CN106302635A - 一种基于无线通信技术的通用数据中继方法 - Google Patents

Abstract

一种基于无线通信技术的通用数据中继方法，涉及数据通信。具体步骤如下：步骤一：建立数据中继服务器；步骤二：建立DTU数据转发平台网络；步骤三：对DTU进行注册：获取要进行注册的DTU的设备ID号以及设备SIM卡号并添加至程序中，将所需的参数配置进DTU中，即完成对DTU进行注册，进行监控终端的上位机与现场测控的下位机之间的数据通信。优化了对网络资源和无线资源的利用，高效传输高速或低速数据和信令，特别适用于间断的、突发性的和频繁的、点多分散、中小流量的数据传输；能通过云设备管理平台系统将DTU附近无通信基站情况下进行DTU之间的数据传输。不仅节约了服务器数量上的消耗，而且提高了数据通信的效率。

Description

一种基于无线通信技术的通用数据中继方法

技术领域

本发明涉及数据通信，具体是涉及一种基于无线通信技术的通用数据中继方法。

背景技术

通信网络是大桥远程电力监控系统中的关键技术，通信网络的可靠性很大程度上决定了自动化系统的稳定。大桥远程电力监控系统需要借助于有效的通信手段，将控制中心的控制命令准确地传送到分布地点不一、为数众多的大桥数据采集终端，并且将大桥所有需要的监控的数据信息上送到监控中心。

大桥远程电力监控系统是一个“准实时”监控系统，必须满足实时性的要求。因此，需要选择合适的通信带宽以及通信网络结构方式。此外，大桥远程监控系统需要大桥各个子站上送数据到监控中心，监控中心在需要时还要下送控制命令，所以大桥远程电力监控系统的通信系统必须具有双向通信的能力。

随着如今各个自动化系统设备地域分布广泛，相互之间距离变得越来越远，将各个设备互相之间紧密地联系起来的难度也越来越大。因此采用无线通信技术可以节省高额的布线费用。无线通信是利用电波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式，近些年信息通信领域中，发展最快、应用最广的就是无线通信技术。

在移动中实现的无线通信又通称为移动通信，人们把二者合称为无线移动通信。无线通信主要包括微波通信和卫星通信。微波是一种无线电波，它传送的距离一般只有几十千米。但微波的频带很宽，通信容量很大。微波通信每隔几十千米要建一个微波中继站。卫星通信是利用通信卫星作为中继站在地面上两个或多个地球站之间或移动体之间建立微波通信联系。

发明内容

本发明的目的在于针对现有设备之间有线传送数据技术的不足，提供一种基于无线通信技术的通用数据中继方法。

本发明的具体步骤如下：

步骤一：建立数据中继服务器；

步骤二：建立数据传输单元(DTU)数据转发平台网络；

步骤三：对数据传输单元(DTU)进行注册，具体方法如下：

获取要进行注册的数据传输单元(DTU)的设备ID号以及设备SIM卡号并添加至程序中，将所需的参数配置进DTU中，即完成对数据传输单元(DTU)进行注册，进行监控终端的上位机与现场测控的下位机之间的数据通信。

在步骤一中，所述建立数据中继服务器的具体方法可为：首先搭建一台服务器用来运行数据中继程序来作为数据中心，在移动IDC机房托管一台服务器，数据中心通过一条2M的APN专线接入移动公司网络，双方互联路由器之间采用私有固定IP地址进行广域连接。

在步骤二中，所述数据传输单元(DTU)数据转发平台是一个具有数据转发功能的数据中心，主要功能是将DTU发送过来的数据，不经过任何处理，直接转发给其他DTU；数据转发平台能够克服在DTU附近无通信基站的问题进行DTU之间的即时“接力传输”，远远降低了基站建设成本，节省了基站和电缆线路的铺设时间。

本发明利用无线通信数据传输单元与数据中继系统的联系达到数据通过无线传送，能够通过数据中继系统实现多组上位机与下位机的配对通信，每组上位机可对应多个下位机。并且能在附近没有通信基站的情况下借助数据转发平台进行DTU之间的数据转发。如果需要扩容整个通信网络，只需要添加相应的DTU以及现场进行协议转换的控制器，通过设定DTU的参数值，并且对DTU进行注册，就可以扩容通信网络。进一步扩大了无线移动通信的应用面。

本发明通过在移动IDC机房托管一台服务器，同时申请一个固定IP地址。在这台服务器上运行数据中继程序，通过在数据中继程序中注册要使用的DTU，就能管理地域分布分散的无线通信DTU与服务器之间通信信道，依照通信协议在各个DTU之间转发通信数据。数据中继程序主要采用网络编程技术。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1)优化了对网络资源和无线资源的利用，采用分组交换技术，高效传输高速或低速数据和信令。每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，资源被有效地利用。特别适用于间断的、突发性的和频繁的、点多分散、中小流量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。

2)传统的数据中继服务器只能提供一对N模式，即实现在一台上位机和多台下位机之间进行数据的传送。而本发明不仅能提供多对N模式，即实现多个大桥远程电力监控终端分别与各自的多个现场测控终端之间的相互通信且相互独立互不干扰，还能通过云设备管理平台系统将DTU附近无通信基站情况下进行DTU之间的数据传输。不仅节约了服务器数量上的消耗，而且提高了数据通信的效率。

具体实施方式

下面实施例将对本发明作进一步的说明。

执行步骤一：建立数据中继服务器。

首先搭建一台服务器用来运行数据中继程序来作为数据中心，在移动机房托管一台服务器，数据中心通过一条APN专线接入移动公司网络，双方互联路由器之间采用私有固定IP地址进行连接。为客户分配专用的APN，普通用户不得申请该APN。用于移动数据专网的SIM卡仅开通该专用APN，限制使用其他APN。得到APN后，给所有监控点及中心分配移动内部固定IP。移动终端和服务器平台之间采用端到端加密，避免信息在整个传输过程中可能的泄漏。双方采用防火墙进行隔离，并且在防火墙上进行IP地址和端口过滤。

执行步骤二：建立数据转发平台网络：

1)搭建一台数据转发平台

DTU数据转发平台是一个具有数据转发功能的数据中心转发软件，主要功能是接收DTU发送过来的数据报文，不经过任何处理，将原先完整的报文信息直接转发给其他DTU。数据转发平台可以与多个DTU建立数据转发关系，并且按照时间的先后顺序将这些数据报文发送至指定编号的DTU。数据转发平台位置的放置要考虑能够尽可能多地覆盖那些附近无通信基站的DTU。

2)配置需要进行互相通信的DTU

大桥远程电力监控在很多偏远山区要进行数据的即时接收和传输具有很大的困难，最主要的问题就是当某个远程测控终端所连接的DTU附近没有通信运营商铺设基站，就会导致数据报文无法通过无线通信的方式发送至主站监控终端。这时候需要将附近无通信基站的DTU配置为DTU-DTU的工作模式。在这种通信工作方式下，附近无通信基站的DTU通过内置的无线模块将遥测的数据报文发送至能够匹配到的就近的数据转发平台。在这种工作模式下，附近无通信基站的DTU发出的数据报文信息中会含有指定接收的DTU的地址信息，数据转发平台接收到此类数据报文后，会根据地址信息将此条数据报文转发至指定编号的DTU。

同样的，需要将指定编号的DTU配置为DTU-DTU的工作模式。在这种工作模式下，此DTU会将来自数据转发平台发送过来的数据报文通过移动互联网转发至数据中继系统，再由数据中继系统转发至主站监控终端。

在主站监控终端下发遥控信息的情况下，主站监控程序会自动将附近无通信基站的子站报文数据发送至指定进行转发的DTU，此DTU会将报文转发至数据转发平台，再通过数据转发平台转发至那个附近无通信基站的DTU。

3)配置直接与主站监控终端进行通信的DTU

将能够直接与主站监控终端进行互相通信的DTU配置为DTU-PC模式，此工作模式下，DTU不与数据转发平台发生联系，直接将数据报文发送至数据中继系统，再由数据中继系统转发至主站监控终端。

执行步骤三：对DTU进行注册。

DTU工作过程的特点描述如下：

1)DTU上电后，首先读出内部存储器中保存的工作参数(包括拨号参数、串口波特率和数据中心IP地址等，事先已经配置好)。

2)DTU登陆GSM网络，然后进行拨号。拨号成功后，DTU将获得一个由移动随机分配的内部IP地址。也就是说，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。

3)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DTU处于移动内网，而且IP地址不固定。因此，只能由DTU主动连接数据中心，而不能由数据中心主动连接DTU。这就要求数据中心具备固定的公网IP地址。数据中心的公网IP地址作为参数存储在DTU内，以便DTU一上电拨号成功，就可以主动连接到数据中心。

4)具体的讲，DTU通过数据中心的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。在得到中心的响应之后，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，DTU将立即重新与中心握手。

5)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。

因此，对要添加的DTU进行注册时，首先在数据中继程序中对DTU的设备ID号以及设备SIM卡号进行添加，然后在配置DTU时设置好静态IP地址，此IP地址必须与数据中心的静态IP地址相同。当DTU连接上移动数据网络时，就可以自动连接数据中心，这样两者就可以实现数据的实时传输。

当要实现多个大桥远程电力监控终端分别与各自的多个现场测控终端之间的相互通信时，只需通过数据中继程序分别对各个主站监控终端和现场测控终端的DTU进行注册，就能够同时接收来自所有现场子站的遥测量和遥信量，也能够同时下发遥控信息到现场子站的智能测控模块，实现不同大桥远程电力监控系统之间的数据传输相互独立互不干扰，同时进行多个大桥的电力监控。

本实施例采用基于无线通信技术的通用数据中继方法，有效地减少了布线以及人力方面的无谓损耗，并且使数据在监控主站和测控子站之间的传输更加流畅和快速，节约了许多时间。在本实施例中，数据报文被进行了有效的转发，并且其中采用了基于通信协议的CRC8位校验方法使得数据报文的准确率大大提高，有效避免了错误报文的传送，提高了系统整体效率。

Claims (3)

1.一种基于无线通信技术的通用数据中继方法，其特征在于其具体步骤如下：

步骤一：建立数据中继服务器；

步骤二：建立数据传输单元数据转发平台网络；

步骤三：对数据传输单元进行注册，具体方法如下：

获取要进行注册的数据传输单元的设备ID号以及设备SIM卡号并添加至程序中，将所需的参数配置进数据传输单元中，即完成对数据传输单元数据传输单元进行注册，进行监控终端的上位机与现场测控的下位机之间的数据通信。

2.如权利要求1所述一种基于无线通信技术的通用数据中继方法，其特征在于在步骤一中，所述建立数据中继服务器的具体方法为：首先搭建一台服务器用来运行数据中继程序来作为数据中心，在移动IDC机房托管一台服务器，数据中心通过一条2M的APN专线接入移动公司网络，双方互联路由器之间采用私有固定IP地址进行广域连接。

3.如权利要求1所述一种基于无线通信技术的通用数据中继方法，其特征在于在步骤二中，所述数据传输单元数据转发平台是一个具有数据转发功能的数据中心，用于将数据传输单元发送过来的数据，直接转发给其他数据传输单元。