1 概述
    我國的3G網(wǎng)絡(luò)基本建設(shè)完成,，3G信號已基本能覆蓋各大中城市,。相比2G/2.5G網(wǎng)絡(luò)，3G網(wǎng)絡(luò)的最大優(yōu)點(diǎn)是打破了無線帶寬瓶頸的限制,，使無線應(yīng)用不再受網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制,。當(dāng)前國內(nèi)三種3G網(wǎng)絡(luò)(TD-SCDMA、WCDMA,、CDMA2000 EV-DO)標(biāo)準(zhǔn)可達(dá)到幾百K到幾兆位的帶寬,，基本能滿足如視頻傳輸?shù)雀鞣N需要高帶寬的應(yīng)用，大大拓展了無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域,。
    由于PC機(jī)系統(tǒng)功能強(qiáng)大,，集成了各種驅(qū)動和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧并具有USB主機(jī)接口，使用一般USB接口的3G上網(wǎng)卡即可連接網(wǎng)絡(luò),。而嵌入式設(shè)備運(yùn)行的程序軟件大多是前后臺模式或者是精簡的實(shí)時操作系統(tǒng),，一般只有RS-232、RS-485或CAN等接口,，無法像PC機(jī)一樣直接使用USB接口的3G上網(wǎng)卡進(jìn)行連接網(wǎng)絡(luò),，而且用于PC機(jī)無線上網(wǎng)的3G上網(wǎng)卡一般都是民用級設(shè)計(jì)，不能勝任嵌入式設(shè)備苛刻的工業(yè)級應(yīng)用,。
    目前讓嵌入式設(shè)備連接無線網(wǎng)絡(luò)的最佳解決方案是通過外接3G DTU,，只要有串口就能實(shí)現(xiàn)無線聯(lián)網(wǎng)。3G DTU是專門針對各種嵌入式設(shè)備無線聯(lián)網(wǎng)需求而設(shè)計(jì)的,，對嵌入式設(shè)備要求簡單,，不需要集成驅(qū)動和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，通過嵌入式設(shè)備的串口即可向網(wǎng)絡(luò)無線透明發(fā)送數(shù)據(jù),，而且3G DTU采用工業(yè)級設(shè)計(jì)方案,，可以穩(wěn)定可靠地應(yīng)用在各種苛刻、惡劣的工業(yè)現(xiàn)場,。
    本文主要講解由廣州致遠(yuǎn)電子有限公司設(shè)計(jì)及生產(chǎn)的3G DTU,，該3G DTU是一款基于3G WCDMA網(wǎng)絡(luò)的無線數(shù)據(jù)傳輸終端設(shè)備，其提供了全透明的數(shù)據(jù)通道,，可以方便地實(shí)現(xiàn)用戶嵌入式設(shè)備遠(yuǎn)程,、無線、網(wǎng)絡(luò)化的通信方式,。
2 產(chǎn)品特點(diǎn)
    由廣州致遠(yuǎn)電子有限公司設(shè)計(jì)及生產(chǎn)的WCDMA 3G DTU型號為ZWW-36A,，如圖1所示。該DTU由獨(dú)立的32位高性能工業(yè)級ARM9處理器和工業(yè)級3G模塊組成，內(nèi)部采用完善的系統(tǒng),，集成了各種硬件驅(qū)動和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧,，網(wǎng)絡(luò)通信性能優(yōu)異。

    ZWW-36A使用高性能ARM9處理器完成各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議處理及用戶數(shù)據(jù)交換,，避免由于處理器速度慢導(dǎo)致丟失數(shù)據(jù)或由于處理能力差導(dǎo)致傳輸速度慢等現(xiàn)象,。
    ZWW-36A使用的是WCDMA網(wǎng)絡(luò)，WCDMA網(wǎng)絡(luò)的HSDPA模式（下行鏈路）理論值可達(dá)7.2 Mb/s,，HSUPA（上行鏈路）理論值可達(dá)5.76 Mb/s,，完全可以滿足高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。
    ZWW-36A具有如下特點(diǎn)：
    · 工業(yè)級高速RS-232電平串行接口,，最高波特率921 600 b/s,；
    · 超大數(shù)據(jù)緩存區(qū)設(shè)計(jì)（收發(fā)各10 MB），采用動態(tài)劃分技術(shù),，高效使用緩存區(qū),；
    · 支持串口配置和USB接口配置，方便沒有串口的計(jì)算機(jī)使用,；
    · 支持短信配置與維護(hù),；
    · 使用工業(yè)級WCDMA模塊；
    · 內(nèi)嵌完備可靠的協(xié)議棧,，數(shù)據(jù)全透明傳輸,，用戶無需了解復(fù)雜的TCP/IP、PPP等協(xié)議,；
    · 支持?jǐn)?shù)據(jù)中心動態(tài)域名或IP地址訪問,；
    · 支持備用數(shù)據(jù)中心；
    · 支持?jǐn)嗑€自動重連功能,；
    · 具有連接時機(jī)可控功能,，節(jié)約流量；
    · 支持本地和遠(yuǎn)程圖形化向?qū)脚渲门c維護(hù),；
    · 支持?jǐn)?shù)據(jù)中心虛擬串口功能,，無縫銜接現(xiàn)有上位機(jī)軟件；
    · 在主流組態(tài)軟件中集成驅(qū)動,，使用簡便,；
    · 多重軟硬件可靠設(shè)計(jì)，復(fù)合式看門狗技術(shù),，使設(shè)備安全運(yùn)行,；
    · +6 V～+26 V寬范圍供電；
    · 可適應(yīng)高溫和低溫工作環(huán)境,，溫度范圍-20 ℃~+70 ℃。
2.1 傳輸速度
    ZWW-36A支持的最大串口波特率為921 600 b/s,，解決了傳統(tǒng)DTU串口速度慢的瓶頸,。其內(nèi)置高性能ARM9處理器,，能快速處理各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的DTU設(shè)計(jì)方案主控制器和無線模塊之間都是采用串口的通信方式,，串口波特率低導(dǎo)致整個DTU設(shè)備的速度上不去,，而ZWW-36A打破了傳統(tǒng)DTU的設(shè)計(jì)方案，其與3G模塊之間直接采用全速的USB2.0接口,，通信速度大幅提高,。
2.2 大緩存設(shè)計(jì)
    ZWW-36A內(nèi)置上下行各10 MB的緩存，避免出現(xiàn)由于網(wǎng)絡(luò)不通導(dǎo)致用戶數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象,。另外,，ZWW-36A的大容量緩存采用動態(tài)劃分技術(shù)，用戶可以根據(jù)實(shí)際要求設(shè)置最大包長,，從而提高緩存的利用率,。
    如最大網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包設(shè)置為1 460 B，10×1 024×1 024 B≈1 460×7 182,，這種配置使設(shè)備10 MB的緩存使用網(wǎng)絡(luò)負(fù)載為1 460 B為一幀的方式存儲,，最多可存儲7 182幀的數(shù)據(jù)。這種方式主要應(yīng)用在需要高速大數(shù)據(jù)量傳輸?shù)膽?yīng)用,，減少了網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷,，提高了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的利用率，進(jìn)而提高了網(wǎng)絡(luò)傳輸速度,。
    如最小網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包設(shè)置為64 B,，10×1 024×1 024 B≈64×163 840，這種配置使設(shè)備10 MB的緩存使用網(wǎng)絡(luò)負(fù)載為64 B為一幀的方式存儲,，最多可存儲163 840幀的數(shù)據(jù),。這種方式主要應(yīng)用在頻繁的小數(shù)據(jù)量傳輸?shù)膽?yīng)用，相對于固定幀長度的傳統(tǒng)方法,，該方案極大地提高了10 MB緩存的利用率,。
2.3 多種工作模式選擇
    ZWW-36A支持三種工作模式：永遠(yuǎn)在線、空閑下線和空閑掉電,。這三種工作模式的各工作參數(shù)對比如表1所示,。

2.4 支持硬件流控
    ZWW-36A支持的串口波特率高達(dá)921 600 b/s，對于嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用,，串口的高波特率意味著需要用戶的嵌入式設(shè)備具有比較強(qiáng)的處理能力,。而普通的DTU不支持硬件流控，對于高速的串口波特率,，用戶的嵌入式設(shè)備如果處理不過來會導(dǎo)致串口出現(xiàn)丟數(shù)的現(xiàn)象,。ZWW-36A支持硬件流控，可以根據(jù)用戶需要進(jìn)行配置是否使能硬件流控。
    禁止串口硬件流控功能后的硬件接線圖如圖2所示,，根據(jù)用戶的嵌入式設(shè)備的處理能力,，一般低波特率（≤115 200 b/s）可使用這種方式。

    使能串口硬件流控的硬件接線圖如圖3所示,，這種方式主要是針對串口高波特率（＞115 200 b/s）的應(yīng)用,，使能串口硬件流控杜絕了用戶嵌入式設(shè)備在高波特率下超負(fù)荷處理導(dǎo)致丟數(shù)的現(xiàn)象。

2.5 性能穩(wěn)定可靠
    ZWW-36A使用了雙重看門狗技術(shù),，并在軟件的各個層面建立錯誤處理機(jī)制,，確保設(shè)備能有多重的軟硬件保護(hù)，防止設(shè)備出現(xiàn)死機(jī),、不上線等現(xiàn)象,，滿足工業(yè)現(xiàn)場的應(yīng)用。
3 應(yīng)用示例
    社會的安全問題日漸得到人們的重視,，建立安全城市關(guān)系到社會經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展,。城市公交作為一個重要的公共場所，安全問題尤為重要,，本文利用3G DTU建立了一個城市公交的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng),，如圖4所示。

　　城市公交視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主控制板采用TI的達(dá)芬奇系列處理器工控主板,，該主板負(fù)責(zé)采集各種傳感信號（如溫度,、煙霧等），并處理視頻攝像頭的視頻信號,，通過3G DTU把各種傳感信號和視頻信號發(fā)送到監(jiān)控中心,，由監(jiān)控中心進(jìn)行管理和監(jiān)控。
4 小結(jié)
      3G DTU具有操作簡單方便,、穩(wěn)定可靠等特點(diǎn),，為用戶的嵌入式系統(tǒng)設(shè)備提供串口間高速的無線聯(lián)網(wǎng)功能，使用戶完全擺脫繁瑣復(fù)雜的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)操作,，更能專注于行業(yè)的應(yīng)用,。