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摘要：本文提供了一種基于GPRS網絡的公交IC卡充值網點無線接入系統(tǒng)原理和實現(xiàn)方案，簡要介紹了GPRS技術的基本知識，描述了GPRS無線傳輸應用于公交IC卡充值網點無線接入的實現(xiàn)方法。通過實際應用，獲得了理想的效果. 關鍵詞：GPRS；DTU；Internet；公交IC卡；
一． 前言
隨著交通部門信息化建設的起步，各大城市紛紛開通了公交車IC儲值卡，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購買或充值，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卡充值網點由于受到有線接入方式的限制，不能根據(jù)需要大量設置充值網點，使市民感覺很不方便，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目前有線通信公交充值系統(tǒng)存在的問題與不足，推出了借助GPRS移動數(shù)據(jù)通信平臺實現(xiàn)公交IC卡充值網點接入的解決方案�；贕PRS的公交IC卡充值網點無線接入方式，不再受到有限通信網的限制。
二．GPRS網絡介紹
GPRS是目前解決移動通信信息服務的一種較完美的業(yè)務，它是以數(shù)據(jù)流量計費、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)用戶開展無線辦公提供了基礎設施平臺，為推動移動辦公的應用和發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。與有線網絡相比，GPRS網絡具有租用費用低、移動辦公，不受地域制約等優(yōu)點。GPRS的出現(xiàn)為企業(yè)和行業(yè)用戶開展無線辦公提供了一種新的選擇。
該系統(tǒng)采用先進成熟的GPRS 無線數(shù)據(jù)終端為遠程傳輸模塊，依托穩(wěn)定、可靠的中國移動GPRS 網絡，系統(tǒng)運行可靠，數(shù)據(jù)采集實時性強。該系統(tǒng)有效的解決了其他通信方式存在的各種問題。在保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r、準確的前提下，將系統(tǒng)運行費用也降低到了最低；同時，通信鏈路由專業(yè)的運營商來維護，避免了用戶在使用監(jiān)測系統(tǒng)的同時，還需要耗費很大精力去維護通信線路等問題；節(jié)約了用戶的初期建設投資和運行維護費用。GPRS無線傳輸數(shù)據(jù)有以下優(yōu)勢：
1．覆蓋地域廣，目前移動通信網在全國的覆蓋率95%以上，非邊遠地區(qū)覆蓋率幾乎100%。GPRS 用戶可隨意分布和移動自己的網絡點，無須擔心線路的維護或有線在移機時導致的通訊中斷。建設新的監(jiān)控點無需進行拉線，埋線等工作。較光纖，或專線系統(tǒng)投資較少，設備安裝方便。通信距離遠，在任何場合都可以設中心站。覆蓋較好，比較很多無線數(shù)據(jù)網絡（集群，雙向傳呼，CDPD，CDMA）而言，其網絡覆蓋是最好的。
2．終端價格比較低，與DDN相比，較DDN專線Modem其終端價格便宜很多。
3．GPRS資費便宜，計費合理。GPRS 資費包月比有線電話網絡資費還便宜。公交IC卡充值數(shù)據(jù)采集業(yè)務沒有大數(shù)據(jù)量的信息傳輸，不必要采用資費很高的專線（DDN、幀中繼）。GPRS還可根據(jù)通信的數(shù)據(jù)量和提供的服務質量進行計費。在GPRS網中，用戶只需與網絡建立一次連接，就可長時間的保持這種連接，并只在傳輸數(shù)據(jù)時才占用信道并被計費，保持時不占用信道不計費。這樣，營業(yè)點即不用頻繁建立連接，也不必支付傳輸間隙時的費用。
4．GPRS能最好地支持頻繁的、少量突發(fā)型數(shù)據(jù)業(yè)務。通信質量穩(wěn)定可靠，永不掉線。
5．GPRS網絡接入速度快，提供了與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網的無縫連接。由于GPRS網本身就是一個分組型數(shù)據(jù)網, 支持TCP/IP、X.25協(xié)議，因此無需經過PSTN等網絡的轉接，直接與分組數(shù)據(jù)網（IP網或X.25網）互通，接入速度僅幾秒鐘，快于電路型數(shù)據(jù)業(yè)務。采用TCP/IP協(xié)議，較以前的無線數(shù)據(jù)網絡（集群，雙向傳呼，GSM短信息）而言，網絡接入更加直接方便。
三．廈門才茂GPRS DTU 簡介
廈門才茂GPRS DTU是基于移動GPRS網絡，針對工業(yè)監(jiān)控、交通管理、金融等行業(yè)的數(shù)據(jù)通信的應用開發(fā)的。與數(shù)據(jù)中心的接口設備一起提供透明數(shù)據(jù)傳輸通道，組成用戶專用數(shù)據(jù)網絡。 DTU：20Ppin RS232/RS485/TTL接口，內置式，適用于各種應用的二次開發(fā)。 DTU原理框圖參見下圖：
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GPRS模塊MC39I
產品特點：
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)
內嵌標準的TCP/IP協(xié)議棧，數(shù)據(jù)終端永遠在線
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地址訪問中心
多種工作模式選擇，使用方便、靈活
軟硬件看門狗設計，保證系統(tǒng)穩(wěn)定
采用5V~35V電壓，供電電源適應性更寬
抗干擾設計，適合電磁環(huán)境惡劣的應用需求
方便的系統(tǒng)配置和維護借口
支持串口軟件升級和遠程維護
四．系統(tǒng)網組 1.網終拓撲結構
本公交IC卡充值繳費系統(tǒng)由主機，充值繳費終端， 廈門才茂 GPRS DTU等設備組成。通過充值繳費終端設備與廈門才茂GPRS DTU相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，充值繳費終端設備將客戶充值繳費信息數(shù)據(jù)實時采集后通過串口通信方式送往GPRS DTU，在由DTU通過GPRS網絡把客戶充值信息發(fā)送到公交集團數(shù)據(jù)中心。同時，充值終端設備實時接收由中心通過GPRS DTU傳輸發(fā)來的數(shù)據(jù)指令完成相應控制功能。
公交集團數(shù)據(jù)中心通過GPRS DTU接收來自各充值網點的信息數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行存儲、歷史趨勢分析、報表打印等信息查詢、統(tǒng)計及打印功能
1. 實時接收各充值網點充值數(shù)據(jù)信息。
2. 根據(jù)需要，查詢各充值網點充值數(shù)據(jù)信息情況，并在屏幕顯示或打印輸出。
3. 實時監(jiān)視各充值網點工作狀態(tài)。
五．系統(tǒng)方案
A. 公網方案
中心用一個服務器組作為中心接收，中心采用 ADSL 等 INTELNET 公網連接，采用公網固定 IP 或者公網動態(tài) IP+DNS 解析服務。此種方案先向 INTERNET 運營商申請 ADSL 等寬帶業(yè)務。 1) 中心公網固定IP：監(jiān)控點直接向中心固定 IP 發(fā)起連接。運行可靠穩(wěn)定，推薦此種方案。（固定 IP 費用比較貴） 2) 中心公網動態(tài) IP+DNS 解析服務：大部分 IP 都是動態(tài)的，而且費用相對便宜。客戶先與 DNS 服務商聯(lián)系開通動態(tài)域名，動態(tài)域名解析軟件網址如下：（可以先申請免費的二級域名進行測試）
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)控點先采用域名尋址方式連接 DNS 服務器，再由 DNS 服務器找到中心公網動態(tài) IP，建立連接。此種方式可以大大節(jié)約公網固定 IP 的費用，但穩(wěn)定性受制于 DNS 服務器的穩(wěn)定，所以要尋找可靠的 DNS 服務商。
B. 專網方案
1、 根據(jù)客戶內部網對網絡安全的特殊要求，決定采用中國移動GPRS網絡的專用APN形式入網：
通過一條2M專線接入移動公司GPRS網絡，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有IP地址進行廣域連接，在移動認證路由器與用戶認證路由器之間建立加密隧道。
為客戶分配專用的APN，普通用戶不能進入該APN。只有GPRS專網卡才能進入該APN網絡，防止其他非法用戶的進入。
用戶在內部建立RADIUS服務器，作為內部用戶接入的遠程認證服務器（或在APN路由器內，啟用路由器本地認證功能）。只有通過認證的用戶才允許接入，用以保證用戶內部安全。
用戶在內部建立DHCP服務器（或在APN路由器內，啟用DHCP功能），為通過認證的用戶分配用戶內部地址。
端到端加密：移動終端和服務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，并在防火墻上進行IP地址和端口過濾。
2．APN業(yè)務流程 GPRS專網系統(tǒng)終端上網登錄服務器平臺的流程為：
1）用戶發(fā)出GPRS登錄請求，請求中包括由移動公司為GPRS專網系統(tǒng)專門分配的專網APN；
2）根據(jù)請求中的APN，SGSN向DNS服務器發(fā)出查詢請求，找到與企業(yè)服務器平臺連接的GGSN，并將用戶請求通過GTP隧道封裝送給GGSN；
3）GGSN將用戶認證信息（包括手機號碼、用戶賬號、密碼等）通過專線送至Radius進行認證；
4）Radius認證服務器看到手機號等認證信息，確認是合法用戶發(fā)來的請求，向DHCP服務器請求分配用戶地址；
5）Radius認證通過后，由Radius向GGSN發(fā)送攜帶用戶地址的確認信息；
6）用戶得到了IP地址，就可以攜帶數(shù)據(jù)包，對GPRS專網系統(tǒng)信息查詢和業(yè)務處理平臺進行訪問。
第六部分 結束語
以GPRS為基礎的無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)有很廣泛的應用，GPRS使互聯(lián)網進入無線領域，一直延伸到手掌上。除了支持傳統(tǒng)的互聯(lián)網應用，GPRS也可使無線終端支持B2B、B2C的電子商務和電子支付、股票交易、銀行轉帳等應用。GPRS同樣可以應用于公司內部網(INTRANET)，基于IP的遠程LAN接入，使無線終端成為LAN的延伸，幾乎所有低速率的數(shù)據(jù)傳輸服務都可以應用，如對電力系統(tǒng)自動化、工業(yè)監(jiān)控、交通管理、氣象、金融、環(huán)保監(jiān)測、煤礦、油田、證券等行業(yè)領域的應用。
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