電力系統(tǒng)GPRS應(yīng)用方案

電力系統(tǒng)GPRS應(yīng)用方案資源世代通信（深圳）有限公司2023年7月目錄TOC\o"1-3"\h\z一、關(guān)鍵縮略語解釋 ２二、GPRS技術(shù)介紹 ２1、GPRS簡介 ２2、GPRS的優(yōu)點 ３3、GPRS的網(wǎng)絡(luò)安全性 ３三、項目需求分析 ３1、現(xiàn)場人工操作面臨的問題 ３2、電力系統(tǒng)使用GPRS網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)越性 ４3、GPRS網(wǎng)絡(luò)與其它方式的應(yīng)用方案比較 ４4、GPRS網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)應(yīng)用的可行性 ４四、方案設(shè)計 ５1、GPRS在電力系統(tǒng)中部分應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D ５2、連接方案說明 ５2.1、總體方案說明 ５2.2、具體方案說明 ６3、連接方案安全性說明 ７一、關(guān)鍵縮略語解釋GPRS：通用分組無線業(yè)務(wù)；X.25：分組互換網(wǎng)內(nèi)的一種通信協(xié)議；DDN：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)；GSM：全球移動通信系統(tǒng)；APN：接入名；MSISDN：移動臺國際SDN號碼；IMSI：國際移動臺號碼；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；GGSN：網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點；BSS：基站子系統(tǒng)；PSTN：公共電話網(wǎng)絡(luò)；Internet：國際互聯(lián)網(wǎng)；CDMA：碼分多址；DMA：時分多址。二、GPRS技術(shù)介紹1、GPRS簡介業(yè)界通常將移動通信分為三代。第一代是模擬的無線網(wǎng)絡(luò)，第二代是數(shù)字通信涉及GSM、CDMA等，第三代是分組型的移動業(yè)務(wù)，稱為3G。GPRS（GeneralPacketRadioService）是通用分組無線業(yè)務(wù)的縮寫,是介于第二代和第三代之間的一種技術(shù)，通常稱為2.5G，目前通過升級GSM網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)。稱之為2.5G是比較恰當(dāng)?shù)?，由于它是一個混合體，采用TDMA方式傳輸語音，采用分組的方式傳輸數(shù)據(jù)。GPRS是在目前GSM移動通信網(wǎng)絡(luò)中增長SGSN、GGSN兩個節(jié)點，在基站子系統(tǒng)中增長用于無線分組接入的分組控制單元來實現(xiàn)，從而發(fā)展起來的一種新型承載業(yè)務(wù)，它可以向移動用戶以分組互換的形式提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS采用與GSM同樣的無線調(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)前的電路互換的話音業(yè)務(wù)信道極其相似。因此，現(xiàn)有的基站子系統(tǒng)(BSS)從一開始就可提供全面的GPRS覆蓋。GPRS網(wǎng)絡(luò)有四種編碼方案和八個時隙，且每個時隙都可認(rèn)為活動用戶所共享，在抱負(fù)環(huán)境下理論傳輸最大速率為171.2kb/s，而目前實際應(yīng)用帶寬敞約在40－100Kbps，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A：資源運用率高用戶只在發(fā)送或接受數(shù)據(jù)期間才占用資源，多個用戶可高效率地共享同一無線信道；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：接入時間短能提供快速及時連接，幾秒種就可以注冊接入了；D：支持IP協(xié)議和X.25協(xié)議E、無線接入，方便快捷F、網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣GPRS網(wǎng)絡(luò)在全國大部分城市已經(jīng)覆蓋很抱負(fù)了；G、收費合理，按量計費實現(xiàn)永遠(yuǎn)在線，不進(jìn)行數(shù)據(jù)互換，就不收取費用，真正實現(xiàn)了按量計費。3、GPRS的網(wǎng)絡(luò)安全性GPRS系統(tǒng)采用了基于GSMPhase2的安全措施，這些安全措施涉及：用戶的鑒權(quán)、用戶身份的加密以及在MS和SGSN之間的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)加密。在GPRS系統(tǒng)中，用戶的鑒權(quán)由SGSN進(jìn)行。GPRS采用了一種適合于分組互換的優(yōu)化加密算法，它還可以在應(yīng)用層對不同的應(yīng)用實行特有的加密算法，網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)安全性與一般數(shù)據(jù)網(wǎng)類似。三、項目需求分析1、現(xiàn)場人工操作面臨的問題用戶數(shù)量多，分布面廣，工作量大，工作效率低下；誤差比較大，且?guī)щ娮鳂I(yè)，危險性比較大；需要大量人員現(xiàn)場工作，導(dǎo)致人力、物力資源浪費；成本高，且不符合目前高科技高速發(fā)展的趨勢；2、電力系統(tǒng)使用GPRS網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)越性使用GPRS無線終端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸來實現(xiàn)無線抄表、高壓電房無線監(jiān)控報警、無線路燈監(jiān)控、高壓線路無線監(jiān)控等，就可以解決人工現(xiàn)場操作所面臨的諸多問題。結(jié)合GPRS無線網(wǎng)絡(luò)的特點可知：運用GPRS網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程監(jiān)控，其網(wǎng)絡(luò)組建、平臺搭設(shè)、方案實行都比較方便；并且無需專門布線，投入設(shè)備比較少，通信費用合理、低廉，投入資金將不會很大，并且后期升級、維護(hù)成本低?！帮L(fēng)險小、見效快、網(wǎng)絡(luò)覆蓋好、實行方便快捷”正是選用GPRS網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲髢?yōu)勢所在。GPRS網(wǎng)絡(luò)與其它方式的應(yīng)用方案比較方案傳輸距離傳輸速度實時性差錯率數(shù)據(jù)量覆蓋范圍工程量線路投資維護(hù)量通信費用電力載波近中實時高大中小無大低RS485總線近高實時無大小大大中低短信息遠(yuǎn)不擬定非實時無小大小無無大有線電視網(wǎng)遠(yuǎn)高實時無大中大租用小大GPRS遠(yuǎn)高實時無大大小無無低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，它是一種高速、高效的通用分組無線通信系統(tǒng)，允許移動用戶經(jīng)分組方式發(fā)送和接受數(shù)據(jù)，特別合用于間斷的、突發(fā)的、頻繁的和少量的數(shù)據(jù)傳輸，也合用于偶爾的大數(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)控報警系統(tǒng)應(yīng)用和路燈監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用特點可知，它們都是間斷性的、突發(fā)的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，正符合這個技術(shù)應(yīng)用特點的特性，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。全國很多在電力系統(tǒng)方面應(yīng)用GPRS網(wǎng)絡(luò)的成功案例表白，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、連接方案說明2.1、總體方案說明電力局后臺監(jiān)控中心相應(yīng)服務(wù)器直接通過路由器和防火墻與DDN或者Internet等相連，服務(wù)器具有外部IP。各客戶端相應(yīng)數(shù)據(jù)采集終端的GPRSModem登錄到GPRS網(wǎng)絡(luò)之后，通過中國移動與其它網(wǎng)絡(luò)的接入點（DDN、Internet等）獲得外部IP，建立訪問接入點網(wǎng)絡(luò)的通道。然后，數(shù)據(jù)采集終端的GPRSModem通過連接通道，連接到電力局后臺相應(yīng)的服務(wù)器，電力局后臺服務(wù)器就可以記錄各個數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備的連接信息了。至此，各個數(shù)據(jù)采集終端GPRSModem和電力局后臺相應(yīng)的服務(wù)器之間就實現(xiàn)了互相的數(shù)據(jù)信息傳輸了。各個數(shù)據(jù)采集終端的GPRSModem只與電力局后臺監(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)備之間不互相傳輸數(shù)據(jù)。GPRS網(wǎng)絡(luò)為各個數(shù)據(jù)采集終端的GPRSModem分派一個唯一的MSISDN號碼和一個IMSI號碼，可使后臺服務(wù)器方便辨認(rèn)數(shù)據(jù)來自于哪個數(shù)據(jù)采集終端。此外，當(dāng)電力局后臺監(jiān)控中心服務(wù)器與某個采集終端的GPRSModem之間長時間不傳送數(shù)據(jù)時，GPRS網(wǎng)絡(luò)仍可保持此Modem與監(jiān)控中心永遠(yuǎn)在線相連接。在GGSN不支持此功能時，規(guī)定通信終端在被GPRS網(wǎng)絡(luò)激活后，立即發(fā)起PDP上下文激活請求2.2、具體方案說明無線抄表應(yīng)用GPRS電力抄表系統(tǒng)運用中國移動現(xiàn)有的GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)，電表和后臺系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)互換都通過中國移動的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)關(guān)，電力局監(jiān)控中心申請固定IP地址，在電力局建立后臺監(jiān)控中心服務(wù)器，所有電表通過集中器和GPRSModem通過GPRS網(wǎng)絡(luò)連至該服務(wù)器，實現(xiàn)電表數(shù)據(jù)和監(jiān)控中心系統(tǒng)的實時在線連接。居民用戶的用電數(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GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送至電力局后臺監(jiān)控中心服務(wù)器系統(tǒng)。這樣就實現(xiàn)了遠(yuǎn)程無線抄表的功能。移動通信網(wǎng)絡(luò)運用GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無線抄表，還可以隨時對某個區(qū)域、甚至某個電表進(jìn)行抽樣抄取，并且抄表便捷、快速。只需要一個操作員在遠(yuǎn)端配備一個專用的抄表軟件平臺，就可以方便、快速地完畢之前需要大量人員前往現(xiàn)場花費很長時間才干完畢的工作任務(wù)！移動通信網(wǎng)絡(luò)B、高壓電房無線監(jiān)控報警系統(tǒng)高壓電房內(nèi)的變壓器通過FTU配網(wǎng)裝置，將采集到的環(huán)境參數(shù)和電度數(shù)據(jù)運用GPRSModem通過中國移動的GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到電力局后臺高壓電房監(jiān)控服務(wù)器，后臺服務(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)的解決操作，涉及環(huán)境超標(biāo)報警、非法入侵報警、電力超標(biāo)報警等。運用GPRS網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)高壓電房無線監(jiān)控報警，就可以對這些變電房進(jìn)行實時監(jiān)控，可隨時讀取某一指定變電房內(nèi)的環(huán)境參數(shù)和用電度數(shù)，以擬定其安全情況和電力使用情況。監(jiān)控中心配備有報警器，當(dāng)某一變電房出現(xiàn)故障時，監(jiān)控中心可出現(xiàn)文字和聲音同時報警功能，以便對出故障的變電房及時發(fā)現(xiàn)并解決！C、無線路燈監(jiān)控系統(tǒng)運用GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行城市路燈監(jiān)控時，可以在監(jiān)控中心方便的修改、配置各個路段路燈的啟動、關(guān)閉時間，以完畢自動控制；并可根據(jù)不同情況隨時進(jìn)行遠(yuǎn)程控制！通過后臺服務(wù)器軟件，還可以方便的查出哪個路燈或者哪個路段的路燈出現(xiàn)了故障，然后派人及時去檢修解決。D、高壓線路無線監(jiān)控系統(tǒng)運用GPRS網(wǎng)絡(luò)對高壓線路進(jìn)行監(jiān)控時，可以根據(jù)不同需求，實現(xiàn)對高壓線路進(jìn)行監(jiān)視、報警、故障線路查詢等功能。不僅避免了高壓作業(yè)的危險，并且還可以更及時、更快速的找出故障所在路斷。3、連接方案安全性說明(1)由電力局的防火墻對終端ID和IP地址進(jìn)行過濾。(2)在各抄表終端發(fā)起PDP上下文激活請求時，SGSN可根據(jù)HLR中MSISN/IMSI、靜態(tài)IP地址，對抄表終端的MSISN/IMSI、靜態(tài)IP地址與HLR中注冊的是否一致進(jìn)行鑒權(quán)，以防止非法用戶的入侵。(3)各監(jiān)控中心服務(wù)器可以給每個GPRS終端分派特有的用戶ID和密碼，互換機資深黑客即使偽造了合法的手機號，但是沒有監(jiān)控中心分派給GPRS終端的用戶ID和密碼，仍然無法與監(jiān)控中心建立呼喊，而監(jiān)控中心可以周期性命令各電表數(shù)據(jù)采集點將用戶ID和密碼改掉。(4)GPRS系統(tǒng)采用了基于GSMPhase2的安全措施，其中涉及：用戶的鑒權(quán)、用戶身份的加密以及在MS和SGSN之間的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)加密等。在GPRS系統(tǒng)中，用戶的鑒權(quán)由SGSN進(jìn)行。GPRS