- 艾寶物聯(lián)IOBOV? ─ 工業(yè)無線測控專家
要清晰GPRS型模塊組網(wǎng)方式，首先要弄清GPRS模塊傳輸數(shù)據(jù)的機理。
工業(yè)控制中GPRS通信是基于移動通信的GPRS網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)網(wǎng)通信，運營商（如中國移動、聯(lián)通）的GPRS網(wǎng)絡(luò)是互聯(lián)網(wǎng)的一部分，使用GPRS通信的用戶根本就不需要知道GPRS網(wǎng)絡(luò)的工作原理，我們只要知道互聯(lián)網(wǎng)通信的基本概念就可以了。
工控系統(tǒng)中的控制節(jié)點關(guān)系往往是一個多點對多點（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(guān)系。如果從互聯(lián)網(wǎng)接入的角度看中心站點和分站都是互聯(lián)網(wǎng)的終端。今后我們將中心站點負(fù)責(zé)通信管理和連接的部分用DSC（數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中心DataServiceCenter）表示，分站負(fù)責(zé)通信管理和連接的部分用DTU(數(shù)據(jù)終端單元DataTerminalUnit)表示。下圖是一個點對多點使用GPRS通信的網(wǎng)絡(luò)示意圖。在這個圖中，主站和分站都分成了應(yīng)用通信結(jié)果的部分和與互聯(lián)網(wǎng)連接的通信管理部分。為了方便在以后的描述中我們用DCS和DTU與網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系代替中心站點和分站與網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系。
下圖是DTU與DCS與網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系圖：
GPRS模塊_中心站_分站_網(wǎng)絡(luò)關(guān)系圖
所謂GPRS模塊就是分站中的DTU部分。
不論是我們?nèi)粘｀]寄信件還是互聯(lián)網(wǎng)通信，要通信就要有地址，在互聯(lián)網(wǎng)上地址是由兩個地址字段組成的。其中一個是IP地址，另一個是端口號。IP地址表達(dá)的是將數(shù)據(jù)送到哪里，端口號表達(dá)的是將數(shù)據(jù)送給那個應(yīng)用程序。如果我們非要用郵寄信件的地址比喻的話IP地址就相當(dāng)于門牌號：XX市XX街XX號，端口號就相當(dāng)于收件人：XX人。沒有門牌號郵遞員就不知道將信件送到哪里，沒有收件人郵遞員就不知道將信件送給這個地址中的哪一個人。
IP地址是由4個字段組成，中間用點隔開，每個字段最多用3位表達(dá)，共有12位。如192.168.0.1就是一個IP地址。
12位的IP地址所能表示的地址號碼有限，為了使這個地址系統(tǒng)能夠容納更多的互聯(lián)網(wǎng)終端，實際應(yīng)用中往往采用給有些終端固定的IP地址，給有些終端非固定IP地址的方式擴大IP地址的容量，一個固定IP地址的終端占用一個IP地址號碼資源，一個非固定IP地址的終端只有在與網(wǎng)絡(luò)連接后才由網(wǎng)絡(luò)分配一個IP地址，當(dāng)這個終端與網(wǎng)絡(luò)斷開連接后這個剛才分配的IP地址由網(wǎng)絡(luò)收回，如果有其它非固定IP地址終端申請使用互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)再將這些IP地址號分配給其它非固定IP地址終端使用。這種非固定的、動態(tài)分配的IP地址稱為動態(tài)IP地址。現(xiàn)實中的很多互聯(lián)網(wǎng)終端都是動態(tài)IP地址終端，比如家中上網(wǎng)的ADSL用戶，使用GPRS上網(wǎng)的手機用戶。
固定IP地址終端與IP地址是一一對應(yīng)的，動態(tài)IP地址終端可以做到少量的IP地址為較多的動態(tài)IP地址終端服務(wù)。下圖是互聯(lián)網(wǎng)中按IP地址是否固定來將終端分類的示意圖。
固定終端和動態(tài)終端網(wǎng)絡(luò)關(guān)系圖
分站（DTU）采用什么樣的IP接入方式,和主站(DSC)采用什么樣的IP接入方式是建立GPRS網(wǎng)絡(luò)所要介紹的重點.
分站（DTU）是通過SIM卡成為移動公司的用戶的，就像我們的手機是插上SIM卡才能通信一樣，SIM卡有兩種IP地址方式,一種是動態(tài)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(wǎng)都是使用動態(tài)IP的SIM卡，也就是說大部分的DTU是動態(tài)IP接入互聯(lián)網(wǎng)的。在本文下面的討論中我們設(shè)定SIM卡的IP是動態(tài)的。
中心站點（DCS）往往處在上網(wǎng)條件好并且比較固定的地理位置，中心站點（DCS）的上網(wǎng)方式就比較多種多樣，既有動態(tài)IP的方式，如ADSL、3G、無線上網(wǎng)等。也有固定IP的專線上網(wǎng)方式。
要通信就要知道對方的IP，如果對方的IP是動態(tài)的，就要有辦法知道對方的動態(tài)IP，并能夠?qū)?shù)據(jù)送達(dá)對方，這個過程就是GPRS模塊的通信的建立過程。根據(jù)DCS的IP是否固定通信建立過程各不相同，主要有如下幾種方式。
DSC是固定IP的網(wǎng)絡(luò)形式見下圖：
GPRS模塊網(wǎng)絡(luò)接入圖
DSC是固定IP的通信過程比較簡單，DTU上線后，系統(tǒng)分配一個動態(tài)IP給這個DTU，DTU根據(jù)中心站點（DCS）的IP地址將分配的動態(tài)IP和自己的站點號報告給DCS，DCS在自己的存儲區(qū)中建立一個站點號和動態(tài)IP的對照表，這個表格叫注冊表，完成的這個過程叫注冊。
如果是DCS要發(fā)起一次通信，DCS首先要查找這個注冊表，根據(jù)要通信的站點號找到相應(yīng)DTU的動態(tài)IP，根據(jù)這個動態(tài)IP發(fā)起一次通信。如果是DTU向DSC發(fā)起一次通信，由于DSC的IP是已知的，根據(jù)DSC的IP直接發(fā)起一次通信就可以了，數(shù)據(jù)到達(dá)DSC后DSC查找注冊表就能判斷那個DTU發(fā)起的通信。
注冊表的形式見下表：
DTU站點號
動態(tài)IP地址
站點1：263.186.120.3
站點2：263.186.120.7
站點3：263.186.135.12
DTU下線前要向DSC發(fā)送注消指令，收到注銷指令后將注冊表中關(guān)于這個站點的記錄刪除。
如果系統(tǒng)的DSC的IP是固定的，在DTU端需要設(shè)置DCS的IP地址和使用端口設(shè)置的界面如下。在DCS端需要設(shè)置IP的方式為固定IP。
關(guān)于系統(tǒng)設(shè)置的參數(shù)主要是這個固定的IP地址。
本公司生產(chǎn)的G300型GPRS模塊就可采用這種連接方式。
要清晰域名解析法首先要重溫一下互聯(lián)網(wǎng)中域名的概念。上文說到IP地址是每個上網(wǎng)終端的唯一地址，但這種地址的表示方式很不容易記憶和聯(lián)想，為了記憶和傳播方便使用了給IP地址起一個容易記憶的名字的方法，給IP地址起的名字就就叫域名。域名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?dāng)?shù)字及“-”、“.”符號構(gòu)成并按一定的層次和邏輯排列的。目前也有一些國家在開發(fā)其他語言的域名，如中文域名。
我們?nèi)粘５顷懙木W(wǎng)頁都是以域名表達(dá)地址的，如www.sohu.com、www.google.com。而互聯(lián)網(wǎng)上的地址是以IP地址的方式表達(dá)的，這就需要互聯(lián)網(wǎng)上有一個將域名轉(zhuǎn)換成IP地址的服務(wù)設(shè)備，這個設(shè)備就是域名解析服務(wù)器。域名解析服務(wù)器中存儲有大量的域名與IP地址對應(yīng)關(guān)系的表格，當(dāng)終端以傳送數(shù)據(jù)的目的域名傳送數(shù)據(jù)時，終端首先將域名傳給域名解析服務(wù)器，域名解析服務(wù)器將這個域名對應(yīng)的IP地址傳送給終端，終端獲得IP地址后再將目標(biāo)IP和數(shù)據(jù)一同傳送給網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到對應(yīng)IP地址的網(wǎng)絡(luò)終端。
使用域名傳輸數(shù)據(jù)還有一個非常大的好處，如果終端的IP地址發(fā)生了變化，系統(tǒng)只需改變域名解析服務(wù)器的表格內(nèi)容，而不必改變別人登陸這個終端的域名。
動態(tài)域名解析法的通信時網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系見下圖：
動態(tài)域名解析網(wǎng)絡(luò)示意圖
在這個圖中增加了動態(tài)域名解析服務(wù)器。
使用動態(tài)域名解析方式組建上圖中的網(wǎng)絡(luò)，首先要申請一個域名并選擇一個動態(tài)域名解析服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商。為了下面的描述方便我們稱這個申請的域名叫域名A
當(dāng)無固定IP的DCS上網(wǎng)獲得動態(tài)IP后首先向動態(tài)域名解析服務(wù)器發(fā)送一個在這個服務(wù)器上注冊的注冊信息，告訴動態(tài)域名解析服務(wù)器我的域名和我的動態(tài)IP是什么。DTU上網(wǎng)后要向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送域名解析申請，網(wǎng)絡(luò)將DCS的動態(tài)IP傳送給DTU，這樣就完成了動態(tài)域名解析的過程。DTU在動態(tài)域名服務(wù)器上獲得DCS的IP地址后的通信過程與DCS是固定IP的通信相同。至于網(wǎng)絡(luò)是如何找到動態(tài)域名解析服務(wù)器的問題屬于互聯(lián)網(wǎng)的功能，我們無需深究，我們只有知道互聯(lián)網(wǎng)有這樣的功能就可以了。
當(dāng)DCS因某種原因下線后重新上線并重新獲得新的IP地址，DCS要重新在動態(tài)域名解析服務(wù)器上注冊。DTU也會使用一種方法（通過TCP/IP的連接和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(wǎng)絡(luò)發(fā)送動態(tài)域名解析申請，獲得新的動態(tài)IP地址。
一般來說動態(tài)域名解析服務(wù)器由互聯(lián)網(wǎng)運營商提供，比較著名的有“花生殼”品牌。有的互聯(lián)網(wǎng)運營商是免費提供這種服務(wù)，有的是收費的。一般來說免費的動態(tài)域名用于用戶體驗，但連接速度較慢，正式使用應(yīng)該使用收費的動態(tài)域名。
如果系統(tǒng)的DSC的IP是動態(tài)的，在DTU端需要設(shè)置DCS的動態(tài)域名和使用端口，設(shè)置用軟件《N型GPRS模塊設(shè)置和測試軟件》，設(shè)置時的連接和界面如下。
在DCS端需要設(shè)置IP的方式為固定IP。
數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)法通信時網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系如下圖：
數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)圖
在這種方式中無論是DCS或DTU上網(wǎng)，都向數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)服務(wù)器發(fā)送注冊信息，注冊信息說明自己的站點號，動態(tài)IP地址。數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)服務(wù)器在存儲區(qū)中建立一個站點號和動態(tài)IP的對照表。
當(dāng)站點間要發(fā)送數(shù)據(jù)給另一個站點時，在發(fā)送數(shù)據(jù)中標(biāo)明發(fā)送的目的站點和源站點，數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)服務(wù)器根據(jù)目的站點查表找到目的站點的動態(tài)IP地址，將數(shù)據(jù)發(fā)送給目的站點。
本公司生產(chǎn)的G300型GPRS模塊就可采用中心站固定IP、動態(tài)域名解析和數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)等三種連接方式。