淺談基于ＧＰＲＳ　ＡＰＮ的煤氣無線抄表系統解決方案

王偉波

[摘要]文章從煤氣表自動抄收系統的企業現代管理需求出發，介紹了基于GPRS APN技術的無線抄表系統解決方案及應用前景。

[關鍵詞]GPRSAPN煤氣無線抄表方案

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前言

煤氣表自動遠程抄收系統是利用現代信息技術與煤氣表計量技術完滿結合，集計量、數據采集、處理于一體，將用氣信息加以綜合處理的系統，可極大提高工作效率，降低抄表員工勞動強度，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，實現零干擾服務。準確而便捷的收費系統，既節省人工又減少供氣部門與客戶之間的糾紛。又完全適應現代用戶對用氣繳費的新需求。隨著我國移動通信網絡的快速發展和完善，一種基于GPRS+APN的技術解決方案必將成為遠程無線自動抄表系統未來發展的主流。

2基于GPRS APN無線抄表系統解決方案

GPRS是目前解決無線數據傳輸服務的一種較完美的業務，它以數據流量計費、覆蓋范圍廣泛、數據傳輸速度快。基于GPRS APN專網接入的推出，為企業和用戶開展無線數據傳輸應用提供了基礎設施平臺。與有線網絡相比，基于GPRS APN接入的無線抄表系統解決方案具有費用低、無需布線、可無線傳輸數據，不受地域制約等優點，可滿足煤氣計量自動化無線數據采集的實時性、安全性、準確性的需要。

2.1系統結構

煤氣公司APN專線方式連通GPRS連接網絡如圖1所不。

2.2系統組成

由于GPRS承載方式的最大優點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都采取這種接入方式。基于GPRS APN的煤氣無線自動抄表系統主要包括煤氣終端設備(帶無線傳輸模塊的數據采集器)、中國聯通GPRS APN網絡以及煤氣企業用戶應用服務器三部分。

(1)煤氣企業GPRS數據采集終端設備

負責采集以及收發數據。在用戶煤氣表旁安裝一臺采集器(有編碼器或脈沖發生器和無線數據傳輸模塊)和煤氣表接口裝置，進行數據采集、處理及數據收發。

(2)中國聯通GPRSAPN網絡

一方面負責接收用戶發送過來的數據，并進行用戶身份的驗證，然后將數據通過專線送給企業數據中心；另一方面接收企業數據中心的指令或者數據，將其發送給行業終端。

(3)煤氣企業用戶應用服務器

企業通過專線與聯通GPRS核心網絡中的GGSN相連(即通過APN專網接入)，負責接收從GPRS網絡傳輸過來的數據，經鑒權后，根據企業的實際應用特點，對數據進行處理和存儲；或者向企業終端發送各種信息或指令，通過專線和GPRS網絡進行傳輸，完成基本抄表管理、統計分析、計費等基本功能。

2.3 APN專網接入優勢

APN專網無線數據采集系統采用先進成熟的GPRS無線數據終端為遠程傳輸模塊，依托中國聯通GPRS網絡。系統運行可靠，數據采集實時性強。該系統有效地解決了其他通信方式存在的各種問題：在保證數據傳輸及時、準確的前提下，將系統運行費用也降低到了最低；同時，通信鏈路由專業的運營商來維護，避免了用戶在使用無線數據采集系統時，還需要耗費很大精力去維護通信線路等問題；節約了用戶的初期建設投資和運行維護費用。GPRS無線傳輸數據有

以下優勢：

(1)安裝便捷

GPRS用戶可隨意分布和遷移自己的網絡點，無須擔心線路的維護或由于有線使移機時出現通訊中斷的現象；建設新的數據采集點無需進行拉線，埋線等工作；較光纖等專線系統投資較少，設備安裝方便。

(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資費便宜

GPRS資費便宜，計費合理。無線數據采集業務一般沒有大數據量的信息傳輸，無需采用資費很高的專線(DDN、幀中繼)。GPRS還可根據通信的數據量和提供的服務質量進行計費。在GPRS網中，用戶只需與網絡建立一次連接，就可長時間地保持這種連接，并只在傳輸數據時才占用信道并被計費，保持時不占用信道不計費。這樣，數據采集點即不用頻繁建立連接，也不必支付傳輸間隙時的費用。

(4)GPRS通信質量穩定可靠。永不掉線

GPRS能最好地支持頻繁的、少量突發型數據業務。通信質量穩定可靠，永不掉線。

(5)GPRS網絡接入速度快

GPRS網絡接入速度快，提供了與現有數據網的無縫連接。由于GPRS網本身就是一個分組型數據網，支持TCP／IP、X.25協議，因此無需經過PSTN等網絡的轉接，直接與分組數據網(IP網或X.25網)互通，接入速度僅幾秒鐘，快于電路型數據業務。采用TCP／IP協議，較以前的無線數據網絡(集群，雙向傳呼。GSM短信息)而言，網絡接入更加直接方便。對GPRS無線業務與其他網絡業務進行性價對比，結果如表1所示。

2.4 APN接入方式及安全措施

根據企業對網絡安全的特殊要求。基于聯通GPRS網絡的數據傳輸方案。采用了多種安全措施，主要包括：

(1)專線互聯

通過一條E1專線電路接入聯通公司GPRS網絡，雙方互聯路由器之間采用私有IP地址進行廣域連接。在GGSN與聯通公司互聯路由器之間采用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專網的SIM卡僅開通該專用APN。限制使用其他APN。

(3)RADIUS認證

煤氣企業可自建一套RADIUS服務器和DHCP服務器，GGSN向RADIUS服務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合的認證方式；用戶通過認證后由DHCP服務器分配企業內部的靜態IP地址。

(4)端到端加密

GPRS數據傳輸終端和服務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

雙方采用防火墻進行隔離。并在防火墻上進行IP地址和端口過濾。

2.5 GPRS APN業務流程

企業通過GPRS APN專網系統終端上網登錄服務器平臺的業務流程為：

(1)用戶發出GPRS登錄請求。請求中包括由聯通公司為GPRS專網系統專門分配的專網APN；

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

(3)GGSN將用戶認證信息(包括手機號碼、用戶賬號、密碼等)通過專線送至Radius進行認證；

(4)Radius認證服務器看到手機號等認證信息，確認是合法用戶發來的請求，向DHCP服務器請求分配用戶地址；

(5)Radius認證通過后，由Radius向GGSN發送攜帶用戶地址的確認信息；

(6)用戶得到了IP地址，就可以攜帶數據包，對

GPRS專網系統信息查詢和業務處理平臺進行訪問。

2.6安全方案

(1)第一級：安全的網絡接入層

使用中國聯通分配的專門的APN進行無線網絡接入；

分配特定的手機號：手機主叫號在聯通GSM交換機生成，已經進行了加密，資深的網絡黑客也是很難偽造手機號的；

聯通在網絡側HLR網元給手機號和APN做了綁定，只有屬于行業的手機號才能訪問專用APN。黑客拿著其他手機號的GPRS終端根本無法呼叫專門的APN。

(2)第二級：安全的終端認證

企業的數據中心可以給每個GPRS終端分配特有的用戶ID和密碼，交換機資深黑客即使偽造了合法的手機號，但是沒有企業數據中心分配給GPRS終端的用戶ID和密碼，依然與企業數據中心建立不了呼叫，而企業數據中心可以周期性命令各數據采集點將用戶ID和密碼改掉。

(3)第三級：安全的防火墻過濾

(4)第四級：安全的應用系統

業務數據在傳輸前進行加密壓縮，保障數據在傳輸過程中的安全性；

應用系統提供強大的分級權限管理，保障數據在使用過程中的安全性。

2.7企業所需設備及APN資費標準

(1)企業所需設備

◆一臺支持GRE隧道終結的路由器；

◆建設數據采集中心(數據采集服務器)：

◆GPRS無線數據采集終端。

(2)APN資費標準

APN資費標準包括：

◆數據專線接入月租費用(專網接入)；

◆APN專網域名月租費；

◆APN終端月租費；

OAPN終端使用GPRS產生的流量資費。

3小結

煤氣抄表到戶適合社會總體發展的要求，基于GPRSAPN的無線自動抄收系統把先進的信息技術、電子技術、通信技術等納入到供氣企業的營業收費管理中，有利于提高供氣企業的管理水平(數據及時準確，避免人為錯誤、降低勞動強度和工作量，提高生產率、樹立企業文明服務形象等)，加大營業收費的力度(提高企業經濟和社會效益)。是能源管理體制現代化的體現。在國家相關政策的推動下，民用計量表智能化已是大勢所趨，隨著行業技術標準的不斷成熟規范、管理水平的不斷提高，相信在不久的將來基于GRPS APN的遠程無線抄表系統將會得到不斷的完善和成熟，抄表系統的春天也將會來臨。

參考文獻

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