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一、项目背景
　
目前，中国移动的GPRS商用业务已全面运行，联通也推出CDMA1X数据业务。在新一代的移动数据网络上，可以形成更多的商业运作模式，为用户提供更多、更好的应用服务。目前，国内外许多运营商都在加快3G的发展步伐，加大对3G的投入力度，开展3G业务。中国联通集团确定了以CDMA网络全面进军2.5G并布局3G的战略方向，开展CDMA网络的建设和基于CDMA业务，并全力向3G推进。在全国性的移动数据网络建成后，移动网络将以其方便快捷的特点替代有线网络并成为网络接入的主要方式之一。

2004年3月中国联通已开始将CDMA网络全部升级为CDMA1X。CDMA1X网络优势体现在强大的无线数据业务承载能力上。被称作2.75代的CDMA1X网络具有大容量、与互联网之间的无缝连接、最高达153.6kbps的速率等无可比拟的优势，为行业无线数据应用奠定了基础。 CDMA1X实际数据传输速度为80kbps，超过目前普通有线电话拨号上网的56kbps，约三倍于Modem 拨号上网（56kb/s）的速度，是平均30-40kbps的GPRS数据传输的2-3倍。足够的带宽可以很好地满足行业应用的需求，是目前实现行业应用数据通信最理想的平台。

目前移动数据的应用主要集中在公众服务和个人用户领域，但随着应用的逐渐深入，市场重心会从公众服务应用渐渐过渡到行业应用及企业级应用上。目前基于2.5G技术的移动数据网络已基本建成，但移动数据要真正成为主流应用，移动数据市场要真正得以启动，最终还要看它能够提供多少业务应用。运营商要发展更大的市场，还必须开拓具有较高利润的行业用户和企业级用户。

随着新一代移动数据通信业务的产生和全面投入，无线移动数据通讯的应用也越来越广泛。高速的数据传输和永远在线特点，配合按流量收费的资费方式，使移动数据通信通讯在工业控制、环境保护、道路交通、商务金融、移动办公、零售服务等行业中的应用具有无可比拟的性价比优势。随着以移动数据通信技术的迅猛发展，将其应用到工控领域，可以达到降低成本，简化结构等成效。

工业控制无线数传终端是以移动数据网络为通信平台，采用CDMA1X、GPRS、SMS、CSD等承载方式，服务于行业用户的数据传输业务，特别适用于间断性的、突发性的和频繁的、少量的数据传输，尤其适用于M2M领域的应用。

无线数传终端的应用前景是非常广泛的，产品具有使用成本低、准确性高、对环境适应性好、易于安装、易于维护等特点，能够为用户提供高速、永远在线、可靠的数据传输服务和虚拟专用数据通信网络服务，完全能够满足行业数据采集、传输和监控的需要。

移动数据通信应用于工业控制领域具有以下优势：

（1）提供移动广域IP连接

可充分利用全国范围的网络，方便、快速、低成本地为移动终端提供远程接入服务；

（2）传输速率高

如GPRS的数据传输最高可达到115kbps～170kbps，实际传输速率可达到30-50kbps，是56k Modem速率的两倍；CDMA1X最高速率达153.6kbps，实际数据传输速度为80kbps，约三倍于Modem 拨号上网（56kb/s）的速度。完全可以满足用户应用需求；

（3）接入时间短，可快速建立连接，平均耗时为几秒

移动数据通信应用于工业控制领域具有以下优势：

（4）基于包交换，提供实时在线功能

移动终端可始终处于连线和在线状态，这将使访问服务变得非常简单、快速；

（5）按流量收费价格便宜

目前中国移动正大力开拓基于GPRS的行业应用市场，其产品包括企业无线VPN组网、移动办公、无线数据传输以及查询(如煤气抄表、电力监控、销售数据传输)，应用领域包括金融、交通物流、公用事业、政府等。其中广州移动提出要在今年内推出10多项新的行业应用。目前，CDMA1X移动网络也逐渐应用到行业领域。上海市出租汽车公司已经采用CDMA1X建设车辆调度系统，通过在出租车上安装了CDMA1X 调度终端，借助CDMA1X网络，进行实时调度，减少出租车的空驶率。街头福利彩票销售点也开始采用CDMA1X的技术，保证在缺少有线网络资源的地方，实现福利彩票的联网销售。广州联通已成功开展CDMA移动POS系统在行业领域的应用，目前广州联通已经和中国银联达成了协议，将在广州开始CDMA无线POS业务。CDMA移动POS系统可在银行和零售业用户之间，提供现金结账终端等业务。移动数据通信还有更为广阔的应用，包括：无线警务系统、无线POS机、无线报警、监控系统等。

随着移动数据网络的逐渐成熟，特别是第3代移动通信网络的建立，各种移动数据应用将会迅速发展。

二、JAVA在无线数据中的应用
目前已有越来越多的开发商把Java虚拟机放到无线数传终端设备中， Java已经成为无线数传终端设备软件平台的标准配置。Java技术具有开放性、安全性和跨平台性的特点。Java虚拟机可以为工业无线数传终端搭建一个的标准运行平台。采用Java编写的应用程序可以运行在不同的操作系统和芯片上，不同设备厂商的设备可以更好的兼容，同时用户通过Java虚拟机可以方便地下载应用程序，终端设备的软件功能可以随时增加和升级。可以建立完整、高效的无线数据增值服务产业链，从而为用户提供灵活、个性化、内容方式多样的服务。

随着Java技术的发展，Java技术被细分为针对企业应用的J2EE、针对桌面系统应用的J2SE以及用于嵌入式设备和消费类电子产品的J2ME三种版本，以满足不同设备的需要。

Sun公司的J2ME（Java 2平台微版）是专门为满足移动终端设备而设计的。它是将Java技术优化，使之专门为在具有有限处理和显示资源的设备上运行的技术。目前，该技术已在手机领域获得了大量应用，以KJava编程语言为手机开发应用程序，可以为手机用户提供游戏、个人信息处理、电子地图、股票等服务程序。

在J2ME中，针对移动终端专门推出了MIDP/CLDC。CLDC所定义的类库是针对资源有限的嵌入设备制定的，它定义了最基本的Java类库和基本的网络支持类库。MIDP可以看作是建立在CLDC基础之上的更高级的类库，它主要针对垂直市场的需求来定义Java类库的最小集合。针对移动终端，MIDP定义了UI，存储和更高级的网络支持类库。

JAVA虚拟机使得应用软件可以真正实现跨平台运行在带有Java虚拟机的任何硬软件系统上执行。J2ME将Java的应用环境由单独的Java虚拟机扩展到一个Java虚拟机网络，为实现智能监控提供了一个良好的计算平台。

J2ME具有以下特点：

（1）和业务无关：它不需要考虑数据传输的具体业务、数据内容和工作背景，在任何系统中都可以独立完成数据传输的要求。支持WINDOWS、Linux.、UNIX系统。

（2）极大地减少开发工作量：Java虚拟机屏蔽了不同机器平台和操作系统的异构性，它提高了应用软件编程的抽象级别，使得用户只需在高层的对象接口上进行编程，而不必处理底层的通信协议，简化了应用软件的编程，极大地减轻了开发工作量，并避免了编码过程导致的系统纰漏。

（3）强大的可伸缩性：J2ME可以把工业控制系统变成动态的、灵活的和易管理的系统。J2ME的自形成特性提供了一种自动相互发现和加入J2ME网络来组成服务联盟的能力，可以使各种工业控制设备以一种简捷的方式实现集成和互操作。J2ME的动态性使得每个工业控制设备可以灵活地加入和离开J2ME服务。整个系统仍具有良好的可伸缩性。

三、JAVA技术的优势
Java是一种开放性的可扩展的互联网编程语言，特点是应用程序只需编写一次，就可在多种无线设备上使用。

J2ME的主要优点是用户可以利用不同厂商的产品来运行同样的内容，可将代码从一种设备移植到另一种设备，能够进行安全的网络传输活动，甚至是通过互联网提供一种完全实时的运行环境。这种环境允许运行无需很高网络带宽但更具交互性的应用程序，并可进行脱机操作。

对于用户来说，J2ME为动态部署无线数据应用提供了一种安全的平台。J2ME通过对易用的、图形化的交互式服务的支持使无线数据应用将能够更好地发挥其潜力，而且能够更好地支持多媒体应用。在Java技术的帮助下，传统的工业控制应用可以延伸到无线空间。

将J2ME应用于工业控制领域是本项目开发的重点内容。工业控制系统由不同结构的检测仪器和传感器构成，这些设备的CPU和作业结构均有不同。目前我国已有部分厂家生产基于移动数据网络的工业用调制解调器产品，但还没有开发出支持J2ME的无线数传终端产品，各种工业监控应用程序难以适应在不同的操作系统和平台上应用的需求，不能很好地满足工业控制系统的要求。移动数据通信技术成功应用于工业控制领域的关键是要使各种应用程序能够在不同结构的工业设备上的运行，而采用Java技术可以很好地解决这一问题。JAVA技术的最大好处是通过JAVA语言编写的应用程序与设备的操作系统平台无关，可以实现了"一次编程，到处可用"。

由于Java平台建筑于虚拟机之上，对于虚拟机以上的层次是平台无关的。JAVA虚拟机运行在一个解释器上，解释器用来解释Java编译器编译后的程序。通过Java编译器能产生一种结构中立的目标文件格式，使编译码可以在不同的处理器上运行。这使得Java成为一个与平台无关的计算机语言，只要不同的操作系统上的虚拟机满足同样的规范和标准，Java应用程序不用修改即可在不同的软硬件平台上运行。

在工业控制系统中利用J2ME技术，不但可实现嵌入式环境中基于服务级的互操作，使系统具有很好的灵活性和可靠性，而且可以降低系统的开发难度。J2ME是一种全新的构建无线数传终端系统的技术，具有动态的、自形成的和自管理的特性，它是一种真正的基于服务的无线数传终端体系结构，利用J2ME可以使得软件和硬件自发地结合起来，可用于构建动态的无线数传终端平台。同时，基于Java的J2ME技术提高了无线数传终端系统编程的抽象级别，简化了无线数传终端系统的开发。

将Java技术应用到无线数传终端产品中主要具有以下几个方面的好处：

（1）通过Java移动设备，用户可以从网络上获取各种应用软件，来实现个性化设置。

（2）易于开发和维护

使用Java技术，能够对具有网络连接特性的终端设备进行远程管理，使设备开发人员能够在产品投放市场后在设备上添加新的功能，或是对设备上的软件进行升级和维护。Java还使交叉开发更加容易。开发人员可以在没有目标硬件环境的情况下，在PC上对应用进行开发调试。当具备目标平台后，再通过网络或其他方式把代码加载到设备中去。

（3）代码的可重用性

随着嵌入式技术的成熟，嵌入式系统变得越来越庞大和复杂，使一个产品能够重用另一个产品的部分组件甚至整个应用而不是完全重新开始设计就变得非常重要。Java环境则使组件能够适应多种产品和软硬件平台，提高开发效率。

四、基于JAVA的无线数据应用解决方案
J2ME技术目前在手机行业取得了较大成功，已经成为手机增值开发平台的业界事实标准，它创造性解决了不同软硬件平台上统一应用开发的问题。把这个思路引入到工业控制无线数传终端，具有广阔的市场前景。

在工业控制系统中利用J2ME技术，不但可以降低系统的开发难度、实现嵌入式环境中基于服务级的互操作，而且可使系统具有很好的灵活性和可靠性。使无线数传终端实现了模块化、构件化设计，大大提高了系统的可扩展性与可扩充性。JAVA嵌入式软件具有标准的程序接口和协议，可解决应用互联带来的各种问题，消除不同软件、硬件系统之间的异构问题，可支持各种通讯协议、各种通讯服务模式、传输各种数据内容、数据格式翻译、流量控制、数据加密、数据压缩等；JAVA嵌入式软件还可解决安全控制、并发控制、可靠性保证、效率保证等，实现了数据资源的有效共享，并能提供基于不同平台的丰富的开发接口、支持流行的开发工具。

在工业控制系统中使用J2ME技术的优势：

提供了一种独立于厂商的服务平台，使得不同厂商的现场控制系统可以相互兼容。

将工业控制系统中每个设备提供的功能都可以映射成J2ME服务，使其不仅可以被现场总线使用，而且还可以被支持J2ME的任何设备（如PDA）来访问；

简化网络编程，提高系统的安全性；

将Java技术应用到无线数传终端产品中主要具有以下几个方面的好处：

将Java技术应用到无线数传终端产品中主要具有以下几个方面的好处：

可以容易地连接到Internet，这样系统变成了开放的，提高了设备的可访问性；

使工业控制系统中的设备可以与家用消费电器和自动化设备通信，增强设备的功能。

1、产品简介

基于JAVA的工业控制无线数传终端是根据工业控制领域行业用户需求特点专门设计开发的。具有良好的扩展性和可移植性。产品提供完整的PPP 协议及上层TCP/IP 协议，具有路由功能，提供100BaseT以太网接口、RS232、RS485等多种标准接口。产品具有性能高、体积小、供耗低、组网灵活、配置简单、扩展性强的特点，支持实时数据采集、远程监控、营业网点接入等各种行业应用。可广泛应用于工业现场控制、数据采集、交通监控、远程业务点接入等多种领域，也可以内置于控制面板，智能仪表等设备中，充分满足行业用户开展无线数据应用的需求。

无线数传终端产品系列包括：

（1）无线数传终端

内建TCP/IP 功能及标准的串行端口功能，集成工业级GPRS/CDMA1X 模块，并提供完备的电源系统，使用方便简洁。

GPRS 无线数传终端

CDMA1X 无线数传终端

（2）嵌入式开发板

内建TCP/IP功能及标准的串行端口功能，用户可灵活选配GPRS/CDMA1X模块，自定义产品尺寸。该嵌入式开发板便于二次开发和快速整合到用户原有系统，并通过软硬件整体解决方案满足行业用户快速开发无线网络应用的需要。

2、技术来源

中联科技开发的无线数传终端产品核心技术来源于国家“863”计划《无线移动自组织互联网技术及实验系统研制》技术成果，产品具有两方面的核心技术：（1）具有完整的嵌入式TCP/IP协议和GPRS、CDMA公众无线数据网络通信。（2）具有针对应用的J2ME开放开发平台。目前，相关产品多集中在以PC机为架构扩展通信模块，利用PC上的资源来完成相应工作的公用市场，其中代表性产品就是GPRS、CDMA无线上网卡。其特点是产品价格较高，同时应用对行业没有深入渗透，难以形成行业规模产业。

目前移动数据网络设备处于一个新兴的蓬勃发展阶段，由于GPRS、CDMA公众无线数据网络采用TCP/IP 技术，因此相应的行业工控终端首先要解决TCP/IP 相关技术的长期积累。国内目前的技术方案多采用传统8051单片机增加简单的PPP协议来实现，而我们开发的无线数传终端产品是在已成熟的宽带路由器和SNMP 网管设备等产品的基础上发展起来的全新系列产品，硬件采用全新的ARM7 32位嵌入式RISC CPU，处理能力及系统资源提高10倍以上；软件上采用完整的嵌入式OS及TCP/IP协议包，整体方案具有如下技术优势：

（1）完整TCP/IP协议，具有100BaseT网络接口及完整的IP 路由功能。

（2）针对应用具有TCP 可靠连接方式，专为金融交易应用而设计。

（3）内嵌WEB Server 配置方式，方便直观。

（4）支持TELNET、SNMP等网络管理功能，适合行业应用。

（5）支持远程维护，具有远程配置、远程升级和重启动的功能。

目前公司在嵌入式TCP/IP技术、产品及市场方面都取得了较大成功。

3、产品结构和工作原理

产品以32位嵌入式处理器为核心，可对数据进行处理，采用嵌入式实时多任务操作系统，支持协议转换和透明数据传输，可提供各种应用定制的嵌入式软件的代码空间，根据具体设备应用，可在嵌入式专用处理器上开发新软件，还可提供定制的中心主机软件。

系统从硬件上主要分为电源、移动通信模块、嵌入式RISC CPU、存储系统和逻辑控制电路、接口驱动电路等五个部分，如图所示。接口驱动支持同步和异步通信，采用和集成第三方的移动通信模块。