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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存在的問題與不足，推出了借助GPRS移動數據通信平臺實現公交IC卡充值網點接入的解決方案。基于3G/4G無線技術的公交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、網絡介紹
3G/4G無線網絡是目前解決移動通信信息服務的一種較完美的業務，它是以數據流量計費、覆蓋范圍廣泛、數據傳輸速度更快。3G/4G無線的推出，為行業和企業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展創造了有利條件。與有線網絡相比，3G/4G網絡具有租用費用低、移動辦公，傳輸速度更快等優點。3G/4G的出現為企業和行業用戶開展無線辦公提供了一種新的選擇。
該系統采用先進成熟的3G/4G無線數據終端為遠程傳輸模塊，依托穩定、可靠的中國移動3G/4G無線網絡，系統運行可靠，數據采集實時性強。該系統有效的解決了其他通信方式存在的各種問題。在保證數據傳輸的及時、準確的前提下，將系統運行費用也降低到了最低；同時，通信鏈路由專業的運營商來維護，避免了用戶在使用監測系統的同時，還需要耗費很大精力去維護通信線路等問題；節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無線網絡，針對工業監控、交通管理、金融等行業的數據通信的應用開發的。與數據中心的接口設備一起提供透明數據傳輸通道，組成用戶專用數據網絡。
DTU：20Ppin RS232/RS485/TTL接口，內置式，適用于各種應用的二次開發。
廈門才茂3G/4G DTU是一款工業級無線數據傳輸設備，支持電信、移動、聯通三大運營商的無線網絡，設備為用戶提供TCP透明無線遠距離數據傳輸或者UDP透明無線遠距離數據傳輸的功能。
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、工控設備的數據透明傳輸到客戶的數據中心，實現對客戶端末設備的數據采集、數據傳輸、設備控制等功能。
該產品采用ARM9工業級高性能嵌入式處理器，以實時操作系統為軟件支撐平臺,超大內存,內嵌自主知識產權的TCP/IP協議棧；設備支持雙數據中心備份，以及多數據中心同步接收數據等功能；設備提供在線維持技術，保持數據終端永久在線，保存數據鏈路任何時候暢通，實現高速、穩定、可靠的TCP/UDP透明數據傳輸功能。針對網絡流量和產品功耗比較敏感的客戶，本產品支持語音、短信、數據觸發上線以及超時自動斷線的功能，降低流量降低產品功耗，實現低功耗功能。
該產品擁有ARM9工業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，產品性能穩定可靠。
該產品已廣泛應用于電力集中抄表、水表集中抄表、熱網監控、燃氣監控、水利監控、環保檢測、氣象檢測、地震監測，交通控制等等行業。
DTU原理框圖參見下圖：
四、系統網組
1.網終拓撲結構
本公交IC卡充值繳費系統由主機，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，實現數據交互，充值繳費終端設備將客戶充值繳費信息數據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無線網絡把客戶充值信息發送到公交集團數據中心。同時，充值終端設備實時接收由中心通過3G/4G DTU傳輸發來的數據指令完成相應控制功能。
公交集團數據中心通過3G/4G DTU接收來自各充值網點的信息數據，并對數據進行存儲、歷史趨勢分析、報表打印等信息查詢、統計及打印功能
1. 實時接收各充值網點充值數據信息。
2. 根據需要，查詢各充值網點充值數據信息情況，并在屏幕顯示或打印輸出。
3. 實時監視各充值網點工作狀態。
五、系統方案
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 IP+DNS 解析服務。此種方案先向 INTERNET 運營商申請 ADSL 等寬帶業務。 1) 中心公網固定IP：監控點直接向中心固定 IP 發起連接。運行可靠穩定，推薦此種方案。（固定 IP 費用比較貴） 2) 中心公網動態 IP+DNS 解析服務：大部分 IP 都是動態的，而且費用相對便宜。客戶先與 DNS 服務商聯系開通動態域名，動態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 IP，建立連接。此種方式可以大大節約公網固定 IP 的費用，但穩定性受制于 DNS服務器的穩定，所以要尋找可靠的 DNS 服務商。
- 根據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業務流程
3G/4G無線專網系統終端上網登錄服務器平臺的流程為：
1）用戶發出3G/4G登錄請求，請求中包括由移動公司為3G/4G專網系統專門分配的專網APN；
2）根據請求中的APN，SGSN向DNS服務器發出查詢請求，找到與企業服務器平臺連接的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，就可以攜帶數據包，對GPRS專網系統信息查詢和業務處理平臺進行訪問。
六、結束
以3G/4G無線網絡為基礎的無線數據系統有很廣泛的應用，3G/4G使互聯網進入無線領域，一直延伸到手掌上。除了支持傳統的互聯網應用，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據傳輸服務都可以應用，如對電力系統自動化、工業監控、交通管理、氣象、金融、環保監測、煤礦、油田、證券等行業領域的應用。
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