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摘 要：GPRS DTU无线数据终端基于GPRS数据通讯网络，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，并通过无线通讯网络进行传送的无线终端设备，目前在全国区域自动气象站气象数据无线传输中广泛应用。针对县气象局区域站点数量多，布局分散，维护任务重，技术要求高，文章以作者长期对GPRS DTU的调试经验和实例，重点介绍利用内网穿透技术突破网络限制（无需设置路由器端口映射），达到外网访问内网主机的目的，为GPRS DTU调试检测工作提供便捷的网络通道。
关键词：新花生壳服务；内网映射；GPRS DTU调试
0 引言
区域自动气象站的广泛应用在提高天气预报准确率、服务地方社会经济建设、为决策部门提供决策依据、提高防灾减灾能力等方面发挥着重要的作用。随着区域自动站的大量使用，区域站受野外恶劣环境影响而出现各种故障，尤其是区域站的无线数据通讯故障，对调试维护的要求也日益突出。作为县局维护人员，如何对GPRS DTU模块进行简易测试，快速判断区域站数据传输故障原因，对提高区域站维修效率和维护水平有着积极意义。本文针对县局各种网络情况，尝试使用新花生壳服务突破内网限制，免除路由器端口映射的麻烦，为GPRS DTU的调试工作尤其是现场调试提供全方位的网络保障。
1 GPRS DTU应用现状和维护要求
1.1 GPRS DTU调试需求
甘肃省区域自动气象站的数据中心服务器设在省气象局。区域自动气象站故障中，GPRS DTU无线数据通讯故障占有较大比例，对县局维护人员来说，维修条件有限，现场环境（野外）不便，对DTU数据终端检测时难以直观了解DTU和数据中心的实时通讯情况。为了方便DTU测试，快速分析判断故障原因，有必要在本地设立临时服务端（DSC-DEMO无线数据中心演示程序），模拟数据中心服务器工作，使DTU和DEMO建立连接，可以为DTU调试检测工作带来极大便利。
1.2 GPRS DTU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将获得一个由移动运营商随机分配的内部IP地址（一般是10.X.X.X），通过移动网关来实现与外部 Internet公网的通信。
GPRS DTU主动发起与数据中心的通讯连接，并保持通讯连接一直存在。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主動连接数据中心。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[1-2]。
1.3 GPRS DTU调试的网络环境及要求
县气象局网络一般采用局域网共享上网，内网主机指定IP，外网IP根据不同宽带接入方式可以有固定公网IP、动态公网IP（IP地址由运营商随机分配），有些宽带运营商由于IPv4地址资源紧张，给用户分配内网IP地址。
由GPRS DTU工作过程可知，数据中心对应的公网要有固定IP或固定域名，通过设置路由器端口映射或使用内网穿透服务，从外网就可以访问安装有DSC-DEMO服务端的内网主机。
表1是两种映射方案对比：
1.4 新花生壳（内网穿透）客户端软件简介
新花生壳是全面升级的花生壳动态域名解析软件客户端，新花生壳支持NAT-DDNS技术（内网穿透动态域名解析服务），实现了内网穿透技术，同时继续支持公网版，无需公网IP，无需路由器端口映射，解决部分运营商无公网IP的问题，让映射添加更简单易用，帮助用户实现在内网IP地址环境下也能实现动态域名解析服务，使动态IP地址实时与服务器保持交流，绑定固定域名，让用户输入特定域名即可访问内网主机[3]。
用户下载安装运行新花生壳（内网穿透）客户端软件后，可以注册免费域名（建议使用付费域名，服务更稳定）。登陆客户端后在花生壳WEB管理界面添加映射，即可轻松实现内网穿透。
2 GPRS DTU和DSC-DEMO无线数据中心的连接调试
2.1 调试准备
2.2 新花生壳（内网穿透）客户端添加映射
新花生壳客户端运行后，点击客户端主界面的“内网穿透”，进入花生壳WEB管理界面，点右上角“添加映射”，选择自定义端口，输入域名、映射名称、内网主机IP地址和端口号，外网端口免费域名只能使用临时端口号（随机分配），点击确定，映射成功后添加一条映射记录，见表3：
点击客户端主界面的“自诊断”，出现如下信息：
花生壳 3.3.0.14073
Oray管理控制器->在线
正在解析DDNS服务域名：phddns60std.oray.net
正在检测服务器115.159.161.245->成功
正在检测服务器115.159.6.47->成功
已成功连接服务器（115.159.6.47）
正在解析转发服务域名：phfwba-std0.oray.net
正在检测服务器103.44.145.245->成功
已成功连接服务器（103.44.145.245）
说明花生壳服务器连接正常，动态域名IP地址已指向花生壳转发服务器。至此，网络限制已被突破，外网只要使用花生壳分配的这个域名+端口，就可以访问内网主机了。
用户也可以使用TCP-UDP Socket调试工具进行端口测试： （1）在内网主机创建TCP Servr服务端。
（2）远程控制外网主机创建TCP Client端，“对方Ip”：ygdz***.eicp.net；“对方端口”：26818。
（3）点击“连接”按钮进行Socket连接。连接成功后在TCP Server下面，自动增加了一个子连接，那么就表示通过TCP外网连接请求已经成功了，然后可以进行相互数据收发的测试。（因版面有限，不在附图）
2.3 DSC_ DEMO 设置
运行DSC_ DEMO服务端，点击菜单栏“设置”→“ 服务设置”，配置如下（见表4）：
确定后点击工具栏的“启动服务”按钮，DEMO信息窗口出现服务端启动的提示信息：“无线数据服务中心已启动端口5002---PC201407151520（10.166.241.202）”。
正确配置GPRS DTU主要参数后，DTU重新上电启动，主动连接DEMO成功后，DEMO会显示 DTU 登陆 ID 号、移动内网IP地址等信息（见图2）。
2.4 GPRS DTU参数配置
用RS232串口线和USB转RS232串口线连接好DTU和笔记本电脑，DTU供电使用12V直流电源，在电脑设备管理器中选取合适的COM端口号。打开DTU参数配置工具，主要配置以下参数（DTU调试完成后恢复原来参数配置），其他参数正常配置。详见表5
2.5 GPRS DTU、DSC-DEMO通讯测试
运行串口助手，DTU上电，注意串口助手接收窗口内出现的DTU状态信息，见图1：
GPRS DTU成功连接DSC-DEMO数据中心演示程序后，DEMO界面见图2：
用串口助手手动发送“景泰气象”，DEMO成功接收，点击DEMO终端登陆号码，在发送窗口发送数字“123456789”，串口助手接收正常。
在串口助手勾选“自动发送”，选择自动发送周期，如10000ms，则DEMO每隔10s接收到数据，用以连续察看DTU数据发送情况。还可根据DEMO数据接收计数器的累计次数分析是否有数据漏传情况出现。也可通过区域站有关设置对站点运行稳定性等情况做连续直观测试。有了网络支撑，用户可根据需要灵活应用，还可以安装其他的数据中心服务端软件进行相关测试。
2.6 DEMO服务端在WIFI环境中的连接
以上连接测试是DEMO主机处于单位局域网内，采用有线网络连接，对于以局域网静态IP为上网方式的WIFI网络（无线路由器WAN口IP为局域网静态IP），内网穿透是否可行，测试如下：
（1）拔掉主机网线，设置主机无线网络适配器（见表6），连接无线WIFI网络。
（2）花生壳客户端重新登录后，点击“自诊断”，查看花生壳服务器连接情况。
（3）花生壳服务器正常连接后，点击“内网穿透”并添加映射，映射成功后记录如表7：
（4）设置DTU的“DSC通讯端口”为36017（免费域名端口号不固定，使用不便，可以申请付费的固定端口号）。
（5）运行DSC-DEMO，“服务设置”中的“指定IP”设为192.168.0.102，启动DEMO服务。
（6）打开串口助手，DTU上电，注意察看DEMO，很快就有设备登录，DTU、DEMO又成功连接，内网穿透技术再次得到验证。
（7）由于在花生壳客户端同时添加了两个映射，所以DEMO主机无论使用哪个网络，只要保持DTU的“DSC通讯端口”和当前网络对应的域名端口号一致以及DEMO“服务设置”的IP与当前网络本机IP地址一致，DTU和DEMO就能顺利连接。
（8）对于远距离的DTU现场调试，笔记本电脑无4G网络时，可以使用智能手机的“移动网络共享”功能为笔记本提供WLAN热点，有关网络设置和内网映射同以上WIFI连接设置，经实际测试均能顺利成功连接。也可以使用智能手机（安装XT800移动版）远程控制单位的DEMO服务端主机（安装XT800 Windows版），查看和操作DEMO，配合调试工作。
3 結论
众多内网用户和无路由器管理权限的用户，如何将内网IP映射到公网，通过公网也能轻松访问，是用户关心的问题。新花生壳（内网穿透）服务可以在复杂的网络环境下提供内网映射，简单易用，给用户带来全新体验。使用内网穿透技术突破内网限制，为区域自动气象站无线通讯网络的调试提供了方便、快捷的网络保障。在互联网日益发展的今天，GPRS DTU无线数据传输在很多行业都有广泛应用，尽管应用的行业不同，但应用的原理是相同的，对DTU的应用调试亦可参考本文有关方法。
参考文献
[1]伍浏阳，周树功.基于GPRS通信的DTU数据服务中心的开发[J].唐山师范学院学报，2015，（5）：45-47.
[2]苏轶，刘树峰，王秀丽.区域自动站市县两级中心站管理方案[J].山东气象，2014，（4）：58-61.
（作者单位：景泰县气象局）
关键词：新花生壳服务；内网映射；GPRS DTU调试
0 引言
区域自动气象站的广泛应用在提高天气预报准确率、服务地方社会经济建设、为决策部门提供决策依据、提高防灾减灾能力等方面发挥着重要的作用。随着区域自动站的大量使用，区域站受野外恶劣环境影响而出现各种故障，尤其是区域站的无线数据通讯故障，对调试维护的要求也日益突出。作为县局维护人员，如何对GPRS DTU模块进行简易测试，快速判断区域站数据传输故障原因，对提高区域站维修效率和维护水平有着积极意义。本文针对县局各种网络情况，尝试使用新花生壳服务突破内网限制，免除路由器端口映射的麻烦，为GPRS DTU的调试工作尤其是现场调试提供全方位的网络保障。
1 GPRS DTU应用现状和维护要求
1.1 GPRS DTU调试需求
甘肃省区域自动气象站的数据中心服务器设在省气象局。区域自动气象站故障中，GPRS DTU无线数据通讯故障占有较大比例，对县局维护人员来说，维修条件有限，现场环境（野外）不便，对DTU数据终端检测时难以直观了解DTU和数据中心的实时通讯情况。为了方便DTU测试，快速分析判断故障原因，有必要在本地设立临时服务端（DSC-DEMO无线数据中心演示程序），模拟数据中心服务器工作，使DTU和DEMO建立连接，可以为DTU调试检测工作带来极大便利。
1.2 GPRS DTU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将获得一个由移动运营商随机分配的内部IP地址（一般是10.X.X.X），通过移动网关来实现与外部 Internet公网的通信。
GPRS DTU主动发起与数据中心的通讯连接，并保持通讯连接一直存在。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主動连接数据中心。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[1-2]。
1.3 GPRS DTU调试的网络环境及要求
县气象局网络一般采用局域网共享上网，内网主机指定IP，外网IP根据不同宽带接入方式可以有固定公网IP、动态公网IP（IP地址由运营商随机分配），有些宽带运营商由于IPv4地址资源紧张，给用户分配内网IP地址。
由GPRS DTU工作过程可知，数据中心对应的公网要有固定IP或固定域名，通过设置路由器端口映射或使用内网穿透服务，从外网就可以访问安装有DSC-DEMO服务端的内网主机。
表1是两种映射方案对比：
1.4 新花生壳（内网穿透）客户端软件简介
新花生壳是全面升级的花生壳动态域名解析软件客户端，新花生壳支持NAT-DDNS技术（内网穿透动态域名解析服务），实现了内网穿透技术，同时继续支持公网版，无需公网IP，无需路由器端口映射，解决部分运营商无公网IP的问题，让映射添加更简单易用，帮助用户实现在内网IP地址环境下也能实现动态域名解析服务，使动态IP地址实时与服务器保持交流，绑定固定域名，让用户输入特定域名即可访问内网主机[3]。
用户下载安装运行新花生壳（内网穿透）客户端软件后，可以注册免费域名（建议使用付费域名，服务更稳定）。登陆客户端后在花生壳WEB管理界面添加映射，即可轻松实现内网穿透。
2 GPRS DTU和DSC-DEMO无线数据中心的连接调试
2.1 调试准备
2.2 新花生壳（内网穿透）客户端添加映射
新花生壳客户端运行后，点击客户端主界面的“内网穿透”，进入花生壳WEB管理界面，点右上角“添加映射”，选择自定义端口，输入域名、映射名称、内网主机IP地址和端口号，外网端口免费域名只能使用临时端口号（随机分配），点击确定，映射成功后添加一条映射记录，见表3：
点击客户端主界面的“自诊断”，出现如下信息：
花生壳 3.3.0.14073
Oray管理控制器->在线
正在解析DDNS服务域名：phddns60std.oray.net
正在检测服务器115.159.161.245->成功
正在检测服务器115.159.6.47->成功
已成功连接服务器（115.159.6.47）
正在解析转发服务域名：phfwba-std0.oray.net
正在检测服务器103.44.145.245->成功
已成功连接服务器（103.44.145.245）
说明花生壳服务器连接正常，动态域名IP地址已指向花生壳转发服务器。至此，网络限制已被突破，外网只要使用花生壳分配的这个域名+端口，就可以访问内网主机了。
用户也可以使用TCP-UDP Socket调试工具进行端口测试： （1）在内网主机创建TCP Servr服务端。
（2）远程控制外网主机创建TCP Client端，“对方Ip”：ygdz***.eicp.net；“对方端口”：26818。
（3）点击“连接”按钮进行Socket连接。连接成功后在TCP Server下面，自动增加了一个子连接，那么就表示通过TCP外网连接请求已经成功了，然后可以进行相互数据收发的测试。（因版面有限，不在附图）
2.3 DSC_ DEMO 设置
运行DSC_ DEMO服务端，点击菜单栏“设置”→“ 服务设置”，配置如下（见表4）：
确定后点击工具栏的“启动服务”按钮，DEMO信息窗口出现服务端启动的提示信息：“无线数据服务中心已启动端口5002---PC201407151520（10.166.241.202）”。
正确配置GPRS DTU主要参数后，DTU重新上电启动，主动连接DEMO成功后，DEMO会显示 DTU 登陆 ID 号、移动内网IP地址等信息（见图2）。
2.4 GPRS DTU参数配置
用RS232串口线和USB转RS232串口线连接好DTU和笔记本电脑，DTU供电使用12V直流电源，在电脑设备管理器中选取合适的COM端口号。打开DTU参数配置工具，主要配置以下参数（DTU调试完成后恢复原来参数配置），其他参数正常配置。详见表5
2.5 GPRS DTU、DSC-DEMO通讯测试
运行串口助手，DTU上电，注意串口助手接收窗口内出现的DTU状态信息，见图1：
GPRS DTU成功连接DSC-DEMO数据中心演示程序后，DEMO界面见图2：
用串口助手手动发送“景泰气象”，DEMO成功接收，点击DEMO终端登陆号码，在发送窗口发送数字“123456789”，串口助手接收正常。
在串口助手勾选“自动发送”，选择自动发送周期，如10000ms，则DEMO每隔10s接收到数据，用以连续察看DTU数据发送情况。还可根据DEMO数据接收计数器的累计次数分析是否有数据漏传情况出现。也可通过区域站有关设置对站点运行稳定性等情况做连续直观测试。有了网络支撑，用户可根据需要灵活应用，还可以安装其他的数据中心服务端软件进行相关测试。
2.6 DEMO服务端在WIFI环境中的连接
以上连接测试是DEMO主机处于单位局域网内，采用有线网络连接，对于以局域网静态IP为上网方式的WIFI网络（无线路由器WAN口IP为局域网静态IP），内网穿透是否可行，测试如下：
（1）拔掉主机网线，设置主机无线网络适配器（见表6），连接无线WIFI网络。
（2）花生壳客户端重新登录后，点击“自诊断”，查看花生壳服务器连接情况。
（3）花生壳服务器正常连接后，点击“内网穿透”并添加映射，映射成功后记录如表7：
（4）设置DTU的“DSC通讯端口”为36017（免费域名端口号不固定，使用不便，可以申请付费的固定端口号）。
（5）运行DSC-DEMO，“服务设置”中的“指定IP”设为192.168.0.102，启动DEMO服务。
（6）打开串口助手，DTU上电，注意察看DEMO，很快就有设备登录，DTU、DEMO又成功连接，内网穿透技术再次得到验证。
（7）由于在花生壳客户端同时添加了两个映射，所以DEMO主机无论使用哪个网络，只要保持DTU的“DSC通讯端口”和当前网络对应的域名端口号一致以及DEMO“服务设置”的IP与当前网络本机IP地址一致，DTU和DEMO就能顺利连接。
（8）对于远距离的DTU现场调试，笔记本电脑无4G网络时，可以使用智能手机的“移动网络共享”功能为笔记本提供WLAN热点，有关网络设置和内网映射同以上WIFI连接设置，经实际测试均能顺利成功连接。也可以使用智能手机（安装XT800移动版）远程控制单位的DEMO服务端主机（安装XT800 Windows版），查看和操作DEMO，配合调试工作。
3 結论
众多内网用户和无路由器管理权限的用户，如何将内网IP映射到公网，通过公网也能轻松访问，是用户关心的问题。新花生壳（内网穿透）服务可以在复杂的网络环境下提供内网映射，简单易用，给用户带来全新体验。使用内网穿透技术突破内网限制，为区域自动气象站无线通讯网络的调试提供了方便、快捷的网络保障。在互联网日益发展的今天，GPRS DTU无线数据传输在很多行业都有广泛应用，尽管应用的行业不同，但应用的原理是相同的，对DTU的应用调试亦可参考本文有关方法。
参考文献
[1]伍浏阳，周树功.基于GPRS通信的DTU数据服务中心的开发[J].唐山师范学院学报，2015，（5）：45-47.
[2]苏轶，刘树峰，王秀丽.区域自动站市县两级中心站管理方案[J].山东气象，2014，（4）：58-61.
（作者单位：景泰县气象局）