基本介紹
- 中文名：數據傳輸單元
- 外文名：Data Transfer unit
- 英文簡稱：DTU
- 性質：無線終端
數據傳輸單元,硬體組成,軟體組成,核心功能,擴展功能,工作過程,套用領域,現場套用,本質,穩定性,DTU,
數據傳輸單元
（DTU）
數據傳輸單元DTU (Data Transfer unit)，是專門用於將串口數據轉換為IP數據或將IP數據轉換為串口數據通過無線通信網路進行傳送的無線終端設備。
硬體組成
DTU 硬體組成部分主要包括CPU控制模組、無線通訊模組以及電源模組
DTU 優點：
組網迅速靈活，建設周期短、成本低；
網路覆蓋範圍廣；
安全保密性能好；
鏈路支持永遠線上、按流量計費、用戶使用成本低；
CPU：工業級高性能ARM9嵌入式處理器，帶記憶體管理MMU,200MPS, 16KB Dcache,16KB Icache
FLASH：8MB，可擴充到32MB
SDRAM：64MB，可擴充到256MB
接口：
UART:
CM 3160P:
1個RS232串口
串口速率： 110bps ~ 230400bps
數據位支持： 8位 或 7位
奇偶校驗位： 無 或 奇數校驗或 偶數校驗
停 止 位： 1位 或 2位
流 控： 無 或 RTS/CTS
CM 3160EP:
1個RS485接口（根據需要，可硬體跳線支持RS232/422/TTL）
串口速率： 110bps ~ 230400bps
數據位支持： 8位 或 7位
奇偶校驗位： 無 或 奇數校驗或 偶數校驗
停 止 位： 1位 或 2位
流 控： 無 或 RTS/CTS
控制口：
RS-232, 115200 bps, 8 data bits,1 stop bit, no parity (8N1)
指示燈：具有電源、通信及線上指示燈
天線接口：標準SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐
UIM卡接口：3V/1.8V標準的推桿式用戶卡接口
電源接口：標準的3芯火車頭電源插座
語音接口：標準的耳機麥克風接口
3.5 供電：
外接電源：DC 9V 500mA
寬電壓供電：DC 5-32V
通信電流：350mA
待機電流：35mA
3.6 尺寸：
產品外形尺寸：92x62x22 mm（不包括天線及固定件）
產品包裝尺寸：298x226x60mm
3.7 重量：
0.41KG
3.8 其他參數：
工作環境溫度： -25~+65ºC
儲存溫度： -40~+85ºC
相對濕度： 95%(無凝結)
軟體組成
4.1 TCP/UDP透明數據傳輸；支持多種工作模式。心跳包技術
4.2 智慧型防掉線，支持線上檢測，線上維持，掉線自動重撥，確保設備永遠線上
4.3 支持RSA，RC4加密算法
4.4 支持虛擬值守VWM（Virtual Man Watch）功能，確保系統穩定可靠
4.5 支持虛擬數據專用網（APN/VPDN）
4.6 支持數據中心動態域名和IP位址訪問
4.7 支持DNS動態獲取，防止DNS伺服器異常導致的設備當機
4.8 支持雙數據中心備份
4.9 支持多數據中心同時接受數據
4.10支持簡訊、語音、數據等喚醒方式以及逾時斷開網路連線
4.11支持短訊息備份及警告
4.12 多重軟硬體看門狗
4.13數據包傳輸狀態報告
4.14 標準的AT命令界面
4.15可以用做普通撥號MODEM
4.16支持telnet功能
4.17支持遠程配置，遠程控制
4.18通過串口軟體升級
4.19同時支持LINUX、UNIX和WINDOWS作業系統
核心功能
1）內部集成TCP/IP協定棧
GPRS DTU內部封裝了PPP撥號協定以及TCP/IP協定棧並且具有嵌入式作業系統，從硬體上，它可看作是嵌入式PC與無線GPRS MODEM的結合；它具備GPRS撥接以及TCP/IP數據通信的功能。
2）提供串口數據雙向轉換功能
GPRS DTU提供了串列通信接口，包括RS232,RS485,RS422等都屬於常用的串列通信方式，而且GPRS DTU在設計上大都將串口數據設計成“透明轉換”的方式，也就是說GPRS DTU可以將串口上的原始數據轉換成TCP/IP數據包進行傳送，而不需要改變原有的數據通信內容。因此，GPRS DTU可以和各種使用串口通信的用戶設備進行連線，而且不需要對用戶設備作改動。
3）支持自動心跳，保持永久線上
GPRS通信網路的優點之一就是支持GPRS終端設備永久線上，因此典型的GPRS DTU在設計上都支持永久線上功能，這就要求DTU包含了上電自動撥號、採用心跳包保持永久線上（當長時間沒有數據通信時，移動網關將斷開DTU與中心的連線，心跳包就是DTU與數據中心在連線被斷開之前傳送一個小數據包，以保持連線不被斷開）、支持斷線自動重連、自動重撥號等特點。
4）支持參數配置，永久保存
GPRS DTU作為一種通信設備，其套用場合十分廣泛。在不同的套用中，數據中心的IP位址及連線埠號，串口的波特率等都是不同的。因此，GPRS DTU都應支持參數配置，並且將配置好的參數保存內部的永久存儲器件內（一般為FLASH或EEPROM等）。一旦上電，就自動按照設定好的參數進行工作。
5）支持用戶串口參數設定
不同用戶設備的串口參數有所不同，DTU連線用戶設備的串口時，要根據用戶設備串口的實際參數對DTU端進行相應設定，保證用戶設備的正常通信和可靠數據傳輸。
擴展功能
較為專業的GPRS DTU還提供一些擴展功能，主要包括：支持數據中心域名解析、支持遠程參數配置、遠程固件升級、支持遠程簡訊/電話喚醒、支持本地串口固件升級、提供簡訊通道、提供DTU線上、離線電平指示等。
更高級的DTU，也可給用戶提供二次開發的功能；例如；通信外掛程式、DLL、接口文檔，以便用戶根據自己的實際情況對DTU進行改造，完善DTU產品，使其更加的切合自身需求。
工作過程
GPRS DTU登入GSM網路，然後進行GPRS PPP撥號。撥號成功後，GPRS DTU將獲得一個由移動隨機分配的內部IP位址(一般是10.X.X.X)。也就是說，GPRS DTU處於移動區域網路中，而且其區域網路IP位址通常是不固定的，隨著每次撥號而變化。 我們可以理解為GPRS DTU這時是一個移動內部區域網路內的設備，通過移動網關來實現與外部Internet公網的通信。這與區域網路內的電腦通過網關訪問外部網路的方式相似。
GPRS DTU主動發起與數據中心的通信連線，並保持通信連線一直存在。 由於GPRS DTU處於移動區域網路，而且IP位址不固定。因此，只能由GPRS DTU主動連線數據中心，而不能由數據中心主動連線GPRS DTU。這就要求數據中心具備固定的公網IP位址或固定的域名。數據中心的公網IP位址或固定的域名作為參數存儲在GPRS DTU內，以便GPRS DTU一旦上電撥號成功，就可以主動連線到數據中心。
具體地講，GPRS DTU通過數據中心的IP位址（如果是採用中心域名的話，先通過中心域名解析出中心IP位址）以及連線埠號等參數，向數據中心發起TCP或UDP通信請求。在得到中心的回響後，GPRS DTU即認為與中心握手成功，然後就保持這個通信連線一直存在，如果通信連線中斷，GPRS DTU將立即重新與中心握手。
由於TCP/UDP通信連線已經建立，就可以進行數據雙向通信了。
對於DTU來說，只要建立了與數據中心的雙向通信，完成用戶串口數據與GPRS網路數據包的轉換就相對簡單了。一旦接收到用戶的串口數據，DTU就立即把串口數據封裝在一個TCP/UDP包里，傳送給數據中心。反之，當DTU收到數據中心發來的TCP/UDP包時，從中取出數據內容，立即通過串口傳送給用戶設備。
通過有線的數據採集中心，同時與很多個GPRS DTU進行雙向通信。這是目前GPRS DTU套用系統中最為常用的方式。
套用領域
DTU已經廣泛套用於電力、環保、LED信息發布、物流、水文、氣象等行業領域。如上圖所示，儘管套用的行業不同，但套用的原理是相同的。大都是DTU和行業設備相連，比如PLC，單片機等自動化產品的連線，然後和後台建立無線的通信連線。在網際網路日益發展的今天，DTU的使用也越來越廣泛。它為各行業以及各行業之間的信息、產業融合提供了幫助。
現場套用
一. 電力行業:1.電力遠程抄表, 2.變電站監測, 3.電力線路監測 , 4.配電網路柱上開關監測系統
DTU在電力遠程抄表中套用拓撲圖：二. 水利行業: 1.水質監測, 2.水庫閘門遠程控制系統方案, 3.水利GPRS調度系統套用方案
4.水管網監 測系統, 5.水庫自動監測系統
三. 石油行業: 1油氣井的遠程監控, 2.GPRS遠程油田自動化監測監控系統, 3.燃氣管網監控系統方案
四. 市政行業 : 1.路燈遠程監控管理 2.管網遠程監測 3.城市能耗監測
五. 環保行業 : 1.污染源監測 2.大氣環境監測 3.噪音監測 4.粉塵監測
六. 農業套用: 1.大棚遠程監測管理 2.水產養殖監測管理農 3.農業水泵監測管理
七. 其它行業: 1.倉庫監控管理. 2.電梯遠程監控 3.遠程起重機管理系統
4.工業能耗監測方面的套用 5.加油站GPRS數據採集系統 6.GPRS氣象信息採集系統
本質
DTU最基本的用法是：在DTU中放入一張開通GPRS功能的SIM卡，DTU上電後先註冊到GPRS網路，然後
通過GPRS網路和數據處理中心建立連線，如右圖所示。這條連線涉及了無線網路運營商，網際網路寬頻供應商，用戶公司的網路情況，以及用戶的電腦配置等環節，因此要建立這條連線需要把各部分都配置好。在本質上，DTU和數據處理中心建立的是SOCKET連線。DTU是SOCKET客戶端，數據處理中心是SOCKET的服務端。SOCKET連線有TCP協定和UDP協定之分，DTU和中心要使用相同的協定，這個一般都有配置軟體進行配置。給DTU配置好中心的IP位址和連線埠號後，則把DTU通過串口和用戶的設備相連。在如圖所示中，DTU和水文、電力、氣象、環保等設備連起來放置在現場。DTU上電後首先註冊到移動的網路，然後傳送建立SOCKET的請求包給移動，移動把這個請求傳送到網際網路。中心的服務端軟體接收到請求後建立連線，並傳送應答信息。DTU傳送的請求信息是網際網路上的數據包，有一些原因會阻止中心收到連線請求包，這樣也就不能建立連線。最常見的有中心的電腦上有防毒軟體、防火牆等把這些數據包給禁止了。另一是中心電腦是通過路由器上網的，在路由器上要設定數據轉發。SOCKET連線建立後就可以雙向通信了。
穩定性
由於GPRS DTU大多用於遙遠的監測現場，因此GPRS DTU的穩定性就變得非常重要。
2003年，市場上出現GPRS DTU產品，但並不成熟，導致用戶普遍損失較大，給GPRS DTU形成不良口碑，也制約了其市場發展。2006年，市場上出現真正成熟穩定的GPRS DTU產品，情況有所好轉，GPRS行業套用市場開始穩步發展。2008年，GPRS核心模組普遍內嵌TCP/IP協定，降低了技術門檻，然而也有很多廠家利用這種便利，在對GPRS通信技術並未深入了解的情況下推出的GPRS DTU，其產品存在各種性能隱患。
很多用戶選用GPRS DTU，僅在前期做了一些簡單測試就結束選型工作，實際上是很不充分的。如果選用了不穩定的GPRS DTU並大量套用, 無異於給自己的監測系統埋下了一顆定時炸彈！
如何能夠在一開始，就能全面而快速的測試GPRS DTU穩定性？ 這已經成為一個重要課題！
遺憾的是，大多GPRS DTU廠家都只是宣揚自己產品穩定性好，而對於具體的穩定性測試方法，則閉口不談！
這裡，是經過驗證的GPRS DTU穩定性測試流程，希望幫助用戶掌握一套全面的，可操作的GPRS DTU鑑別方法，這套測試方法，可以讓很多質量低劣的GPRS DTU顯出原形！
一）線上空閒測試
測試原因：測試GPRS DTU自己維持已建鏈路的能力，當沒有數據時，GPRS DTU通過心跳保持自己的連線，GPRS DTU應至少能維持平均1小時以上的鏈路持續時間，不發生斷線重連。
測試方法：讓GPRS DTU連上數據中心後不發任何數據，觀察它能維持鏈路多久，時間越長越好。本項測試臨近結束時，應向數據中心和DTU各發幾個數據包，來驗證該DTU保持的
空閒鏈路是真實可用的，如果DTU或數據中心任何一方無法收到對方的數據包，則為不合格。
二）數據中心關閉後恢複測試
測試原因：數據中心在以後運行和維護過程中，肯定會出現臨時停止暫停服務的情況，因此需要測試GPRS DTU在數據中心恢復後的快速恢復能力。
測試方法：
1）讓數據中心關閉短時間，如1或是60分鐘，在恢複數據中心，看DTU是否能快速連線上來，恢復時間的在5分鐘內，越快越好，重複多次該項測試，DTU必須能100%恢復連線，只要出現一次DTU始終無法恢復連線的現象，即為不合格。
三）頻繁雙向小數據量測試
測試原因：測試GPRS DTU頻繁收發小數據包的能力，因為日常運行中主要是小數據包的頻繁雙向收發。
測試方法：在數據中心和DTU端，每10秒向對方傳送一個100位元組左右的數據包，進行10分鐘或是30分鐘，峒同時進行統計，是否出現網路斷線的情況，以及雙方是否出現數據包丟失的情況，最好的結果是：沒有發生斷線重連，也沒有丟失任何數據包，如果出現DTU斷線後再也不上線，或上線後無法繼續雙向收發數據，即為不合格。
小技巧：可以將DTU的串口2，3短接起來形成環路測試，這樣只需要在數據中心傳送就可以進行雙向測試。
四）雙向大數據壓力測試
測試原因：某些套用需要臨時傳輸大數據量，因此該項測試也是非常必要的。
測試方法：在數據中心和DTU端，每2秒都向對方傳送一個1000位元組左右的數據包，持續30分鐘，並進行統計，是否出現網路斷線的情況，以及雙方是否出現數據包丟失的情況，一般來說，壓力測試下，GPRS DTU可能會出現斷線重連，也會丟失數據包。但斷線重連的次數不應超過10次，而且次數越小越好。如果出現DTU斷線後再也不能上線，或上線後無法繼續雙向收發數據，即為不合格。
五）去天線測試
測試原因：某些現場，因先現場某些原因，可能出現GPRS/GSM信號臨時中斷或變弱，信號恢復正常後，GPRS DTU應能自動恢復連線，並續傳數據到數據中心。
測試方法：
1）短時間去天線：當GPRS DTU線上時，去掉GPRS DTU的天線1分鐘，然後重新裝上天線，並且在去掉GPRS DTU天線的時候下，依次向GPRS DTU提交3個100位元組左右的數據包，當插上天線後，GPRS DTU必須能自動快速恢復連線，速度越快越好，並能續傳期間的數據到數據中心，3個數據包全部丟失的為不合格，數據全部上傳的為最佳。
2）長時間去天線：當GPRS DTU線上時，去掉GPRS DTU的天線30分鐘，然後重新裝上天線，當插上天線後，GPRS DTU必須能自動恢復連線，恢復時間應小於10分鐘，超出30分鐘或更長間未恢復連線的，為不合格。
六）重複上電測試
測試原因：某些時候，現場會出現臨時斷電然後恢復的情況，GPRS DTU應能保證可靠的登錄數據中心。
測試方法：將GPRS DTU上電，然後等待GPRS DTU連線上數據中心，每次DTU都能在2分鐘內登錄到數據中心，重複進行20次測試，一旦發現有一次DTU始終無法連線到數據中心，則為不合格，如有條件可以增大測試次數。
七）撥號及簡訊干擾測試
測試原因：在DTU登錄或線上運行過程中，可能會收到一些不明簡訊或電話呼叫, GPRS DTU應能保證這些情況不影響其正常工作。
測試方法：將DTU上電，然後等待10秒左右，開始向DTU傳送2條簡訊，以及2次呼叫，DTU應能正確的連線上數據中心。 在連線數據中心成功後，再向DTU傳送2條簡訊，以及2次呼叫，觀察5分鐘，看DTU是否能維持鏈路，然後雙向傳送10個數據包，看是否能正常收發。
八）看門狗測試（選測）
測試原因： 如果一個GPRS DTU，即使前面的測試項都通過了，但是如果它的內部看門狗沒做好，那也是有隱患的，在現場長時間連續運行，很可能還會出問題。
測試方法：看門狗的測試方法有多種，一般在內部CPU的數據匯流排或地址匯流排上，瞬間短路幾個管腳，讓其程式跑飛，或者RAM數據錯亂，也可利用外部強幹擾源進行干擾，在這種情況下，有良好看門狗機制的產品，其CPU能夠在20秒內復位，如果不能復位則不合格，重複多次測試該項，DTU必須能100%復位。
這項功能要求測試人員對DTU主機板比較熟悉，而且不一定方便操作，所以設為選測項。但如有測試操作條件的，建議進行該項測試。
九）去卡測試（選測）
測試原因：如果GPRS DTU套用現場惡劣，如振動或有腐蝕性氣體，則可能造成SIM卡短時接觸不良，GPRS DTU應能自動恢復,我們用臨時取卡來模擬這種情況。
測試方法：在GPRS DTU連線數據中心時，去掉卡3秒鐘左右再插上，看GPRS DTU是否會掉線及正常收發數據，去掉卡60秒鐘左右再插上，看GPRS DTU是否會掉線。如果臨時取卡再上卡後，DTU再也無法自動連線中心的，建議不套用這類DTU到現場有振動或有腐蝕性氣體的環境。
十）電源波動測試（選測）
測試原因：如果GPRS DTU套用現場採用電池或太陽能供電，有可能出現較大範圍的電源波動，GPRS DTU應能適應這種電源波動。
測試方法：以12V電池為例，電壓波動範圍可能在5伏到14伏之間波動，所以我們在GPRS DTU連線數據中心時，將外部電源從3伏到16伏進行緩慢的升降，模擬電池的充放電情形，這項測試GPRS DTU出現復位是正常的，我們主要看GPRS DTU是否會出現再也無法連線數據中心的情況。如果經過供電電源波動後，DTU再也無法自動連線中心的，建議不套用這類DTU到現場為電池供電的環境。
十一）欠費測試（選測）
測試原因：在GPRS DTU常年運行過程中，很可能會出現因SIM卡欠費，導致無法使用GPRS業務，從而通信連線中斷的情況，在進行充值後，GPRS DTU應自動恢復與中心的連線。
測試方法：找一張欠費的SIM卡插入GPRS DTU，等待10分鐘，由於欠費，DTU是無法登錄數據中心的，這時用手機撥打該號碼，提示為已停機或已限制呼入，這時給SIM卡充值，然後用手機撥打該號碼，提示為對方振鈴或彩鈴，就表示該卡已經充值成功，GSM業務已經恢復，等待10分鐘左右，看DTU是否能自動連線到數據中心，如果DTU始終無法自行連線數據中心，並且必須要人工復位一次才能恢復連線到數據中心，則視為不合格。
補充一條，如果該DTU支持電話呼叫或發簡訊來進行復位，並經過測試方法有效，則應視為合格。
十二）域名解析測試（選測）
測試原因：有的套用系統，使用了域名來代替固定IP位址，這會增加一個域名解析的環節，由於域名解析服務存在臨時失效的情況，因此在使用域名解析時，需要加測這個項目。
測試方法：
1）域名失效模擬，將動態域名失效，或者靜態域名設定指向為一個無效地址，將DTU設定為通過域名尋找數據中心，上電後DTU將無法連線到數據中心，這時，恢復域名的指向，然後觀察DTU是否
能自動連線到數據中心，恢復時間越短越好，如果DTU始終無法自動連線數據中心，則為不合格。
2）將設定好域名的GPRS DTU,在連線數據中心成功後，進行去天線測試（參見第五項），看是否通過測試，未通過測試的為該項不合格。
3）將設定好域名的GPRS DTU,在連線數據中心成功後，進行數據中心關閉後恢複測試（參見第二項），看是否通過測試，未通過測試的為該項不合格。
如果域名解析測試不合格，建議不套用這類DTU到使用域名解析數據中心IP位址的系統中。
其他測試項：
1）高低溫測試，請參考電子產品通用測試方法。
2）衝擊振動測試，請參考電子產品通用測試方法。
DTU
配電自動化終端（DTU），英文全稱：Distribution Terminal Unit ，DTU是配網自動化系統的一部分。
DTU一般安裝在常規的開閉所（站）、戶外小型開閉所、環網櫃、小型變電站、箱式變電站等處，完成對開關設備的位置信號、電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、電能量等數據的採集與計算，對開關進行分合閘操作，實現對饋線開關的故障識別、隔離和對非故障區間的恢復供電,上述可理解為遙測、遙信、遙控等。部分DTU還具備保護和備用電源自動投入的功能。
