DTU是什么？

DTU (Data Transfer unit)全称数据传输单元，利用GPRS网络将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过GPRS网络通信，适合在无人职守站使用。DTU是北京三英互联研发的GPRS(2G)/3G/4G无线通信终端，型号T100，24小时在线采集数据，T100带有自动诊断GPRS上行数据是否通畅功能，可以避免TCP假连接数据传输不通畅。效果不错，而且节约GPRS流量费用。

        专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。DTU广泛应用于气象、水文水利、地质等行业。

        数据传输单元DTU (Data Transfer unit)，是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备

DTU硬件组成

DTU 硬件组成部分主要包括CPU控制模块、无线通讯模块以及电源模块

DTU 优点：

组网迅速灵活，建设周期短、成本低；

网络覆盖范围广；

安全保密性能好；

链路支持永远在线、按流量计费、用户使用成本低；

CPU：工业级高性能ARM9嵌入式处理器，带内存管理MMU,200MPS, 16KB Dcache,16KB Icache

FLASH：8MB，可扩充到32MB

SDRAM：64MB，可扩充到256MB

接口：

UART:

CM 3160P:

1个RS232串口

串口速率： 110bps ~ 230400bps

数据位支持： 8位 或 7位

奇偶校验位： 无 或 奇数校验或 偶数校验

停 止 位： 1位 或 2位

流 控： 无 或 RTS/CTS

CM 3160EP:

1个RS485接口（根据需要，可硬件跳线支持RS232/422/TTL）

串口速率： 110bps ~ 230400bps

数据位支持： 8位 或 7位

奇偶校验位： 无 或 奇数校验或 偶数校验

停 止 位： 1位 或 2位

流 控： 无 或 RTS/CTS

控制口：

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

指示灯：具有电源、通信及在线指示灯

天线接口：标准SMA阴头天线接口，特性阻抗50欧

UIM卡接口：3V/1.8V标准的推杆式用户卡接口

电源接口：标准的3芯火车头电源插座

语音接口：标准的耳机麦克风接口

3.5 供电：

外接电源：DC 9V 500mA

宽电压供电：DC 5-32V

通信电流：350mA

待机电流：35mA

DTU软件组成

4.1 TCP/UDP透明数据传输；支持多种工作模式。心跳包技术

4.2 智能防掉线，支持在线检测，在线维持，掉线自动重拨，确保设备永远在线

4.3 支持RSA，RC4加密算法

4.4 支持虚拟值守VWM（Virtual Man Watch）功能，确保系统稳定可靠

4.5 支持虚拟数据专用网（APN/VPDN）

4.6 支持数据中心动态域名和IP地址访问

4.7 支持DNS动态获取，防止DNS服务器异常导致的设备当机

4.8 支持双数据中心备份

4.9 支持多数据中心同时接受数据

4.10支持短信、语音、数据等唤醒方式以及超时断开网络连接

4.11支持短消息备份及告警

4.12 多重软硬件看门狗

4.13数据包传输状态报告

4.14 标准的AT命令界面

4.15可以用做普通拨号MODEM

4.16支持telnet功能

4.17支持远程配置，远程控制

4.18通过串口软件升级

4.19同时支持LINUX、UNIX和WINDOWS操作系统[3]

核心功能

1）内部集成TCP/IP协议栈

GPRS DTU内部封装了PPP拨号协议以及TCP/IP协议栈并且具有嵌入式操作系统，从硬件上，它可看作是嵌入式PC与无线GPRS MODEM的结合；它具备GPRS拨号上网以及TCP/IP数据通信的功能。

2）提供串口数据双向转换功能

GPRS DTU提供了串行通信接口，包括RS232,RS485,RS422等都属于常用的串行通信方式，而且GPRS DTU在设计上大都将串口数据设计成“透明转换”的方式，也就是说GPRS DTU可以将串口上的原始数据转换成TCP/IP数据包进行传送，而不需要改变原有的数据通信内容。因此，GPRS DTU可以和各种使用串口通信的用户设备进行连接，而且不需要对用户设备作改动。

3）支持自动心跳，保持永久在线

GPRS通信网络的优点之一就是支持GPRS终端设备永久在线，因此典型的GPRS DTU在设计上都支持永久在线功能，这就要求DTU包含了上电自动拨号、采用心跳包保持永久在线（当长时间没有数据通信时，移动网关将断开DTU与中心的连接，心跳包就是DTU与数据中心在连接被断开之前发送一个小数据包，以保持连接不被断开）、支持断线自动重连、自动重拨号等特点。

4）支持参数配置，永久保存

GPRS DTU作为一种通信设备，其应用场合十分广泛。在不同的应用中，数据中心的IP地址及端口号，串口的波特率等都是不同的。因此，GPRS DTU都应支持参数配置，并且将配置好的参数保存内部的永久存储器件内（一般为FLASH或EEPROM等）。一旦上电，就自动按照设置好的参数进行工作。

5）支持用户串口参数设置

不同用户设备的串口参数有所不同，DTU连接用户设备的串口时，要根据用户设备串口的实际参数对DTU端进行相应设置，保证用户设备的正常通信和可靠数据传输。

扩展功能

较为专业的GPRS DTU还提供一些扩展功能，主要包括：支持数据中心域名解析、支持远程参数配置、远程固件升级、支持远程短信/电话唤醒、支持本地串口固件升级、提供短信通道、提供DTU在线、离线电平指示等。

更高级的DTU，也可给用户提供二次开发的功能；例如；通信插件、DLL、接口文档，以便用户根据自己的实际情况对DTU进行改造，完善DTU产品，使其更加的切合自身需求。

工作过程

GPRS DTU上电后，首先读出内部FLASH中保存的工作参数（包括GPRS拨号参数，串口波特率，数据中心IP地址等等，事先已经配置好）。

GPRS DTU登陆GSM网络，然后进行GPRS PPP拨号。拨号成功后，GPRS DTU将获得一个由移动随机分配的内部IP地址(一般是10.X.X.X)。也就是说，GPRS DTU处于移动内网中，而且其内网IP地址通常是不固定的，随着每次拨号而变化。 我们可以理解为GPRS DTU这时是一个移动内部局域网内的设备，通过移动网关来实现与外部Internet公网的通信。这与局域网内的电脑通过网关访问外部网络的方式相似。

GPRS DTU主动发起与数据中心的通信连接，并保持通信连接一直存在。 由于GPRS DTU处于移动内网，而且IP地址不固定。因此，只能由GPRS DTU主动连接数据中心，而不能由数据中心主动连接GPRS DTU。这就要求数据中心具备固定的公网IP地址或固定的域名。数据中心的公网IP地址或固定的域名作为参数存储在GPRS DTU内，以便GPRS DTU一旦上电拨号成功，就可以主动连接到数据中心。

具体地讲，GPRS DTU通过数据中心的IP地址（如果是采用中心域名的话，先通过中心域名解析出中心IP地址）以及端口号等参数，向数据中心发起TCP或UDP通信请求。在得到中心的响应后，GPRS DTU即认为与中心握手成功，然后就保持这个通信连接一直存在，如果通信连接中断，GPRS DTU将立即重新与中心握手。

由于TCP/UDP通信连接已经建立，就可以进行数据双向通信了。

对于DTU来说，只要建立了与数据中心的双向通信，完成用户串口数据与GPRS网络数据包的转换就相对简单了。一旦接收到用户的串口数据，DTU就立即把串口数据封装在一个TCP/UDP包里，发送给数据中心。反之，当DTU收到数据中心发来的TCP/UDP包时，从中取出数据内容，立即通过串口发送给用户设备。

通过有线的数据采集中心，同时与很多个GPRS DTU进行双向通信。这是目前GPRS DTU应用系统中最为常用的方式。应用领域

DTU的主要功能是把远端设备的数据通过无线的方式传送回后台中心。如右图所示，要完成数据的传输需要建立一套完整的数据传输系统。在这个系统中包括：DTU，客户设备、移动网络、后台中心。在前端，DTU和客户的设备通过232或者485接口相连。DTU上电运行后先注册到移动的GPRS网络，然后去和设置在DTU中的后台中心建立SOCKET连接。后台中心作为SOCKET的服务端，DTU是SOCKET连接的客户端。因此只有DTU是不能完成数据的无线传输的，还需要有后台软件的配合一起使用。在建立连接后，前端的设备和后台的中心就可以通过DTU进行无线数据传输了，而且是双向的传输。

DTU已经广泛应用于电力、环保、LED信息发布、物流、水文、气象等行业领域。如上图所示，尽管应用的行业不同，但应用的原理是相同的。大都是DTU和行业设备相连，比如PLC，单片机等自动化产品的连接，然后和后台建立无线的通信连接。在互联网日益发展的今天，DTU的使用也越来越广泛。它为各行业以及各行业之间的信息、产业融合提供了帮助。

DTU现场应用

一. 电力行业:1.电力远程抄表, 2.变电站监测, 3.电力线路监测 , 4.配电网络柱上开关监测系统

DTU在电力远程抄表中应用拓扑图：

DTU在电力远程抄表中应用拓扑图：

二. 水利行业: 1.水质监测, 2.水库闸门远程控制系统方案, 3.水利GPRS调度系统应用方案

4.水管网监 测系统, 5.水库自动监测系统

三. 石油行业: 1油气井的远程监控, 2.GPRS远程油田自动化监测监控系统, 3.燃气管网监控系统方案

四. 市政行业 : 1.路灯远程监控管理 2.管网远程监测 3.城市能耗监测

五. 环保行业 : 1.污染源监测 2.大气环境监测 3.噪音监测 4.粉尘监测

DTU组网应用图

DTU组网应用图

六. 农业应用: 1.大棚远程监测管理 2.水产养殖监测管理农 3.业水泵监测管理

七. 其它行业: 1.仓库监控管理. 2.电梯远程监控 3.远程起重机管理系统

4.工业能耗监测方面的应用 5.加油站GPRS数据采集系统 6.GPRS气象信息采集系统

本质

DTU最基本的用法是：在DTU中放入一张开通GPRS功能的SIM卡，DTU上电后先注册到GPRS网络，然后

通过GPRS网络和数据处理中心建立连接，如右图所示。这条连接涉及了无线网络运营商，因特网宽

带供应商，用户公司的网络情况，以及用户的电脑配置等环节，因此要建立这条连接需要把各部分都配置好。在本质上，DTU和数据处理中心建立的是SOCKET连接。DTU是SOCKET客户端，数据处理中心是SOCKET的服务端。SOCKET连接有TCP协议和UDP协议之分，DTU和中心要使用相同的协议，这个一般都有配置软件进行配置。给DTU配置好中心的IP地址和端口号后，则把DTU通过串口和用户的设备相连。在如图所示中，DTU和水文、电力、气象、环保等设备连起来放置在现场。DTU上电后首先注册到移动的网络，然后发送建立SOCKET的请求包给移动，移动把这个请求发送到因特网。中心的服务端软件接收到请求后建立连接，并发送应答信息。DTU发送的请求信息是因特网上的数据包，有一些原因会阻止中心收到连接请求包，这样也就不能建立连接。最常见的有中心的电脑上有杀毒软件、防火墙等把这些数据包给屏蔽了。另一是中心电脑是通过路由器上网的，在路由器上要设置数据转发。SOCKET连接建立后就可以双向通信了。