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DTU
鎖定
- 中文名
- 數據傳輸單元
- 外文名
- Data Transfer unit
- 英文簡稱
- DTU
- 性 質
- 無線終端
DTU工作原理
圖2
中心的服務端軟件接收到請求後建立連接，併發送應答信息。DTU發送的請求信息是因特網上的數據包，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件、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連接建立後就可以雙向通信了。
DTU功能配置
DTU硬件組成
DTU 優點：
組網迅速靈活，建設週期短、成本低；
網絡覆蓋範圍廣；
安全保密性能好；
FLASH：8MB，可擴充到32MB
SDRAM：64MB，可擴充到256MB
接口：
UART:
CM 3160P:
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
CM 3160EP:
1個RS485接口（根據需要，可硬件跳線支持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
UIM卡接口：3V/1.8V標準的推杆式用户卡接口
電源接口：標準的3芯火車頭電源插座
語音接口：標準的耳機麥克風接口
3.5 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
3.6 尺寸：
產品包裝尺寸：298x226x60mm
3.7 重量：
0.41KG
3.8 其他參數：
工作環境温度： -25~+65ºC
儲存温度： -40~+85ºC
相對濕度： 95%(無凝結)
DTU軟件組成
4.2 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
4.4 支持虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）功能，確保系統穩定可靠
4.5 支持虛擬數據專用網（APN/VPDN）
4.6 支持數據中心動態域名和IP地址訪問
4.8 支持雙數據中心備份
4.9 支持多數據中心同時接受數據
4.10支持短信、語音、數據等喚醒方式以及超時斷開網絡連接
4.11支持短消息備份及警告
4.12 多重軟硬件看門狗
4.13數據包傳輸狀態報告
4.14 標準的AT命令界面
4.15可以用做普通撥號MODEM
4.16支持telnet功能
4.17支持遠程配置，遠程控制
4.18通過串口軟件升級
4.19同時支持LINUX、UNIX和WINDOWS操作系統
DTU核心功能
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，從硬件上，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
DTU產品系列(3張)
3）支持自動心跳，保持永久在線
GPRS通信網絡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地址及端口號，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。
5）支持用户串口參數設置
不同用户設備的串口參數有所不同，DTU連接用户設備的串口時，要根據用户設備串口的實際參數對DTU端進行相應設置，保證用户設備的正常通信和可靠數據傳輸。
DTU擴展功能
較為專業的GPRS DTU還提供一些擴展功能，主要包括：支持數據中心域名解析、支持遠程參數配置、遠程固件升級、支持遠程短信/電話喚醒、支持本地串口固件升級、提供短信通道、提供DTU在線、離線電平指示等。
更高級的DTU，也可給用户提供二次開發的功能；例如；通信插件、DLL、接口文檔，以便用户根據自己的實際情況對DTU進行改造，完善DTU產品，使其更加的切合自身需求。
DTU工作過程
GPRS DTU登陸GSM網絡，然後進行GPRS PPP撥號。撥號成功後，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)。也就是説，GPRS DTU處於移動內網中，而且其內網IP地址通常是不固定的，隨着每次撥號而變化。 我們可以理解為GPRS DTU這時是一個移動內部局域網內的設備，通過移動網關來實現與外部Internet公網的通信。這與局域網內的電腦通過網關訪問外部網絡的方式相似。
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）以及端口號等參數，向數據中心發起TCP或UDP通信請求。在得到中心的響應後，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來説，只要建立了與數據中心的雙向通信，完成用户串口數據與GPRS網絡數據包的轉換就相對簡單了。一旦接收到用户的串口數據，DTU就立即把串口數據封裝在一個TCP/UDP包裏，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户設備。
DTU應用領域
DTU的主要功能是把遠端設備的數據通過無線的方式傳送回後台中心。如圖1所示，要完成數據的傳輸需要建立一套完整的數據傳輸系統。在這個系統中包括：DTU，客户設備、移動網絡、後台中心。在前端，DTU和客户的設備通過232或者485接口相連。DTU上電運行後先註冊到移動的GPRS網絡，然後去和設置在DTU中的後台中心建立SOCKET連接。後台中心作為SOCKET的服務端，DTU是SOCKET連接的客户端。因此只有DTU是不能完成數據的無線傳輸的，還需要有後台軟件的配合一起使用。在建立連接後，前端的設備和後台的中心就可以通過DTU進行無線數據傳輸了，而且是雙向的傳輸。
DTU已經廣泛應用於電力、環保、LED信息發佈、物流、水文、氣象等行業領域。如圖1所示，儘管應用的行業不同，但應用的原理是相同的。大都是DTU和行業設備相連，比如PLC，單片機等自動化產品的連接，然後和後台建立無線的通信連接。在互聯網日益發展的今天，DTU的使用也越來越廣泛。它為各行業以及各行業之間的信息、產業融合提供了幫助。
DTU應用案例
圖1DTU在電力遠程抄表中應用拓撲圖：
4.水管網監 測系統, 5.水庫自動監測系統
四. 市政行業 : 1.路燈遠程監控管理 2.管網遠程監測 3.城市能耗監測
六. 農業應用: 1.大棚遠程監測管理 2.水產養殖監測管理農 3.農業水泵監測管理
七. 其它行業: 1.倉庫監控管理. 2.電梯遠程監控 3.遠程起重機管理系統
4.工業能耗監測方面的應用 5.加油站GPRS數據採集系統 6.GPRS氣象信息採集系統
DTU穩定性
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。
2003年，市場上出現GPRS DTU產品，但並不成熟，導致用户普遍損失較大，給GPRS DTU形成不良口碑，也制約了其市場發展。2006年，市場上出現真正成熟穩定的GPRS DTU產品，情況有所好轉，GPRS行業應用市場開始穩步發展。2008年，GPRS核心模塊普遍內嵌TCP/IP協議，降低了技術門檻，然而也有很多廠家利用這種便利，在對GPRS通信技術並未深入瞭解的情況下推出的GPRS DTU，其產品存在各種性能隱患。
很多用户選用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！
這裏，是經過驗證的GPRS DTU穩定性測試流程，希望幫助用户掌握一套全面的，可操作的GPRS DTU鑑別方法，這套測試方法，可以讓很多質量低劣的GPRS DTU顯出原形！
一）在線空閒測試
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連上數據中心後不發任何數據，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
空閒鏈路是真實可用的，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）數據中心關閉後恢復測試
測試方法：
1）讓數據中心關閉短時間，如1或是60分鐘，在恢復數據中心，看DTU是否能快速連接上來，恢復時間的在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。
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字節左右的數據包，進行10分鐘或是30分鐘，峒同時進行統計，是否出現網絡斷線的情況，以及雙方是否出現數據包丟失的情況，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斷線後再也不上線，或上線後無法繼續雙向收發數據，即為不合格。
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字節左右的數據包，持續30分鐘，並進行統計，是否出現網絡斷線的情況，以及雙方是否出現數據包丟失的情況，一般來説，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斷線後再也不能上線，或上線後無法繼續雙向收發數據，即為不合格。
五）去天線測試
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字節左右的數據包，當插上天線後，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，當插上天線後，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）撥號及短信干擾測試
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短信或電話呼叫, 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條短信，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後，再向DTU發送2條短信，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的數據總線或地址總線上，瞬間短路幾個管腳，讓其程序跑飛，或者RAM數據錯亂，也可利用外部強干擾源進行干擾，在這種情況下，有良好看門狗機制的產品，其CPU能夠在20秒內復位，如果不能復位則不合格，重複多次測試該項，DTU必須能100%復位。
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後，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出現復位是正常的，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後，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，在進行充值後，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，並且必須要人工復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支持電話呼叫或發短信來進行復位，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，上電後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後，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後，進行數據中心關閉後恢復測試（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）高低温測試，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。
