GPRS/CDMA數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)若干問(wèn)題

一、系統(tǒng)簡(jiǎn)介
　　環(huán)保、市政、熱網(wǎng)等行業(yè)的用戶數(shù)據(jù)采集、抄送，是一個(gè)十分典型的分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，由于各個(gè)用戶單位所覆蓋的地域范圍較廣（幾公里到幾十公里不等），且用戶數(shù)量會(huì)隨著時(shí)間的推移而發(fā)生變化，因而采用GPRS/CDMA無(wú)線通信手段完成數(shù)據(jù)采集已得到業(yè)內(nèi)普遍的認(rèn)同。

　　該系統(tǒng)有三大部分組成:

（1） 數(shù)據(jù)管理中心
　　各個(gè)采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)匯總到數(shù)據(jù)管理中心，在此進(jìn)行處理、實(shí)時(shí)顯示；中心的服務(wù)器通過(guò)防火墻連接在Internet上，可供客戶端遠(yuǎn)程訪問(wèn)；根據(jù)需要，中央控制室可以設(shè)置有模擬屏或投影儀，可實(shí)時(shí)、清晰地顯示各個(gè)采集點(diǎn)的相關(guān)信息。

　　如果熱網(wǎng)站點(diǎn)不多，中心服務(wù)器采用普通的計(jì)算機(jī)即可。計(jì)算機(jī)上運(yùn)行客戶的應(yīng)用軟件，對(duì)GPRS終端采集上來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。應(yīng)用軟件通過(guò)特定的接口接受GPRS終端的數(shù)據(jù)。我公司的GPRS終端提供了非常靈活的應(yīng)用接口：

　　第一種：ActiveX控件，如果用戶軟件采用VB平臺(tái)，采用該控件非常方便；

　　第二種：動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，如果用戶軟件采用VC，Delphi等平臺(tái)，可采用該接口；

　　第三種：組態(tài)軟件驅(qū)動(dòng)，目前，國(guó)內(nèi)比較有名的組態(tài)王、力控均提供了我公司GPRS終端的底層驅(qū)動(dòng)；使用這些組態(tài)軟件可方便地與我們的GPRS終端連接；

　　第四種：虛擬串口驅(qū)動(dòng)，任何應(yīng)用軟件均可借助于該驅(qū)動(dòng)與我們的GPRS終端通信，而無(wú)須任何更改。

（2） 無(wú)線通信系統(tǒng)
　　指GPRS網(wǎng)絡(luò)或CDMA網(wǎng)絡(luò)，采用這種方式通信，有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　· 實(shí)時(shí)性好：
　　由于GPRS或者CDMA永遠(yuǎn)在線的特性，中央控制室與各個(gè)分控點(diǎn)的通信鏈路可保持永遠(yuǎn)暢通；
　　· 網(wǎng)絡(luò)覆蓋好，通信的抗干擾性好：
　　經(jīng)過(guò)中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通多年的建設(shè)和優(yōu)化，目前，公共無(wú)線數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的覆蓋已無(wú)處不在，借助于GSM或者CDMA網(wǎng)絡(luò)通信，無(wú)須考慮建筑物遮擋、盲區(qū)等導(dǎo)致通信鏈路不暢的問(wèn)題；
　　· 設(shè)備投資小：
　　無(wú)須購(gòu)置收、發(fā)電臺(tái)、龐大的天線等設(shè)備，大大降低系統(tǒng)的投資；
　　· 運(yùn)行費(fèi)用低廉：
　　由于采用公共網(wǎng)絡(luò)，無(wú)須支付頻率使用費(fèi)，同時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸按照流量計(jì)費(fèi)，且移動(dòng)、聯(lián)通公司推出了多種非常靈活的計(jì)費(fèi)方式，如各種包月制的套餐等，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用可降到很低的水平；
　　· 工程建設(shè)方便、系統(tǒng)的后續(xù)維護(hù)非常簡(jiǎn)單

（3） 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、傳輸系統(tǒng)
　　現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、傳輸系統(tǒng)主要包括各種儀表、數(shù)據(jù)傳輸終端，用來(lái)采集熱用戶的蒸氣溫度、壓力、流量等數(shù)據(jù)，并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳送到中央集控室。

二、系統(tǒng)設(shè)備配置
　　組建該GPRS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要設(shè)備清單如下：

　　1、GPRS DTU：每個(gè)站點(diǎn)一般1臺(tái)，通過(guò)RS232或者RS485與現(xiàn)場(chǎng)儀表等設(shè)備連接；如設(shè)備本身只提供4～20mA模擬量接口，則需配備模擬量――RS485、或者模擬量――RS232的轉(zhuǎn)換器；

　　2、SIM卡：每個(gè)GPRS DTU 1張，向移動(dòng)公司購(gòu)買(mǎi)，可根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)量的大小，選用合適的資費(fèi)套餐；比如在上海地區(qū)，套餐資費(fèi)見(jiàn)下一節(jié)描述。

　　3、數(shù)據(jù)中心服務(wù)器：也可用一般配置的計(jì)算機(jī)代替，該計(jì)算機(jī)要求連接在互聯(lián)網(wǎng)上，最好有固定的IP地址。

　　4、應(yīng)用軟件：運(yùn)行在數(shù)據(jù)中心服務(wù)器上，我們提供免費(fèi)的通信接口。接口軟件的形式見(jiàn)前面描述，根據(jù)實(shí)際需要選擇。

　　5、如果采用中國(guó)移動(dòng)的VPN業(yè)務(wù)，對(duì)設(shè)備本身沒(méi)有影響，只是GPRS終端接入時(shí)，采用移動(dòng)公司提供的用戶名、密碼、或者接入點(diǎn)（APN）等。

三、運(yùn)行費(fèi)用分析
　　運(yùn)行費(fèi)用主要是數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ刨M(fèi)用，交給移動(dòng)公司。現(xiàn)在各地的移動(dòng)公司都在大力拓展增值數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，這一塊優(yōu)惠的資費(fèi)政策很多，具體可咨詢當(dāng)?shù)氐囊苿?dòng)公司。以下是上海移動(dòng)公司公布的資費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，供參考：

　　方案月租費(fèi)包含流量（MB） 超出后流量資費(fèi)（元/KB） 自由套餐0 0 0.03 20元套餐20 50 0.01 100元套餐100 800 0.01 200元套餐200 2000 0.01，封頂500元備注：
1、國(guó)內(nèi)漫游不收取漫游費(fèi)用；
2、國(guó)際漫游費(fèi)用單獨(dú)收取；

四、關(guān)于無(wú)線虛擬專(zhuān)網(wǎng)（VPN：Virtual Private Network）

1、何為無(wú)線VPN（VPDN）
　　在組建基于GPRS/CDMA無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時(shí)，有些行業(yè)的客戶對(duì)數(shù)據(jù)的安全性、保密性非常敏感，而一般的GPRS/CDMA數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其傳輸?shù)臄?shù)據(jù)要經(jīng)過(guò)GPRS/CDMA網(wǎng)、Internet網(wǎng)，而后送到數(shù)據(jù)中心，這些數(shù)據(jù)在經(jīng)過(guò)這些公共網(wǎng)絡(luò)時(shí)，可能存在安全隱患。

　　針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，移動(dòng)公司（GPRS）、聯(lián)通公司（CDMA）都推出了VPN（聯(lián)通公司叫做VPDN）業(yè)務(wù)，它為我們提供了一種通過(guò)公用網(wǎng)絡(luò)，安全地對(duì)企業(yè)內(nèi)部專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問(wèn)的連接方式。

　　我們知道：一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接通常由三個(gè)部分組成：客戶機(jī)、傳輸介質(zhì)和服務(wù)器。VPN同樣也由這三部分組成，不同的是VPN連接使用隧道作為傳輸通道，這個(gè)隧道是建立在公共網(wǎng)絡(luò)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上的，如：Internet或Intranet。要實(shí)現(xiàn)VPN連接，企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中必須配置有一臺(tái)基于Windows NT或Windows2000 Server的VPN服務(wù)器，VPN服務(wù)器一方面連接企業(yè)內(nèi)部專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)，另一方面要連接到Internet，也就是說(shuō)VPN服務(wù)器必須擁有一個(gè)公用的IP地址。當(dāng)客戶機(jī)通過(guò)VPN連接與專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信時(shí)，先由ISP（Internet服務(wù)提供商）將所有的數(shù)據(jù)傳送到VPN服務(wù)器，然后再由VPN服務(wù)器負(fù)責(zé)將所有的數(shù)據(jù)傳送到目標(biāo)計(jì)算機(jī)。

　　VPN使用三個(gè)方面的技術(shù)保證了通信的安全性：隧道協(xié)議、身份驗(yàn)證和數(shù)據(jù)加密。客戶機(jī)向VPN服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，VPN服務(wù)器響應(yīng)請(qǐng)求并向客戶機(jī)發(fā)出身份質(zhì)詢，客戶機(jī)將加密的響應(yīng)信息發(fā)送到VPN服務(wù)器，VPN服務(wù)器根據(jù)用戶數(shù)據(jù)庫(kù)檢查該響應(yīng)，如果賬戶有效，VPN服務(wù)器將檢查該用戶是否具有遠(yuǎn)程訪問(wèn)權(quán)限，如果該用戶擁有遠(yuǎn)程訪問(wèn)的權(quán)限，VPN服務(wù)器接受此連接。

　　在GPRS/CDMA無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，GPRS/CDMA DTU可看作是客戶機(jī)，每次接入時(shí)，VPN服務(wù)器需要對(duì)它進(jìn)行身份驗(yàn)證。采用VPN服務(wù)時(shí)，GPRS/CDMA DTU要使用移動(dòng)公司或者聯(lián)通公司提供的專(zhuān)用的SIM卡（GPRS網(wǎng)絡(luò)）或者UIM卡（CDMA網(wǎng)絡(luò)），通常，SIM卡和UIM卡還進(jìn)行了IP地址綁定。所謂IP地址綁定是指：每次DTU撥號(hào)上網(wǎng)時(shí)，所獲得的IP地址是固定的（GPRS網(wǎng)或者CDMA網(wǎng)網(wǎng)內(nèi)地址）。而如果沒(méi)有進(jìn)行IP地址綁定，或者是未采用VPN業(yè)務(wù)，則GPRS/CDMA DTU每次撥號(hào)上網(wǎng)時(shí)，獲得的IP地址是動(dòng)態(tài)的。綁定了IP地址可以為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)帶來(lái)了更多的靈活性。

2、對(duì)GPRS/CDMA DTU有何要求

　　采用VPN，對(duì)GPRS/CDMA DTU有一些特殊的要求。

　　對(duì)于GPRS DTU，它在撥號(hào)時(shí)使用的APN（接入點(diǎn)）不是通常的“CMNET”，而是移動(dòng)公司提供的專(zhuān)用APN；

　　對(duì)于CDMA DTU，則要使用聯(lián)通公司提供的用戶名、密碼進(jìn)行撥號(hào)，而不是通常用的用戶名“CARD”、密碼“CARD”。

　　此外，DTU還需要通過(guò)PPP協(xié)議進(jìn)行用戶身份驗(yàn)證，驗(yàn)證方法包括：PAP協(xié)議、CHAP協(xié)議、SPAP協(xié)議、MS－CHAP等等，比較常用的是PAP和CHAP。以上身份驗(yàn)證由企業(yè)的VPN服務(wù)器執(zhí)行。

　　我公司的GPRS/CDMA DTU完整地支持組建VPN網(wǎng)絡(luò)所需要的所有功能。

3、無(wú)線VPN帶來(lái)的好處

　　簡(jiǎn)單而言，有2個(gè)方面：
　　第一， 增強(qiáng)數(shù)據(jù)的安全性。VPN采用了身份驗(yàn)證、數(shù)據(jù)加密等多種手段，可以大大增強(qiáng)GPRS/CDMA數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的安全性；
　　第二， 如果同時(shí)綁定了IP地址，則可以為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)帶來(lái)更多的靈活性。

五、數(shù)據(jù)中心的IP地址問(wèn)題
　　這個(gè)問(wèn)題在組建GPRS/CDMA數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時(shí)，是所有用戶都要面臨的問(wèn)題。數(shù)據(jù)中心的IP地址問(wèn)題有以下幾種方式：

1、固定IP地址
　　從系統(tǒng)運(yùn)行的可靠角度而言，數(shù)據(jù)中心具有固定IP地址是最好的選擇，而且，這對(duì)于將來(lái)系統(tǒng)增加新的、更強(qiáng)大的功能（比如：無(wú)線視頻監(jiān)控）也非常方便，但是，申請(qǐng)固定IP地址需要支付較大的一筆月租費(fèi)，而且，如果數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)本身規(guī)模就不大，這就更不經(jīng)濟(jì)了。

2、動(dòng)態(tài)域名解析
　　也可以通過(guò)域名解析解決數(shù)據(jù)中心的IP地址問(wèn)題。
　　用戶向ISP（Internet Service Provider）申請(qǐng)一個(gè)域名服務(wù)，并將此域名配置到GPRS/CDMA DTU中，則每次撥號(hào)時(shí)，DTU就可以通過(guò)域名解析連接到服務(wù)器，無(wú)須服務(wù)器具有固定IP地址了。用戶需要向ISP支付域名服務(wù)的費(fèi)用，通常這個(gè)費(fèi)用比申請(qǐng)固定IP地址低得多。但是，采用域名解析，系統(tǒng)的穩(wěn)定性在很大程度上取決于域名解析服務(wù)器的工作狀況，而域名服務(wù)器通常是由ISP提供的。

3、ADSL撥號(hào)，短消息通知IP
　　客戶可以采用價(jià)格低廉的ADSL撥號(hào)連接Internet，每次撥號(hào)連接所獲得的IP地址都是動(dòng)態(tài)的，這個(gè)IP地址以短消息的方式通知GPRS/CDMA數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的每個(gè)DTU，DTU接受到短消息后，就以此IP地址進(jìn)行連接。

　　采用這種方式就無(wú)須支付任何月租費(fèi)用了。缺點(diǎn)是每次ADSL撥號(hào)后，如果要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，都需要用短消息通知每個(gè)DTU數(shù)據(jù)中心的IP地址。這種方式特別適用于數(shù)據(jù)傳輸不是很頻繁、也無(wú)須DTU永遠(yuǎn)在線的情況。