「聚英电子」GPRS DTU的工作原理及功能

在工业物联网的组成架构中，大量应用了GPRS DTU等模块，那么GPRS DTU在其中发挥了什么作用呢?聚英电子解读如下：

　　GPRS DTU 简称GPRS模块，即串口服务器的无线版，其功能与串口服务器类似。利用移动和联通遍布全国的GSM网络，通过短信方式进行数据传输。

　　GPRS网络是基于现有的GSM网络来实现的。在现有的GSM网络中需增加一些节点，如GGSN(Gateway GPRS Supporting Node，GPRS网关支持节点)和SGSN( Serving GSN，GPRS服务支持节点)，GSN是GPRS网络中最重要的网络节点。GSN具有移动路由管理功能，可以连接各种类型的数据网络，并可以连到GPRS寄存器。GSN可以完成移动终端和各种数据网络之间的数据传送和格式转换。

　　GSN可以是一种类似于路由器的独立设备，也可以与GSM中的MSC集成在一起。GSN有两种类型：一种为SGSN( Serving GSN，服务GSN)，另一种为GGSN(Gateway GSN，网关GSN)，SGSN的主要作用是记录移动终端的当前位置信息，并且在移动终端和GGSN之间完成移动分组数据的发送和接收。GGSN主要是起网关作用，可以和多种不同的数据网络连接，如ISDN、PSPDN和LAN等。国外有些资料甚至将GGSN称为GPRS路由器。GGSN可以把GSM网中的GPRS 分组数据包进行协议转换，从而可以把这些分组数据包传送到远端的TCP/IP或X.25网络。

　　GPRS工作时，通过路由管理来进行寻址和建立数据连接，而GPRS的路由管理表现在以下三方面：移动终端发送数据的路由建立;移动终端接收数据的路由建立;以及移动终端处于漫游时数据路由的建立。

　　工作原理

　　DTU与服务器之间的通信是由GPRS DTU端(客户端)发起的，服务器端通过发回反馈或接受通信来对DTU端做出响应。DTU端与服务器端共同组成了基于GPRS和INTERNET网络通信的应用系统。相比DTU端，服务器端安装有更为复杂的应用程序，能够接受任何DTU端发起的通信请求，并时刻检测链路中的通信状态，从而实现实时数据采集、数据库服务等应用。

　　DTU端需要预先知道服务器端的IP地址和端口号，然后才能发起通信请求，而一旦通信建立，服务器端和DTU端就没有区别了。

　　服务器的IP地址既可以是公网IP(固定IP)也可以是通过域名解析服务器获取的动态域名。

　　服务器的端口号通常对应于服务器中运行的特定应用程序，如端口号TCP 21被FTP服务使用，TCP 80被超文本服务器(Http)使用。即服务器端的应用程序支持通过特定的端口号实现发送和接收数据。

　　主要功能

　　1)内部集成TCP/IP协议栈

　　GPRS DTU内部封装了PPP拨号协议以及TCP/IP协议栈并且具有嵌入式操作系统，从硬件上，可看作是嵌入式PC与无线GPRS MODEM的结合，具备GPRS拨号上网以及TCP/IP数据通信的功能。

　　2)提供串口数据双向转换功能

　　GPRS DTU提供了串行通信接口，包括RS232，RS485，RS422等都属于常用的串行通信方式，而且GPRS DTU在设计上大都将串口数据设计成“透明转换”的方式，也就是说GPRS DTU可以将串口上的原始数据转换成TCP/IP数据包进行传送，而不需要改变原有的数据通信内容。因此，GPRS DTU可以和各种使用串口通信的用户设备进行连接，而且不需要对用户设备作改动。

　　3)支持自动心跳，保持永久在线

　　GPRS通信网络的优点之一就是支持GPRS终端设备永久在线，因此典型的GPRS DTU在设计上都支持永久在线功能，这就要求DTU包含了上电自动拨号、采用心跳包保持永久在线(当长时间没有数据通信时，移动网关将断开DTU与中心的连接，心跳包就是DTU与数据中心在连接被断开之前发送一个小数据包，以保持连接不被断开)、支持断线自动重连、自动重拨号等特点。

　　4)支持参数配置，永久保存

　　GPRS DTU作为一种通信设备，其应用场合十分广泛。在不同的应用中，数据中心的IP地址及端口号，串口的波特率等都是不同的。因此，GPRS DTU都应支持参数配置，并且将配置好的参数保存内部的永久存储器件内(一般为FLASH或EEPROM等)。一旦上电，就自动按照设置好的参数进行工作。

　　应用范围

　　GPRS是在现有GSM网络上开通的一种新型的分组数据传输业务，在有GPRS承载业务支持的标准化网络协议的基础上，GPRS可以提供系列交互式业务服务：

　　1、点对点面向连接的数据业务。为两个用户或者多个用户之间发送多分组的业务，该业务要求有建立连接、数据传送以及连接释放等工作程序。

　　2、单点对多点业务。根据某个业务请求者的要求，把单一信息传送给多个用户。该业务又可以分为点对多点多信道广播业务、点对多点群呼业务和IP多点传播业务。

　　3、点对点无连接型网络业务。各个数据分组彼此互相独立，用户之间的信息传输不需要端到端的呼叫建立程序，分组的传送没有逻辑连接，分组的交付没有确认保护，是由IP协议支持的业务。

　　GPRS除了提供点对点、点对多点的数据业务外，还能支持用户终端业务、补充业务、 GSM短消息业务和各种GPRS电信业务。