GPRS熱量系統(tǒng)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)處理方案

第一部分系統(tǒng)概述

GPRS—GeneralPacketRadioService,通用無(wú)線分組'業(yè)務(wù)，是?種基于GSM系統(tǒng)

時(shí)無(wú)線分組互換技術(shù)，提供端到端的、廣域的無(wú)線IP連接。通俗地講，GPRS是一項(xiàng)高速數(shù)

據(jù)處理的技術(shù)，措施是以“分組”的J形式傳送資料到顧客手上。顧客上網(wǎng)可以免受斷線H勺痛

苦。香港作為第一種進(jìn)行GPRS實(shí)地測(cè)試的地區(qū)，已經(jīng)獲得了良好H勺收效。

使用了GPRS后，數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)分組發(fā)送和接受，顧客就可以總是在線且按流量計(jì)費(fèi)，迅速

減少了服務(wù)成本。GPRS的服務(wù)成本僅是CSD（電路互換數(shù)據(jù)，即一般說(shuō)的撥號(hào)數(shù)據(jù)，歐亞HAP

業(yè)務(wù)所采用的承載方式）服務(wù)成木的十分之一.

GPRS熱量表遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)是威海天罡儀表有限企業(yè)開(kāi)發(fā)的基于GPRS技術(shù)的用熱量表集

中管理自動(dòng)抄表系統(tǒng)。它由熱量表、帶GPRS通訊模塊的采集器和服務(wù)器構(gòu)成。采集器實(shí)時(shí)

采集顧客的用熱量數(shù)據(jù)，通過(guò)GPRS把數(shù)據(jù)匯集到服務(wù)器。具有采集數(shù)據(jù)迅速精確，能迅速

生成用熱量記錄分析，交費(fèi)單據(jù)等特點(diǎn)，與老式的人工抄表、有線抄表相比，極大地提高了

效率。

抄表軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)為MSSQI（或Firebird、MySql）數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)行于WIN/XP日勺操作系統(tǒng)，

易于使用。軟件所能管理的顧客數(shù)量沒(méi)有限制。

第二部分系統(tǒng)構(gòu)成

本系統(tǒng)由帶系統(tǒng)軟件的主站、帶GPRS模塊的米集器、熱量表構(gòu)成。

主站：運(yùn)行集中抄表系統(tǒng)歐I計(jì)算機(jī)（服務(wù)器或PC機(jī)）稱(chēng)為主站，主站通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)與

采集器相連。主站要配置一種固定的IP地址和.互聯(lián)網(wǎng)出口。

帶GPRS模塊的采集器：搜集熱量表數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)中心，它連接主站和熱量表.

熱量表：計(jì)量并顯示顧客口勺用熱量狀況，將用熱最信息傳播到GPRS采集器。

這三個(gè)重要?dú)WI構(gòu)成部份是互相關(guān)聯(lián)H勺主從關(guān)系。整個(gè)構(gòu)造如卜.圖所示:

根據(jù)抄表我們?cè)O(shè)計(jì)如下抄表模式：

顧客抄表系統(tǒng)

1、熱量表：符合《戶用計(jì)量?jī)x表數(shù)據(jù)傳播技術(shù)條件九

2、帶GPRS功能的采集器：

(1)可帶多種熱量表或M-BUS集中器

(2)220VAC

3、抄表內(nèi)容：

冷量、熱量、瞬時(shí)流速、瞬時(shí)熱功率、供水溫度、回水溫度、熱表狀態(tài)

4、抄表形式：

系統(tǒng)積極抄表

5、技術(shù)指標(biāo)：

(1)系統(tǒng)容曷:

采集器容量：M-BUS集中器每路可帶60塊熱量表。

系統(tǒng)容量：原則上不受限制，實(shí)際可根據(jù)需要和主站電腦的容量確定；

（2）通信距離：

采集器與熱表：

采用雙芯線，熱量表到M-BUS集中器距離＜500m；M-BUS集中器（RS485方式）到

GPRS距離W1000m。

主站與采集器：采用GPRS網(wǎng)絡(luò)作為通信介質(zhì)，距離不受限制；

（3）通信成功率：

主站與采集器之間，采用基于可靠連接的TCP/IP協(xié)議，通信成功率為100與。

系統(tǒng)軟件

GPRS自動(dòng)抄表系統(tǒng)的關(guān)鍵部分是系統(tǒng)軟件，它遵照《戶用計(jì)量?jī)x表數(shù)據(jù)傳播技術(shù)條件》

部標(biāo)通訊規(guī)約，并有擴(kuò)展性。

抄表軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)為MsSql（或FirobirdJIySql）數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)行于WIN/XP的操作系統(tǒng),

易于使用。軟件所能管理的顧客數(shù)量沒(méi)有限制。

系統(tǒng)的功能與特點(diǎn)有：

（一）安全可靠：

安全性由三方面構(gòu)成：第一，MsSql（或Firebird、MySql）數(shù)據(jù)庫(kù)是大型的、多顧

客H勺數(shù)據(jù)庫(kù)，它日勺安全性高，容許多顧客同步使用同一數(shù)據(jù)庫(kù)而不會(huì)破壞完整性，用它

來(lái)做抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)引擎可以保證數(shù)據(jù)的安全；第二，系統(tǒng)對(duì)顧客實(shí)現(xiàn)分級(jí)管理功能，

通過(guò)檢查使用者的名字和密碼，賦予使用者對(duì)應(yīng)的操作權(quán)，借鑒銀行系統(tǒng)的密碼管理模

式限制無(wú)關(guān)人員變化數(shù)據(jù)庫(kù)和硬件設(shè)置。

（二）抄表速度快：

抄表快、數(shù)據(jù)梢確，抄表時(shí)PC機(jī)只讀采集相出勺數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳播采用2400波特率,

器實(shí)現(xiàn)GPRS骨干網(wǎng)互聯(lián)；GSM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)要進(jìn)行軟件更新和增長(zhǎng)新B勺MAP信令和GPRS信

令等。

SGSN的重要作用是記錄移動(dòng)臺(tái)的目前位置信息，并且在移動(dòng)臺(tái)和GGSN之間完畢移

動(dòng)分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接受。GGSN重要是起網(wǎng)關(guān)作用，它可以和多種不一樣的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)

連接，如ISDN、PSPDN和LAN等。GGSN可以把GSM網(wǎng)中的GPRS分組數(shù)據(jù)包進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)

換，從而可以把這些分組數(shù)據(jù)包傳送到遠(yuǎn)端的TCP/IP或X.25網(wǎng)絡(luò)。

GPRS骨干網(wǎng)aJ邏輯構(gòu)造如圖1所示。

圖1.GPRS骨干網(wǎng)的邏輯構(gòu)造

GPRS協(xié)議模型

移動(dòng)臺(tái)(MS)和SGSN之間的GPRS分層協(xié)議模型如圖2所示。Um接口是GSMR勺空

中接口。Um接口上的通信協(xié)議有5層，自下而.匕依次為物理層、

MAC(MediumAccessControl)層、LLC(LogicalLinkControl)層、SNDC

(Sub-nctwoi'kDependantConvergence)層和網(wǎng)絡(luò)層。

Applk.i'ion

IP'X.25

GTF

UDP

l*rivIP

GbGn

SG<?NGGSNGl

圖2.GPRS網(wǎng)絡(luò)口勺協(xié)議棧示意圖

Um接口的物理層為射頻接口部分，而物理鏈路層則負(fù)責(zé)提供空中接口的多種邏輯

信道。

MAC為媒質(zhì)接入控制層。MAC的重要作用是定義和分派空中接口的GPRS邏輯信道，

使得這些信道能被不一樣日勺移動(dòng)臺(tái)共享。

LLC層為邏輯鏈路控制層。它是一種基于高速數(shù)據(jù)鏈路規(guī)程HDLC日勺無(wú)線鏈路協(xié)議。

LLC層負(fù)責(zé)在高層SNDC層的SNDC數(shù)據(jù)單元上形成LLC地址、幀字段，從而生成完整U勺

LLC幀。

BSS中日勺LLR層是邏輯鏈路傳遞層。這一層負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)送MS和SGSN之間日勺LLC幀。

SNDC被稱(chēng)為子網(wǎng)依賴(lài)結(jié)合層。它的重要作用是完畢傳送數(shù)據(jù)的分組、打包，確定

TCP/IP地址和加密方式。

網(wǎng)絡(luò)層口勺協(xié)議目前重要是Phase2+階段提供的TCP/IP和L25協(xié)議。TCP/IP

和X.25協(xié)議對(duì)于老式H勺GSM網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如BSS和NSS等設(shè)備）是透明的。

3.2GPRS與Internet連接

從GPRS構(gòu)造可以看出，基站與SGSN設(shè)備之間的連接一般通過(guò)幀中繼連接，SGSN

與GGSN設(shè)備之間通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)連接。

SGSN可以由具有NAT（網(wǎng)絡(luò)地址翻譯）功能的路由器承擔(dān)內(nèi)部IP地址與外部網(wǎng)絡(luò)

IP地址的轉(zhuǎn)換，MS可以訪問(wèn)GPRS內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò),也可以通過(guò)APN（外部網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)名）

訪問(wèn)外部U勺PDN/Internet網(wǎng)絡(luò)。

下圖簡(jiǎn)樸表達(dá)了一種移動(dòng)主機(jī)訪問(wèn)Internet時(shí)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造：移動(dòng)主機(jī)與GPRS網(wǎng)絡(luò)

之間的通訊發(fā)生在LLC層，移動(dòng)主機(jī)與內(nèi)容服務(wù)器之間的通信控制協(xié)議采用TCP。

TCF

LLC

StationStation

圖3.模擬網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造示意圖

3.3以GPRS為基礎(chǔ)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳播系統(tǒng)

圖4GPRS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

如圖4所示，圖中日勺“中心服務(wù)器”即為本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)控中心，位于GPRS子網(wǎng)

之外，Internet網(wǎng)絡(luò)之中，具有公網(wǎng)IP,它的功能相稱(chēng)于一般的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，但和一

般的商業(yè)服務(wù)器相比有兩大特點(diǎn)，第一，它是服務(wù)于GPRS子網(wǎng)顧客的服務(wù)器。第二，

它的服務(wù)客戶對(duì)象是事先預(yù)知日勺。結(jié)合這兩個(gè)最為明顯的特點(diǎn)，本系統(tǒng)中提供了如下兩

種安全技術(shù)處理方案。

3.3.1IP過(guò)濾技術(shù)

由于監(jiān)控中心服務(wù)于GPRS子網(wǎng)顧客，所有訪問(wèn)客戶的IP必為GPRS子網(wǎng)內(nèi)的1P,

即所有的顧客必須通過(guò)CMNET才也許訪問(wèn)該服務(wù)器。因此，我們?cè)谙到y(tǒng)中采用了IP過(guò)

濾技術(shù)，對(duì)所Tf接受的數(shù)據(jù)包進(jìn)行過(guò)濾，拋棄掉所有的非法IP數(shù)據(jù)報(bào)。這一過(guò)程就仿

佛將系統(tǒng)置身于CMNET的防火墻保護(hù)之下，所有的非法顧客只有先穿過(guò)了CMNET的安全

防護(hù)才有也許訪問(wèn)到本系統(tǒng)，但對(duì)于安全措施非常強(qiáng)大的CMNET網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，這將是非常

的J困難。

3.3.2身分和密碼認(rèn)證體系

采用IP過(guò)濾技術(shù)盡管可以防止某此非CMNET網(wǎng)段顧客的侵襲，但由于系統(tǒng)處在

GPRS子網(wǎng)以外，IP過(guò)濾只能起到簡(jiǎn)樸H勺安全防護(hù)，對(duì)于那些運(yùn)用IP偽裝技術(shù)口勺非法顧

客則無(wú)法識(shí)別。

由于該系統(tǒng)是專(zhuān)業(yè)化的服務(wù)系統(tǒng)，訪問(wèn)客戶是預(yù)先確定的J,運(yùn)用這?特點(diǎn)，我們?cè)?/p>

系統(tǒng)中采用了顧客ID和密碼驗(yàn)證技術(shù)，系統(tǒng)中存儲(chǔ)了有所客戶端的MAC地址以及密碼,

對(duì)通過(guò)了IP過(guò)濾的數(shù)據(jù)包，再驗(yàn)證其1D號(hào)和密碼。對(duì)于該系統(tǒng)以外H勺非法顧客，獲取

合法的MAC地址和密碼將十分困難，因此這一步極大也許地增長(zhǎng)了系統(tǒng)日勺安全性。

數(shù)據(jù)處理

K-----------------------

PORT

數(shù)據(jù)安全加密通道

系統(tǒng)采用原則的SSL數(shù)據(jù)安全通訊協(xié)議在客戶端和服務(wù)器端建立加密數(shù)據(jù)通道，保

證私