DTU -- 数据传输单元

DTU (Data Transfer unit)，是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。

硬件组成

DTU硬件组成部分主要包括CPU控制模块、无线通讯模块以及电源模块。

核心功能

1）内部集成TCP/IP协议栈

GPRS DTU内部封装了PPP拨号协议以及TCP/IP协议栈并且具有嵌入式操作系统，从硬件上，它可看作是嵌入式PC与无线GPRS MODEM的结合；它具备GPRS拨号上网以及TCP/IP数据通信的功能。

2）提供串口数据双向转换功能

GPRS DTU提供了串行通信接口，包括RS232,RS485,RS422等都属于常用的串行通信方式，而且GPRS DTU在设计上大都将串口数据设计成“透明转换”的方式，也就是说GPRS DTU可以将串口上的原始数据转换成TCP/IP数据包进行传送，而不需要改变原有的数据通信内容。因此，GPRS DTU可以和各种使用串口通信的用户设备进行连接，而且不需要对用户设备作改动。

3）支持自动心跳，保持永久在线

GPRS通信网络的优点之一就是支持GPRS终端设备永久在线，因此典型的GPRS DTU在设计上都支持永久在线功能，这就要求DTU包含了上电自动拨号、采用心跳包保持永久在线（当长时间没有数据通信时，移动网关将断开DTU与中心的连接，心跳包就是DTU与数据中心在连接被断开之前发送一个小数据包，以保持连接不被断开）、支持断线自动重连、自动重拨号等特点。

4）支持参数配置，永久保存

GPRS DTU作为一种通信设备，其应用场合十分广泛。在不同的应用中，数据中心的IP地址及端口号，串口的波特率等都是不同的。因此，GPRS DTU都应支持参数配置，并且将配置好的参数保存内部的永久存储器件内（一般为FLASH或EEPROM等）。一旦上电，就自动按照设置好的参数进行工作。

5）支持用户串口参数设置

不同用户设备的串口参数有所不同，DTU连接用户设备的串口时，要根据用户设备串口的实际参数对DTU端进行相应设置，保证用户设备的正常通信和可靠数据传输。

工作过程

GPRS DTU上电后，首先读出内部FLASH中保存的工作参数（包括GPRS拨号参数，串口波特率，数据中心IP地址等等，事先已经配置好）。

GPRS DTU登陆GSM网络，然后进行GPRS PPP拨号。拨号成功后，GPRS DTU将获得一个由移动随机分配的内部IP地址(一般是10.X.X.X)。也就是说，GPRS DTU处于移动内网中，而且其内网IP地址通常是不固定的，随着每次拨号而变化。我们可以理解为GPRS DTU这时是一个移动内部局域网内的设备，通过移动网关来实现与外部Internet公网的通信。这与局域网内的电脑通过网关访问外部网络的方式相似。

GPRS DTU主动发起与数据中心的通信连接，并保持通信连接一直存在。由于GPRS DTU处于移动内网，而且IP地址不固定。因此，只能由GPRS DTU主动连接数据中心，而不能由数据中心主动连接GPRS DTU。这就要求数据中心具备固定的公网IP地址或固定的域名。数据中心的公网IP地址或固定的域名作为参数存储在GPRS DTU内，以便GPRS DTU一旦上电拨号成功，就可以主动连接到数据中心。

具体地讲，GPRS DTU通过数据中心的IP地址（如果是采用中心域名的话，先通过中心域名解析出中心IP地址）以及端口号等参数，向数据中心发起TCP或UDP通信请求。在得到中心的响应后，GPRS DTU即认为与中心握手成功，然后就保持这个通信连接一直存在，如果通信连接中断，GPRS DTU将立即重新与中心握手。

由于TCP/UDP通信连接已经建立，就可以进行数据双向通信了。

对于DTU来说，只要建立了与数据中心的双向通信，完成用户串口数据与GPRS网络数据包的转换就相对简单了。一旦接收到用户的串口数据，DTU就立即把串口数据封装在一个TCP/UDP包里，发送给数据中心。反之，当DTU收到数据中心发来的TCP/UDP包时，从中取出数据内容，立即通过串口发送给用户设备。

通过有线的数据采集中心，同时与很多个GPRS DTU进行双向通信。这是目前GPRS DTU应用系统中最为常用的方式。

本质

DTU最基本的用法是：在DTU中放入一张开通GPRS功能的SIM卡，DTU上电后先注册到GPRS网络，然后通过GPRS网络和数据处理中心建立连接，如下图所示。这条连接涉及了无线网络运营商，因特网宽带供应商，用户公司的网络情况，以及用户的电脑配置等环节，因此要建立这条连接需要把各部分都配置好。

在本质上，DTU和数据处理中心建立的是SOCKET连接。DTU是SOCKET客户端，数据处理中心是SOCKET的服务端。SOCKET连接有TCP协议和UDP协议之分，DTU和中心要使用相同的协议，这个一般都有配置软件进行配置。给DTU配置好中心的IP地址和端口号后，则把DTU通过串口和用户的设备相连。

在下图所示中，DTU和水文、电力、气象、环保等设备连起来放置在现场。DTU上电后首先注册到移动的网络，然后发送建立SOCKET的请求包给移动，移动把这个请求发送到因特网。中心的服务端软件接收到请求后建立连接，并发送应答信息。DTU发送的请求信息是因特网上的数据包，有一些原因会阻止中心收到连接请求包，这样也就不能建立连接。最常见的有中心的电脑上有杀毒软件、防火墙等把这些数据包给屏蔽了。另一是中心电脑是通过路由器上网的，在路由器上要设置数据转发。SOCKET连接建立后就可以双向通信了。

DTU优点：

组网迅速灵活，建设周期短、成本低；网络覆盖范围广；安全保密性能好；链路支持永远在线、按流量计费、用户使用成本低。

DTU vs. RTU

RTU（Remote Terminal Units），中文全称为远程终端单元。

远程终端设备（RTU）是安装在远程现场的电子设备，用来监视和测量安装在远程现场的传感器和设备。RTU将测得的状态或信号转换成可在通信媒体上发送的数据格式。它还将从中央计算机发送来得数据转换成命令，实现对设备的功能控制。RTU主要应用于工业、农业、水利、电力、环保、气象、地震、交通、能源、商业领域等。

RTU的特点：

通讯距离较长；用于各种环境恶劣的工业现场；模块结构化设计，便于扩展；在具有遥信、遥测、遥控领域的水利、电力调度，市政调度等行业广泛使用。

RTU的主要功能：

采集状态量并向远方发送，带有光电隔离，遥信变位优先传送；
采集数据量并向远方发送，带有光电隔离；
直接采集系统工频电量，实现对电压、电流、有功、无功的测量并向远方发送，可计算正反向电度；
采集脉冲电度量并向远方发送，带有光电隔离；
接收并执行遥控及返校；
程序自恢复；
设备自诊断(故障诊断到插件级)；
设备自调；
通道监视；
接收并执行遥调；
接收并执行校时命令(包括GPS对时功能选配)；
与两个及两个以上的主站通讯；
采集事件顺序记录并向远方发送；
提供多个数字接口及多个模拟接口；
可对每个接口特性进行远方/当地设置；
提供若干种通信规约,每个接口可以根据远方/当地设置传输不同规约的数据；
接受远方命令,选择发送各类信息；
可转发多个子站远动信息；
当地显示功能，当地接口有隔离器；
支持与扩频、微波、卫星、载波等设备的通讯；
选配及多规约同时运行，如DL451-91 CDT规约，同时应支持POLLING规约和其他国际标准规约（如DNP3.0、SC1801、101规约）；
可通过电信网和电力系统通道进行远方设置。

RTU与DTU的区别

RTU一般用于监视、控制与数据采集的应用。具有遥测、遥信、遥调、遥控功能。通常都集成了模拟量与数字量的输入与输出、PMW控制、计数器、RS232和RS485接口，同时具备无线路由器的功能。

DTU是一个无线透传设备。是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。