??? 摘? 要:? 針對不同現場網絡情況以及不同網絡層次的需求，以山東力創科技有限公司GPRS—LQ8110模塊為例，通過架設GPRS網絡無線監控系統平臺做試驗，提出了DSC主站系統主要的組網應用方案。?
??? 關鍵詞： GPRS—LQ8110; DSC主站系統; APN; SIM卡; TCP/IP; UDP
?
??? GPRS無線數據傳輸系統的應用越來越廣泛，幾乎所有低速率的數據傳輸服務都可以應用，如城市配電網絡的自動化、自來水、煤氣管道自動化、商業POS機、Internet接入、個人信息、股票信息、金融、交通、公安、環保、彩票等領域。這是因為移動GPRS網絡覆蓋廣泛，系統通信穩定可靠、架設簡單。DSC主站系統通過GPRS網絡，將來自不同現場采集終端的數據進行整合、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。可以針對不同層次的需求來選擇恰當的主站系統網絡構架方式，以節約成本，提高系統可靠性。?
1 接入Internet?
??? GPRS無線數據傳輸模塊有DSC主站系統可以直接接入Internet和DSC主站系統無法直接接入Internet兩種情況。?
1.1 DSC主站系統可以直接接入Internet?
??? (1) DSC主站系統擁有固定公網IP，采用端口映射方式?
??? 中心使用公網固定IP，監控點直接向中心發起連接。或客戶公司有一臺連接Internet的服務器，并且具有公網固定IP。但是考慮到服務器的穩定運行問題，通常不允許在服務器上安裝其他應用軟件，所以GPRS數據中心系統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。?
?
?
??? 這種方案有很好的實時性和穩定性，但公網固定IP使用費用比較高。?
??? NAT的具體實現方式是在代理路由／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據層實現，硬件在網絡／傳輸層實現，相比之下硬件傳輸速度更快，數據不會發生丟失。其基本原理是，凡是來自公網IP上的某一端口的數據全部轉發給映射的內網IP和端口上，如公網IP 204.135.213.219的2020端口，則通過NAT指向內網192.168.0.88的5002端口，那么內網用戶可在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， 所有點都采用內網固定IP?
??? 這種方式需要客戶的數據中心通過一條APN專線接入移動公司GPRS網絡，雙方互聯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專網的SIM卡開通該專用APN。得到專用APN后，給所有監控點及中心分配APN專網內部固定IP。如圖2所示。?
?
?
??? 這種方案在實時性、安全型和穩定性方面都很好，適用于安全性要求較高、數據點比較多、實時性要求較高的應用環境。?
??? 主站系統擁有自己的APN專線，此類主站系統擁有良好的網絡環境，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為力創公司提供的GPRS—LQ8110模塊）。此類主站系統可以采用如下兩種模式進行網絡構架：?
??? 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內部的IP號碼段，即專線接入專用網絡，實現主站模塊通信； ?
??? ②采用UDP模式，以山東力創LQ8110模塊為例，APN必須為專用APN，不可以是CMNET，如可以使用力創APN：LICHUANG.LW.SD，或者使用類似力創這類的其他公司提供的APN；或者自行申請APN，接入專用網絡，可以實現主站模塊通信。而SIM卡的IP號碼必須是本APN內部的IP號碼段。?
1.2 DSC主站系統無法直接接入Internet?
??? (1) 采用撥號方式，獲取固定IP接入Internet?
??? 此類DSC主站系統沒有直接網絡環境，因此必須采用無線Modem撥號上網的方式，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。?
?
?
??? 該方案受無線Modem硬件方面的影響，穩定性不是很好，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。?
??? 此類網絡構架，若現場安裝的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IP接入Internet，應用DNS域名解析方式?
??? 此方式是在數據中心無法獲取以上兩種工作模式，中心通過ADSL撥號接入網絡,雖然能接入Internet，但是其IP地址隨著每一次的重新連接而發生改變，此類DSC主站系統擁有較差的網絡環境，目前網絡環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提供的網絡環境影響，以及第三方DNS提供商限制，使用中可能極其不穩定，因此不建議使用這種模式。?
??? 此方案在安全性、穩定性方面不是很好，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系統內GPRS模塊數量小，建議客戶申請ADSL固定IP，具體費用可以咨詢當地運營商（費用從50至上千元不等）。此類系統必須采用TCP模式，APN采用CMNET，來接入Internet，實現主站與模塊通信，SIM卡設置沒有特殊需求；?
??? ②系統內GPRS模塊數量大，建議申請APN專線，采用APN網關接入GPRS網絡的方式。當地運營商是否辦理，還需要用戶自行協調，價格比較昂貴，按月計算，大體費用在2000元/月左右，具體資費咨詢當地移動公司。?
??? ③模塊數量大，因考慮成本，建議申請當地運營商固定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IP，具體情況需要咨詢當地運營商。?
2 使用模式?
??? 從使用模式方面來區分，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主站系統采用TCP模式?
??? 采用TCP模式，適用于具有固定公網IP，或者固定GPRS內網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主站系統采用UDP模式?
??? 采用UDP模式，適用于具有固定公網IP，或者固定GPRS內網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控制協議，流量增加；UDP模式下無連接協議，不需要維護連接，數據直接傳送，缺少TCP控制協議，流量小，但連接不能保證。不同的GPRS供應廠商可以根據客戶的不同需求進行功能定制，增加一定控制字節，用來保證連接的穩定，下面就以力創GPRS為例，簡單介紹當前GPRS供應廠家的產品功能：?
??? (1)TCP“中心對多點”模式：標準的TCP模式，常規的中心對多點通信方式。采用TCP協議實現數據的透明傳輸（支持短信控制功能）。?
??? (2)TCP? Data? Stream模式：標準TCP模式，常規的中心對多點通信方式，采用TCP協議、數據流模式傳送實現數據的透明、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，常規的中心對多點通信方式，采用TCP協議、數據加密握手實現數據的安全、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協議與數據中心建立連接實現數據的廣發廣收功能（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協議與數據中心建立連接。可以接收所有網內數據，只向設定IP發送數據(支持短信控制功能)。主動上傳ID、IP、PORT等信息，而且每次發送數據都以以上信息為開頭。如果既考慮流量，又要保證連接穩定，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協議與數據中心建立連接，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。?
??? (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協議實現網內點對點的透明數據傳輸。?
??? (8)短信模式（支持短信控制功能）。?
3 應用系統規模?
??? 從使用模塊數量／流量方面來區分，有如下幾種情況。?
??? (1)DSC主站系統連接大量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定，則推薦使用類似力創UDP LICHUANG模式。?
??? 應用案例1：?
??? 濟北大明公司抽油機無線監控系統中共有采集點400多口井，系統采用UDP LICHUANG模式，數據中心采用專線APN方式。?
??? (2)DSC主站系統連接少量模塊?
??? 模塊數量較少，為了保證連接穩定，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定性問題，則推薦使用類似力創UDP LICHUANG模式。?
??? 應用案例2：?
??? 東營勝利油田勝南小區供暖監控系統，共有采集點50多個，系統采用TCP模式，數據中心采用撥號上網獲取固定IP的方式。
??? (3)系統數據流量比較大?
??? 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)系統數據流量比較小?
??? 可根據實際需求采用TCP／UDP模式。?
??? 隨著計算機網絡技術的不斷發展，還有許多復雜網絡結構不能一一作出說明，因此本文重點介紹了應用力創GPRS數據傳輸模塊在目前較為流行的現場網絡環境下的組網應用方法，并對各種應用方法作出了分析，提供了在部分網絡環境下，獲得最佳性價比的一些方法，快速、方便、經濟地建立GPRS網絡采集平臺。綜合上述可見，要架設穩定可靠的無線監控系統，建議選用具有固定IP的網絡傳輸模式。?
參考文獻?
[1] 廖傳書,程鑫.基于GPRS的配電網遠程監控終端的設計.電子技術應用,2007,33(5)：80-82.?
[2] 張英，王炎.GPRS在城市熱網監控系統中的應用.科技信息，2005，(4):38-40.?
[3] 高巍，殷小貢，雷肖.GPRS-WLAN綜合移動數據網的研究與開發.移動通信,2005,(01).