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摘要：本文提供了一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的公交IC卡充值網(wǎng)點(diǎn)無(wú)線接入系統(tǒng)原理和實(shí)現(xiàn)方案，簡(jiǎn)要介紹了GPRS技術(shù)的基本知識(shí)，描述了GPRS無(wú)線傳輸應(yīng)用于公交IC卡充值網(wǎng)點(diǎn)無(wú)線接入的實(shí)現(xiàn)方法。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用，獲得了理想的效果. 關(guān)鍵詞：GPRS；DTU；Internet；公交IC卡；
一． 前言
隨著交通部門信息化建設(shè)的起步，各大城市紛紛開(kāi)通了公交車IC儲(chǔ)值卡，該卡作為公交系統(tǒng)專用的電子錢包，可以在公交總站或指定的地點(diǎn)購(gòu)買或充值，在公交大巴及部分中巴上使用，方便了乘車出行的市民。公交IC卡充值網(wǎng)點(diǎn)由于受到有線接入方式的限制，不能根據(jù)需要大量設(shè)置充值網(wǎng)點(diǎn)，使市民感覺(jué)很不方便，阻礙了公交IC卡的發(fā)卡和使用。 廈門才茂通信科技有限公司針對(duì)目前有線通信公交充值系統(tǒng)存在的問(wèn)題與不足，推出了借助GPRS移動(dòng)數(shù)據(jù)通信平臺(tái)實(shí)現(xiàn)公交IC卡充值網(wǎng)點(diǎn)接入的解決方案�；贕PRS的公交IC卡充值網(wǎng)點(diǎn)無(wú)線接入方式，不再受到有限通信網(wǎng)的限制。
二．GPRS網(wǎng)絡(luò)介紹
GPRS是目前解決移動(dòng)通信信息服務(wù)的一種較完美的業(yè)務(wù)，它是以數(shù)據(jù)流量計(jì)費(fèi)、覆蓋范圍廣泛、數(shù)據(jù)傳輸速度更快。GPRS的推出，為行業(yè)和企業(yè)用戶開(kāi)展無(wú)線辦公提供了基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)，為推動(dòng)移動(dòng)辦公的應(yīng)用和發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。與有線網(wǎng)絡(luò)相比，GPRS網(wǎng)絡(luò)具有租用費(fèi)用低、移動(dòng)辦公，不受地域制約等優(yōu)點(diǎn)。GPRS的出現(xiàn)為企業(yè)和行業(yè)用戶開(kāi)展無(wú)線辦公提供了一種新的選擇。
該系統(tǒng)采用先進(jìn)成熟的GPRS 無(wú)線數(shù)據(jù)終端為遠(yuǎn)程傳輸模塊，依托穩(wěn)定、可靠的中國(guó)移動(dòng)GPRS 網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)運(yùn)行可靠，數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)性強(qiáng)。該系統(tǒng)有效的解決了其他通信方式存在的各種問(wèn)題。在保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r(shí)、準(zhǔn)確的前提下，將系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用也降低到了最低；同時(shí)，通信鏈路由專業(yè)的運(yùn)營(yíng)商來(lái)維護(hù)，避免了用戶在使用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的同時(shí)，還需要耗費(fèi)很大精力去維護(hù)通信線路等問(wèn)題；節(jié)約了用戶的初期建設(shè)投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。GPRS無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)有以下優(yōu)勢(shì)：
1．覆蓋地域廣，目前移動(dòng)通信網(wǎng)在全國(guó)的覆蓋率95%以上，非邊遠(yuǎn)地區(qū)覆蓋率幾乎100%。GPRS 用戶可隨意分布和移動(dòng)自己的網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)，無(wú)須擔(dān)心線路的維護(hù)或有線在移機(jī)時(shí)導(dǎo)致的通訊中斷。建設(shè)新的監(jiān)控點(diǎn)無(wú)需進(jìn)行拉線，埋線等工作。較光纖，或?qū)＞�系統(tǒng)投資較少，設(shè)備安裝方便。通信距離遠(yuǎn)，在任何場(chǎng)合都可以設(shè)中心站。覆蓋較好，比較很多無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（集群，雙向傳呼，CDPD，CDMA）而言，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋是最好的。
2．終端價(jià)格比較低，與DDN相比，較DDN專線Modem其終端價(jià)格便宜很多。
3．GPRS資費(fèi)便宜，計(jì)費(fèi)合理。GPRS 資費(fèi)包月比有線電話網(wǎng)絡(luò)資費(fèi)還便宜。公交IC卡充值數(shù)據(jù)采集業(yè)務(wù)沒(méi)有大數(shù)據(jù)量的信息傳輸，不必要采用資費(fèi)很高的專線（DDN、幀中繼）。GPRS還可根據(jù)通信的數(shù)據(jù)量和提供的服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行計(jì)費(fèi)。在GPRS網(wǎng)中，用戶只需與網(wǎng)絡(luò)建立一次連接，就可長(zhǎng)時(shí)間的保持這種連接，并只在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)才占用信道并被計(jì)費(fèi)，保持時(shí)不占用信道不計(jì)費(fèi)。這樣，營(yíng)業(yè)點(diǎn)即不用頻繁建立連接，也不必支付傳輸間隙時(shí)的費(fèi)用。
4．GPRS能最好地支持頻繁的、少量突發(fā)型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。通信質(zhì)量穩(wěn)定可靠，永不掉線。
5．GPRS網(wǎng)絡(luò)接入速度快，提供了與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無(wú)縫連接。由于GPRS網(wǎng)本身就是一個(gè)分組型數(shù)據(jù)網(wǎng), 支持TCP/IP、X.25協(xié)議，因此無(wú)需經(jīng)過(guò)PSTN等網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)接，直接與分組數(shù)據(jù)網(wǎng)（IP網(wǎng)或X.25網(wǎng)）互通，接入速度僅幾秒鐘，快于電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。采用TCP/IP協(xié)議，較以前的無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（集群，雙向傳呼，GSM短信息）而言，網(wǎng)絡(luò)接入更加直接方便。
三．廈門才茂GPRS DTU 簡(jiǎn)介
廈門才茂GPRS DTU是基于移動(dòng)GPRS網(wǎng)絡(luò)，針對(duì)工業(yè)監(jiān)控、交通管理、金融等行業(yè)的數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用開(kāi)發(fā)的。與數(shù)據(jù)中心的接口設(shè)備一起提供透明數(shù)據(jù)傳輸通道，組成用戶專用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。 DTU：20Ppin RS232/RS485/TTL接口，內(nèi)置式，適用于各種應(yīng)用的二次開(kāi)發(fā)。 DTU原理框圖參見(jiàn)下圖：
DTU系統(tǒng)有下列組成部分：
32位 ARM9處理器
32M Sram & 16M Flash
Siemens公司高性能工業(yè)級(jí)GPRS模塊MC39I
產(chǎn)品特點(diǎn)：
采用低功耗高性能的嵌入式處理器，可高速處理協(xié)議和大量數(shù)據(jù)
內(nèi)嵌標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議棧，數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線
支持全透明方式下多中心數(shù)據(jù)傳輸
支持根據(jù)域名和IP地址訪問(wèn)中心
多種工作模式選擇，使用方便、靈活
軟硬件看門狗設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定
采用5V~35V電壓，供電電源適應(yīng)性更寬
抗干擾設(shè)計(jì)，適合電磁環(huán)境惡劣的應(yīng)用需求
方便的系統(tǒng)配置和維護(hù)借口
支持串口軟件升級(jí)和遠(yuǎn)程維護(hù)
四．系統(tǒng)網(wǎng)組 1.網(wǎng)終拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
本公交IC卡充值繳費(fèi)系統(tǒng)由主機(jī)，充值繳費(fèi)終端， 廈門才茂 GPRS DTU等設(shè)備組成。通過(guò)充值繳費(fèi)終端設(shè)備與廈門才茂GPRS DTU相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，充值繳費(fèi)終端設(shè)備將客戶充值繳費(fèi)信息數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集后通過(guò)串口通信方式送往GPRS DTU，在由DTU通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)把客戶充值信息發(fā)送到公交集團(tuán)數(shù)據(jù)中心。同時(shí)，充值終端設(shè)備實(shí)時(shí)接收由中心通過(guò)GPRS DTU傳輸發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)指令完成相應(yīng)控制功能。
公交集團(tuán)數(shù)據(jù)中心通過(guò)GPRS DTU接收來(lái)自各充值網(wǎng)點(diǎn)的信息數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、歷史趨勢(shì)分析、報(bào)表打印等信息查詢、統(tǒng)計(jì)及打印功能
1. 實(shí)時(shí)接收各充值網(wǎng)點(diǎn)充值數(shù)據(jù)信息。
2. 根據(jù)需要，查詢各充值網(wǎng)點(diǎn)充值數(shù)據(jù)信息情況，并在屏幕顯示或打印輸出。
3. 實(shí)時(shí)監(jiān)視各充值網(wǎng)點(diǎn)工作狀態(tài)。
五．系統(tǒng)方案
A. 公網(wǎng)方案
中心用一個(gè)服務(wù)器組作為中心接收，中心采用 ADSL 等 INTELNET 公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)固定 IP 或者公網(wǎng)動(dòng)態(tài) IP+DNS 解析服務(wù)。此種方案先向 INTERNET 運(yùn)營(yíng)商申請(qǐng) ADSL 等寬帶業(yè)務(wù)。 1) 中心公網(wǎng)固定IP：監(jiān)控點(diǎn)直接向中心固定 IP 發(fā)起連接。運(yùn)行可靠穩(wěn)定，推薦此種方案。（固定 IP 費(fèi)用比較貴） 2) 中心公網(wǎng)動(dòng)態(tài) IP+DNS 解析服務(wù)：大部分 IP 都是動(dòng)態(tài)的，而且費(fèi)用相對(duì)便宜。客戶先與 DNS 服務(wù)商聯(lián)系開(kāi)通動(dòng)態(tài)域名，動(dòng)態(tài)域名解析軟件網(wǎng)址如下：（可以先申請(qǐng)免費(fèi)的二級(jí)域名進(jìn)行測(cè)試）
花生殼域名解析 http://www.oray.net/mian
88IP 域名解析 http://www.88ip.com/ 注意：監(jiān)控點(diǎn)先采用域名尋址方式連接 DNS 服務(wù)器，再由 DNS 服務(wù)器找到中心公網(wǎng)動(dòng)態(tài) IP，建立連接。此種方式可以大大節(jié)約公網(wǎng)固定 IP 的費(fèi)用，但穩(wěn)定性受制于 DNS 服務(wù)器的穩(wěn)定，所以要尋找可靠的 DNS 服務(wù)商。
B. 專網(wǎng)方案
1、 根據(jù)客戶內(nèi)部網(wǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全的特殊要求，決定采用中國(guó)移動(dòng)GPRS網(wǎng)絡(luò)的專用APN形式入網(wǎng)：
通過(guò)一條2M專線接入移動(dòng)公司GPRS網(wǎng)絡(luò)，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有IP地址進(jìn)行廣域連接，在移動(dòng)認(rèn)證路由器與用戶認(rèn)證路由器之間建立加密隧道。
為客戶分配專用的APN，普通用戶不能進(jìn)入該APN。只有GPRS專網(wǎng)卡才能進(jìn)入該APN網(wǎng)絡(luò)，防止其他非法用戶的進(jìn)入。
用戶在內(nèi)部建立RADIUS服務(wù)器，作為內(nèi)部用戶接入的遠(yuǎn)程認(rèn)證服務(wù)器（或在APN路由器內(nèi)，啟用路由器本地認(rèn)證功能）。只有通過(guò)認(rèn)證的用戶才允許接入，用以保證用戶內(nèi)部安全。
用戶在內(nèi)部建立DHCP服務(wù)器（或在APN路由器內(nèi)，啟用DHCP功能），為通過(guò)認(rèn)證的用戶分配用戶內(nèi)部地址。
端到端加密：移動(dòng)終端和服務(wù)器平臺(tái)之間采用端到端加密，避免信息在整個(gè)傳輸過(guò)程中可能的泄漏。
雙方采用防火墻進(jìn)行隔離，并在防火墻上進(jìn)行IP地址和端口過(guò)濾。
2．APN業(yè)務(wù)流程 GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)終端上網(wǎng)登錄服務(wù)器平臺(tái)的流程為：
1）用戶發(fā)出GPRS登錄請(qǐng)求，請(qǐng)求中包括由移動(dòng)公司為GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)專門分配的專網(wǎng)APN；
2）根據(jù)請(qǐng)求中的APN，SGSN向DNS服務(wù)器發(fā)出查詢請(qǐng)求，找到與企業(yè)服務(wù)器平臺(tái)連接的GGSN，并將用戶請(qǐng)求通過(guò)GTP隧道封裝送給GGSN；
3）GGSN將用戶認(rèn)證信息（包括手機(jī)號(hào)碼、用戶賬號(hào)、密碼等）通過(guò)專線送至Radius進(jìn)行認(rèn)證；
4）Radius認(rèn)證服務(wù)器看到手機(jī)號(hào)等認(rèn)證信息，確認(rèn)是合法用戶發(fā)來(lái)的請(qǐng)求，向DHCP服務(wù)器請(qǐng)求分配用戶地址；
5）Radius認(rèn)證通過(guò)后，由Radius向GGSN發(fā)送攜帶用戶地址的確認(rèn)信息；
6）用戶得到了IP地址，就可以攜帶數(shù)據(jù)包，對(duì)GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)信息查詢和業(yè)務(wù)處理平臺(tái)進(jìn)行訪問(wèn)。
第六部分 結(jié)束語(yǔ)
以GPRS為基礎(chǔ)的無(wú)線數(shù)據(jù)系統(tǒng)有很廣泛的應(yīng)用，GPRS使互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入無(wú)線領(lǐng)域，一直延伸到手掌上。除了支持傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，GPRS也可使無(wú)線終端支持B2B、B2C的電子商務(wù)和電子支付、股票交易、銀行轉(zhuǎn)帳等應(yīng)用。GPRS同樣可以應(yīng)用于公司內(nèi)部網(wǎng)(INTRANET)，基于IP的遠(yuǎn)程LAN接入，使無(wú)線終端成為L(zhǎng)AN的延伸，幾乎所有低速率的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)都可以應(yīng)用，如對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化、工業(yè)監(jiān)控、交通管理、氣象、金融、環(huán)保監(jiān)測(cè)、煤礦、油田、證券等行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。
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