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類型分類：: 科普知識

數據分類：: 伺服電機

紫金橋軟件在無線領域的應用

發布日期：2022-04-27 點擊率：128

一、技術背景
１．GPRS與CDMA

無線移動通訊網絡的發展，特別是GPRS和CDMA數據通訊技術的出現，為各種智能設備的遠程無線通訊提供了新的手段，也成為了嵌入式系統應用的一個重要領域。

GPRS 是通用分組無線業務(General Packet Radio Service)的英文簡稱，是在現有GSM 系統上發展出來的一種新的承載業務，目的是為GSM 用戶提供分組形式的數據業務。GPRS 采用與GSM 同樣的無線調制標準、同樣的頻帶、同樣的突發結構、同樣的跳頻規則以及同樣的TDMA 幀結構，這種新的分組數據信道與當前的電路交換的話音業務信道極其相似。因此，現有的基站子系統(BSS)從一開始就可提供全面的GPRS 覆蓋。GPRS 允許用戶在端到端分組轉移模式下發送和接收數據，而不需要利用電路交換模式的網絡資源。從而提供了一種高效、低成本的無線分組數據業務。特別適用于間斷的、突發性的和頻繁的、少量的數據傳輸，也適用于偶爾的大數據量傳輸。GPRS 理論帶寬可達171.2Kb/s，實際應用帶寬大約在10~70Kb/s，在此信道上提供TCP/IP 連接，可以用于INTERNET 連接、數據傳輸等應用。

CDMA是Code Division Multiple Access的英文縮寫，直譯為碼分多址分組數據傳輸技術。CDMA是由美國軍方研制的一種安全性很高的通信技術，是在數字擴頻通信基礎上發展起來的一種嶄新而成熟的無線通信技術。 CDMA技術的原理是基于擴頻技術，即將需傳送的具有一定信號帶寬的信息數據，用一個帶寬遠大于信號帶寬的高速偽隨機碼進行調制，使原數據信號的帶寬被擴展，再經載波調制并發送出去。接收端使用完全相同的偽隨機碼，與接收的帶寬信號作相關處理，把寬帶信號換成原信息數據的窄帶信號即解擴，以實現信息通信。另外，CDMA系統采用編碼技術，其編碼有4.4億種數字排列，每部終端的編碼還隨時變化，這使得盜碼只能成為理論上的可能。無線上網終端與聯通總部間的CDMA 1X分組網PDSN間的通信采用CDMA加密技術，所以可以充分保證無線終端與聯通總部CDMA 1X分組網PDSN間通信路由的安全性。

二、DTU

概念:
DTU全稱數據傳輸單元，在國內目前實際上對 DTU具有更加明確的約定：DTU是專門用于將串口數據通過無線網絡進行傳送的無線設備，主要就是通過GPRS，CDMA技術來實現通訊，紫金橋軟件支持多家DTU設備廠商的產品，包括GPRS DTU 和CDMA DTU。

GPRS DTU工作原理：
GPRS DTU主要工作模式為透明傳輸模式、命令模式、短信模式。 GPRS工作在透明數傳模式下，一旦GPRS DTU上電后自動撥號上線，通常在通過GPRS方式下PPP連接的過程中就會被分配一個動態的IP地址。在一個多終端的應用系統中，每個GPRS DTU因此通過GPRS網絡獲得一個獨一的動態IP地址，如果終端要建立與中心數據服務器的TCP連接，那么必須要求中心數據服務器有一個固定的IP地址，或是中心數據服務器IP地址綁定一個動態域名解析，由此終端的GPRS DTU在上線后，主動向有固定IP地址或一個綁定了IP動態域名解析的域名，發送一個自身設備編號、自身動態IP地址以及端口號的注冊信息包，用于保持與中心數據服務器TCP鏈路保持活躍狀態。這種為保持與數據中心服務器的TCP鏈路保持活躍狀態的注冊包，我們稱之為“心跳包”。每當GPRS重新上電，或是應系統地要求被遠程喚醒、或根據GPRS DTU配置設定的發送心跳包間隔時間自動上線，GPRS DTU則應自動的向中心發送心跳包信息，告知數據中心服務器其已保持鏈路正常。

組成部份:
一般在應用GPRS DTU組網時，主要由這樣幾個部分組成:

1>通過無線聯入以太網的用戶終端，如PLC、RTU、讀卡器等和與之相配的GPRS DTU，通訊前置機（大型系統采用）。

2>一個具有公網固定IP地址或是可做域名解析服務的數據中心服務器（GPRS DTU與中心數據服務器的架構為典型的Clinet/Server結構）。

3>與數據中心服務器通過企業局域網相連的操作員工作站（工作站與中心數據服務器可采用Browser/Server結構）。

其中GPRS DTU 與別的傳輸方式相比，GPRS數據傳輸系統具備以下優點：
可靠性高：
與SMS 短信息方式相比，GPRS DTU采用面向連接的TCP協議通信，避免了數據包丟失的現象，保證數據可靠傳輸。中心可以與多個監測點同時進行數據傳輸，互不干擾。GPRS網絡本身具備完善的頻分復用機制，并具備極強的抗干擾性能，完全避免了傳統數傳電臺的多機頻段“碰撞”現象。

實時性強：
GPRS具有實時在線的特性，數據傳輸時延小，并支持多點同時傳輸，因此GPRS監測數據中心可以多個監測點之間快速，實時地進行雙向通信，滿足大多數系統對數據采集和傳輸實時性的要求。

監控范圍廣：
GPRS網絡已經實現全國范圍內覆蓋，并且擴容無限制，接入地點無限制，能滿足山區、鄉鎮和跨地區的接入需求。

系統建設成本低：
由于采用GPRS公網平臺，無需建設網絡，只需安裝設備就即可，建設成本低；也免去了網絡維護費用。

系統運營成本相對較低：
采用GPRS公網通信，全國范圍內均按統一費率計費，省去昂貴的漫游費用, GPRS網絡可按數據實際通信流量計費，(1分-3分/1K字節)，也可以按包月不限流量收費，從而實現了系統較低的通信成本。

可對各監測點儀器設備進行控制：
通過GPRS數據監控中心，可實現對現場設備的遠程控制，例如：遠程開關控制，遠程復位控制，遠程狀態查詢，遠程參數配置，遠程固件升級等。

系統的傳輸容量，擴容性能好：
數據中心要和每一個現場設備實現實時連接。GPRS通信技術能很好地滿足傳輸突發性數據的需要；由于系統采用成熟的TCP/IP通信架構，具備良好的擴展性能，一個監控中心可輕松支持幾千個現場采集點的通信接入。

GPRS傳輸功耗小，適合野外供電環境：
雖然與遠在千里的數據中心進行雙向通信，GPRS數傳設備在工作時卻只需與附近的移動基站通信即可,其整體功耗與一臺普通GSM手機相當, 平均功耗僅為200毫瓦左右，比傳統數傳電臺小得多。因此GPRS傳輸方式非常適合在野外使用太陽能供電或蓄電池供電的場合下使用。

５．組網方式：

根據用戶數據中心接入Internet的實際情況不同，主要采用以下幾種組網方式：

１>用戶數據中心直接使用固定的、合法IP 地址。

２>用戶數據中心沒有合法的IP 地址，但連接的路由器有固定合法的IP地址。

３>用戶數據中心采用動態IP 地址。

４>用戶數據中心通過專線方式直接連接到GPRS或CDMA 1X網絡。

三．應用

目前，GPRS DTU 已被廣范應用于電力、無線測控、路燈監控、遠程水表采集、煤礦監控、環保、水文水利、POS機聯網、油田等領域，紫金橋軟件將帶給你更便利的解決方案。

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