工業GPRS與後台的組網方式

2021-07-10 10:18:47 字數 4347 閱讀 8864

要清晰gprs型模組組網方式,首先要弄清gprs模組傳輸資料的機理。

工業控制中gprs通訊是基於移動通訊的gprs網路的網際網路通訊,運營商(如中國移動、聯通)的gprs網路是網際網路的一部分,使用gprs通訊的使用者根本就不需要知道gprs網路的工作原理,我們只要知道網際網路通訊的基本概念就可以了。

工控系統中的控制節點關係往往是乙個多點對多點(即多中心站點對多分站點)、點對多點(中心站點對多分站)、點對點的關係。如果從網際網路接入的角度看中心站點和分站都是網際網路的終端。今後我們將中心站點負責通訊管理和連線的部分用dsc(資料業務中心 data service center)表示,分站負責通訊管理和連線的部分用dtu(資料終端單元 data terminal unit)表示。下圖是乙個點對多點使用gprs通訊的網路示意圖。在這個圖中,主站和分站都分成了應用通訊結果的部分和與網際網路連線的通訊管理部分。為了方便在以後的描述中我們用dcs和dtu與網路的關係代替中心站點和分站與網路的關係。

下圖是dtu與dcs與網路的關係圖:

所謂gprs模組就是分站中的dtu部分。

不論是我們日常郵寄信件還是網際網路通訊,要通訊就要有位址,在網際網路上位址是由兩個位址字段組成的。其中乙個是ip位址,另乙個是埠號。ip位址表達的是將資料送到**,埠號表達的是將資料送給那個應用程式。如果我們非要用郵寄信件的位址比喻的話ip位址就相當於門牌號:xx市xx街xx號,埠號就相當於收件人:xx人。沒有門牌號郵遞員就不知道將信件送到**,沒有收件人郵遞員就不知道將信件送給這個位址中的哪乙個人。

ip位址是由4個字段組成,中間用點隔開,每個欄位最多用3位表達,共有12位。如192.168.0.1就是乙個ip位址。

12位的ip位址所能表示的位址號碼有限,為了使這個位址系統能夠容納更多的網際網路終端,實際應用中往往採用給有些終端固定的ip位址,給有些終端非固定ip位址的方式擴大ip位址的容量,乙個固定ip位址的終端占用乙個ip位址號碼資源,乙個非固定ip位址的終端只有在與網路連線後才由網路分配乙個ip位址,當這個終端與網路斷開連線後這個剛才分配的ip位址由網路收回,如果有其它非固定ip位址終端申請使用網際網路系統再將這些ip位址號分配給其它非固定ip位址終端使用。這種非固定的、動態分配的ip位址稱為動態ip位址。現實中的很多網際網路終端都是動態ip位址終端,比如家中上網的adsl使用者,使用gprs上網的手機使用者。

固定ip位址終端與ip位址是一一對應的,動態ip位址終端可以做到少量的ip位址為較多的動態ip位址終端服務。下圖是網際網路中按ip位址是否固定來將終端分類的示意圖。

分站(dtu)採用什麼樣的ip接入方式,和主站(dsc)採用什麼樣的ip接入方式是建立gprs網路所要介紹的重點.

分站(dtu)是通過sim卡成為移動公司的使用者的,就像我們的手機是插上sim卡才能通訊一樣,sim卡有兩種ip位址方式,一種是動態ip的方式,一種是固定ip的方式,固定ip方式的sim卡費用昂貴,大部分的dtu使用gprs上網都是使用動態ip的sim卡,也就是說大部分的dtu是動態ip接入網際網路的。在本文下面的討論中我們設定sim卡的ip是動態的。

中心站點(dcs)往往處在上網條件好並且比較固定的地理位置,中心站點(dcs)的上網方式就比較多種多樣,既有動態ip的方式,如adsl、3g、無線上網等。也有固定ip的專線上網方式。

要通訊就要知道對方的ip,如果對方的ip是動態的,就要有辦法知道對方的動態ip,並能夠將資料送達對方,這個過程就是gprs模組的通訊的建立過程。根據dcs的ip是否固定通訊建立過程各不相同,主要有如下幾種方式。

dsc是固定ip的網路形式見下圖:

dsc是固定ip的通訊過程比較簡單,dtu上線後,系統分配乙個動態ip給這個dtu,dtu根據中心站點(dcs)的ip位址將分配的動態ip和自己的站點號報告給dcs,dcs在自己的儲存區中建立乙個站點號和動態ip的對照表,這個**叫登錄檔,完成的這個過程叫註冊。

如果是dcs要發起一次通訊,dcs首先要查詢這個登錄檔,根據要通訊的站點號找到相應dtu的動態ip,根據這個動態ip發起一次通訊。如果是dtu向dsc發起一次通訊,由於dsc的ip是已知的,根據dsc的ip直接發起一次通訊就可以了,資料到達dsc後dsc查詢登錄檔就能判斷那個dtu發起的通訊。

登錄檔的形式見下表:

dtu站點號

動態ip位址

站點1263.186.120.3

站點2263.186.120.7

站點3263.186.135.12

dtu下線前要向dsc傳送註消指令,收到登出指令後將登錄檔中關於這個站點的記錄刪除。

如果系統的dsc的ip是固定的,在dtu端需要設定dcs的ip位址和使用埠設定的介面如下。在dcs端需要設定ip的方式為固定ip。

關於系統設定的引數主要是這個固定的ip位址。

本公司生產的g300型gprs模組就可採用這種連線方式。

要清晰網域名稱解析法首先要重溫一下網際網路中網域名稱的概念。上文說到ip位址是每個上網終端的唯一位址,但這種位址的表示方式很不容易記憶和聯想,為了記憶和傳播方便使用了給ip位址起乙個容易記憶的名字的方法,給ip位址起的名字就就叫網域名稱。網域名稱的組成是由若干個從a到z的26個拉丁字母及0到9的10個阿拉伯數字及「-」、「.」符號構成並按一定的層次和邏輯排列的。目前也有一些國家在開發其他語言的網域名稱,如中文網域名稱。

我們日常登陸的網頁都是以網域名稱表達位址的,如www.sohu.com、www.google.com。而網際網路上的位址是以ip位址的方式表達的,這就需要網際網路上有乙個將網域名稱轉換成ip位址的服務裝置,這個裝置就是網域名稱解析伺服器。網域名稱解析伺服器中儲存有大量的網域名稱與ip位址對應關係的**,當終端以傳送資料的目的網域名稱傳送資料時,終端首先將網域名稱傳給網域名稱解析伺服器,網域名稱解析伺服器將這個網域名稱對應的ip位址傳送給終端,終端獲得ip位址後再將目標ip和資料一同傳送給網路,網路將資料傳送到對應ip位址的網路終端。 

使用網域名稱傳輸資料還有乙個非常大的好處,如果終端的ip位址發生了變化,系統只需改變網域名稱解析伺服器的**內容,而不必改變別人登陸這個終端的網域名稱。

動態網域名稱解析法的通訊時網路的關係見下圖: 

在這個圖中增加了動態網域名稱解析伺服器。

使用動態網域名稱解析方式組建上圖中的網路,首先要申請乙個網域名稱並選擇乙個動態網域名稱解析服務的網路服務商。為了下面的描述方便我們稱這個申請的網域名稱叫網域名稱a

當無固定ip的dcs上網獲得動態ip後首先向動態網域名稱解析伺服器傳送乙個在這個伺服器上註冊的註冊資訊,告訴動態網域名稱解析伺服器我的網域名稱和我的動態ip是什麼。dtu上網後要向網路傳送網域名稱解析申請,網路將dcs的動態ip傳送給dtu,這樣就完成了動態網域名稱解析的過程。dtu在動態網域名稱伺服器上獲得dcs的ip位址後的通訊過程與dcs是固定ip的通訊相同。至於網路是如何找到動態網域名稱解析伺服器的問題屬於網際網路的功能,我們無需深究,我們只有知道網際網路有這樣的功能就可以了。

當dcs因某種原因下線後重新上線並重新獲得新的ip位址,dcs要重新在動態網域名稱解析伺服器上註冊。dtu也會使用一種方法(通過tcp/ip的連線和udp的心跳超時)感受到dcs的下線,如果dtu感受到dcs下線,dtu也會重新向網路傳送動態網域名稱解析申請,獲得新的動態ip位址。

一般來說動態網域名稱解析伺服器由網際網路運營商提供,比較著名的有「花生殼」品牌。有的網際網路運營商是免費提供這種服務,有的是收費的。一般來說免費的動態網域名稱用於使用者體驗,但連線速度較慢,正式使用應該使用收費的動態網域名稱。 

如果系統的dsc的ip是動態的,在dtu端需要設定dcs的動態網域名稱和使用埠,設定用軟體《n型gprs模組設定和測試軟體》,設定時的連線和介面如下。

在dcs端需要設定ip的方式為固定ip。

資料中轉法通訊時網路的關係如下圖:

在這種方式中無論是dcs或dtu上網,都向資料中轉伺服器傳送註冊資訊,註冊資訊說明自己的站點號,動態ip位址。資料中轉伺服器在儲存區中建立乙個站點號和動態ip的對照表。

當站點間要傳送資料給另乙個站點時,在傳送資料中標明傳送的目的站點和源站點,資料中轉伺服器根據目的站點查表找到目的站點的動態ip位址,將資料傳送給目的站點。

本公司生產的g300型gprs模組就可採用中心站固定ip、動態網域名稱解析和資料中轉等三種連線方式。

中心站固定ip

動態網域名稱解析

資料中轉

中心站固定費用

高:固定ip費用

較高:網域名稱申請費用

動態ip費用

較低通路建立時間快較慢

快資料收發時間快快

較慢

GPRS四種組網方式

方案一 中心採用adsl等intelnet公網連線,採用公網固定ip或者公網動態ip dns解析服務。此種方案向先internet運營商申請adsl等寬頻業務。2 中心公網動態ip dns解析服務 客戶先與dns服務商聯絡開通動態網域名稱,監控點先採用網域名稱定址方式連線dns伺服器,再由dns伺服...

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