電力系統(tǒng)GPRS應用方案

電力系統(tǒng)GPRS應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、關鍵縮略語解釋 ２二、GPRS技術介紹 ２1、GPRS簡介 ２2、GPRS的優(yōu)點 ３3、GPRS的網絡安全性 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網絡的優(yōu)越性 ４3、GPRS網絡與其它方式的應用方案比較 ４4、GPRS網絡在電力系統(tǒng)應用的可行性 ４四、方案設計 ５1、GPRS在電力系統(tǒng)中部分應用的網絡拓撲圖 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、關鍵縮略語解釋GPRS：通用分組無線業(yè)務；X.25：分組互換網內的一種通信協(xié)議；DDN：數(shù)字數(shù)據(jù)網；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：域名服務器。SGSN：網關GPRS支持節(jié)點；GGSN：網關GPRS支持節(jié)點；BSS：基站子系統(tǒng)；PSTN：公共電話網絡；Internet：國際互聯(lián)網；CDMA：碼分多址；DMA：時分多址。二、GPRS技術介紹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絡，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，稱為3G。GPRS（GeneralPacketRadioService）是通用分組無線業(yè)務的縮寫,是介于第二代和第三代之間的一種技術，通常稱為2.5G，目前通過升級GSM網絡實現(xiàn)。稱之為2.5G是比較恰當?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移動通信網絡中增長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，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。GPRS采用與GSM同樣的無線調制標準、同樣的頻帶、同樣的突發(fā)結構、同樣的跳頻規(guī)則以及同樣的TDMA幀結構，這種新的分組數(shù)據(jù)信道與當前的電路互換的話音業(yè)務信道極其相似。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網絡有四種編碼方案和八個時隙，且每個時隙都可認為活動用戶所共享，在抱負環(huán)境下理論傳輸最大速率為171.2kb/s，而目前實際應用帶寬敞約在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谩?、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、網絡覆蓋面廣GPRS網絡在全國大部分城市已經覆蓋很抱負了；G、收費合理，按量計費實現(xiàn)永遠在線，不進行數(shù)據(jù)互換，就不收取費用，真正實現(xiàn)了按量計費。3、GPRS的網絡安全性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、用戶身份的加密以及在MS和SGSN之間的業(yè)務數(shù)據(jù)加密。在GPRS系統(tǒng)中，用戶的鑒權由SGSN進行。GPRS采用了一種適合于分組互換的優(yōu)化加密算法，它還可以在應用層對不同的應用實行特有的加密算法，網絡間的數(shù)據(jù)安全性與一般數(shù)據(jù)網類似。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網絡的優(yōu)越性使用GPRS無線終端進行數(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。結合GPRS無線網絡的特點可知：運用GPRS網絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和遠程監(jiān)控，其網絡組建、平臺搭設、方案實行都比較方便；并且無需專門布線，投入設備比較少，通信費用合理、低廉，投入資金將不會很大，并且后期升級、維護成本低?！帮L險小、見效快、網絡覆蓋好、實行方便快捷”正是選用GPRS網絡來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲髢?yōu)勢所在。GPRS網絡與其它方式的應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不擬定非實時無小大小無無大有線電視網遠高實時無大中大租用小大GPRS遠高實時無大大小無無低4、GPRS網絡在電力系統(tǒng)應用的可行性根據(jù)GPRS網絡的特點，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。結合電力系統(tǒng)中的電力抄表系統(tǒng)應用、變電房監(jiān)控報警系統(tǒng)應用和路燈監(jiān)控系統(tǒng)的應用特點可知，它們都是間斷性的、突發(fā)的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，正符合這個技術應用特點的特性，所以，GPRS網絡在電力系統(tǒng)中做數(shù)據(jù)傳輸鏈路的應用是非常適合的。全國很多在電力系統(tǒng)方面應用GPRS網絡的成功案例表白，GPRS網絡在電力系統(tǒng)中的應用已經非常成熟了！四、方案設計1、GPRS在電力系統(tǒng)中部分應用的網絡拓撲圖2、連接方案說明2.1、總體方案說明電力局后臺監(jiān)控中心相應服務器直接通過路由器和防火墻與DDN或者Internet等相連，服務器具有外部IP。各客戶端相應數(shù)據(jù)采集終端的GPRSModem登錄到GPRS網絡之后，通過中國移動與其它網絡的接入點（DDN、Internet等）獲得外部IP，建立訪問接入點網絡的通道。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的服務器，電力局后臺服務器就可以記錄各個數(shù)據(jù)采集終端設備的連接信息了。至此，各個數(shù)據(jù)采集終端GPRSModem和電力局后臺相應的服務器之間就實現(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)控中心相應服務器進行數(shù)據(jù)傳輸，各數(shù)據(jù)采集終端設備之間不互相傳輸數(shù)據(jù)。GPRS網絡為各個數(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，可使后臺服務器方便辨認數(shù)據(jù)來自于哪個數(shù)據(jù)采集終端。此外，當電力局后臺監(jiān)控中心服務器與某個采集終端的GPRSModem之間長時間不傳送數(shù)據(jù)時，GPRS網絡仍可保持此Modem與監(jiān)控中心永遠在線相連接。在GGSN不支持此功能時，規(guī)定通信終端在被GPRS網絡激活后，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用GPRS電力抄表系統(tǒng)運用中國移動現(xiàn)有的GPRS/GSM網絡，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)通信網關，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)控中心服務器，所有電表通過集中器和GPRSModem通過GPRS網絡連至該服務器，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網絡傳送至電力局后臺監(jiān)控中心服務器系統(tǒng)。這樣就實現(xiàn)了遠程無線抄表的功能。移動通信網絡運用GPRS網絡進行無線抄表，還可以隨時對某個區(qū)域、甚至某個電表進行抽樣抄取，并且抄表便捷、快速。只需要一個操作員在遠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！移動通信網絡B、高壓電房無線監(jiān)控報警系統(tǒng)高壓電房內的變壓器通過FTU配網裝置，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網絡發(fā)送到電力局后臺高壓電房監(jiān)控服務器，后臺服務器可根據(jù)所收到的數(shù)據(jù)信息的分析結果做出相應的解決操作，涉及環(huán)境超標報警、非法入侵報警、電力超標報警等。運用GPRS網絡實現(xiàn)高壓電房無線監(jiān)控報警，就可以對這些變電房進行實時監(jiān)控，可隨時讀取某一指定變電房內的環(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網絡進行城市路燈監(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、關閉時間，以完畢自動控制；并可根據(jù)不同情況隨時進行遠程控制！通過后臺服務器軟件，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網絡對高壓線路進行監(jiān)控時，可以根據(jù)不同需求，實現(xiàn)對高壓線路進行監(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行鑒權，以防止非法用戶的入侵。(3)各監(jiān)控中心服務器可以給每個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、用戶身份的加密以及在MS和SGSN之間的業(yè)務數(shù)據(jù)加密等。在GPRS系統(tǒng)中，用戶的鑒權由SGSN進行。GPRS