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隨著無線通訊技術的進步，現有的GSM/GPRS移動通信網絡以及第三代移動通信網絡都可提供移動分組數據業務，支持移動用戶和遠程終端利用分組數據移動終端接入Internet或其它分組數據網絡的需求。所以我們提出了電力係統的GPRS無線通訊方案。讓我們針對目前電力係統的通訊方式做個對比：
電力係統數據傳輸的現狀
dianlizaibotongxun，dianlizaiboliyongdianlijiaoliudianyuanxianzuoweitongxunxianlu，keyishengqutouzijudapuxiangongcheng，danshi，dianlixianlushiyonglaichuanshudiannengde，bushiyonglaichuanshushujude，duichuanshushujuyouxuduoxianzhi：
三相電力線間有很大的信號損失，一般在10db－30db；不同信號耦合方式對電力載波損失不同；電力線路本身存在固有的脈衝幹擾；電力線路存在著高衰減、高噪音、高變形；電力載波通訊速率不高。
guangxiantongxun，guangxiantongxunjiyiguangxianweijiezhitongguoguangdaoxianweichuanshuguangmaichongdetongxunfangshi，qitongxunsulvgao，chuanshurongliangda，chuanshujulichang，bushoudianciganrao，chuanshuzhilianggaodengtedianchengweidangqianzuihaodetongxunfangshi。danbushisuoyoudifangdoushiheshishiguangxiantongxun：
在山區多的地方光纖通訊投入巨大，材料費用高，鋪設難度大；光纖通訊線路的保護和維護也很不容易；光纖通訊網絡的拓展性不強。
一．.GPRS無線通訊的優勢
1．資源利用率高
GPRS引入了分組交換的傳輸模式，使得原來采用電路交換模式的GSM傳(chuan)輸(shu)數(shu)據(ju)方(fang)式(shi)發(fa)生(sheng)了(le)根(gen)本(ben)性(xing)的(de)變(bian)化(hua)，這(zhe)在(zai)無(wu)線(xian)資(zi)源(yuan)稀(xi)缺(que)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)顯(xian)得(de)尤(you)為(wei)重(zhong)要(yao)。按(an)電(dian)路(lu)交(jiao)換(huan)模(mo)式(shi)來(lai)說(shuo)，在(zai)整(zheng)個(ge)連(lian)接(jie)期(qi)內(nei)，用(yong)戶(hu)無(wu)論(lun)是(shi)否(fou)傳(chuan)送(song)數(shu)據(ju)都(dou)將(jiang)獨(du)自(zi)占(zhan)有(you)無(wu)線(xian)信(xin)道(dao)。而(er)對(dui)於(yu)分(fen)組(zu)交(jiao)換(huan)模(mo)式(shi)，用(yong)戶(hu)隻(zhi)有(you)在(zai)發(fa)送(song)或(huo)接(jie)收(shou)數(shu)據(ju)期(qi)間(jian)才(cai)占(zhan)用(yong)資(zi)源(yuan)，這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe)多(duo)個(ge)用(yong)戶(hu)可(ke)高(gao)效(xiao)率(lv)地(di)共(gong)享(xiang)同(tong)一(yi)無(wu)線(xian)信(xin)道(dao)，從(cong)而(er)提(ti)高(gao)了(le)資(zi)源(yuan)的(de)利(li)用(yong)率(lv)。GPRS用戶的計費以通信的數據量為主要依據，體現了”得到多少、支付多少”的原則。實際上，GPRS用戶的連接時間可能長達數小時，卻隻需支付相對低廉的連接費用。
2．傳輸速率高
GPRS可提供高達115kbit/s的傳輸速率（最高值為171.2kbit/s，不包括FEC）。這意味著通過便攜式電腦，GPRS用戶能和ISDN用戶一樣快速地上網瀏覽，同時也使一些對傳輸速率敏感的移動多媒體應用成為可能。
3．接入時間短
分組交換接入時間縮短為少於1秒，能提供快速即時的連接，可大幅度提高一些事務（如信用卡核對、遠程監控等）的效率，並可使已有的Internet應用（如E-mail、網頁瀏覽等）操作更加便捷、流暢。
4．支持IP協議和X.25協議
GPRS支持因特網上應用最廣泛的IP協議和X.25協議。而且由於GSM網絡覆蓋麵廣，使得GPRS能提供Internet和其它分組網絡的全球性無線接入。
5．適合變電站無線通訊
由於移動通信網絡覆蓋範圍大，區域廣，利用此商用移動通信網絡可建立虛擬企業專用數據網絡，實現遠程終端與電力調度中心的GPRS無線通訊。將山區地方的變電站數據傳輸到調度中心。GPRS無線通訊的穩定性、安全性、實時性、開放性都很好，其擴展能力和經濟性比傳統通訊方式更具優勢。
二． GPRS無線通訊采用先進的通訊技術：
1.GPRS網絡
GPRS通用分組無線業務（General Packet Radio Service）是一種新的GSM（Global System for Mobile Communication,全球移動通訊係統）數據業務，它可以給移動用戶和遠程終端提供無線分組數據接入服務。
GPRS支持基於標準數據通信協議的應用，主要是在移動用戶和遠端的數據網絡，如支持TCP／IP、X.25等網絡之間提供一種連接，從而給移動用戶和遠程終端提供高速無線IP和無線X.25業務。
GPRS網絡是基於現有的GSM網絡來實現的。在現有的GSM網絡中需要增加SGSN服務（Serving GSN，GPRS服務支持節點）和GGSN網關（Gateway GPRS Supporting Node， GPRS支持節點網關）。
SGSN是GPRS骨幹網與無線接入網之間的接口，它的主要作用是記錄MS（Mobile Station，移動台）的當前位置信息，並且在MS和GGSN之間完成移動分組數據的發送和接收，將分組交換到正確的BSS（Base Station System，基站係統）。其任務包括提供對MS的加密、認證、會話（session）管理、移動性管理和邏輯鏈路管理。它也提供到HLR（Home Location Register，注冊地理信息注冊器）等數據庫的連接。
GGSN主要是起網關作用，它可以和多種不同的數據網絡連接，如ISDN、PSPDN和LAN等。GGSN可以把GSM網中的GPRS分組數據包進行協議轉換，從而可以把這些分組數據包傳送到遠端的TCP／IP或X.25網絡。
GPRS特點
GPRS采用分組交換技術，高效傳輸高速或低速數據和信令，優化了對網絡資源和無線資源的利用。GPRS無線信道分配方式十分靈活：每個TDMA幀可分配1到8個無線接口時隙。時隙能為活動用戶所共享，且向上鏈路和向下鏈路的分配是獨立的。支持中、高速率數據傳輸，可提供9.05 ---171.2kbit/s的數據傳輸速率(每用戶)。GPRS采用了與GSM不同的信道編碼方案，定義了CS-1、CS-2、CS-3和CS-4四種編碼方案。GPRS的設計使得它既能支持間歇的爆發式數據傳輸，又能支持偶爾的大量數據的傳輸。它支持四種不同的QoS級別。GPRS能在0.5 ---1秒之內恢複數據的重新傳輸。GPRS的安全功能同現有的GSM安全功能一樣。身份認證和加密功能由SGSN來執行。其中的密碼設置程序的算法、密鑰和標準與目前GSM中的一樣，不過GPRS使用的密碼算法是專為分組數據傳輸所優化過的。GPRS移動設備(ME)可通過SIM訪問GPRS業務，不管這個SIM是否具備GPRS功能。
用戶數據在MS和外部數據網絡之間透明地傳輸，它使用的方法是封裝和隧道技術，數據包用特定的GPRS協議信息打包並在MS和GGSN之間傳輸。這種透明的傳輸方法縮減了GPRS PLMN（Public Land Mobile Network，公共陸地移動網絡）對外部數據協議解釋的需求，而且易於在將來引入新的互通協議。用戶數據能夠壓縮，並有重傳協議保護，因此數據傳輸高效且可靠。
GPRS可以實現基於數據流量、業務類型及服務質量等級(QoS)的計費功能，計費方式更加合理，用戶使用更加方便。
GPRS的核心網絡層采用IP技術，底層款可使用多種傳輸技術，很方便地實現與高速發展的IP網無縫連接。
2.TCP/IP協議
TCP/IP協議（Transfer Control Protocol/Internet Protocol），叫做傳輸控製/網際協議，又叫網絡通訊協議，這個協議是Internet國際互聯網絡的基礎，也是無線網絡中使用的基本的通信協議。
TCP/IP協議數據的傳輸基於TCP/IP協議的四層結構：應用層、傳輸層、網絡層、接(jie)口(kou)層(ceng)，數(shu)據(ju)在(zai)傳(chuan)輸(shu)時(shi)每(mei)通(tong)過(guo)一(yi)層(ceng)就(jiu)要(yao)在(zai)數(shu)據(ju)上(shang)加(jia)個(ge)包(bao)頭(tou)，其(qi)中(zhong)的(de)數(shu)據(ju)供(gong)接(jie)收(shou)端(duan)同(tong)一(yi)層(ceng)協(xie)議(yi)使(shi)用(yong)，而(er)在(zai)接(jie)收(shou)端(duan)，每(mei)經(jing)過(guo)一(yi)層(ceng)要(yao)把(ba)用(yong)過(guo)的(de)包(bao)頭(tou)去(qu)掉(diao)，這(zhe)樣(yang)來(lai)保(bao)證(zheng)傳(chuan)輸(shu)數(shu)據(ju)的(de)格(ge)式(shi)完(wan)全(quan)一(yi)致(zhi)。
TCP協議保證數據的準確傳輸
TCP/IP協議的基本傳輸單位是數據包(data gram),TCPxieyifuzebashujufenchengruogangeshujubao，binggeimeigeshujubaojiashangbaotou，baotoushangyouxiangyingdebianhao，yibaozhengzaishujujieshouduannengjiangshujuhaiyuanweiyuanlaidegeshi。ruguochuanshuguochengzhongchuxianshujudiushi、數據失真等情況，TCP協議會自動要求數據重新傳輸，並重新組包。以保證數據的準確傳輸。
IP協議保證數據的正確傳輸
IP協(xie)議(yi)負(fu)責(ze)在(zai)每(mei)個(ge)包(bao)頭(tou)上(shang)再(zai)加(jia)上(shang)接(jie)收(shou)端(duan)主(zhu)機(ji)地(di)址(zhi)，這(zhe)樣(yang)在(zai)一(yi)點(dian)對(dui)多(duo)點(dian)和(he)多(duo)點(dian)對(dui)多(duo)點(dian)的(de)係(xi)統(tong)，數(shu)據(ju)才(cai)能(neng)找(zhao)到(dao)自(zi)己(ji)要(yao)去(qu)的(de)地(di)方(fang)，以(yi)保(bao)證(zheng)數(shu)據(ju)的(de)正(zheng)確(que)傳(chuan)輸(shu)。調(tiao)度(du)端(duan)也(ye)就(jiu)是(shi)通(tong)過(guo)IP地址來區分不同的終端信息。
三. 電力係統GPRS無線通訊係統方案
1.遠程終端
RTU（Remote Terminal Unit，遠動終端）以R232方式發送DCE數據給GPRS傳輸模塊，GPRS傳輸模塊將DCE數據轉換為TCP/IP數據後通過無線接入網絡發送給最近的BSS（Basic Station System，移動基站）。
GPRS傳輸模塊，是基於移動通訊網絡技術的GPRS傳輸設備，以APN方式接入GPRS網絡。從GPRS傳輸模塊到ARS整個係統組成專用虛擬網絡。
GPRS傳輸模塊功能：
支持雙頻GSM/GPRS 900/1800M；符合ETSI GSM Phase 2+和1TU-T標準；數據終端永遠在線；實時時鍾；透明數據傳輸與協議轉換；支持虛擬數據專用網；支持點對點、點對多點、中心對多點對等數據傳輸；STK卡特殊功能配置；支持RS-232/422/485或以太網接口；支持A5/1&A5/5加密算法；係統配置和維護接口；支持空中軟件升級和遠程維護(選項)；自診斷與告警輸出；防潮、防雷設計；
GPRS傳輸模塊特點：
透明數據傳輸：直接提供RS-232/422/485接口，為用戶的數據設備提供透明傳輸通道；
無需後台計算機支持：普通GPRS 傳輸模塊通常需要附著在PC機上虛擬撥號上網，利用PC機的資源進行數據收發和協議轉換，模塊內置自動網絡連接和協議處理模塊，無需後台計算機支持；
點對點、點對多點、對等、實時數據傳輸；以實現點～點、點～多點、中心～多點的對等數據傳輸，傳輸時延一般小於1秒；
永遠在線：一開機就能自動附著到GPRS網絡上，並與您的數據中心建立通信鏈路，隨時收發用戶數據設備的數據；
按流量計費：一直在線，按照接收和發送數據包的數量來收取費用，沒有數據流量的傳遞時，不收費用；
高速傳輸：GPRS理論帶寬可達171.2Kbit/s，速率的高低取決於移動運營商的網絡設置根據中國移動的網絡情況，目前實際應用帶寬大約在40~100Kbit/s的穩定數據傳輸；
組網簡單、迅速、靈活：移動數據通信係統可以不依賴於運營商交換中心的數據接口設備，通過Internet網絡隨時隨地的構建覆蓋全中國的虛擬移動數據通信專用網絡。
2.GPRS網絡
GPRS網絡通過SGSN與各個BSS基站進行幀中斷連接，SGSN與GGSN設備之間通過基於TCP/IP的GTP（GPRS Tunneling Protocol，GPRS隧道協議）協議連接。GGSN通過GRE（Generic Routing Encapsulation，通用路由封裝）協議與移動中心路由器連接。
GGSN可以由具有NAT（Network Address Translation，網絡地址翻譯）功能的路由器承擔內部IP地址與外部網絡IP地址的轉換， MS（Mobile Station，移動台）可以訪問GPRS內部的網絡，也可以通過 APN（Access Point Name，外部網絡接入點名名稱）訪問外部的PDN（Packet Data Network，分組數據網絡）／Internet網絡。
在標識GPRS設備中，傳輸模塊的標識除了在GSM中使用的IMSI、MSISDN等號碼外，還需要分配IP地址。網元設備SGSN、GGSN的標識即有7號信令地址，又有數據GSN的IP地址，GSN（SGSN或GGSN）之間的通信采用IP地址，而GSN與MSC（Mobile Switching Center，移動數據交換中心）、HLR（Home Location Register，注冊地理信息注冊器）等實體的通信采用 7號信令地址。在GPRS係統中，有兩個重要的數據庫記錄信息。一是用戶移動性管理上下文，用於管理移動用戶的位置信息，另一是用戶的PDP上下文（分組數據協議上下文），用於管理從移動用戶到網關GGSN及到ISP（Internet服務提供商）之間的數據路由信息。當MS訪問GPRS內部網絡或外部PDN／Internet網絡時，遠程終端和MS向SGSN發激活PDP上下文請求消息。遠程終端和MS可以與運營商簽約選擇固定服務的GGSN，或根據APN選擇規則，由SGSN選擇服務的GGSN，SGSN再向GGSN發建立PDP上下文請求消息。GGSN分配遠程終端和MS一個IP地址（靜態或動態、公用或私有），在建立PDP上下文過程中，需要對用戶的身份，需要的服務質量進行鑒權和論證，在成功地建立和激活PDP上下文後， MS、SGSN和GGSN都存儲了用戶的PDP上下文信息。有了用戶的位置信息和數據的路由信息，MS就可以訪問該網絡的資源。
3.調度中心
移動中心路由器與電力調度中心通過DDN（Digital Data Network，數字數據網）專線連接到電力路由器，為了網絡安全，最好在數據進入電力局域網之前加上防火牆。電力路由器通過GRE協議與ARS連接。
DDN數據數字網就是利用數字信道來傳輸數據信號的數字傳輸網絡。DDN專線接入，向用戶提供的是永久性的數字連接，沿途不進行複雜的軟件處理，因此延時較短，避免了傳統的分組網中傳輸協議複雜、傳輸時延長且不固定的缺點。
DDN為用戶提供全透明的端到端傳輸，具有實時性好、延遲低、數據保真度高、可靠等特點。用戶以一條專線接入DDN,可以同時與多個點建立幀中繼電路(PVC) 。幀中繼業務特別適合局域網(LAN)互聯。用於自己有網絡管理權限，對其所屬的線路及端口進行管理。
通用路由封裝GRE是移動IP采用的最後一種隧道技術。規定了怎樣用一種網絡層協議去封裝另一種網絡層協議的方法。GRE的隧道由兩端的源IP地址和目的IP地址來定義，它允許用戶使用IP封裝IP、IPX、AppleTalk，並支持全部的路由協議，如RIP、OSPF、IGRP、EIGRP。通過GRE，用戶可以利用公用IP網絡連接IPX網絡和AppleTalk網絡，還可以使用保留地址進行網絡互聯，或對公網隱藏企業網的IP地址。
GRE的包頭包含了協議類型（用於標明乘客協議的類型）；校驗和包括了GRE的包頭和完整的乘客協議與數據；密鑰（用於接收端驗證接收的數據）；序列號（用於接收端數據包的排序和差錯控製）和路由信息（用於本數據包的路由）。
GRE隻提供了數據包的封裝，它沒有防止網絡偵聽和攻擊的加密功能。所以在實際環境中它常和Ipsec（IP安全）一起使用，由IPsec為用戶數據的加密，給用戶提供更好的安全服務。
數據傳輸到調度係統後將由全能路由服務器ARS（Almighty Router Sever，全能路由服務器）對接收的數據進行還原處理，ARS作為無線透明傳輸的最後端口，可通過動態鏈接庫（DLL）對主站數據庫和應用程序提供靈活的接口，可以通過SOCKET（套接字）連接，提供標準的網絡層接口，方便數據庫通過網絡訪問ARS。全能路由服務器提供各種硬件軟件接口與調度係統連接。
四. GPRS無線通訊係統性能
1.數據傳輸的效率
無線智能傳控係統采用TCP協議傳輸數據，TCP是麵向連接的協議，正確率可達99.9％，采用UDP協議正確率在85％左右。
2.數據傳輸的實時性
不同的數據包長度，傳輸的時延不同，根據目前移動GPRS網絡狀況，一個包長為200字節及以下的數據包需要傳送大約2秒鍾，200到1000字節長的數據包大約要3至5秒鍾。
數據的發送端走移動的空中信道資源，數據的接收端則走專線方式，這種方式下表現的結果非常穩定和可靠，時延非常小（1－3S），完全可以滿足電力係統的需要。
3.數據傳輸的穩定性
無線智能傳控係統的GPRS模塊的元器件采用世界著名廠商的成熟工業級產品，接收靈敏度高達-102dBm，發射功率高達33 dBm。
係統采用了功能強大的CPU和充足的存儲空間，內置操作係統，分別為發送和接收提供不同的進程，保證了數據傳輸的穩定。
係統具有自動檢測網絡連接狀況，設備自恢複、自診斷功能。
4.數據傳輸的安全性
除了GPRS網絡和無線數據網絡本身的安全保障外，係統還增加了以下安全措施：
首先給每一個通訊數據包都加上了係統特有的包頭和包尾，可以有效地避免數據被監測和破解。
其次，GPRS網絡接入采用專用APN連接，隻有專用帳戶才能登錄。這樣從終端到ARS的整個網絡層形成用戶的虛擬專用網絡，和公網隔離，不會受到INTERNET的各種攻擊，可以大大提高數據傳輸的安全性。
5.係統的經濟性
係統采用公網APN(CMNET)，是免費的，接入INTERNET，組網方式靈活，但安全性低，適合做測試時使用。采用專用APN的話，成本要高一些，具體的情況得看地方政策。
另外從GGSN到ARS之間有多種連接方式，如ISDN、ADSL、DDN等專線連接，工程費用也可靈活控製。
電力係統端到移動交換中心采用專用數據專線DDN比ADSL費用高，這種接入方式安全、可靠、數據時延小。
五. GPRS無線通訊方式的發展
作為先進的通訊技術，GPRS無線通訊網絡在電力係統通訊中的應用有其特性的優勢也有行業要求的不足。
GPRS能夠很好的解決電力係統變電站分布零散造成的通訊線路鋪設投資大，維護困難的弊端，但是目前的GPRS技術對電力係統數據傳輸的實時性、安全性還有不足。
相信隨著通訊技術的不斷進步，GPRS將會成為為電力係統最簡便、高效、可靠的通訊方式。
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