调度自动化系统中GPRS无线通信技术的应用

2014-07-09杨丽莹

科技创新与应用 2014年20期

杨丽莹

摘要：GPRS无线传输是易扩展、易维护、可靠性高的一种传输方式。根据目前电网调度自动化对通信方式的要求，对在保留原系统通信方式的前提下使用GPRS无线传输，文章主要分析论述了自动化系统的安全性、可靠性、可用性以及实时性等有关问题；通过对GPRS应用系统的方案设计以及组网测试结果的分析，得出将GPRS通信技术应用到电网自动化传输是一种可行的办法。通过系统通道管理软件的集成与融合，能够使电网调度自动化系统融合各种通信规约。

关键词：调度自动化系统；GPRS无线通信；实时性

现在，调度自动化系统方式主要经历了以下几个阶段：有线通信、载波通信、无线扩频通信、光纤通信等，而这些通信方式又有许多不足之处。所以GPRS通信方式在缺乏有线数据网络的变电站中作为紧急情况备用通道或调试通道也是种不错的选择。GPRS通信方式有移动通信公司庞大的GPRS网络作为支撑，其有较低的运营成本以及建设成本与其他通信方式相比，还有永远在线、按流量收取费用等许多优点。除此之外，GPRS的覆盖面积也很大，国内大部分地区都有覆盖。

1 GPRS的组网方式

在当下GPRS无线数据传输主要涉及到电力、供水、燃气、气象等多个行业。通常情况下，每个行业都会根据自己的实际情况和应用环境的不同，对组网方式也会根据各自的功能要求有不同的选择。现在GPRS的组网方式主要有以下几种：采用INTERNET公网连接需要申请ADSL等宽带业务。采用公网接入方式主要有以下三种方式：（1）中心采用主副GPRS-DTU，采用移动内网动态IP+移动DNS解析服务，但是这种方案只针对小规模使用，实时性以及稳定性都不好；中心公网动态IP+DNS解析服务，这种方案有一个先决条件就是必须客户必须先与DNS解析服务商进行联系开通动态域名，与DNS服务器连接，通过DNS服务器与中心公网动态IP进行连接，这种也是只适合小规模使用和对数据实时性没有太高的要求系统使用；中心公网固定IP其数据终端直接与中心相连，这种方案因为其运行较稳定的优点使用较多；（2）中心采用移动内网固定IP地址，采用普通的移动动态IP对监控点进行监控，这种方式比上面任何一种方案额实时性都好，但因对监控点使用的也是动态IP，所以其稳定性也不是多好。采用APN专网接入首先要做的就是与移动申请APN专网业务，随后移动会为客户分配专用的APN，而对于普通用户就没有这种权利。使用GPRS专网的SIM卡只能开通专用APN不能使用其他的。APN专网接入方式主要有：（3）中心采用主副GPRS-DTU，采用移动APN专网固定IP，在专网得到APN后给数据终端以及中心DTU分配移动内部固定IP，GPRS在数据终端附着时，SGSN会向HLR查询是否是所允许使用的，再通过DNS把APN解析成相应的IP地址。这种接入方式相对于公网接入方式而言，不仅缺少了DNS解析，又因为其本身自带移动内网固定IP，所以减少了中间环节有利于提高稳定性，另外还不用付宽带费，有比较好的性价比；（4）中心采用APN专线，其与子站点一律采用APN内网固定IP，这种方案所有的数据都在移动GPRS的APN网内传输，不用经过公网。采用这种方案有许多好处如可以在整个传输过程中防止泄露信息，还可以在IP地址和端口进行过滤。

2 中心服务器通道管理软件

中心服务器通道管理软件包括数据转发模块、系统设置模块、数据库模块、下位机管理模块通信协议栈模块、数据加密模块以及GPRS通信模块如图所示

通道管理软件是目前所有电网调度自动化系统中的通信方式与通信规约的集成所在。其中通道管理软件每个模块都有各自的功能，系统设置模块主要是拥有用户权限管理、用户注销以及更改用户等功能系统设置在数据库中保存；数据库模块由系统配置库、报表库以及采集转发数据库三个子库组成，而系统配置库又包括系统设置库、下位机信息库以及通信协议栈库三个子库；每个子库又都有不同的模块来组成，每个模块都有其各自的作用，这里就不再进行一一的描述了。

3 GPRS的安全性分析

3.1 GPRS所采用的安全措施

与固定网络相比，无线网络在安全性方面做得还不够到位，为了使这种状况得到改善，对用户的传输信息进行保密，GPRS采用了GSM中大量的安全保证措施。（1）为了不让未注册的用户接入，GPRS采用了GSM的移动终端鉴别方法进行加密，从而对SIM卡的有效性进行确认。（2）运营商和用户首先商量好使用GPRS服务的区域，一旦离开这个区域就不能享受一定级别的QOS这是接入控制。（3）由于GPRS中的所有安全功能都与SIM卡有关，所以对SIM卡进行了独特的设计，想要对其进行复制或伪造都是很难的，从而为网络以及用户的安全提供了可靠保障。根据对GPRS四点安全机制的描述不难看出，在GPRS的安全性已经能使电力系统的相关应用要求得到满足，最重要的就是对SIM卡的安全保护，确保用户信息不被泄露；除此之外GPRS本身也有不足之处，不能确保用户连接的GPRS网络都是真实的。

3.2 应用GPRS的安全性建议

根据GPRS的变电站自动化监控系统情况，不光要在GPRS本身安全机制上作改变，还要加强应用层的安全保护。（1）采用APN接入方式，利用SIM卡的唯一性来进行保护，只有是规定的SIM卡手机号才能访问，在移动终端与数据中心采用专门的APN进行无线网络接入，普通手机做不到。（2）使用V.25协议的点对点传输方式。从调度自动化系统所处的位置来看，为了安全性考虑其不能采用TCP/IP网络与其他分区直接相连。利用V.25协议的点对点传输方式，不仅使调度自动化系统与外部公网的网络有所区分，而且这样是符合国家经济贸易委员会第30号令《电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护规定》，同时也满足了电力系统二次安全防护的分区要求。

4 GPRS技术特点

GPRS的分组交换技术与以前的GSM拔号方式的电路交换数据传送方式相比有许多优点，例如：（1）高速率。GPRS在理论上的最高速率能够达到171.2kbit/s。相比于现有的电路交换数据服务与短消息服务GPRS虽不能分配所有的时隙给数据服务但相比之下已有非常大的优越性。除此之外，与电路交换数据服务按连接时长计费法GPRS按数据通信量进行计费比较，后者更能享受实惠。（2）永远在线。无论是发送或者接收信息，GPRS能够立刻连接起来在无线信道内。当用户一直处在在线状态的时候，用户可以更快的进行连接不再需要复杂的程序。（3）费用低廉。GPRS付费按照接收和发送数据包的数据来进行付费，当用户不接收数据包时就算在网上挂着也不会有费用的流出。中国移动对GPRS的收费是按照1K数据1min来收取的，而且不收漫游费，非常有利于野外施工以及长途运输等行业。

5 结束语

通过对GPRS的安全性以及技术特点等分析，可以知道GPRS无线数据传输有非常多的优势，尤其在电力系统中更加能体现出来。现在，随着“3G”通信技术的广泛应用，相信GPRS无线通信技术应用的领域会更加广泛与成熟。

参考文献

[1]郭上华.刘保玉，GPRS技术在配电自动化的应用[J].继电器，2005.