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GPRS/CDMA行业应用中的TCP与UDP的比较

信息来源:gkong.biz  时间:2010-04-21  浏览次数:114

  中国移动、中国联通推行的GPRS网络、CDMA网络已覆盖大量的区域,通过无线网络实现数据传输成为可能。无线Modem采用GPRS、CDMA模块通过中国移动、中国联通的GPRS、CDMA网络进行数据传输,并通过TCP/IP协议进行数据封包,可灵活地实现多种设备接入,工程安装简单,在工业现场数据传输的应用中,能很好的解决偏远无网络无电话线路地区的数据传输的难题。同传统的数传电台想比较,更具有简便性、灵活性、易操作性,同时还降低了成本,无线Modem传输方案是现代化工业现场数据传输最好的选择方案。
  目前中国移动、中国联通提供的GPRS网络、CDMA网络的数据传输带宽在40Kbps左右,且受带宽的限制,数据采集方案最好采用于主动告警、数据轮巡采集、告警主动回叫等对传输带宽占用较少的采集方式。同时考虑对前置机实时采集方案的支持,无线Modem传输方案只能作为目前传输方案的补充。
  随着无线通讯技术的不断发展,无线传输数据带宽将不断提高,采用3G无线网络,数据传输带宽将达到2M,无线传输方案将逐渐成为监控传输组网的主要应用方案。
  目前,由于GPRS和CDMA固有的特性,在各个领域中GPRS和CDMA的应用也越来越广泛,但是关于传输中使用TCP/IP协议还是UDP协议,却争论很多。
  这里先简单的说一下TCP与UDP的区别:
  1.基于连接与无连接
  2.对系统资源的要求(TCP较多,UDP少)
  3.UDP程序结构较简单
  4.流模式与数据报模式
  5.TCP保证数据正确性,UDP可能丢包,TCP保证数据顺序,UDP不保证
  另外结合GPRS网络的情况具体的谈一下他们的区别:
  1.TCP传输存在一定的延时,大概是1600MS(移动提供),UDP响应速度稍微快一些。
  2.TCP包头结构
  源端口16位
  目标端口 16位
  序列号 32位
  回应序号 32位
  TCP头长度 4位
  reserved 6位
  控制代码6位
  窗口大小16位
  偏移量16位
  校验和16位
  选项 32位(可选)
  这样我们得出了TCP包头的最小大小.就是20字节.
  UDP包头结构
  源端口16位
  目的端口16位
  长度 16位
  校验和16位
  UDP的包小很多.确实如此.因为UDP是非可靠连接.设计初衷就是尽可能快的将数据包发送出去.所以UDP协议显得非常精简.
  3.GPRS网络端口资源,UDP十分紧缺,变化很快;而TCP采用可靠链路传输,不存在端口变化的问题
  工业场合的应用一般都有以下特点:
  1. 要求时时传输,但也有一些场合是定时传输,总的来说在整个传输过程中要求服务器中心端和GPRS终端设备能相互的、时时的传输数据。
  TCP本身就是可靠链路传输,提供一个时时的双向的传输通道,能很好的满足工业现场传输的要求。但是GPRS网络对TCP链路也存在一个限制:此条链路在长时间(大概20分钟左右,视具体情况而定)没有数据流量,会自动降低此链路的优先级直至强制断开此链路。所以在实际使用中也会采用心跳包(一般是一个字节的数据)来维持此链路。
  UDP由于自身特点,以及GPRS网络UDP端口资源的有限性,在一段时间没有数据流量后,端口容易改变,产生的影响就是从服务器中心端向GPRS终端发送数据,GPRS终端接收不到。具体的原因就是移动网关从中作了中转,需要隔一定时间给主机发UDP包来维持这个IP和端口号,这样主机就能主动给GPRS发UDP包了并且我在测试中发现,这个间隔时间很短,我在1多分钟发一次UDP包才能够维持,但是再长可能移动网关那边就要丢失这个端口了,此时如果主机想主动发数据给GPRS,那肯定是不行的了,只有GPRS终端设备再发一个UDP包过去,移动重新给你分配一个中转IP和端口,才能够进行双向通讯。
  2. 要求数据的丢包率较小。有些工业场合,例如电力、水务抄表,环保监测等等,不容许传输过程中的数据丢失或者最大限度的要求数据的可靠性。
  从这一点来看,很显然在无线数据传输过程中,TCP比UDP更能保证数据的完整性、可靠性,存在更小的丢包率。在实际测试中也是如此。以厦门桑荣科技有限公司提供的GPRS终端设备为例:TCP的在千分之9,UDP的在千分之17左右。
  3. 要求降低费用。目前有很大部分GPRS设备的应用都是取代前期无线数传电台,除了使用范围外,其考虑的主要问题就是费用。能降低费用当然都是大家最愿意接受的。和费用直接相关的就是流量了,流量低,费用就低了。
  虽然TCP本身的包头要比UDP多,但是UDP在实际应用中往往需要维护双向通道,就必须要通过大量的心跳包数据来维护端口资源。总的比较起来,UDP的实际流量要比TCP还要大。很多使用者在初期的时候并不了解UDP需要大量心跳包来维持端口资源这个问题,往往都认为UDP要比TCP更节省流量,实际上这里存在着一个误区。
  4. 在某些特定的应用场合,例如一些银行的时时交互系统,对响应速度要求很高,此时数据传输频率较快,不需要大量心跳包维持UDP端口资源,采用UDP就比较有利了。
  5. 在目前的1:N的传输模式中,既有多个GPRS终端设备往一个服务器中心传输数据,此时采用UDP会比TCP要好的多,因为UDP耗用更少的系统资源。但是在实际应用中却发现,很多用户还是采用TCP的传输方式,建立二级中心1:A(1:N),即每一个分中心对应N/A台设备,独立处理数据,再统一将数据传送到主中心。这样既能保证了传输过程中采用了TCP的传输协议,又能很好处理了中心服务器的多链路的系统耗用的问题。
  总的来说,TCP/IP协议更能满足目前各行业对远程数据传输的要求,它提供更稳定更便利的传输通道,很好的满足了远程数据传输的要求。

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