公交IC卡充值网点无线接入应用方案

摘要：本文提供了一种基于GPRS网络的公交IC卡充值网点无线接入系统原理和实现方案，简要介绍了GPRS技术的基本知识，描述了GPRS无线传输应用于公交IC卡充值网点无线接入的实现方法。通过实际应用，获得了理想的效果. 关键词：GPRS；DTU；Internet；公交IC卡；
一． 前言
　　随着交通部门信息化建设的起步，各大城市纷纷开通了公交车IC储值卡，该卡作为公交系统专用的电子钱包，可以在公交总站或指定的地点购买或充值，在公交大巴及部分中巴上使用，方便了乘车出行的市民。公交IC卡充值网点由于受到有线接入方式的限制，不能根据需要大量设置充值网点，使市民感觉很不方便，阻碍了公交IC卡的发卡和使用。 厦门才茂通信科技有限公司针对目前有线通信公交充值系统存在的问题与不足，推出了借助GPRS移动数据通信平台实现公交IC卡充值网点接入的解决方案。基于GPRS的公交IC卡充值网点无线接入方式，不再受到有限通信网的限制。
二．GPRS网络介绍
　　GPRS是目前解决移动通信信息服务的一种较完美的业务，它是以数据流量计费、覆盖范围广泛、数据传输速度更快。GPRS的推出，为行业和企业用户开展无线办公提供了基础设施平台，为推动移动办公的应用和发展创造了有利条件。与有线网络相比，GPRS网络具有租用费用低、移动办公，不受地域制约等优点。GPRS的出现为企业和行业用户开展无线办公提供了一种新的选择。
　　该系统采用先进成熟的GPRS 无线数据终端为远程传输模块，依托稳定、可靠的中国移动GPRS 网络，系统运行可靠，数据采集实时性强。该系统有效的解决了其他通信方式存在的各种问题。在保证数据传输的及时、准确的前提下，将系统运行费用也降低到了最低；同时，通信链路由专业的运营商来维护，避免了用户在使用监测系统的同时，还需要耗费很大精力去维护通信线路等问题；节约了用户的初期建设投资和运行维护费用。GPRS无线传输数据有以下优势：

　　1．覆盖地域广，目前移动通信网在全国的覆盖率95%以上，非边远地区覆盖率几乎100%。GPRS 用户可随意分布和移动自己的网络点，无须担心线路的维护或有线在移机时导致的通讯中断。建设新的监控点无需进行拉线，埋线等工作。较光纤，或专线系统投资较少，设备安装方便。通信距离远，在任何场合都可以设中心站。覆盖较好，比较很多无线数据网络（集群，双向传呼，CDPD，CDMA）而言，其网络覆盖是最好的。
　　2．终端价格比较低，与DDN相比，较DDN专线Modem其终端价格便宜很多。
　　3．GPRS资费便宜，计费合理。GPRS 资费包月比有线电话网络资费还便宜。公交IC卡充值数据采集业务没有大数据量的信息传输，不必要采用资费很高的专线（DDN、帧中继）。GPRS还可根据通信的数据量和提供的服务质量进行计费。在GPRS网中，用户只需与网络建立一次连接，就可长时间的保持这种连接，并只在传输数据时才占用信道并被计费，保持时不占用信道不计费。这样，营业点即不用频繁建立连接，也不必支付传输间隙时的费用。
　　4．GPRS能最好地支持频繁的、少量突发型数据业务。通信质量稳定可靠，永不掉线。
　　5．GPRS网络接入速度快，提供了与现有数据网的无缝连接。由于GPRS网本身就是一个分组型数据网, 支持TCP/IP、X.25协议，因此无需经过PSTN等网络的转接，直接与分组数据网（IP网或X.25网）互通，接入速度仅几秒钟，快于电路型数据业务。采用TCP/IP协议，较以前的无线数据网络（集群，双向传呼，GSM短信息）而言，网络接入更加直接方便。
三．厦门才茂GPRS DTU 简介
　　厦门才茂GPRS DTU是基于移动GPRS网络，针对工业监控、交通管理、金融等行业的数据通信的应用开发的。与数据中心的接口设备一起提供透明数据传输通道，组成用户专用数据网络。 DTU：20Ppin RS232/RS485/TTL接口，内置式，适用于各种应用的二次开发。 DTU原理框图参见下图：

DTU系统有下列组成部分：
32位 ARM9处理器
32M Sram & 16M Flash
Siemens公司高性能工业级GPRS模块MC39I
产品特点：
采用低功耗高性能的嵌入式处理器，可高速处理协议和大量数据
内嵌标准的TCP/IP协议栈，数据终端永远在线
支持全透明方式下多中心数据传输
支持根据域名和IP地址访问中心
多种工作模式选择，使用方便、灵活
软硬件看门狗设计，保证系统稳定
采用5V~35V电压，供电电源适应性更宽
抗干扰设计，适合电磁环境恶劣的应用需求
方便的系统配置和维护借口
支持串口软件升级和远程维护

四．系统网组 1.网终拓扑结构

　　本公交IC卡充值缴费系统由主机，充值缴费终端， 厦门才茂 GPRS DTU等设备组成。通过充值缴费终端设备与厦门才茂GPRS DTU相连，实现数据交互，充值缴费终端设备将客户充值缴费信息数据实时采集后通过串口通信方式送往GPRS DTU，在由DTU通过GPRS网络把客户充值信息发送到公交集团数据中心。同时，充值终端设备实时接收由中心通过GPRS DTU传输发来的数据指令完成相应控制功能。
　　公交集团数据中心通过GPRS DTU接收来自各充值网点的信息数据，并对数据进行存储、历史趋势分析、报表打印等信息查询、统计及打印功能
　　1. 实时接收各充值网点充值数据信息。
　　2. 根据需要，查询各充值网点充值数据信息情况，并在屏幕显示或打印输出。
　　3. 实时监视各充值网点工作状态。

五．系统方案
　　A. 公网方案
　　中心用一个服务器组作为中心接收，中心采用 ADSL 等 INTELNET 公网连接，采用公网固定 IP 或者公网动态 IP+DNS 解析服务。此种方案先向 INTERNET 运营商申请 ADSL 等宽带业务。 1) 中心公网固定IP：监控点直接向中心固定 IP 发起连接。运行可靠稳定，推荐此种方案。（固定 IP 费用比较贵） 2) 中心公网动态 IP+DNS 解析服务：大部分 IP 都是动态的，而且费用相对便宜。客户先与 DNS 服务商联系开通动态域名，动态域名解析软件网址如下：（可以先申请免费的二级域名进行测试）
　　花生壳域名解析 http://www.oray.net/mian
　　88IP 域名解析 http://www.88ip.com/ 注意：监控点先采用域名寻址方式连接 DNS 服务器，再由 DNS 服务器找到中心公网动态 IP，建立连接。此种方式可以大大节约公网固定 IP 的费用，但稳定性受制于 DNS 服务器的稳定，所以要寻找可靠的 DNS 服务商。
　　B. 专网方案
　　1、 根据客户内部网对网络安全的特殊要求，决定采用中国移动GPRS网络的专用APN形式入网：
　　通过一条2M专线接入移动公司GPRS网络，双方互联路由器之间采用私有IP地址进行广域连接，在移动认证路由器与用户认证路由器之间建立加密隧道。
　　为客户分配专用的APN，普通用户不能进入该APN。只有GPRS专网卡才能进入该APN网络，防止其他非法用户的进入。
　　用户在内部建立RADIUS服务器，作为内部用户接入的远程认证服务器（或在APN路由器内，启用路由器本地认证功能）。只有通过认证的用户才允许接入，用以保证用户内部安全。
　　用户在内部建立DHCP服务器（或在APN路由器内，启用DHCP功能），为通过认证的用户分配用户内部地址。
　　端到端加密：移动终端和服务器平台之间采用端到端加密，避免信息在整个传输过程中可能的泄漏。
　　双方采用防火墙进行隔离，并在防火墙上进行IP地址和端口过滤。

　　2．APN业务流程 GPRS专网系统终端上网登录服务器平台的流程为：
　　1）用户发出GPRS登录请求，请求中包括由移动公司为GPRS专网系统专门分配的专网APN； 　　
　　2）根据请求中的APN，SGSN向DNS服务器发出查询请求，找到与企业服务器平台连接的GGSN，并将用户请求通过GTP隧道封装送给GGSN；
　　3）GGSN将用户认证信息（包括手机号码、用户账号、密码等）通过专线送至Radius进行认证；
　　4）Radius认证服务器看到手机号等认证信息，确认是合法用户发来的请求，向DHCP服务器请求分配用户地址；
　　5）Radius认证通过后，由Radius向GGSN发送携带用户地址的确认信息；
　　6）用户得到了IP地址，就可以携带数据包，对GPRS专网系统信息查询和业务处理平台进行访问。
　　第六部分 结束语
　　以GPRS为基础的无线数据系统有很广泛的应用，GPRS使互联网进入无线领域，一直延伸到手掌上。除了支持传统的互联网应用，GPRS也可使无线终端支持B2B、B2C的电子商务和电子支付、股票交易、银行转帐等应用。GPRS同样可以应用于公司内部网(INTRANET)，基于IP的远程LAN接入，使无线终端成为LAN的延伸，几乎所有低速率的数据传输服务都可以应用，如对电力系统自动化、工业监控、交通管理、气象、金融、环保监测、煤矿、油田、证券等行业领域的应用。