固定公網(wǎng)IP，具體情況需要咨詢當?shù)剡\營商。?

2 使用模式?

??? 從使用模式方面來區(qū)分，有如下情況。?

??? 總體按傳輸標準分類，主要為TCP、UDP兩種模式：?

2.1 DSC主站系統(tǒng)采用TCP模式?

??? 采用TCP模式，適用于具有固定公網(wǎng)IP，或者固定GPRS內(nèi)網(wǎng)IP，APN可以使用CMNET，也可以是專用的APN。如果IP不固定，則需要域名解析。?

2.2 DSC主站系統(tǒng)采用UDP模式?

??? 采用UDP模式，適用于具有固定公網(wǎng)IP，或者固定GPRS內(nèi)網(wǎng)IP，APN必須為專用的APN，而不是CMNET。?

??? 在實際應用中，TCP模式下，需要維護連接，傳輸過程包含TCP控制協(xié)議，流量增加；UDP模式下無連接協(xié)議，不需要維護連接，數(shù)據(jù)直接傳送，缺少TCP控制協(xié)議，流量小，但連接不能保證。不同的GPRS供應廠商可以根據(jù)客戶的不同需求進行功能定制，增加一定控制字節(jié)，用來保證連接的穩(wěn)定，下面就以力創(chuàng)GPRS為例，簡單介紹當前GPRS供應廠家的產(chǎn)品功能：?

??? (1)TCP“中心對多點”模式：標準的TCP模式，常規(guī)的中心對多點通信方式。采用TCP協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)的透明傳輸（支持短信控制功能）。?

??? (2)TCP? Data? Stream模式：標準TCP模式，常規(guī)的中心對多點通信方式，采用TCP協(xié)議、數(shù)據(jù)流模式傳送實現(xiàn)數(shù)據(jù)的透明、密集、快速傳輸（不支持短信控制功能）。?

??? (3)TCP DG模式：非標準TCP模式，為特定客戶定制，常規(guī)的中心對多點通信方式，采用TCP協(xié)議、數(shù)據(jù)加密握手實現(xiàn)數(shù)據(jù)的安全、透明傳輸（支持短信控制功能）。?

??? (4)UDP SERVER模式：標準UDP模式，采用UDP協(xié)議與數(shù)據(jù)中心建立連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)的廣發(fā)廣收功能（支持短信控制功能）。?

??? (5)UDP LICHUANG模式：標準UDP模式，非透明傳輸,采用UDP協(xié)議與數(shù)據(jù)中心建立連接?？梢越邮账芯W(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)，只向設定IP發(fā)送數(shù)據(jù)(支持短信控制功能)。主動上傳ID、IP、PORT等信息，而且每次發(fā)送數(shù)據(jù)都以以上信息為開頭。如果既考慮流量，又要保證連接穩(wěn)定，可以考慮這種模式。?

??? (6)UDP HD模式：標準UDP模式，非透明傳輸,主要為兼容其他廠家模塊，連接后有一次握手，中間過程連接不敢保證。采用UDP協(xié)議與數(shù)據(jù)中心建立連接，登陸后，主動向上傳ID、DSC IP、DSC PORT，本地IP、本地PORT、登錄時間等參數(shù)。?

??? (7)點對點模式：標準UDP模式，模塊與模塊直接的UDP傳輸。采用UDP協(xié)議實現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)點對點的透明數(shù)據(jù)傳輸。?

??? (8)短信模式（支持短信控制功能）。?

3 應用系統(tǒng)規(guī)模?

??? 從使用模塊數(shù)量／流量方面來區(qū)分，有如下幾種情況。?

??? (1)DSC主站系統(tǒng)連接大量GPRS模塊?

??? TCP連接需要時刻維護連接，耗費資源比較多，因此如沒有特殊要求，則推薦使用UDP模式，如果需要保持連接穩(wěn)定，則推薦使用類似力創(chuàng)UDP LICHUANG模式。?

??? 應用案例1：?

??? 濟北大明公司抽油機無線監(jiān)控系統(tǒng)中共有采集點400多口井，系統(tǒng)采用UDP LICHUANG模式，數(shù)據(jù)中心采用專線APN方式。?

??? (2)DSC主站系統(tǒng)連接少量模塊?

??? 模塊數(shù)量較少，為了保證連接穩(wěn)定，推薦采用TCP模式，采用UDP模式也可以，如果考慮流量以及連接穩(wěn)定性問題，則推薦使用類似力創(chuàng)UDP LICHUANG模式。?

??? 應用案例2：?

??? 東營勝利油田勝南小區(qū)供暖監(jiān)控系統(tǒng)，共有采集點50多個，系統(tǒng)采用TCP模式，數(shù)據(jù)中心采用撥號上網(wǎng)獲取固定IP的方式。

??? (3)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流量比較大?

??? 用戶流量較大，用戶需要減少流量消耗，推薦UDP模式，此種模式下可減少連接流量。?

??? (4)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流量比較小?

??? 可根據(jù)實際需求采用TCP／UDP模式。?

??? 隨著計算機網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展，還有許多復雜網(wǎng)絡結構不能一一作出說明，因此本文重點介紹了應用力創(chuàng)GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊在目前較為流行的現(xiàn)場網(wǎng)絡環(huán)境下的組網(wǎng)應用方法，并對各種應用方法作出了分析，提供了在部分網(wǎng)絡環(huán)境下，獲得最佳性價比的一些方法，快速、方便、經(jīng)濟地建立GPRS網(wǎng)絡采集平臺。綜合上述可見，要架設穩(wěn)定可靠的無線監(jiān)控系統(tǒng)，建議選用具有固定IP的網(wǎng)絡傳輸模式。?

參考文獻?

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