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3G/4G無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)方案介紹
一、網(wǎng)絡簡介
3G/4G無線網(wǎng)絡是目前解決移動通信信息服務的一種較完美的業(yè)務，它是以數(shù)據(jù)流量計費、或大數(shù)據(jù)的包月包年計費。覆蓋范圍廣泛、數(shù)據(jù)傳輸速度更快。3G/4G的推出，為行業(yè)和企業(yè)用戶開展無線數(shù)據(jù)傳輸提供了基礎設施平臺，為推動移動辦公的應用和發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。與有線網(wǎng)絡相比，3G/4G無線網(wǎng)絡具有租用費用低、移動辦公，不受地域制約等優(yōu)點。3G/4G的出現(xiàn)為企業(yè)和行業(yè)用戶開展無線辦公提供了一種新的選擇。
3G/4G無線通信方式更適合于監(jiān)控數(shù)據(jù)采集業(yè)務，目前監(jiān)控中心與各數(shù)據(jù)采集點大部分采用有線交互傳輸，甚至有些偏遠采集點要有線網(wǎng)絡接入成了不可能。月租費太高，用電話線傳送數(shù)據(jù)按時間計費，帶來諸多不便，費用也不便宜。
3G/4G網(wǎng)絡優(yōu)點
1、覆蓋范圍。
2、數(shù)據(jù)傳輸速率高。
3、系統(tǒng)的傳輸容量大。
4、通信費用控制靈活。
5、良好的實時響應與處理能力。
二、產(chǎn)品特點介紹
廈門才茂2G/3G/4G DTU是一款工業(yè)級無線數(shù)據(jù)傳輸設備，支持電信、移動、聯(lián)通三大運營商的無線網(wǎng)絡，支持無線網(wǎng)絡有：GPRS/CDMA/WCDMA/TD-SCDMA/EVDO/LTE-FDD/LTE-TDD；設備為用戶提供TCP透明無線遠距離數(shù)據(jù)傳輸或者UDP透明無線遠距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋?/p>
設備支持串口RS232接口、RS485接口、RS422接口、TTL接口或者USB接口，設備可以直接客戶的上述接口設備直接相連，把客戶的PLC設備、工控設備的數(shù)據(jù)透明傳輸?shù)娇蛻舻臄?shù)據(jù)中心，實現(xiàn)對客戶端末設備的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、設備控制等功能。
該產(chǎn)品采用ARM9工業(yè)級高性能嵌入式處理器，以實時操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺,超大內(nèi)存,內(nèi)嵌自主知識產(chǎn)權的TCP/IP協(xié)議棧；設備支持雙數(shù)據(jù)中心備份，以及多數(shù)據(jù)中心同步接收數(shù)據(jù)等功能；設備提供在線維持技術，保持數(shù)據(jù)終端永久在線，保存數(shù)據(jù)鏈路任何時候暢通，實現(xiàn)高速、穩(wěn)定、可靠的TCP/UDP透明數(shù)據(jù)傳輸功能。針對網(wǎng)絡流量和產(chǎn)品功耗比較敏感的客戶，本產(chǎn)品支持語音、短信、數(shù)據(jù)觸發(fā)上線以及超時自動斷線的功能，降低流量降低產(chǎn)品功耗，實現(xiàn)低功耗功能。
該產(chǎn)品擁有ARM9工業(yè)級處理器和智能三級保護，它不但通過電力3000V電擊測試，還擁有專利技術，產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠。
該產(chǎn)品已廣泛應用于電力集中抄表、水表集中抄表、熱網(wǎng)監(jiān)控、燃氣監(jiān)控、水利監(jiān)控、環(huán)保檢測、氣象檢測、地震監(jiān)測，交通控制等等行業(yè)。
三、解決方案
1、系統(tǒng)綜合拓撲圖：
2、系統(tǒng)組成
本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由控制中心；監(jiān)控告警設備、和saro 3150P DTU組成。
1) 終端設備
終端器件組成: 才茂CM510 DTU、SIM卡、PLC、監(jiān)控告警設備等。
u 首先對DTU進行設置，設置要連接的中心IP和端口及其它必要性的設置，設置好之后PLC或采集設備通過RS232接口和DTU相連，DTU上電之后根據(jù)事先設置好的中心IP和端口進行連接，成功連接到中心軟件后即可雙向傳輸數(shù)據(jù)。
u 監(jiān)控開關量：蓄電池欠壓告警、負載故障（關斷、過載、短路）告警、子陣輸入故障告警、控制器故障告警、組件被盜告警、油機啟動信號、油機故障告警、風力機輸入故障告警；蓄電池過壓告警、蓄電池過溫告警、控制器過溫告警等數(shù)據(jù)通過DTU實時傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。
目的：建立監(jiān)控中心與采集點之間的信息網(wǎng)絡，完整、及時、準確采集告警數(shù)據(jù)，實現(xiàn)控制中心對采集點的管理、統(tǒng)計、分析，同時支持采集點基本日常業(yè)務管理，提高管理部門和采集點的工作效率。
2) 監(jiān)控中心部分：寬帶網(wǎng)絡、服務器、PC、組態(tài)軟件或其它中心軟件。
u 首先用某臺能上網(wǎng)的PC機，條件必須能讓外網(wǎng)訪問的到，如運行中心軟件的PC機在局域網(wǎng)里面，那要在局域網(wǎng)路由器做端口映射到本機PC，等這些條件具備之后在本機運行一個中心DEMO或組態(tài)軟件，開放一個端口，運行軟件等待DTU的連接。
u DTU連接中心后，就可按要求進行傳輸數(shù)據(jù)，中心收到數(shù)據(jù)后，通過系統(tǒng)進行解密、過濾、篩選，最終獲得所需要的數(shù)據(jù)進行分析、統(tǒng)計等工作。
目的:主要是監(jiān)控中心對所有采集數(shù)據(jù)的集成。并且通過網(wǎng)絡將各個采集數(shù)據(jù)和中心監(jiān)控部門聯(lián)系起來，及時的反饋數(shù)據(jù)采集點各類信息，提供管理部門制訂計劃。
通道建立成功后，DTU串口實時監(jiān)控采集器的數(shù)據(jù)，只要串口有數(shù)據(jù)過來，DTU將全透明進行實時傳輸。如果數(shù)據(jù)量小，或需要定時傳輸數(shù)據(jù)的，DTU可選數(shù)據(jù)激活、電話呼叫或短信激活等模式，或根據(jù)實際應用也可考慮修改軟件來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰＿@樣就可靈活應用不同的數(shù)據(jù)傳輸需求來采取不同的傳輸方式，以減少及節(jié)約不必要的傳輸費用。
3、組網(wǎng)實施
方案一： 中心采用公網(wǎng)固定IP
中心采用ADSL等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)固定IP服務的。
此種方案向先INTERNET運營商申請ADSL等寬帶業(yè)務，中心有公網(wǎng)固定IP的。
監(jiān)控點（無線數(shù)傳終端）直接向設定好的中心固定IP發(fā)起連接。
方案二：公網(wǎng)動態(tài)IP ＋ 域名(DNS)解析
中心采用ADSL等INTELNET公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)動態(tài)IP+DNS解析服務的。
客戶先與DNS服務商聯(lián)系開通動態(tài)域名，監(jiān)控點(無線數(shù)傳終端)先采用域名尋址方式連接DNS服務器，再由DNS服務器找到中心公網(wǎng)動態(tài)IP，建立連接。也就是說當DTU上線后首先去連接設定好的DNS域名,再通過DNS服務器找到此域名當時在公網(wǎng)的動態(tài)IP,之后DTU再去連接這個IP及端口。
此種方式可以大大節(jié)約公網(wǎng)固定IP的費用，但穩(wěn)定性受制于DNS服務器的穩(wěn)定，所以要尋找可靠的DNS服務商。此種方案適合小規(guī)模應用。
方案三： APN專線
中心采用APN專線， 所有點都采用內(nèi)網(wǎng)固定IP
u 客戶中心通過一條2M APN專線接入移動公司GPRS網(wǎng)絡，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有固定IP地址進行廣域連接，在GGSN與移動公司互聯(lián)路由器之間采用GRE隧道。
u 為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用于3G/4G無線專網(wǎng)的SIM卡才能進入專網(wǎng)APN，防止其他非法用戶的進入。
u 用戶在內(nèi)部建立RADIUS服務器，作為內(nèi)部用戶接入的遠程認證服務器（或在APN路由器內(nèi)，啟用路由器本地認證功能）。只有通過認證的用戶才允許接入，用以保證用戶內(nèi)部安全。
u 用戶在內(nèi)部建立DHCP服務器（或在APN路由器內(nèi)，啟用DHCP功能），為通過認證的用戶分配用戶內(nèi)部地址。
u 移動終端和服務器平臺之間采用端到端加密，避免信息在整個傳輸過程中可能的泄漏。
雙方采用防火墻進行隔離，并在防火墻上進行IP地址和端口過濾。
此種方案無論實時性，安全性和穩(wěn)定性較前一種方案都有大大提高，適合于安全性要求較高、數(shù)據(jù)點比較多、實時性要求較高的應用環(huán)境。在資金允許的情況下之最佳組網(wǎng)方式。
業(yè)務流程
3G/4G專網(wǎng)系統(tǒng)終端上網(wǎng)登錄服務器平臺的流程為：
1）用戶發(fā)出3G/4G無線登錄請求，請求中包括由通信公司為3G/4G專網(wǎng)系統(tǒng)專門分配的專網(wǎng)APN；
2）根據(jù)請求中的APN，SGSN向DNS服務器發(fā)出查詢請求，找到與企業(yè)服務器平臺連接的GGSN，并將用戶請求通過GTP隧道封裝送給GGSN；
3）GGSN將用戶認證信息（包括手機號碼、用戶賬號、密碼等）通過專線送至Radius進行認證；
4）Radius認證服務器看到手機號等認證信息，確認是合法用戶發(fā)來的請求，向DHCP服務器請求分配用戶地址；
5）Radius認證通過后，由Radius向GGSN發(fā)送攜帶用戶地址的確認信息；
6）用戶得到了IP地址，就可以攜帶數(shù)據(jù)包，對GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)信息查詢和業(yè)務處理平臺進行訪問。
方案四：中心無線路由器接入
此方案在中心無寬帶條件接入的情況下采用，但要有CDMA或者3G/4G無線網(wǎng)絡覆蓋。
1.中心采用無線路由器，采用DNS解析方式，穩(wěn)定性較差。
2.中心采用無線路由器，申請固定IP，穩(wěn)定性好，推薦此方式。
3.中心采用無線路由器，申請APN專線，穩(wěn)定性較好，此方式為最佳
備注:如果主站是通過串口接收軟件的，那中心主站就要應用轉發(fā)軟件(本公司提供)，也就是說接收到的數(shù)據(jù)轉發(fā)到某個串口中(虛擬串口)，具體應用到時另與技術部聯(lián)系提供資料。
四、總結
以3G/4G無線網(wǎng)絡為基礎的無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)有很廣泛的應用，3G/4G使互聯(lián)網(wǎng)進入快速無線領域，一直延伸到手掌上。除了支持傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)應用，3G/4G也可使無線終端支持B2B、B2C的電子商務和電子支付、股票交易、銀行轉帳等應用。3G/4G同樣可以應用于公司內(nèi)部網(wǎng)(INTRANET)，基于IP的遠程LAN接入，使無線終端成為LAN的延伸，幾乎所有低速率的數(shù)據(jù)傳輸服務都可以應用，如對電力系統(tǒng)自動化、工業(yè)監(jiān)控、交通管理、氣象、金融、環(huán)保監(jiān)測、煤礦、油田、證券等行業(yè)領域的應用。
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