淺談基于ＧＰＲＳ　ＡＰＮ的煤氣無線抄表系統(tǒng)解決方案

王偉波

[摘要]文章從煤氣表自動抄收系統(tǒng)的企業(yè)現(xiàn)代管理需求出發(fā)，介紹了基于GPRS APN技術(shù)的無線抄表系統(tǒng)解決方案及應(yīng)用前景。

[關(guān)鍵詞]GPRSAPN煤氣無線抄表方案

1

前言

煤氣表自動遠(yuǎn)程抄收系統(tǒng)是利用現(xiàn)代信息技術(shù)與煤氣表計量技術(shù)完滿結(jié)合，集計量、數(shù)據(jù)采集、處理于一體，將用氣信息加以綜合處理的系統(tǒng)，可極大提高工作效率，降低抄表員工勞動強(qiáng)度，同時可避免或減少入戶抄表工作給用戶帶來的不便，使抄表走出千家萬戶，實(shí)現(xiàn)零干擾服務(wù)。準(zhǔn)確而便捷的收費(fèi)系統(tǒng)，既節(jié)省人工又減少供氣部門與客戶之間的糾紛。又完全適應(yīng)現(xiàn)代用戶對用氣繳費(fèi)的新需求。隨著我國移動通信網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展和完善，一種基于GPRS+APN的技術(shù)解決方案必將成為遠(yuǎn)程無線自動抄表系統(tǒng)未來發(fā)展的主流。

2基于GPRS APN無線抄表系統(tǒng)解決方案

GPRS是目前解決無線數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的一種較完美的業(yè)務(wù)，它以數(shù)據(jù)流量計費(fèi)、覆蓋范圍廣泛、數(shù)據(jù)傳輸速度快。基于GPRS APN專網(wǎng)接入的推出，為企業(yè)和用戶開展無線數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用提供了基礎(chǔ)設(shè)施平臺。與有線網(wǎng)絡(luò)相比，基于GPRS APN接入的無線抄表系統(tǒng)解決方案具有費(fèi)用低、無需布線、可無線傳輸數(shù)據(jù)，不受地域制約等優(yōu)點(diǎn)，可滿足煤氣計量自動化無線數(shù)據(jù)采集的實(shí)時性、安全性、準(zhǔn)確性的需要。

2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

煤氣公司APN專線方式連通GPRS連接網(wǎng)絡(luò)如圖1所不。

2.2系統(tǒng)組成

由于GPRS承載方式的最大優(yōu)點(diǎn)是速度快且安全可靠、方案成熟，因此目前對流量以及安全性要求較高的行業(yè)都采取這種接入方式。基于GPRS APN的煤氣無線自動抄表系統(tǒng)主要包括煤氣終端設(shè)備(帶無線傳輸模塊的數(shù)據(jù)采集器)、中國聯(lián)通GPRS APN網(wǎng)絡(luò)以及煤氣企業(yè)用戶應(yīng)用服務(wù)器三部分。

(1)煤氣企業(yè)GPRS數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備

負(fù)責(zé)采集以及收發(fā)數(shù)據(jù)。在用戶煤氣表旁安裝一臺采集器(有編碼器或脈沖發(fā)生器和無線數(shù)據(jù)傳輸模塊)和煤氣表接口裝置，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理及數(shù)據(jù)收發(fā)。

(2)中國聯(lián)通GPRSAPN網(wǎng)絡(luò)

一方面負(fù)責(zé)接收用戶發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行用戶身份的驗(yàn)證，然后將數(shù)據(jù)通過專線送給企業(yè)數(shù)據(jù)中心；另一方面接收企業(yè)數(shù)據(jù)中心的指令或者數(shù)據(jù)，將其發(fā)送給行業(yè)終端。

(3)煤氣企業(yè)用戶應(yīng)用服務(wù)器

企業(yè)通過專線與聯(lián)通GPRS核心網(wǎng)絡(luò)中的GGSN相連(即通過APN專網(wǎng)接入)，負(fù)責(zé)接收從GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸過來的數(shù)據(jù)，經(jīng)鑒權(quán)后，根據(jù)企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用特點(diǎn)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存儲；或者向企業(yè)終端發(fā)送各種信息或指令，通過專線和GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，完成基本抄表管理、統(tǒng)計分析、計費(fèi)等基本功能。

2.3 APN專網(wǎng)接入優(yōu)勢

APN專網(wǎng)無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用先進(jìn)成熟的GPRS無線數(shù)據(jù)終端為遠(yuǎn)程傳輸模塊，依托中國聯(lián)通GPRS網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)運(yùn)行可靠，數(shù)據(jù)采集實(shí)時性強(qiáng)。該系統(tǒng)有效地解決了其他通信方式存在的各種問題：在保證數(shù)據(jù)傳輸及時、準(zhǔn)確的前提下，將系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用也降低到了最低；同時，通信鏈路由專業(yè)的運(yùn)營商來維護(hù)，避免了用戶在使用無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時，還需要耗費(fèi)很大精力去維護(hù)通信線路等問題；節(jié)約了用戶的初期建設(shè)投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。GPRS無線傳輸數(shù)據(jù)有

以下優(yōu)勢：

(1)安裝便捷

GPRS用戶可隨意分布和遷移自己的網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)，無須擔(dān)心線路的維護(hù)或由于有線使移機(jī)時出現(xiàn)通訊中斷的現(xiàn)象；建設(shè)新的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)無需進(jìn)行拉線，埋線等工作；較光纖等專線系統(tǒng)投資較少，設(shè)備安裝方便。

(2)終端價格較低

與DDN相比，其終端較DDN專線Modem價格便宜很多。

(3)GPRS資費(fèi)便宜

GPRS資費(fèi)便宜，計費(fèi)合理。無線數(shù)據(jù)采集業(yè)務(wù)一般沒有大數(shù)據(jù)量的信息傳輸，無需采用資費(fèi)很高的專線(DDN、幀中繼)。GPRS還可根據(jù)通信的數(shù)據(jù)量和提供的服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行計費(fèi)。在GPRS網(wǎng)中，用戶只需與網(wǎng)絡(luò)建立一次連接，就可長時間地保持這種連接，并只在傳輸數(shù)據(jù)時才占用信道并被計費(fèi)，保持時不占用信道不計費(fèi)。這樣，數(shù)據(jù)采集點(diǎn)即不用頻繁建立連接，也不必支付傳輸間隙時的費(fèi)用。

(4)GPRS通信質(zhì)量穩(wěn)定可靠。永不掉線

GPRS能最好地支持頻繁的、少量突發(fā)型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。通信質(zhì)量穩(wěn)定可靠，永不掉線。

(5)GPRS網(wǎng)絡(luò)接入速度快

GPRS網(wǎng)絡(luò)接入速度快，提供了與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無縫連接。由于GPRS網(wǎng)本身就是一個分組型數(shù)據(jù)網(wǎng)，支持TCP／IP、X.25協(xié)議，因此無需經(jīng)過PSTN等網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)接，直接與分組數(shù)據(jù)網(wǎng)(IP網(wǎng)或X.25網(wǎng))互通，接入速度僅幾秒鐘，快于電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。采用TCP／IP協(xié)議，較以前的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(集群，雙向傳呼。GSM短信息)而言，網(wǎng)絡(luò)接入更加直接方便。對GPRS無線業(yè)務(wù)與其他網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)進(jìn)行性價對比，結(jié)果如表1所示。

2.4 APN接入方式及安全措施

根據(jù)企業(yè)對網(wǎng)絡(luò)安全的特殊要求。基于聯(lián)通GPRS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸方案。采用了多種安全措施，主要包括：

(1)專線互聯(lián)

通過一條E1專線電路接入聯(lián)通公司GPRS網(wǎng)絡(luò)，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有IP地址進(jìn)行廣域連接。在GGSN與聯(lián)通公司互聯(lián)路由器之間采用GRE隧道。

(2)專用APN

為客戶分配專用的APN，普通用戶不得申請該APN。用于GPRS專網(wǎng)的SIM卡僅開通該專用APN。限制使用其他APN。

(3)RADIUS認(rèn)證

煤氣企業(yè)可自建一套RADIUS服務(wù)器和DHCP服務(wù)器，GGSN向RADIUS服務(wù)器提供用煤氣使用戶主叫號碼，采用主叫號碼和用戶賬號相結(jié)合的認(rèn)證方式；用戶通過認(rèn)證后由DHCP服務(wù)器分配企業(yè)內(nèi)部的靜態(tài)IP地址。

(4)端到端加密

GPRS數(shù)據(jù)傳輸終端和服務(wù)器平臺之間采用端到端加密，避免信息在整個傳輸過程中可能的泄漏。

(5)防火墻隔離

雙方采用防火墻進(jìn)行隔離。并在防火墻上進(jìn)行IP地址和端口過濾。

2.5 GPRS APN業(yè)務(wù)流程

企業(yè)通過GPRS APN專網(wǎng)系統(tǒng)終端上網(wǎng)登錄服務(wù)器平臺的業(yè)務(wù)流程為：

(1)用戶發(fā)出GPRS登錄請求。請求中包括由聯(lián)通公司為GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)專門分配的專網(wǎng)APN；

(2)根據(jù)請求中的APN，SGSN向DNS服務(wù)器發(fā)出查詢請求，找到與企業(yè)服務(wù)器平臺連接的GGSN，并將用戶請求通過GTP隧道封裝送給GGSN；

(3)GGSN將用戶認(rèn)證信息(包括手機(jī)號碼、用戶賬號、密碼等)通過專線送至Radius進(jìn)行認(rèn)證；

(4)Radius認(rèn)證服務(wù)器看到手機(jī)號等認(rèn)證信息，確認(rèn)是合法用戶發(fā)來的請求，向DHCP服務(wù)器請求分配用戶地址；

(5)Radius認(rèn)證通過后，由Radius向GGSN發(fā)送攜帶用戶地址的確認(rèn)信息；

(6)用戶得到了IP地址，就可以攜帶數(shù)據(jù)包，對

GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)信息查詢和業(yè)務(wù)處理平臺進(jìn)行訪問。

2.6安全方案

(1)第一級：安全的網(wǎng)絡(luò)接入層

使用中國聯(lián)通分配的專門的APN進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)接入；

分配特定的手機(jī)號：手機(jī)主叫號在聯(lián)通GSM交換機(jī)生成，已經(jīng)進(jìn)行了加密，資深的網(wǎng)絡(luò)黑客也是很難偽造手機(jī)號的；

聯(lián)通在網(wǎng)絡(luò)側(cè)HLR網(wǎng)元給手機(jī)號和APN做了綁定，只有屬于行業(yè)的手機(jī)號才能訪問專用APN。黑客拿著其他手機(jī)號的GPRS終端根本無法呼叫專門的APN。

(2)第二級：安全的終端認(rèn)證

企業(yè)的數(shù)據(jù)中心可以給每個GPRS終端分配特有的用戶ID和密碼，交換機(jī)資深黑客即使偽造了合法的手機(jī)號，但是沒有企業(yè)數(shù)據(jù)中心分配給GPRS終端的用戶ID和密碼，依然與企業(yè)數(shù)據(jù)中心建立不了呼叫，而企業(yè)數(shù)據(jù)中心可以周期性命令各數(shù)據(jù)采集點(diǎn)將用戶ID和密碼改掉。

(3)第三級：安全的防火墻過濾

(4)第四級：安全的應(yīng)用系統(tǒng)

業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在傳輸前進(jìn)行加密壓縮，保障數(shù)據(jù)在傳輸過程中的安全性；

應(yīng)用系統(tǒng)提供強(qiáng)大的分級權(quán)限管理，保障數(shù)據(jù)在使用過程中的安全性。

2.7企業(yè)所需設(shè)備及APN資費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)

(1)企業(yè)所需設(shè)備

◆一臺支持GRE隧道終結(jié)的路由器；

◆建設(shè)數(shù)據(jù)采集中心(數(shù)據(jù)采集服務(wù)器)：

◆GPRS無線數(shù)據(jù)采集終端。

(2)APN資費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)

APN資費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)包括：

◆數(shù)據(jù)專線接入月租費(fèi)用(專網(wǎng)接入)；

◆APN專網(wǎng)域名月租費(fèi)；

◆APN終端月租費(fèi)；

OAPN終端使用GPRS產(chǎn)生的流量資費(fèi)。

3小結(jié)

煤氣抄表到戶適合社會總體發(fā)展的要求，基于GPRSAPN的無線自動抄收系統(tǒng)把先進(jìn)的信息技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)等納入到供氣企業(yè)的營業(yè)收費(fèi)管理中，有利于提高供氣企業(yè)的管理水平(數(shù)據(jù)及時準(zhǔn)確，避免人為錯誤、降低勞動強(qiáng)度和工作量，提高生產(chǎn)率、樹立企業(yè)文明服務(wù)形象等)，加大營業(yè)收費(fèi)的力度(提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)和社會效益)。是能源管理體制現(xiàn)代化的體現(xiàn)。在國家相關(guān)政策的推動下，民用計量表智能化已是大勢所趨，隨著行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的不斷成熟規(guī)范、管理水平的不斷提高，相信在不久的將來基于GRPS APN的遠(yuǎn)程無線抄表系統(tǒng)將會得到不斷的完善和成熟，抄表系統(tǒng)的春天也將會來臨。

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