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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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)點接入的解決方案。基于3G/4G無線技術的公交IC卡充值網(wǎng)點無線接入方式，不再受到有限通信網(wǎng)的限制。
二、網(wǎng)絡介紹
3G/4G無線網(wǎng)絡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。3G/4G無線的推出，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(wǎng)絡相比，3G/4G網(wǎng)絡具有租用費用低、移動辦公，傳輸速度更快等優(yōu)點。3G/4G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3G/4G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3G/4G無線網(wǎng)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。
三、DTU 簡介
廈門才茂GPRS DTU是基于3G/4G無線網(wǎng)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(wǎng)絡。
DTU：20Ppin RS232/RS485/TTL接口，內(nèi)置式，適用于各種應用的二次開發(fā)。
廈門才茂3G/4G DTU是一款工業(yè)級無線數(shù)據(jù)傳輸設備，支持電信、移動、聯(lián)通三大運營商的無線網(wǎng)絡，設備為用戶提供TCP透明無線遠距離數(shù)據(jù)傳輸或者UDP透明無線遠距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋?/p>
設備支持串口RS232接口、RS485接口、RS422接口、TTL接口或者USB接口，設備可以直接客戶的上述接口設備直接相連，把客戶的PLC設備、工控設備的數(shù)據(jù)透明傳輸?shù)娇蛻舻臄?shù)據(jù)中心，實現(xiàn)對客戶端末設備的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、設備控制等功能。
該產(chǎn)品采用ARM9工業(yè)級高性能嵌入式處理器，以實時操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺,超大內(nèi)存,內(nèi)嵌自主知識產(chǎn)權的TCP/IP協(xié)議棧；設備支持雙數(shù)據(jù)中心備份，以及多數(shù)據(jù)中心同步接收數(shù)據(jù)等功能；設備提供在線維持技術，保持數(shù)據(jù)終端永久在線，保存數(shù)據(jù)鏈路任何時候暢通，實現(xiàn)高速、穩(wěn)定、可靠的TCP/UDP透明數(shù)據(jù)傳輸功能。針對網(wǎng)絡流量和產(chǎn)品功耗比較敏感的客戶，本產(chǎn)品支持語音、短信、數(shù)據(jù)觸發(fā)上線以及超時自動斷線的功能，降低流量降低產(chǎn)品功耗，實現(xiàn)低功耗功能。
該產(chǎn)品擁有ARM9工業(yè)級處理器和智能三級保護，它不但通過電力3000V電擊測試，還擁有專利技術，產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠。
該產(chǎn)品已廣泛應用于電力集中抄表、水表集中抄表、熱網(wǎng)監(jiān)控、燃氣監(jiān)控、水利監(jiān)控、環(huán)保檢測、氣象檢測、地震監(jiān)測，交通控制等等行業(yè)。
DTU原理框圖參見下圖：
四、系統(tǒng)網(wǎng)組
1.網(wǎng)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 3G/4G DTU等設備組成。通過充值繳費終端設備與3G/4G 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3G/4G DTU，在由DTU通過3G/4G無線網(wǎng)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3G/4G 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3G/4G DTU接收來自各充值網(wǎng)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(wǎng)點充值數(shù)據(jù)信息。
2. 根據(jù)需要，查詢各充值網(wǎng)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(wǎng)點工作狀態(tài)。
五、系統(tǒng)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(wǎng)連接，采用公網(wǎng)固定 IP 或者公網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)動態(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。
- 根據(jù)客戶內(nèi)部網(wǎng)對網(wǎng)絡安全的特殊要求，決定采用中國移動GPRS網(wǎng)絡的專用APN形式入網(wǎng)：
- 通過一條2M專線接入移動公司GPRS網(wǎng)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(wǎng)卡才能進入該APN網(wǎng)絡，防止其他非法用戶的進入。
- 用戶在內(nèi)部建立RADIUS服務器，作為內(nèi)部用戶接入的遠程認證服務器（或在APN路由器內(nèi)，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(nèi)部安全。
- 用戶在內(nèi)部建立DHCP服務器（或在APN路由器內(nèi)，啟用DHCP功能），為通過認證的用戶分配用戶內(nèi)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
3G/4G無線專網(wǎng)系統(tǒng)終端上網(wǎng)登錄服務器平臺的流程為：
1）用戶發(fā)出3G/4G登錄請求，請求中包括由移動公司為3G/4G專網(wǎng)系統(tǒng)專門分配的專網(wǎng)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(wǎng)系統(tǒng)信息查詢和業(yè)務處理平臺進行訪問。
六、結束
以3G/4G無線網(wǎng)絡為基礎的無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)有很廣泛的應用，3G/4G使互聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)應用，3G/4G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。3G/4G同樣可以應用于公司內(nèi)部網(wǎng)(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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