電力系統(tǒng)GPRS應(yīng)用方案

1、電力系統(tǒng)GPRS應(yīng)用方案資源世代通信（深圳）有限公司2003年7月目 錄一、關(guān)鍵縮略語(yǔ)解釋二、GPRS技術(shù)介紹1、GPRS簡(jiǎn)介2、GPRS的優(yōu)點(diǎn)3、GPRS的網(wǎng)絡(luò)安全性三、項(xiàng)目需求分析1、現(xiàn)場(chǎng)人工操作面臨的問(wèn)題2、電力系統(tǒng)使用GPRS網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)越性3、GPRS網(wǎng)絡(luò)與其它方式的應(yīng)用方案比較4、GPRS網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)應(yīng)用的可行性四、方案設(shè)計(jì)1、GPRS在電力系統(tǒng)中部分應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D2、連接方案說(shuō)明2.1、總體方案說(shuō)明2.2、具體方案說(shuō)明3、連接方案安全性說(shuō)明一、關(guān)鍵縮略語(yǔ)解釋GPRS：通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)；X.25：分組交換網(wǎng)內(nèi)的一種通信協(xié)議；DDN：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)； GSM：全球移動(dòng)通信系統(tǒng)；APN：接

2、入名；MSISDN：移動(dòng)臺(tái)國(guó)際SDN號(hào)碼；IMSI：國(guó)際移動(dòng)臺(tái)號(hào)碼；PDP：分組數(shù)據(jù)協(xié)議；HLR：本地位置寄存器；DNS：域名服務(wù)器。SGSN：網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)；GGSN：網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點(diǎn)；BSS：基站子系統(tǒng)；PSTN：公共電話(huà)網(wǎng)絡(luò)；Internet：國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)；CDMA：碼分多址；DMA：時(shí)分多址。二、GPRS技術(shù)介紹1、GPRS簡(jiǎn)介業(yè)界通常將移動(dòng)通信分為三代。第一代是模擬的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，第二代是數(shù)字通信包括GSM、CDMA等，第三代是分組型的移動(dòng)業(yè)務(wù)，稱(chēng)為3G。GPRS（General Packet Radio Service）是通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)的縮寫(xiě),是介于第二代和第三代之間的一種技

3、術(shù)，通常稱(chēng)為2.5G，目前通過(guò)升級(jí)GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。稱(chēng)之為2. 5G是比較恰當(dāng)?shù)?，因?yàn)樗且粋€(gè)混合體，采用TDMA方式傳輸語(yǔ)音，采用分組的方式傳輸數(shù)據(jù)。GPRS是在目前GSM移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中增加SGSN、GGSN兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，在基站子系統(tǒng)中增加用于無(wú)線分組接入的分組控制單元來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而發(fā)展起來(lái)的一種新型承載業(yè)務(wù)，它可以向移動(dòng)用戶(hù)以分組交換的形式提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS 采用與GSM 同樣的無(wú)線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、同樣的頻帶、同樣的突發(fā)結(jié)構(gòu)、同樣的跳頻規(guī)則以及同樣的TDMA幀結(jié)構(gòu)，這種新的分組數(shù)據(jù)信道與當(dāng)前的電路交換的話(huà)音業(yè)務(wù)信道極其相似。因此，現(xiàn)有的基站子系統(tǒng)(BSS)從一開(kāi)始就可提供全面的GPRS 覆蓋。GPR

4、S網(wǎng)絡(luò)有四種編碼方案和八個(gè)時(shí)隙，且每個(gè)時(shí)隙都可以為活動(dòng)用戶(hù)所共享，在理想環(huán)境下理論傳輸最大速率為171.2kb/s，而目前實(shí)際應(yīng)用帶寬大約在40100Kbps，在此信道上提供TCP/IP 連接，可以用于INTERNET 連接、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葢?yīng)用。2、GPRS的優(yōu)點(diǎn)A：資源利用率高用戶(hù)只在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)期間才占用資源，多個(gè)用戶(hù)可高效率地共享同一無(wú)線信道；B：傳輸速率高可以提供高達(dá)115kb/s的傳輸速率(理論值171.2kb/s)；C：接入時(shí)間短能提供快速及時(shí)連接，幾秒種就可以注冊(cè)接入了；D：支持IP協(xié)議和X.25協(xié)議E、無(wú)線接入，方便快捷F、網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣GPRS網(wǎng)絡(luò)在全國(guó)大部分城市已經(jīng)覆蓋很理想了

5、；G、收費(fèi)合理，按量計(jì)費(fèi)實(shí)現(xiàn)永遠(yuǎn)在線，不進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，就不收取費(fèi)用，真正實(shí)現(xiàn)了按量計(jì)費(fèi)。3、GPRS的網(wǎng)絡(luò)安全性GPRS系統(tǒng)采用了基于GSM Phase2的安全措施，這些安全措施包括：用戶(hù)的鑒權(quán)、用戶(hù)身份的加密以及在MS和SGSN之間的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)加密。在GPRS系統(tǒng)中，用戶(hù)的鑒權(quán)由SGSN進(jìn)行。GPRS采用了一種適合于分組交換的優(yōu)化加密算法，它還可以在應(yīng)用層對(duì)不同的應(yīng)用實(shí)施特有的加密算法，網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)安全性與一般數(shù)據(jù)網(wǎng)類(lèi)似。三、項(xiàng)目需求分析1、現(xiàn)場(chǎng)人工操作面臨的問(wèn)題1、 用戶(hù)數(shù)量多，分布面廣，工作量大，工作效率低下；2、 誤差比較大，且?guī)щ娮鳂I(yè)，危險(xiǎn)性比較大；3、 需要大量人員現(xiàn)場(chǎng)工作，造成人力

6、、物力資源浪費(fèi)；4、 成本高，且不符合目前高科技高速發(fā)展的趨勢(shì)；2、電力系統(tǒng)使用GPRS網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)越性使用GPRS無(wú)線終端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線抄表、高壓電房無(wú)線監(jiān)控報(bào)警、無(wú)線路燈監(jiān)控、高壓線路無(wú)線監(jiān)控等，就可以解決人工現(xiàn)場(chǎng)操作所面臨的諸多問(wèn)題。結(jié)合GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)可知：利用GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程監(jiān)控，其網(wǎng)絡(luò)組建、平臺(tái)搭設(shè)、方案實(shí)施都比較方便；并且無(wú)需專(zhuān)門(mén)布線，投入設(shè)備比較少，通信費(fèi)用合理、低廉，投入資金將不會(huì)很大，并且后期升級(jí)、維護(hù)成本低?！帮L(fēng)險(xiǎn)小、見(jiàn)效快、網(wǎng)絡(luò)覆蓋好、實(shí)施方便快捷”正是選用GPRS網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲髢?yōu)勢(shì)所在。3、 GPRS網(wǎng)絡(luò)與其它方式的應(yīng)用方案比較方案?jìng)?/p>

7、輸距離傳輸速度實(shí)時(shí)性差錯(cuò)率數(shù)據(jù)量覆蓋范圍工程量線路投資維護(hù)量通信費(fèi)用電力載波近中實(shí)時(shí)高大中小無(wú)大低RS485總線近高實(shí)時(shí)無(wú)大小大大中低短信息遠(yuǎn)不確定非實(shí)時(shí)無(wú)小大小無(wú)無(wú)大有線電視網(wǎng)遠(yuǎn)高實(shí)時(shí)無(wú)大中大租用小大GPRS遠(yuǎn)高實(shí)時(shí)無(wú)大大小無(wú)無(wú)低4、GPRS網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)應(yīng)用的可行性根據(jù)GPRS網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，它是一種高速、高效的通用分組無(wú)線通信系統(tǒng)，允許移動(dòng)用戶(hù)經(jīng)分組方式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，特別適用于間斷的、突發(fā)的、頻繁的和少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。結(jié)合電力系統(tǒng)中的電力抄表系統(tǒng)應(yīng)用、變電房監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)用和路燈監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)可知，它們都是間斷性的、突發(fā)的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，正符合這個(gè)技術(shù)應(yīng)用特

8、點(diǎn)的特征，所以，GPRS網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)中做數(shù)據(jù)傳輸鏈路的應(yīng)用是非常適合的。全國(guó)很多在電力系統(tǒng)方面應(yīng)用GPRS網(wǎng)絡(luò)的成功案例表明，GPRS網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟了！四、方案設(shè)計(jì)1、GPRS在電力系統(tǒng)中部分應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D 2、連接方案說(shuō)明2.1、總體方案說(shuō)明電力局后臺(tái)監(jiān)控中心相應(yīng)服務(wù)器直接通過(guò)路由器和防火墻與DDN或者Internet等相連，服務(wù)器具有外部IP。各客戶(hù)端相應(yīng)數(shù)據(jù)采集終端的GPRS Modem登錄到GPRS網(wǎng)絡(luò)之后，通過(guò)中國(guó)移動(dòng)與其它網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)（DDN、Internet等）獲得外部IP，建立訪問(wèn)接入點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的通道。然后，數(shù)據(jù)采集終端的GPRS Modem通過(guò)連接通道，連

9、接到電力局后臺(tái)相應(yīng)的服務(wù)器，電力局后臺(tái)服務(wù)器就可以記錄各個(gè)數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備的連接信息了。至此，各個(gè)數(shù)據(jù)采集終端GPRS Modem和電力局后臺(tái)相應(yīng)的服務(wù)器之間就實(shí)現(xiàn)了相互的數(shù)據(jù)信息傳輸了。各個(gè)數(shù)據(jù)采集終端的GPRS Modem只與電力局后臺(tái)監(jiān)控中心相應(yīng)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，各數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備之間不相互傳輸數(shù)據(jù)。GPRS網(wǎng)絡(luò)為各個(gè)數(shù)據(jù)采集終端的GPRS Modem分配一個(gè)唯一的MSISDN號(hào)碼和一個(gè)IMSI號(hào)碼，可使后臺(tái)服務(wù)器方便識(shí)別數(shù)據(jù)來(lái)自于哪個(gè)數(shù)據(jù)采集終端。另外，當(dāng)電力局后臺(tái)監(jiān)控中心服務(wù)器與某個(gè)采集終端的GPRS Modem之間長(zhǎng)時(shí)間不傳送數(shù)據(jù)時(shí)，GPRS網(wǎng)絡(luò)仍可保持此Modem與監(jiān)控中心永遠(yuǎn)

10、在線相連接。在GGSN不支持此功能時(shí)，要求通信終端在被GPRS網(wǎng)絡(luò)激活后，立即發(fā)起PDP上下文激活請(qǐng)求2.2、具體方案說(shuō)明A、 無(wú)線抄表應(yīng)用GPRS電力抄表系統(tǒng)利用中國(guó)移動(dòng)現(xiàn)有的GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)，電表和后臺(tái)系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)交換都通過(guò)中國(guó)移動(dòng)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)，電力局監(jiān)控中心申請(qǐng)固定IP地址，在電力局建立后臺(tái)監(jiān)控中心服務(wù)器，所有電表經(jīng)過(guò)集中器和GPRS Modem通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)連至該服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)電表數(shù)據(jù)和監(jiān)控中心系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在線連接。居民用戶(hù)的用電數(shù)據(jù)由電表傳到集中器，集中器將數(shù)據(jù)傳至GPRS終端并通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送至電力局后臺(tái)監(jiān)控中心服務(wù)器系統(tǒng)。這樣就實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程無(wú)線抄表的功能。移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)利用

11、GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無(wú)線抄表，還可以隨時(shí)對(duì)某個(gè)區(qū)域、甚至某個(gè)電表進(jìn)行抽樣抄取，并且抄表便捷、快速。只需要一個(gè)操作員在遠(yuǎn)端配備一個(gè)專(zhuān)用的抄表軟件平臺(tái)，就可以方便、快速地完成之前需要大量人員前往現(xiàn)場(chǎng)花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間才能完成的工作任務(wù)！B、高壓電房無(wú)線監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)高壓電房?jī)?nèi)的變壓器通過(guò)FTU配網(wǎng)裝置，將采集到的環(huán)境參數(shù)和電度數(shù)據(jù)利用GPRS Modem通過(guò)中國(guó)移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到電力局后臺(tái)高壓電房監(jiān)控服務(wù)器，后臺(tái)服務(wù)器可根據(jù)所收到的數(shù)據(jù)信息的分析結(jié)果做出相應(yīng)的處理操作，包括環(huán)境超標(biāo)報(bào)警、非法入侵報(bào)警、電力超標(biāo)報(bào)警等。利用GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高壓電房無(wú)線監(jiān)控報(bào)警，就可以對(duì)這些變電房進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可隨時(shí)讀取某一

12、指定變電房?jī)?nèi)的環(huán)境參數(shù)和用電度數(shù)，以確定其安全情況和電力使用情況。監(jiān)控中心配備有報(bào)警器，當(dāng)某一變電房出現(xiàn)故障時(shí)，監(jiān)控中心可出現(xiàn)文字和聲音同時(shí)報(bào)警功能，以便對(duì)出故障的變電房及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理！C、無(wú)線路燈監(jiān)控系統(tǒng)利用GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行城市路燈監(jiān)控時(shí)，可以在監(jiān)控中心方便的修改、配置各個(gè)路段路燈的開(kāi)啟、關(guān)閉時(shí)間，以完成自動(dòng)控制；并可根據(jù)不同情況隨時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制！通過(guò)后臺(tái)服務(wù)器軟件，還可以方便的查出哪個(gè)路燈或者哪個(gè)路段的路燈出現(xiàn)了故障，然后派人及時(shí)去檢修處理。 D、高壓線路無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)利用GPRS網(wǎng)絡(luò)對(duì)高壓線路進(jìn)行監(jiān)控時(shí)，可以根據(jù)不同需求，實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓線路進(jìn)行監(jiān)視、報(bào)警、故障線路查詢(xún)等功能。不但避免了高壓作業(yè)

13、的危險(xiǎn)，而且還可以更及時(shí)、更快速的找出故障所在路斷。3、連接方案安全性說(shuō)明(1)由電力局的防火墻對(duì)終端ID和IP地址進(jìn)行過(guò)濾。(2)在各抄表終端發(fā)起PDP上下文激活請(qǐng)求時(shí)，SGSN可根據(jù)HLR中MSISN/IMSI、靜態(tài)IP地址，對(duì)抄表終端的MSISN/IMSI、靜態(tài)IP地址與HLR中注冊(cè)的是否一致進(jìn)行鑒權(quán)，以防止非法用戶(hù)的入侵。(3) 各監(jiān)控中心服務(wù)器可以給每個(gè)GPRS終端分配特有的用戶(hù)ID和密碼，交換機(jī)資深黑客即使偽造了合法的手機(jī)號(hào)，但是沒(méi)有監(jiān)控中心分配給GPRS終端的用戶(hù)ID和密碼，依然無(wú)法與監(jiān)控中心建立呼叫，而監(jiān)控中心可以周期性命令各電表數(shù)據(jù)采集點(diǎn)將用戶(hù)ID和密碼改掉。(4)GPRS系統(tǒng)采用了基于GSM Phase2的安全措施，其中包括：用戶(hù)的鑒權(quán)、用戶(hù)身份的加密以及在MS和SGSN之間的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)加密等。在GPRS系統(tǒng)中，用戶(hù)的鑒權(quán)由SGSN進(jìn)行。GPRS采用了一種適合于分組交換的優(yōu)化加密算法，它還可以在應(yīng)用層對(duì)不同的應(yīng)用實(shí)施特有的加密算法，