LED屏GPRS/CDMA无线组网应用方案 - 文章

LED屏GPRS/CDMA无线组网应用方案

作者：北京东方讯

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一、概述

由于传统的LED 显示屏的信息输入只能通过数据线与电脑直接连接来进行，因此对于传统LED显示屏来说不能满足远程信息实时发布的需要，因而不能构建大规模的联网式LED 屏信息发布系统。GPRS/CDMA无线网络的应用可以有效解决LED 显示屏远程组网的问题。该系统基于GPRS/CDMA DTU（无线数据传输单元），提供通用LED 通信控制RS232/ RS485/ RS422接口，实现对LED 显示屏的大规模的组网。无论是普通的文字条屏，还是大屏幕的图文屏，只要接上GPRS/CDMA DTU，就能马上打破传统LED显示屏的限制，成为能够大规模联网的无线LED显示屏信息显示屏。无线LED 信息显示屏是一种全新的信息媒体，一经面世，便被广泛的社会团体所接受，其“流动”显示和联网信息发布的特点更为广告界所推崇，成为一种全新的广告媒体。无论LED 显示屏放在何处，LED 显示屏的数量多少，系统的主控中心都能将信息准确、即时的发布到指定的某个或多个或全部的LED 显示屏上。无线LED显示屏信息发布系统能够极大的增强LED 显示屏作为信息显示载体发布信息的灵活性和实时性，为拓展LED 显示屏的应用发挥极大的功效。

二、系统特点

GPRS/CDMA无线LED屏联网系统具备如下特点：

1、组网规模大：传统LED显示屏的内容由电脑通过串口数据线发送，显示屏数量在规模上收到限制。无线LED条屏通过GPRS/CDMA无线网络来发送信息，采用TCP网络传输协议，终端联网数量不受限制可以多达上万个。

2、实时发布信息：传统LED显示屏只能固定地显示所控制器内存储的信息，如需发布新的信息只能通过电脑联机来更新信息。无线LED显示屏可以随时接收信息中心下发的信息。

3、不受距离限制：传统电子显示屏只能在短距离内使用，一般只有数十米，无线LED显示屏在全国范围内，只要无线GPRS/CDMA网络覆盖的地方都可以使用，不受距离和位置的限制。

4、安装维护方便：由于不需要铺设光缆或通讯电缆，所以无线LED显示屏的安装位置易于选择。产品采用模块化设计，便于维护和检修。

5、建设成本低：可充分利用现有GPRS/CDMA网络，设备安装即接通，而采用超短波通信时需要充分考虑现场环境，还需要配备天线铁架等附属设备。

6、安装调试简单，建设周期短：利用现有成熟GPRS/CDMA网络，系统投入运行时基本不需要调试，安装简捷。采用超短波通信时安装调试工作量大，要先进行现场信号测试，天线铁架架设，天线方向角度调试等工作。

7、数据传输速率高：GPRS/CDMS网络传送速率理论上可达171.2/372Kbps，实际应用时数据传输速率在40-80Kbps左右，而目前一般的超短波数传电台传送速率多为2.4kbit/s或更低。

8、系统的传输容量大。监控中心站要和每一个监控点实现实时连接。由于监控点数量众多，系统要求能满足突发性数据传输的需要，而GPRS/CDMA技术能很好地满足传输突发性数据的需要。

9、通信费用低，可按时间和流量进行收费。

10、系统易于扩展和维护。

三、系统组成

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LED屏无线联网系统有LED屏（含LED屏控制卡）、GPRS/CDMA DTU、信息发布中心三部分组成。

1、LED屏

LED 点阵电子显示屏是集微电子技术、计算机技术、信息处理技术于一体的大型显示屏系统。它以其色彩鲜艳，动态范围广，亮度高，寿命长，工作稳定可靠等优点而成为众多显示媒体以及户外作业显示的理想选择。同时也可广泛应用到军事、车站、宾馆、体育、新闻、金融、证券、广告以及交通运输等许多行业。

LED屏控制卡部分通过RS232/RS485/RS422串口与GPRS/CDMA DTU连接进行数据传送。

LED显示控制器简介

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产品性能特点：

1) 功能丰富，扩展性强；

系统设计完善，配套齐全，扩展性强，几乎适用于目前行业内所有接口类型的单元板（通过软件设置）。为用户提供良好的技术支持和应用开发平台。

2) 性能稳定，即接即用；

采用超大规模SOC器件，设计独特，结构严密，性能稳定。使用时无需调试，即接即用。

3) 低移位时钟，超高帧频，画面稳定；

采用独特的设计方法，实现了低移位时钟下的高帧频，画面稳定性极好，无闪烁。

4) 通讯接口丰富，通讯速度高；

可同时支持RS232、RS485接口。串口通讯波特率和地址可设，串口通讯速度可达115200 bit/S以上。板载通讯参数恢复默认设置跳线，方便调试维护。

5) 控制点数及容量；

支持双色可达512*16点（双色32个汉字），可存储100幅。

6) 支持集群显示管理；

7) 板载高精度RTC芯片，用无寿命担忧的超级电容代替传统的电池；

8) 支持定时自动开关屏，播放列表和播放计划编辑，实现无人值守；

9) 支持多种左移，连续左移等多种画面特技显示方式；

10) 支持多种时间显示格式；

11) 支持R、G数据间的交换显示；

12) 提供标准的数据库接口及其说明，便于用户进行二次开发；

13) 完全公开的通讯协议，便于用户进行个性化深层次开发应用；

14) 针对排号系统进行专门优化，便于用户操作控制，延长产品关键器件寿命100倍。

15) 行业内最小的物理尺寸（8cm * 5.3cm），便于用户集成安装。

16) 预留可扩展接口，可根据用户需要外接温湿度传感器、或定制增加其他功能。

2、GPRS /CDMA DTU特点及介绍

DTU是指数据终端设备（Data Terminal unit)，可以理解为下位GPRS/CDMA发射终端，在它的作用下对所传信息进行格式转换和数据整理校验。

DTU全称GPRS数据传输单元，在国内目前实际上对GPRS/CDMA DTU具有更加明确的约定：GPRS/CDMA DTU是专门用于将串口数据通过GPRS/CDMA 网络进行传送的无线设备。

◆内部集成TCP/IP协议栈

GPRS/CDMA 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MODEM的结合；它具备GPRS/CDMA拨号上网以及TCP/IP数据通信的功能。

◆提供串口数据双向转换功能

GPRS/CDMA 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/CDMA 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/CDMA 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/CDMA 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。

◆支持自动心跳，保持永久在线

GPRS/CDMA通信网络的优点之一就是支持GPRS/CDMA终端设备永久在线，因此典型的GPRS/CDMA 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。

◆支持参数配置，永久保存

GPRS/CDMA 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/CDMA 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。

◆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。

◆符合工业化设计适应恶劣环境能力更强
◆ RS232 串口速率高达230400 bps
◆ 支持RS232 三线标准或九线标准
◆ 内置TCP/IP 协议栈，支持TCP/UDP 网络协议
◆ 数据终端永远在线
◆ 掉线自动重拨功能
◆ 通过超级终端类似于AT 指令方式或专用设置程序来设置通信参数
◆ 设备之间透明传输/非通明传输
◆ 支持静态IP 或域名方式连接远程主机
◆ 供电：+5V，可根据客户需要定制宽电压输入+5V~+40V
◆ 耗电：待机状态230~330mA；上网状态450~460mA；传输状态460~470mA
◆ 工作温度：-40℃ ~ +70℃
◆ 储存温度：-50℃ ~ +85℃
◆ 支持RS232/RS485/RS422串口进行通讯

3、信息发布中心

控制中心放置一台安装系统软件的PC机或服务器，接入Internet与GPRS/CDMA DTU建立TCP连接进行LED屏的信息的实时发布及LED屏的控制及状态监控等作用。

四、安全可靠性

在系统安全方面，本公司除了采用大型、多用户的SQL数据库、系统对用户实现分级授权管理和提供防火墙功能及完善的数据备份功能外，对GPRS/CDMA网络无线数据监控中心还提供了安全技术解决方案，以确保数据安全可靠。

1、 IP 过滤技术

由于监控中心服务于GPRS/CDMA子网用户，所有访问客户的IP必为GPRS/CDMA子网内的IP ，即所有的用户必须通过CMNET才可能访问该服务器。因此，我们在系统中采用了IP过滤技术，对所有接受的数据包进行过滤，抛弃掉所有的非法IP数据报。这一过程就好像将系统置身于CMNET的防火墙保护之下，所有的非法用户只有先穿过了CMNET的安全防护才有可能访问到本系统，但对于安全措施非常强大的CMNET网络来说，这将是非常的困难。

2 身分授权和密码认证体系

采用IP过滤技术尽管可以防止一些非CMNET网段用户的侵袭，但由于系统处于GPRS/CDMA子网以外，IP过滤只能起到简单的安全防护，对于那些利用IP伪装技术的非法用户则无法识别。

由于该系统是专业化的服务系统，访问客户是预先确定的，利用这一特点，我们在系统中采用了用户ID和密码验证技术，系统中存储了有所客户端的MAC地址以及密码，对通过了IP过滤的数据包，再验证其ID号和密码。对于该系统以外的非法用户，获取合法的MAC地址和密码将十分困难，所以这一步极大可能地增加了系统的安全性。

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数据安全技术解决方案示意图

3、系统采用标准的SSL数据安全通讯协议在客户端和服务器端建立加密数据通道，保证私有数据传输的安全性；系统在应用层植入高可靠性的加密算法，使得数据在任何网络出错时都可以得到保证的高可靠性；采用MD5算法产生“报文摘要”已实现对所有发送报文的数字签名，保证了数据传输过程中的完整性，防止数据被篡改。

4 、访问过程跟踪

系统对所有的访问过程进行日志记录，包括用户身份、IP、时间、数字签名、操作事项等信息，向系统管理人员提供了详细、完整、有效的操作证明。

五、总结

该系统是采用控制技术、信息技术、GPRS/CDMA无线通信技术、系统工程技术等对传统的交通系统进行改造而形成的一种信息化、智能化的新型系统，采用此系统达到了减少施工时间，减低成本，信息实时发布的目的。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (11/18/2010)


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