3G/4G无线网络数据监控系统方案介绍

一、网络简介

3G/4G无线网络是目前解决移动通信信息服务的一种较完美的业务，它是以数据流量计费、或大数据的包月包年计费。覆盖范围广泛、数据传输速度更快。3G/4G的推出，为行业和企业用户开展无线数据传输提供了基础设施平台，为推动移动办公的应用和发展创造了有利条件。与有线网络相比，3G/4G无线网络具有租用费用低、移动办公，不受地域制约等优点。3G/4G的出现为企业和行业用户开展无线办公提供了一种新的选择。

3G/4G无线通信方式更适合于监控数据采集业务，目前监控中心与各数据采集点大部分采用有线交互传输，甚至有些偏远采集点要有线网络接入成了不可能。月租费太高，用电话线传送数据按时间计费，带来诸多不便，费用也不便宜。

3G/4G网络优点

   1、覆盖范围。

   2、数据传输速率高。

3、系统的传输容量大。

4、通信费用控制灵活。

5、良好的实时响应与处理能力。

二、产品特点介绍

 厦门才茂2G/3G/4G DTU是一款工业级无线数据传输设备，支持电信、移动、联通三大运营商的无线网络，支持无线网络有：GPRS/CDMA/WCDMA/TD-SCDMA/EVDO/LTE-FDD/LTE-TDD；设备为用户提供TCP透明无线远距离数据传输或者UDP透明无线远距离数据传输的功能。

 设备支持串口RS232接口、RS485接口、RS422接口、TTL接口或者USB接口，设备可以直接客户的上述接口设备直接相连，把客户的PLC设备、工控设备的数据透明传输到客户的数据中心，实现对客户端末设备的数据采集、数据传输、设备控制等功能。

 该产品采用ARM9工业级高性能嵌入式处理器，以实时操作系统为软件支撑平台,超大内存,内嵌自主知识产权的TCP/IP协议栈；设备支持双数据中心备份，以及多数据中心同步接收数据等功能；设备提供在线维持技术，保持数据终端永久在线，保存数据链路任何时候畅通，实现高速、稳定、可靠的TCP/UDP透明数据传输功能。针对网络流量和产品功耗比较敏感的客户，本产品支持语音、短信、数据触发上线以及超时自动断线的功能，降低流量降低产品功耗，实现低功耗功能。

 该产品拥有ARM9工业级处理器和智能三级保护，它不但通过电力3000V电击测试，还拥有专利技术，产品性能稳定可靠。

 该产品已广泛应用于电力集中抄表、水表集中抄表、热网监控、燃气监控、水利监控、环保检测、气象检测、地震监测，交通控制等等行业。

三、解决方案

1、系统综合拓扑图：

2、系统组成

本数据采集系统由控制中心；监控告警设备、和saro 3150P DTU组成。

1) 终端设备

终端器件组成: 才茂CM510 DTU、SIM卡、PLC、监控告警设备等。

u 首先对DTU进行设置，设置要连接的中心IP和端口及其它必要性的设置，设置好之后PLC或采集设备通过RS232接口和DTU相连，DTU上电之后根据事先设置好的中心IP和端口进行连接，成功连接到中心软件后即可双向传输数据。

u 监控开关量：蓄电池欠压告警、负载故障（关断、过载、短路）告警、子阵输入故障告警、控制器故障告警、组件被盗告警、油机启动信号、油机故障告警、风力机输入故障告警；蓄电池过压告警、蓄电池过温告警、控制器过温告警等数据通过DTU实时传输到监控中心。

目的：建立监控中心与采集点之间的信息网络，完整、及时、准确采集告警数据，实现控制中心对采集点的管理、统计、分析，同时支持采集点基本日常业务管理，提高管理部门和采集点的工作效率。

2) 监控中心部分：宽带网络、服务器、PC、组态软件或其它中心软件。

u 首先用某台能上网的PC机，条件必须能让外网访问的到，如运行中心软件的PC机在局域网里面，那要在局域网路由器做端口映射到本机PC，等这些条件具备之后在本机运行一个中心DEMO或组态软件，开放一个端口，运行软件等待DTU的连接。

u DTU连接中心后，就可按要求进行传输数据，中心收到数据后，通过系统进行解密、过滤、筛选，最终获得所需要的数据进行分析、统计等工作。

目的:主要是监控中心对所有采集数据的集成。并且通过网络将各个采集数据和中心监控部门联系起来，及时的反馈数据采集点各类信息，提供管理部门制订计划。

通道建立成功后，DTU串口实时监控采集器的数据，只要串口有数据过来，DTU将全透明进行实时传输。如果数据量小，或需要定时传输数据的，DTU可选数据激活、电话呼叫或短信激活等模式，或根据实际应用也可考虑修改软件来实现数据传输的需要。这样就可灵活应用不同的数据传输需求来采取不同的传输方式，以减少及节约不必要的传输费用。

3、组网实施

方案一： 中心采用公网固定IP

中心采用ADSL等INTELNET公网连接，采用公网固定IP服务的。

此种方案向先INTERNET运营商申请ADSL等宽带业务，中心有公网固定IP的。

监控点（无线数传终端）直接向设定好的中心固定IP发起连接。

方案二：公网动态IP ＋ 域名(DNS)解析

中心采用ADSL等INTELNET公网连接，采用公网动态IP DNS解析服务的。

客户先与DNS服务商联系开通动态域名，监控点(无线数传终端)先采用域名寻址方式连接DNS服务器，再由DNS服务器找到中心公网动态IP，建立连接。也就是说当DTU上线后首先去连接设定好的DNS域名,再通过DNS服务器找到此域名当时在公网的动态IP,之后DTU再去连接这个IP及端口。

此种方式可以大大节约公网固定IP的费用，但稳定性受制于DNS服务器的稳定，所以要寻找可靠的DNS服务商。此种方案适合小规模应用。

方案三： APN专线

中心采用APN专线， 所有点都采用内网固定IP

u 客户中心通过一条2M APN专线接入移动公司GPRS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GGSN与移动公司互联路由器之间采用GRE隧道。

u 为客户分配专用的APN，普通用户不得申请该APN。用于3G/4G无线专网的SIM卡才能进入专网APN，防止其他非法用户的进入。

u 用户在内部建立RADIUS服务器，作为内部用户接入的远程认证服务器（或在APN路由器内，启用路由器本地认证功能）。只有通过认证的用户才允许接入，用以保证用户内部安全。

u 用户在内部建立DHCP服务器（或在APN路由器内，启用DHCP功能），为通过认证的用户分配用户内部地址。

u 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，并在防火墙上进行IP地址和端口过滤。

此种方案无论实时性，安全性和稳定性较前一种方案都有大大提高，适合于安全性要求较高、数据点比较多、实时性要求较高的应用环境。在资金允许的情况下之最佳组网方式。

业务流程

3G/4G专网系统终端上网登录服务器平台的流程为：

1）用户发出3G/4G无线登录请求，请求中包括由通信公司为3G/4G专网系统专门分配的专网APN；

2）根据请求中的APN，SGSN向DNS服务器发出查询请求，找到与企业服务器平台连接的GGSN，并将用户请求通过GTP隧道封装送给GGSN；

3）GGSN将用户认证信息（包括手机号码、用户账号、密码等）通过专线送至Radius进行认证；

4）Radius认证服务器看到手机号等认证信息，确认是合法用户发来的请求，向DHCP服务器请求分配用户地址；

5）Radius认证通过后，由Radius向GGSN发送携带用户地址的确认信息；

6）用户得到了IP地址，就可以携带数据包，对GPRS专网系统信息查询和业务处理平台进行访问。

方案四：中心无线路由器接入

此方案在中心无宽带条件接入的情况下采用，但要有CDMA或者3G/4G无线网络覆盖。

  1.中心采用无线路由器，采用DNS解析方式，稳定性较差。

  2.中心采用无线路由器，申请固定IP，稳定性好，推荐此方式。

  3.中心采用无线路由器，申请APN专线，稳定性较好，此方式为最佳

备注:如果主站是通过串口接收软件的，那中心主站就要应用转发软件(本公司提供)，也就是说接收到的数据转发到某个串口中(虚拟串口)，具体应用到时另与技术部联系提供资料。

四、总结

以3G/4G无线网络为基础的无线数据系统有很广泛的应用，3G/4G使互联网进入快速无线领域，一直延伸到手掌上。除了支持传统的互联网应用，3G/4G也可使无线终端支持B2B、B2C的电子商务和电子支付、股票交易、银行转帐等应用。3G/4G同样可以应用于公司内部网(INTRANET)，基于IP的远程LAN接入，使无线终端成为LAN的延伸，几乎所有低速率的数据传输服务都可以应用，如对电力系统自动化、工业监控、交通管理、气象、金融、环保监测、煤矿、油田、证券等行业领域的应用。