GPRS DTU

GPRS DTU是一種物聯網無線數據終端，利用公用運營商網路GPRS網路(又稱G網)為用戶提供無線長距離數據傳輸功能. 採用高性能的工業級8/16/32位通信處理器和工業級無線模塊，以嵌入式實時操作系統為軟體支撐平台，同時提供RS232和RS485（或RS422）介面，可直接連接串口設備，實現數據透明傳輸功能。

該GPRS DTU已廣泛應用於物聯網產業鏈中的M2M行業，如智能電網、智能交通、智能家居、金融、移動POS終端、供應鏈自動化、工業自動化、智能建築、消防、公共安全、環境保護、氣象、數字化醫療、遙感勘測、農業、林業、水務、煤礦、石化等領域。

• 通訊介面

標準串列通訊介面：可選擇RS232 /TTL電平。出廠預設為RS232電平介面。

數據格式：1位起始位，8位數據位，1位停止位，無校驗位。

通訊速率：9600bps

功能：設置工作參數、預設報警號碼等

• 開關量輸入

輸入通道數：8路。

輸入電平：TTL電平，內部3.3V高電平上拉，可以直接連接無源觸點。可以定製光隔輸入。

報警設置：每一路都可以發送報警簡訊，也可以自動撥打報警電話。

功能：狀態監測，用於火災、防盜等報警，設備故障上報

B+B、DTP_RB+C、DTP_RC+B、DTP_RC+C、DTP_RD+B、DTP_R適用型號：DTP_R

• 開關量輸出

輸出通道數：8路。

輸出電平：TTL電平，高電平為3.3V。

功能：用於遙控，控制開關，設備啟動停止

_RB+B、DTP_RB+C、DTP_RC+B、DTP_RC+C、DTP_RD+B、DTP_RD適用型號：DTP

• 模擬量輸入

輸入通道：8路單極性電壓或電流信號。

輸入電平：0~5V電壓（或者4~20mA電流，訂貨時要申明）。

功能：物理量、電量的測量，溫度、壓力、流量、水位、電壓等測量採集

適用型號：DTP_RB+A、DTP_RB+C、DTP_RC+A、DTP_RC+C、DTP_RD+A、DTP_RD+C

• 電源

輸入電壓：DTP_RB+ DTP_RC+: +5～12V DC。DTP_RD+: 12~24VDC

功耗：最大電力消耗5W。待機電力消耗0.5W。

• 功耗

• 待機 3G:40~55mA@12VDC 2G:36~40mA@12VDC

• 通信 3G:88~190mA@12VDC 2G:62~68mA@12VDC

• 外型尺寸

DTP_RD+型：PVC塑料外殼，尺寸：98×90×37mm

• 外殼 金屬外殼，保護等級IP30。外殼和系統安全隔離，特別適合工控現場應用

• 環境

工作溫度：-20℃～55℃

存儲溫度：-40℃～85℃

相對濕度：5%～95%不結露

環境要求：無腐蝕性氣體，無液體噴濺，無金屬粉塵，無強烈震動，無強烈電磁干擾。

信號強度：有手機信號（中國移動或中國聯通）

1.支持EGSM900/GSM1800MHz雙頻，800/900/1800/1900MHz四頻可選

2.GPRS multi-slot class 10

3.編碼方案：CS1~CS4

4.符合SMG31bis技術規範

5.Compliant to GSM phase 2/2+

6.支持數據、語音、簡訊和傳真

1、CPU：工業級高性能ARM9嵌入式處理器，帶內存管理MMU,200MPS, 16KB Dcache,16KB Icache

2、FLASH：8MB，可擴充到32MB

3、SDRAM：64MB，可擴充到256MB

4、介面：

UART:

CM3160P:1個RS232串口。

串口速率： 110bps ~ 230400bps

數據位支持： 8位 或 7位

奇偶校驗位：無 或 奇數校驗 或 偶數校驗

停止位： 1位或 2位

流控：無 或 RTS/CTS

CM3160EP:1個RS485介面。（根據需要，可硬體跳線支持RS232/422/TTL）

串口速率： 110bps ~ 230400bps

數據位支持： 8位 或 7位

奇偶校驗位：無 或 奇數校驗 或 偶數校驗

停止位： 1位或 2位

流控：無 或 RTS/CTS

控制口：RS-232, 115200 bps, 8 data bits,1 stop bit, no parity (8N1)

指示燈：具有電源、通信及在線指示燈。

天線介面：標準SMA陰頭天線介面，特性阻抗50歐。

UIM卡介面：3V/5V標準的推桿式用戶卡介面。

電源介面：標準的3芯火車頭電源插座。

語音介面：標準的耳機麥克風介面。

5、供電：

外接電源：DC 9V 500mA

寬電壓供電：DC 5-32V

通信電流：350mA

待機電流：35mA

6、尺寸

產品外形尺寸：92x62x22 mm（不包括天線及固定件）

產品包裝尺寸：298x226x60mm

7、重量

0.41KG

8、其他參數:

工作環境溫度 -25~+65ºC

儲存溫度 -40~+85ºC

相對濕度 95%(無凝結)

1.TCP/UDP透明數據傳輸；支持多種工作模式，心跳包技術

2.智能防掉線，支持在線檢測，在線維持，掉線自動重撥，確保設備永遠在線

3.支持RSA，RC4加密演演算法

4.支持虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）功能，確保系統穩定可靠

5.支持虛擬數據專用網（APN/VPDN）

6.支持數據中心動態域名和IP地址訪問

7.支持DNS動態獲取，防止DNS伺服器異常導致的設備當機

8.支持雙數據中心備份

9.支持多數據中心同時接受數據

10.支持簡訊、語音、數據等喚醒方式以及超時斷開網路連接

11.支持短消息備份及告警

12.多重軟硬體看門狗

13.數據包傳輸狀態報告

14.標準的AT命令界面

15.可以用做普通撥號MODEM

16.支持telnet功能

17.支持遠程配置，遠程控制

18.通過串口軟體升級

19.同時支持LINUX、UNIX和WINDOWS操作系統

1.電力監控

2.油田監測

3.遠程抄表

4.路燈監控

5.環境監測

6.氣象監測

7.水利監測

8.熱網監測

9.電錶監測

10.機房監控

11.交通指示

12.煤炭監控

13.地震監測

14.車輛誘導

15.供水監控

16.高速公路監測

17.雜訊實時監控

18.環保重點污染源監控

19.供水管網實時傳輸監控

20.電力配網自動化遙控系統

21.各類國內外帶串口或485介面的PLC，RTU實現無線數據傳輸等

GPRS DTU最基本的用法是：在DTU中放入一張開通GPRS功能的SIM卡，DTU上電后先註冊到GPRS網路，然後通過GPRS網路和數據處理中心建立連接。這條連接涉及了無線網路運營商，網際網路寬 帶供應商，用戶公司的網路情況，以及用戶的電腦配置等環節，因此要建立這條連接需要把各部分都配置好。

在本質上，DTU和數據處理中心建立的是SOCKET連接。DTU是SOCKET客戶端，數據處理中心是SOCKET的服務端。SOCKET連接有TCP協議和UDP協議之分，DTU和中心要使用相同的協議，這個一般都有配置軟體進行配置。

給DTU配置好中心的IP地址和埠號后，則把DTU通過串口和用戶的設備相連。DTU和水文、電力、氣象、環保等用戶設備通過串口連起來放置在現場。

DTU上電后首先註冊到移動的網路，然後發送建立SOCKET的請求包給移動，移動把這個請求發送到網際網路。中心的服務端軟體接收到請求后建立連接，併發送應答信息。

DTU發送的請求信息是網際網路上的數據包，有一些原因會阻止中心收到連接請求包，這樣也就不能建立連接。最常見的有中心的電腦上有殺毒軟體、防火牆等把這些數據包給屏蔽了。另一是中心電腦是通過路由器上網的，在路由器上要設置數據轉發。SOCKET連接建立后就可以雙向通信了。

GPRS DTU上電后，首先讀出內部FLASH中保存的工作參數（包括GPRS撥號參數，串口波特率，數據中心IP地址等等，事先已經配置好）。

GPRS DTU登陸GSM網路，然後進行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部IP地址(一般是10.X.X.X)。也就是說，GPRS DTU處於移動內網中，而且其內網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這時是一個移動內部區域網內的設備，通過移動網關來實現與外部Internet公網的通信。這與區域網內的電腦通過網關訪問外部網路的方式相似。

GPRS DTU主動發起與數據中心的通信連接，並保持通信連接一直存在。由於GPRS DTU處於移動內網，而且IP地址不固定。因此，只能由GPRS DTU主動連接數據中心，而不能由數據中心主動連接GPRS DTU。這就要求數據中心具備固定的公網IP地址或固定的域名。數據中心的公網IP地址或固定的域名作為參數存儲在GPRS DTU內，以便GPRS DTU一旦上電撥號成功，就可以主動連接到數據中心。

具體地講，GPRS DTU通過數據中心的IP地址（如果是採用中心域名的話，先通過中心域名解析出中心IP地址）以及埠號等參數，向數據中心發起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，然後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。

由於TCP/UDP通信連接已經建立，就可以進行數據雙向通信了。

對於DTU來說，只要建立了與數據中心的雙向通信，完成用戶串口數據與GPRS網路數據包的轉換就相對簡單了。一旦接收到用戶的串口數據，DTU就立即把串口數據封裝在一個TCP/UDP包里，發送給數據中心。反之，當DTU收到數據中心發來的TCP/UDP包時，從中取出數據內容，立即通過串口發送給用戶設備。

通過有線的數據採集中心，同時與很多個GPRS DTU進行雙向通信。這是目前GPRS DTU應用系統中最為常用的方式。

（1）內部集成TCP/IP協議棧

GPRS DTU內部封裝了PPP撥號協議以及TCP/IP協議棧並且具有嵌入式操作系統，從硬體上，它可看作是嵌入式PC與無線GPRS MODEM的結合；它具備GPRS撥號上網以及TCP/IP數據通信的功能。

（2）提供串口數據雙向轉換功能

GPRS DTU提供了串列通信介面，包括RS232,RS485,RS422等都屬於常用的串列通信方式，而且GPRS DTU在設計上大都將串口數據設計成“透明轉換”的方式，也就是說GPRS DTU可以將串口上的原始數據轉換成TCP/IP數據包進行傳送，而不需要改變原有的數據通信內容。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通信網路的優點之一就是支持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、採用心跳包保持永久在線（當長時間沒有數據通信時，移動網關將斷開DTU與中心的連接，心跳包就是DTU與數據中心在連接被斷開之前發送一個小數據包，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，數據中心的IP地址及埠號，串口的波特率等都是不同的。因此，GPRS DTU都應支持參數配置，並且將配置好的參數保存內部的永久存儲器件內（一般為FLASH或EEPROM等）。一旦上電，就自動按照設置好的參數進行工作。

GPRS DTU使用場合一般可以從以下幾個實際應用角度來講：

（1）現場只能使用無線通信環境

當數據採集現場的設備需要在移動中工作，或者採集現場處於野外等情況下，無法提供有線通信的環境。這個時候，採用GPRS無線網路就可能是一個好的選擇，因為GPRS網路的覆蓋率在國內已經很高，全國大部分地區均有GPRS信號覆蓋。

（2）現場終端的傳輸距離分散

由於GPRS網路是覆蓋全國的公共網路，因此採用GPRS來傳輸數據的一大優勢就是現場採集點可以分步在全國範圍，數據中心與現場採集點之間的距離不受限制。無線公網通信（包括GPRS/CDMA網路,3G網路等）這個非常顯著的優點是專用無線通信網路（比如數傳電台，WiMax，WLAN等）無法達到的。

（3）適當的數據實時性要求

國內GPRS網路，其傳輸數據的延時為秒級範圍。在絕大部分時間下，GPRS數據通信的平均整體延時為2秒左右。也就是說，從GPRS DTU端發送的數據包將大致在2秒鐘後到達數據中心。反之，從數據中的數據包也大致在2秒鐘後到達GPRS DTU。

總的來說，GPRS這種實時性，可以滿足大多數行業應用的要求。但是，對於一些特定的應用系統，如果不能承受2秒左右的平均延時，那麼GPRS通信方式就可能是不適合的。（另外，CDMA網路的傳輸延時也是1秒-2秒左右）。

從另一個角度來講，如果我們要設計的系統希望通過GPRS網路來傳輸數據，那麼就要在設計通信協議時候考慮這種延時的情況。

（4）適當的數據通信速率

GPRS DTU與數據中心的數據通信速率一般在10kbps-60kbps之間。從也就是說，GPRS DTU可以持續不斷地以10bps-60kbps的速度向中心發送數據，反之亦然。（補充說明：國內CDMA網路的數據通信平均速率可以達到40kbps-90kbps左右）從系統應用可靠性角度來講，我們認為當應用系統本身的數據平均通信量在30kbps以內的時候，使用GPRS網路來進行數據傳輸是比較適合的。

也可以從另外一方面，例如果通過GPRS網路來進行遠程傳輸數據，那麼就需要把數據平均通信量控制在30kbps之內。（注意：這裡的平均持續通信速率和瞬間通信速率是有區別的，與設備串口波特率也不是同一個概念）

以上的幾點可以用於判斷應用系統是否適合採用GPRS網路進行數據傳輸，如果這幾個方面都比較符合的話，那麼採用GPRS DTU進行數據傳輸是非常合適的。

由於GPRS DTU大多用於遙遠的監測現場，因此GPRS DTU的穩定性就變得非常重要。

很多用戶選用GPRS DTU，僅在前期做了一些簡單測試就結束選型工作，實際上是很不充分的。如果選用了不穩定的GPRS DTU並大量應用, 無異於給自己的監測系統埋下了一顆定時炸彈！

如何能夠在一開始，就能全面而快速的測試GPRS DTU穩定性？這已經成為一個重要課題！

遺憾的是，大多GPRS DTU廠家都只是宣揚自己產品穩定性好，而對於具體的穩定性測試方法，則閉口不談！

這裡，是經過驗證的GPRS DTU穩定性測試流程，希望幫助用戶掌握一套全面的，可操作的GPRS DTU鑒別方法，這套測試方法，可以快速鑒別GPRS DTU的主要通信性能和穩定性。

一）在線空閑測試

測試原因：測試GPRS DTU自己維持已建鏈路的能力，當沒有數據時，GPRS DTU通過心跳保持自己的連接，GPRS DTU應至少能維持平均1小時以上的鏈路持續時間，不發生斷線重連。

測試方法：讓GPRS DTU連上數據中心后不發任何數據，觀察它能維持鏈路多久，時間越長越好。本項測試臨近結束時，應向數據中心和DTU各發幾個數據包，來驗證該DTU保持的

空閑鏈路是真實可用的，如果DTU或數據中心任何一方無法收到對方的數據包，則為不合格。

二）數據中心關閉后恢複測試

測試原因：數據中心在以後運行和維護過程中，肯定會出現臨時停止暫停服務的情況，因此需要測試GPRS DTU在數據中心恢復后的快速恢復能力。

測試方法：

讓數據中心關閉短時間，如1分鐘，然後恢複數據中心，看DTU是否能快速連接上來，恢復時間應該在5分鐘內，越快越好，重複多次該項測試，DTU必須能100%恢復連接，只要出現一次DTU始終無法恢復連接的現象，即為不合格，以此例推就就可以判斷出DTU質量.

三）頻繁雙向小數據量測試

測試原因：測試GPRS DTU頻繁收發小數據包的能力，因為日常運行中主要是小數據包的頻繁雙向收發。

測試方法：在數據中心和DTU端，每10秒向對方發送一個100位元組左右的數據包，持續10分鐘，同時統計，是網路有沒有出現斷線或是數據出現丟包丟失的情況，最好的結果是：沒有發生斷線重連，也沒有丟失任何數據包，如果出現DTU斷線后再也不上線，或上線后無法繼續雙向收發數據，即為不合格。

另外，在小數據量測試時，可以觀察是否出現丟包，或數據內容錯誤的情況，如果頻繁丟包，或出現內容錯誤，則為不合格。

小技巧：可以將DTU的串口2，3短接起來形成環路測試，這樣只需要在數據中心發送就可以進行雙向測試。

四）雙向大數據壓力測試

測試原因：某些應用需要臨時傳輸大數據量，因此該項測試也是非常必要的。

測試方法：在數據中心和DTU端，每2秒都向對方發送一個1000位元組左右的數據包，持續30分鐘，並進行統計，是否出現網路斷線的情況，以及雙方是否出現數據包丟失的情況，一般來說，壓力測試下，GPRS DTU可能會出現斷線重連，也會丟失數據包。但斷線重連的次數不應超過10次，而且次數越小越好。如果出現DTU斷線后再也不能上線，或上線后無法繼續雙向收發數據，即為不合格。

另外，大數據壓力測試時，可以觀察數據傳輸性能這個指標，一般情況下，GPRS DTU傳輸數據的速度在每秒300-1500位元組範圍內，均屬於正常，但速度越快的傳輸性能越好。如果GPRS DTU的傳輸能力明顯低於該範圍，為不合格。

五）去天線測試

測試原因：某些現場，因先現場某些原因，可能出現GPRS/GSM信號臨時中斷或變弱，信號恢復正常后，GPRS DTU應能自動恢復連接，並續傳數據到數據中心。

測試方法：

1）短時間去天線：當GPRS DTU在線時，去掉GPRS DTU的天線1分鐘，然後重新裝上天線，並且在去掉GPRS DTU天線的時候下，依次向GPRS DTU提交3個100位元組左右的數據包，當插上天線后，GPRS DTU必須能自動快速恢復連接，速度越快越好，並能續傳期間的數據到數據中心，3個數據包全部丟失的為不合格，數據全部上傳的為最佳。

2）長時間去天線：當GPRS DTU在線時，去掉GPRS DTU的天線30分鐘，然後重新裝上天線，當插上天線后，GPRS DTU必須能自動恢復連接，恢復時間應小於10分鐘，超出30分鐘或更長間未恢復連接的，為

不合格。

六）重複上電測試

測試原因：某些時候，現場會出現臨時斷電然後恢復的情況，GPRS DTU應能保證可靠的登錄數據中心。

測試方法：將GPRS DTU上電，然後等待GPRS DTU連接上數據中心，每次DTU都能在2分鐘內登錄到數據中心，重複進行20次測試，一旦發現有一次DTU始終無法連接到數據中心，則為不合格，如有條件可以增大測試次數。

七）撥號及簡訊干擾測試

測試原因：在DTU登錄或在線運行過程中，可能會收到一些不明簡訊或電話呼叫, GPRS DTU應能保證這些情況不影響其正常工作。

測試方法：將DTU上電，然後等待10秒左右，開始向DTU發送2條簡訊，以及2次呼叫，DTU應能正確的連接上數據中心。在連接數據中心成功后，再向DTU發送2條簡訊，以及2次呼叫，觀察5分鐘，看DTU是否能維持鏈路，然後雙向發送10個數據包，看是否能正常收發。

八）看門狗測試（選測）

測試原因：如果一個GPRS DTU，即使前面的測試項都通過了，但是如果它的內部看門狗沒做好，那也是有隱患的，在現場長時間連續運行，很可能還會出問題。

測試方法：看門狗的測試方法有多種，一般在內部CPU的數據匯流排或地址匯流排上，瞬間短路幾個管腳，讓其程序跑飛，或者RAM數據錯亂，也可利用外部強幹擾源進行干擾，在這種情況下，有良好看門狗機制的產品，其CPU能夠在20秒內複位，如果不能複位則不合格，重複多次測試該項，DTU必須能100%複位。

這項功能要求測試人員對DTU主板比較熟悉，而且不一定方便操作，所以設為選測項。但如有測試操作條件的，建議進行該項測試。

九）去卡測試（選測）

測試原因：如果GPRS DTU應用現場惡劣，如振動或有腐蝕性氣體，則可能造成SIM卡短時接觸不良，GPRS DTU應能自動恢復，我們用臨時取卡來模擬這種情況。

測試方法：在GPRS DTU連接數據中心時，去掉卡3秒鐘左右再插上，看GPRS DTU是否會掉線及正常收發數據，去掉卡60秒鐘左右再插上，看GPRS DTU是否會掉線。如果臨時取卡再上卡后，DTU再也無法自動連接中心的，建議不應用這類DTU到現場有振動或有腐蝕性氣體的環境。

十）電源波動測試（選測）

測試原因：如果GPRS DTU應用現場採用電池或太陽能供電，有可能出現較大範圍的電源波動，GPRS DTU應能適應這種電源波動。

測試方法：以12V電池為例，電壓波動範圍可能在5伏到14伏之間波動，所以我們在GPRS DTU連接數據中心時，將外部電源從3伏到16伏進行緩慢的升降，模擬電池的充放電情形，這項測試GPRS DTU出現複位是正常的，我們主要看GPRS DTU是否會出現再也無法連接數據中心的情況。如果經過供電電源波動后，DTU再也無法自動連接中心的，建議不應用這類DTU到現場為電池供電的環境。

十一）欠費測試（選測）

測試原因：在GPRS DTU常年運行過程中，很可能會出現因SIM卡欠費，導致無法使用GPRS業務，從而通信連接中斷的情況，在進行充值后，GPRS DTU應自動恢復與中心的連接。

測試方法：找一張欠費的SIM卡插入GPRS DTU，等待10分鐘，由於欠費，DTU是無法登錄數據中心的，這時用手機撥打該號碼，提示為已停機或已限制呼入，這時給SIM卡充值，然後用手機撥打該號碼，提示為對方振鈴或彩鈴，就表示該卡已經充值成功，GSM業務已經恢復，等待10分鐘左右，看DTU是否能自動連接到數據中心，如果DTU始終無法自行連接數據中心，並且必須要人工複位一次才能恢復連接到數據中心，則視為不合格。

補充一條，如果該DTU支持電話呼叫或發簡訊來進行複位，並經過測試方法有效，則應視為合格。

十二）域名解析測試（選測）

測試原因：有的應用系統，使用了域名來代替固定IP地址，這會增加一個域名解析的環節，由於域名解析服務存在臨時失效的情況，因此在使用域名解析時，需要加測這個項目。

測試方法：

1）域名失效模擬，將動態域名失效，或者靜態域名設置指向為一個無效地址，將DTU設置為通過域名尋找數據中心，上電后DTU將無法連接到數據中心，這時，恢復域名的指向，然後觀察DTU是否能自動連接到數據中心，恢復時間越短越好，如果DTU始終無法自動連接數據中心，則為不合格。

2）將設置好域名的GPRS DTU,在連接數據中心成功后，進行去天線測試（參見第五項），看是否通過測試，未通過測試的為該項不合格。

3）將設置好域名的GPRS DTU,在連接數據中心成功后，進行數據中心關閉后恢複測試（參見第二項），看是否通過測試，未通過測試的為該項不合格。

如果域名解析測試不合格，建議不應用這類DTU到使用域名解析數據中心IP地址的系統中。

其他測試項：

1）高低溫測試，請參考電子產品通用測試方法。

2）衝擊振動測試，請參考電子產品通用測試方法。