本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)通信，具體是涉及一種基于無線通信技術(shù)的通用數(shù)據(jù)中繼方法。

背景技術(shù)：

通信網(wǎng)絡(luò)是大橋遠程電力監(jiān)控系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性很大程度上決定了自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定。大橋遠程電力監(jiān)控系統(tǒng)需要借助于有效的通信手段，將控制中心的控制命令準確地傳送到分布地點不一、為數(shù)眾多的大橋數(shù)據(jù)采集終端，并且將大橋所有需要的監(jiān)控的數(shù)據(jù)信息上送到監(jiān)控中心。

大橋遠程電力監(jiān)控系統(tǒng)是一個“準實時”監(jiān)控系統(tǒng)，必須滿足實時性的要求。因此，需要選擇合適的通信帶寬以及通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方式。此外，大橋遠程監(jiān)控系統(tǒng)需要大橋各個子站上送數(shù)據(jù)到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心在需要時還要下送控制命令，所以大橋遠程電力監(jiān)控系統(tǒng)的通信系統(tǒng)必須具有雙向通信的能力。

隨著如今各個自動化系統(tǒng)設(shè)備地域分布廣泛，相互之間距離變得越來越遠，將各個設(shè)備互相之間緊密地聯(lián)系起來的難度也越來越大。因此采用無線通信技術(shù)可以節(jié)省高額的布線費用。無線通信是利用電波信號可以在自由空間中傳播的特性進行信息交換的一種通信方式，近些年信息通信領(lǐng)域中，發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的就是無線通信技術(shù)。

在移動中實現(xiàn)的無線通信又通稱為移動通信，人們把二者合稱為無線移動通信。無線通信主要包括微波通信和衛(wèi)星通信。微波是一種無線電波，它傳送的距離一般只有幾十千米。但微波的頻帶很寬，通信容量很大。微波通信每隔幾十千米要建一個微波中繼站。衛(wèi)星通信是利用通信衛(wèi)星作為中繼站在地面上兩個或多個地球站之間或移動體之間建立微波通信聯(lián)系。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有設(shè)備之間有線傳送數(shù)據(jù)技術(shù)的不足，提供一種基于無線通信技術(shù)的通用數(shù)據(jù)中繼方法。

本發(fā)明的具體步驟如下：

步驟一：建立數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器；

步驟二：建立數(shù)據(jù)傳輸單元(DTU)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平臺網(wǎng)絡(luò)；

步驟三：對數(shù)據(jù)傳輸單元(DTU)進行注冊，具體方法如下：

獲取要進行注冊的數(shù)據(jù)傳輸單元(DTU)的設(shè)備ID號以及設(shè)備SIM卡號并添加至程序中，將所需的參數(shù)配置進DTU中，即完成對數(shù)據(jù)傳輸單元(DTU)進行注冊，進行監(jiān)控終端的上位機與現(xiàn)場測控的下位機之間的數(shù)據(jù)通信。

在步驟一中，所述建立數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器的具體方法可為：首先搭建一臺服務(wù)器用來運行數(shù)據(jù)中繼程序來作為數(shù)據(jù)中心，在移動IDC機房托管一臺服務(wù)器，數(shù)據(jù)中心通過一條2M的APN專線接入移動公司網(wǎng)絡(luò)，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有固定IP地址進行廣域連接。

在步驟二中，所述數(shù)據(jù)傳輸單元(DTU)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平臺是一個具有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能的數(shù)據(jù)中心，主要功能是將DTU發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，不經(jīng)過任何處理，直接轉(zhuǎn)發(fā)給其他DTU；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平臺能夠克服在DTU附近無通信基站的問題進行DTU之間的即時“接力傳輸”，遠遠降低了基站建設(shè)成本，節(jié)省了基站和電纜線路的鋪設(shè)時間。

本發(fā)明利用無線通信數(shù)據(jù)傳輸單元與數(shù)據(jù)中繼系統(tǒng)的聯(lián)系達到數(shù)據(jù)通過無線傳送，能夠通過數(shù)據(jù)中繼系統(tǒng)實現(xiàn)多組上位機與下位機的配對通信，每組上位機可對應(yīng)多個下位機。并且能在附近沒有通信基站的情況下借助數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平臺進行DTU之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。如果需要擴容整個通信網(wǎng)絡(luò)，只需要添加相應(yīng)的DTU以及現(xiàn)場進行協(xié)議轉(zhuǎn)換的控制器，通過設(shè)定DTU的參數(shù)值，并且對DTU進行注冊，就可以擴容通信網(wǎng)絡(luò)。進一步擴大了無線移動通信的應(yīng)用面。

本發(fā)明通過在移動IDC機房托管一臺服務(wù)器，同時申請一個固定IP地址。在這臺服務(wù)器上運行數(shù)據(jù)中繼程序，通過在數(shù)據(jù)中繼程序中注冊要使用的DTU，就能管理地域分布分散的無線通信DTU與服務(wù)器之間通信信道，依照通信協(xié)議在各個DTU之間轉(zhuǎn)發(fā)通信數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)中繼程序主要采用網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

1)優(yōu)化了對網(wǎng)絡(luò)資源和無線資源的利用，采用分組交換技術(shù)，高效傳輸高速或低速數(shù)據(jù)和信令。每個用戶可同時占用多個無線信道，同一無線信道又可以由多個用戶共享，資源被有效地利用。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、點多分散、中小流量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。

2)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器只能提供一對N模式，即實現(xiàn)在一臺上位機和多臺下位機之間進行數(shù)據(jù)的傳送。而本發(fā)明不僅能提供多對N模式，即實現(xiàn)多個大橋遠程電力監(jiān)控終端分別與各自的多個現(xiàn)場測控終端之間的相互通信且相互獨立互不干擾，還能通過云設(shè)備管理平臺系統(tǒng)將DTU附近無通信基站情況下進行DTU之間的數(shù)據(jù)傳輸。不僅節(jié)約了服務(wù)器數(shù)量上的消耗，而且提高了數(shù)據(jù)通信的效率。

具體實施方式

下面實施例將對本發(fā)明作進一步的說明。

執(zhí)行步驟一：建立數(shù)據(jù)中繼服務(wù)器。

首先搭建一臺服務(wù)器用來運行數(shù)據(jù)中繼程序來作為數(shù)據(jù)中心，在移動機房托管一臺服務(wù)器，數(shù)據(jù)中心通過一條APN專線接入移動公司網(wǎng)絡(luò)，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有固定IP地址進行連接。為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用于移動數(shù)據(jù)專網(wǎng)的SIM卡僅開通該專用APN，限制使用其他APN。得到APN后，給所有監(jiān)控點及中心分配移動內(nèi)部固定IP。移動終端和服務(wù)器平臺之間采用端到端加密，避免信息在整個傳輸過程中可能的泄漏。雙方采用防火墻進行隔離，并且在防火墻上進行IP地址和端口過濾。

執(zhí)行步驟二：建立數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平臺網(wǎng)絡(luò)：

1)搭建一臺數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平臺

DTU數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平臺是一個具有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能的數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)發(fā)軟件，主要功能是接收DTU發(fā)送過來的數(shù)據(jù)報文，不經(jīng)過任何處理，將原先完整的報文信息直接轉(zhuǎn)發(fā)給其他DTU。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平臺可以與多個DTU建立數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)關(guān)系，并且按照時間的先后順序?qū)⑦@些數(shù)據(jù)報文發(fā)送至指定編號的DTU。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平臺位置的放置要考慮能夠盡可能多地覆蓋那些附近無通信基站的DTU。

2)配置需要進行互相通信的DTU

大橋遠程電力監(jiān)控在很多偏遠山區(qū)要進行數(shù)據(jù)的即時接收和傳輸具有很大的困難，最主要的問題就是當某個遠程測控終端所連接的DTU附近沒有通信運營商鋪設(shè)基站，就會導致數(shù)據(jù)報文無法通過無線通信的方式發(fā)送至主站監(jiān)控終端。這時候需要將附近無通信基站的DTU配置為DTU-DTU的工作模式。在這種通信工作方式下，附近無通信基站的DTU通過內(nèi)置的無線模塊將遙測的數(shù)據(jù)報文發(fā)送至能夠匹配到的就近的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平臺。在這種工作模式下，附近無通信基站的DTU發(fā)出的數(shù)據(jù)報文信息中會含有指定接收的DTU的地址信息，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平臺接收到此類數(shù)據(jù)報文后，會根據(jù)地址信息將此條數(shù)據(jù)報文轉(zhuǎn)發(fā)至指定編號的DTU。

同樣的，需要將指定編號的DTU配置為DTU-DTU的工作模式。在這種工作模式下，此DTU會將來自數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平臺發(fā)送過來的數(shù)據(jù)報文通過移動互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)至數(shù)據(jù)中繼系統(tǒng)，再由數(shù)據(jù)中繼系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)至主站監(jiān)控終端。

在主站監(jiān)控終端下發(fā)遙控信息的情況下，主站監(jiān)控程序會自動將附近無通信基站的子站報文數(shù)據(jù)發(fā)送至指定進行轉(zhuǎn)發(fā)的DTU，此DTU會將報文轉(zhuǎn)發(fā)至數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平臺，再通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平臺轉(zhuǎn)發(fā)至那個附近無通信基站的DTU。

3)配置直接與主站監(jiān)控終端進行通信的DTU

將能夠直接與主站監(jiān)控終端進行互相通信的DTU配置為DTU-PC模式，此工作模式下，DTU不與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平臺發(fā)生聯(lián)系，直接將數(shù)據(jù)報文發(fā)送至數(shù)據(jù)中繼系統(tǒng)，再由數(shù)據(jù)中繼系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)至主站監(jiān)控終端。

執(zhí)行步驟三：對DTU進行注冊。

DTU工作過程的特點描述如下：

1)DTU上電后，首先讀出內(nèi)部存儲器中保存的工作參數(shù)(包括撥號參數(shù)、串口波特率和數(shù)據(jù)中心IP地址等，事先已經(jīng)配置好)。

2)DTU登陸GSM網(wǎng)絡(luò)，然后進行撥號。撥號成功后，DTU將獲得一個由移動隨機分配的內(nèi)部IP地址。也就是說，DTU處于移動內(nèi)網(wǎng)中，而且其內(nèi)網(wǎng)IP地址通常是不固定的，隨著每次撥號而變化。我們可以理解為DTU這時是一個移動內(nèi)部局域網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備，通過移動網(wǎng)關(guān)來實現(xiàn)與外部Internet公網(wǎng)的通信。

3)DTU主動發(fā)起與數(shù)據(jù)中心的通信連接，并保持通信連接一直存在。由于DTU處于移動內(nèi)網(wǎng)，而且IP地址不固定。因此，只能由DTU主動連接數(shù)據(jù)中心，而不能由數(shù)據(jù)中心主動連接DTU。這就要求數(shù)據(jù)中心具備固定的公網(wǎng)IP地址。數(shù)據(jù)中心的公網(wǎng)IP地址作為參數(shù)存儲在DTU內(nèi)，以便DTU一上電撥號成功，就可以主動連接到數(shù)據(jù)中心。

4)具體的講，DTU通過數(shù)據(jù)中心的IP地址以及端口號等參數(shù)，向數(shù)據(jù)中心發(fā)起TCP或UDP通信請求。在得到中心的響應(yīng)之后，DTU即認為與中心握手成功，然后就保持這個通信連接一直存在，如果通信連接中斷，DTU將立即重新與中心握手。

5)由于TCP/UDP通信連接已經(jīng)建立，就可以進行數(shù)據(jù)雙向通信了。對于DTU來說，只要建立了與數(shù)據(jù)中心的雙向通信，完成用戶串口數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)換就相對簡單了。一旦接收到用戶的串口數(shù)據(jù)，DTU就立即把串口數(shù)據(jù)封裝在一個TCP/UDP包里，發(fā)送給數(shù)據(jù)中心。反之，當DTU收到數(shù)據(jù)中心發(fā)來的TCP/UDP包時，從中取出數(shù)據(jù)內(nèi)容，立即通過串口發(fā)送給用戶設(shè)備。

因此，對要添加的DTU進行注冊時，首先在數(shù)據(jù)中繼程序中對DTU的設(shè)備ID號以及設(shè)備SIM卡號進行添加，然后在配置DTU時設(shè)置好靜態(tài)IP地址，此IP地址必須與數(shù)據(jù)中心的靜態(tài)IP地址相同。當DTU連接上移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)時，就可以自動連接數(shù)據(jù)中心，這樣兩者就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時傳輸。

當要實現(xiàn)多個大橋遠程電力監(jiān)控終端分別與各自的多個現(xiàn)場測控終端之間的相互通信時，只需通過數(shù)據(jù)中繼程序分別對各個主站監(jiān)控終端和現(xiàn)場測控終端的DTU進行注冊，就能夠同時接收來自所有現(xiàn)場子站的遙測量和遙信量，也能夠同時下發(fā)遙控信息到現(xiàn)場子站的智能測控模塊，實現(xiàn)不同大橋遠程電力監(jiān)控系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸相互獨立互不干擾，同時進行多個大橋的電力監(jiān)控。

本實施例采用基于無線通信技術(shù)的通用數(shù)據(jù)中繼方法，有效地減少了布線以及人力方面的無謂損耗，并且使數(shù)據(jù)在監(jiān)控主站和測控子站之間的傳輸更加流暢和快速，節(jié)約了許多時間。在本實施例中，數(shù)據(jù)報文被進行了有效的轉(zhuǎn)發(fā)，并且其中采用了基于通信協(xié)議的CRC8位校驗方法使得數(shù)據(jù)報文的準確率大大提高，有效避免了錯誤報文的傳送，提高了系統(tǒng)整體效率。