基于MC509的DTU點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線通訊研究.pdf

1、數(shù)據(jù)傳輸單元DTU(Data Transfer unit)是專門用于將串口數(shù)據(jù)與IP數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸?shù)臒o(wú)線終端設(shè)備。DTU無(wú)線通訊伴隨著嵌入式技術(shù)、芯片技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，近年來(lái)進(jìn)入了快速發(fā)展與提高階段，DTU相關(guān)產(chǎn)品與技術(shù)開始廣泛應(yīng)用于國(guó)防、工業(yè)，以及各行各業(yè)中需要數(shù)據(jù)采集、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸、在線監(jiān)測(cè)等場(chǎng)合。
　　某項(xiàng)科研課題需要將雷達(dá)點(diǎn)跡、航跡數(shù)據(jù)以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式進(jìn)行遠(yuǎn)程無(wú)線傳輸。結(jié)合課題需求以及資源、

2、技術(shù)、成本等因素后，選用了非嵌入式的DTU無(wú)線通訊方案。方案硬件核心模塊采用支持電信3G CDMA20001x的華為MC509。方案軟件部分負(fù)責(zé)通過(guò)串口向MC509發(fā)送AT指令、對(duì)DTU進(jìn)行功能配置以建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的透明傳輸通道、收發(fā)數(shù)據(jù)所需的編碼與解碼。本文主要針對(duì)方案的軟件部分進(jìn)行了深入的系統(tǒng)研究。研究?jī)?nèi)容包括：串口通訊、DTU功能配置、數(shù)據(jù)流解析、軟件接口以及無(wú)線傳輸測(cè)試方法等。
　　首先是串口通訊部分。由于無(wú)論是使用AT指令對(duì)

3、3G模塊進(jìn)行功能配置，還是數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收，都是以串口通訊方式進(jìn)行，因此串口通訊程序較為基礎(chǔ)與關(guān)鍵。本文的串口通訊程序是以 Windows平臺(tái)下 C++窗體應(yīng)用程序的方式，使用.Net平臺(tái)SeraialPort類進(jìn)行開發(fā)的，串口通訊處理方式為屬性檢測(cè)。另外，為了簡(jiǎn)化后續(xù)復(fù)雜數(shù)據(jù)流解析工作，本文專門設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了功能豐富、靈活實(shí)用的緩存類，內(nèi)部包含了多個(gè)重載版本的“增刪改查”函數(shù)以供調(diào)用。
　　其次是DTU功能配置部分。首先研究了使用

4、串口通訊程序與3G模塊進(jìn)行AT指令自動(dòng)交互方法，得到了編程實(shí)現(xiàn)方式，包括可以通用的程序流程以及幾個(gè)特殊情況下的專用程序流程。隨后研究如何綜合使用多條AT指令實(shí)現(xiàn)對(duì)DTU的功能配置。本方案跳出了一般DTU方案里多點(diǎn)對(duì)中心的模式慣例，根據(jù)需求改用了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的模式。由于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式下收發(fā)雙方都是動(dòng)態(tài) IP，伴隨而來(lái)的是雙方建立連接時(shí)需要人工介入或者自動(dòng)連接時(shí)可能面臨的種種錯(cuò)誤情況。本文對(duì)DTU配置流程做了多次改進(jìn)嘗試后，采用雙方互發(fā)SMS短消息以

5、“請(qǐng)求與應(yīng)答”的方式建立可信任的握手，由此雙方得以正確順利地建立TCP/IP連接用作數(shù)據(jù)透明傳輸通道。以短信握手為基礎(chǔ)還進(jìn)一步研究并實(shí)現(xiàn)了DTU連接狀態(tài)自動(dòng)維護(hù)，即掉線重連的拓展功能。
　　然后是數(shù)據(jù)流解析部分。實(shí)際上，本方案TCP/IP透明傳輸模式并非真正意義上的透明傳輸，因?yàn)榻邮斩说臄?shù)據(jù)流中夾雜著其他硬件指示信息以及通知信息，需要通過(guò)數(shù)據(jù)流解析的方式將其剔除。在編程實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，除了按照AT指令手冊(cè)約定的格式進(jìn)行解析處理以外，還

6、在研究中發(fā)現(xiàn)了手冊(cè)未曾提及的多個(gè)特性與問(wèn)題，并相應(yīng)研究了處理措施，至此完成了DTU方案的核心內(nèi)容。
　　文章最后給出了實(shí)際應(yīng)用時(shí)DTU配置與傳輸程序的基本框架，以及獨(dú)立數(shù)據(jù)傳輸實(shí)驗(yàn)的方法。全部的研究?jī)?nèi)容經(jīng)過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)，并封裝為一個(gè)無(wú)線通訊子模塊以供雷達(dá)主程序調(diào)用。
　　經(jīng)過(guò)多次獨(dú)立傳輸試驗(yàn)以及系統(tǒng)聯(lián)調(diào)試驗(yàn)后總結(jié)出結(jié)論：由于TCP/IP透明傳輸過(guò)程缺少流速控制，在速率過(guò)大時(shí)可能發(fā)生通訊中斷，該情況不易被快速發(fā)現(xiàn)。在平均數(shù)據(jù)速