DTU概述

DTU 硬件组成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 硬件组成部分主要包括

DTU 硬件组成

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

3.6 尺寸：

产品外形尺寸：92x62x22 mm（不包括天线及固定件）

产品包装尺寸：298x226x60mm

3.7 重量：

0.41KG

3.8 其他参数：

工作环境温度： -25~ 65ºC

储存温度： -40~ 85ºC

相对湿度： 95(无凝结)

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。

(节选自《众山科技GPRS DTU基础知识》)

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

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

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。

稳定性

由于GPRS DTU大多用于遥远的监测现场，因此GPRS DTU的稳定性就变得非常重要。

2003年，市场上出现GPRS DTU产品，但并不成熟，导致用户普遍损失较大，给GPRS DTU形成不良口碑，也制约了其市场发展。2006年，市场上出现真正成熟稳定的GPRS DTU产品，情况有所好转，GPRS 行业应用市场开始稳步发展。2008年，GPRS 核心模块普遍内嵌TCP/IP协议，降低了技术门槛，然而也有很多厂家利用这种便利，在对GPRS 通信技术并未深入了解的情况下推出的GPRS DTU，其产品存在各种性能隐患。

很多用户选用GPRS DTU，仅在前期做了一些简单测试就结束选型工作，实际上是很不充分的。如果选用了不稳定的GPRS DTU并大量应用, 无异于给自己的监测系统埋下了一颗定时炸弹！

如何能够在一开始，就能全面而快速的测试GPRS DTU稳定性？ 这已经成为一个重要课题！

遗憾的是，大多GPRS DTU厂家都只是宣扬自己产品稳定性好，而对于具体的稳定性测试方法，则闭口不谈！ 这里，是经过验证的GPRS DTU稳定性测试流程，希望帮助用户掌握一套全面的，可操作的GPRS DTU鉴别方法，这套测试方法，可以让很多质量低劣的GPRS DTU显出原形！

一）在线空闲测试

测试原因：测试GPRS DTU自己维持已建链路的能力，当没有数据时，GPRS DTU通过心跳保持自己的连接，GPRS DTU应至少能维持平均1小时以上的链路持续时间，不发生断线重连。

测试方法：让GPRS DTU连上数据中心后不发任何数据，观察它能维持链路多久，时间越长越好。本项测试临近结束时，应向数据中心和DTU 各发几个数据包，来验证该DTU 保持的

空闲链路是真实可用的，如果DTU 或数据中心任何一方无法收到对方的数据包，则为不合格。

二）数据中心关闭后恢复测试

测试原因：数据中心在以后运行和维护过程中，肯定会出现临时停止暂停服务的情况，因此需要测试GPRS DTU 在数据中心恢复后的快速恢复能力。

测试方法：

1）让数据中心关闭短时间，如1或是60分钟，在恢复数据中心，看DTU 是否能快速连接上来，恢复时间的在5分钟内，越快越好，重复多次该项测试，DTU 必须能100恢复连接，只要出现一次DTU 始终无法恢复连接的现象，即为不合格。

三）频繁双向小数据量测试

测试原因：测试GPRS DTU频繁收发小数据包的能力，因为日常运行中主要是小数据包的频繁双向收发。 测试方法：在数据中心和DTU 端，每10秒向对方发送一个100字节左右的数据包，进行10分钟或是30分钟，峒同时进行统计，是否出现网络断线的情况，以及双方是否出现数据包丢失的情况，最好的结果是：没有发生断线重连，也没有丢失任何数据包，如果出现DTU 断线后再也不上线，或上线后无法继续双向收发数据，即为不合格。

小技巧：可以将DTU 的串口2，3短接起来形成环路测试，这样只需要在数据中心发送就可以进行双向测试。

四）双向大数据压力测试

测试原因：某些应用需要临时传输大数据量，因此该项测试也是非常必要的。

测试方法：在数据中心和DTU 端，每2秒都向对方发送一个1000字节左右的数据包，持续30分钟，并进行统计，是否出现网络断线的情况，以及双方是否出现数据包丢失的情况，一般来说，压力测试下，GPRS DTU可能会出现断线重连，也会丢失数据包。但断线重连的次数不应超过10次，而且次数越小越好。如果出现DTU 断线后再也不能上线，或上线后无法继续双向收发数据，即为不合格。

五）去天线测试

测试原因：某些现场，因先现场某些原因，可能出现GPRS/GSM信号临时中断或变弱，信号恢复正常后，GPRS DTU应能自动恢复连接，并续传数据到数据中心。

测试方法：

1）短时间去天线：当GPRS DTU在线时，去掉GPRS DTU的天线1分钟，然后重新装上天线，并且在去掉GPRS DTU天线的时候下，依次向GPRS DTU提交3个100字节左右的数据包，当插上天线后，GPRS DTU必须能自动快速恢复连接，速度越快越好，并能续传期间的数据到数据中心，3个数据包全部丢失的为不合格，数据全部上传的为最佳。

2）长时间去天线：当GPRS DTU在线时，去掉GPRS DTU的天线30分钟，然后重新装上天线，当插上天线后，GPRS DTU必须能自动恢复连接，恢复时间应小于10分钟，超出30分钟或更长间未恢复连接的，为不合格。

六）重复上电测试

测试原因：某些时候，现场会出现临时断电然后恢复的情况，GPRS DTU应能保证可靠的登录数据中心。 测试方法：将GPRS DTU上电，然后等待GPRS DTU连接上数据中心，每次DTU 都能在2分钟内登录到数据中心，重复进行20次测试，一旦发现有一次DTU 始终无法连接到数据中心，则为不合格，如有条件可以增大测试次数。

七）拨号及短信干扰测试

测试原因：在DTU 登录或在线运行过程中，可能会收到一些不明短信或电话呼叫, GPRS DTU应能保证这些情况不影响其正常工作。

测试方法：将DTU 上电，然后等待10秒左右，开始向DTU 发送2条短信，以及2次呼叫，DTU 应能正确的连接上数据中心。 在连接数据中心成功后，再向DTU 发送2条短信，以及2次呼叫，观察5分钟，看DTU 是否能维持链路，然后双向发送10个数据包，看是否能正常收发。

八）看门狗测试（选测）

测试原因： 如果一个GPRS DTU，即使前面的测试项都通过了，但是如果它的内部看门狗没做好，那也是有隐患的，在现场长时间连续运行，很可能还会出问题。

测试方法：看门狗的测试方法有多种，一般在内部CPU 的数据总线或地址总线上，瞬间短路几个管脚，让其程序跑飞，或者RAM 数据错乱，也可利用外部强干扰源进行干扰，在这种情况下，有良好看门狗机制的产品，其CPU 能够在20秒内复位，如果不能复位则不合格，重复多次测试该项，DTU 必须能100复位。

这项功能要求测试人员对DTU 主板比较熟悉，而且不一定方便操作，所以设为选测项。但如有测试操作条件的，建议进行该项测试。

九）去卡测试（选测）

测试原因：如果GPRS DTU应用现场恶劣，如振动或有腐蚀性气体，则可能造成SIM 卡短时接触不良，GPRS DTU 应能自动恢复, 我们用临时取卡来模拟这种情况。

测试方法：在GPRS DTU连接数据中心时，去掉卡3秒钟左右再插上，看GPRS DTU是否会掉线及正常收发数据，去掉卡60秒钟左右再插上，看GPRS DTU是否会掉线。如果临时取卡再上卡后，DTU 再也无法自动连接中心的，建议不应用这类DTU 到现场有振动或有腐蚀性气体的环境。

十）电源波动测试（选测）

测试原因：如果GPRS DTU应用现场采用电池或太阳能供电，有可能出现较大范围的电源波动，GPRS DTU应能适应这种电源波动。

测试方法：以12V 电池为例，电压波动范围可能在5伏到14伏之间波动，所以我们在GPRS DTU连接数据中心时，将外部电源从3伏到16伏进行缓慢的升降，模拟电池的充放电情形，这项测试GPRS DTU出现复位是正常的，我们主要看GPRS DTU是否会出现再也无法连接数据中心的情况。如果经过供电电源波动后，DTU 再也无法自动连接中心的，建议不应用这类DTU 到现场为电池供电的环境。

十一）欠费测试（选测）

测试原因：在GPRS DTU常年运行过程中，很可能会出现因SIM 卡欠费，导致无法使用GPRS 业务，从而通信连接中断的情况，在进行充值后，GPRS DTU应自动恢复与中心的连接。

测试方法：找一张欠费的SIM 卡插入GPRS DTU，等待10分钟，由于欠费，DTU 是无法登录数据中心的，这时用手机拨打该号码，提示为已停机或已限制呼入，这时给SIM 卡充值，然后用手机拨打该号码，提示为对方振铃或彩铃，就表示该卡已经充值成功，GSM 业务已经恢复，等待10分钟左右，看DTU 是否能自动连接到数据中心，如果DTU 始终无法自行连接数据中心，并且必须要人工复位一次才能恢复连接到数据中心，则视为不合格。

补充一条，如果该DTU 支持电话呼叫或发短信来进行复位，并经过测试方法有效，则应视为合格。

十二）域名解析测试（选测）

测试原因：有的应用系统，使用了域名来代替固定IP 地址，这会增加一个域名解析的环节，由于域名解析服务存在临时失效的情况，因此在使用域名解析时，需要加测这个项目。

测试方法：

1）域名失效模拟，将动态域名失效，或者静态域名设置指向为一个无效地址，将DTU 设置为通过域名寻找数据中心，上电后DTU 将无法连接到数据中心，这时，恢复域名的指向，然后观察DTU 是否

能自动连接到数据中心，恢复时间越短越好，如果DTU 始终无法自动连接数据中心，则为不合格。

2）将设置好域名的GPRS DTU,在连接数据中心成功后，进行去天线测试（参见第五项），看是否通过测试，未通过测试的为该项不合格。

3）将设置好域名的GPRS DTU,在连接数据中心成功后，进行数据中心关闭后恢复测试（参见第二项），看是否通过测试，未通过测试的为该项不合格。

如果域名解析测试不合格，建议不应用这类DTU 到使用域名解析数据中心IP 地址的系统中。

其他测试项：

1）高低温测试，请参考电子产品通用测试方法。

2）冲击振动测试，请参考电子产品通用测试方法。