【正文】 許多安全保證措施，GPRS 繼承并采納了這些措施：1. 移動(dòng)終端鑒別防止未注冊(cè)的用戶接入。2. 基站設(shè)備同樣采用技術(shù)成熟、先進(jìn)的進(jìn)口通信設(shè)備，具有充足的容量，完善的安全防范結(jié)構(gòu)，嚴(yán)密的監(jiān)控手段，可靠的主、備用通信電源系統(tǒng)，充足的備件。準(zhǔn)確性；3. 接入響應(yīng)時(shí)間GPRS 核心網(wǎng)本身是一個(gè)分組型數(shù)據(jù)網(wǎng)，支持 IP 協(xié)議，數(shù)據(jù)終端一上電開(kāi)機(jī)就能夠附著到 GPRS 網(wǎng)絡(luò)上，即已經(jīng)與 GPRS 網(wǎng)絡(luò)建立聯(lián)系，附著時(shí)間一般為 35 秒，GPRS 可以在其有效覆蓋范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)即時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)，一旦有需求就可以立即發(fā)送或接收數(shù)據(jù)信息，不需要撥號(hào)建立連接。因而，電力公司配電網(wǎng)自動(dòng)化終端的監(jiān)測(cè)點(diǎn)完全能得到中國(guó)移動(dòng)通信公司GPRS網(wǎng)絡(luò)的覆蓋。這種新的分組數(shù)據(jù)信道與當(dāng)前的電路交換的話音業(yè)務(wù)信道極其相似，因此現(xiàn)有的基站子系統(tǒng)（BSS）從一開(kāi)始就可提供全面的 GPRS 覆蓋。3. 虛擬專用網(wǎng) MVPN。第一種是數(shù)據(jù)類的業(yè)務(wù)，是為了支持非交互型的突發(fā)應(yīng)用，它們建立在 ISO8473 制定的無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（CLNP）或 RFC791 規(guī)定的IP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議基礎(chǔ)之上。由于GPRS具有很高的頻譜效率，不必建立只有在高峰時(shí)期使用的空閑容量，因此GPRS可以讓運(yùn)營(yíng)商以動(dòng)態(tài)靈活的方式最大限度地使用網(wǎng)絡(luò)資源。由于編碼過(guò)程中所增加的校驗(yàn)位數(shù)不同，各種編碼方式的抗干擾能力也有所差別。 在GPRS系統(tǒng)中，APN主要用以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)接入標(biāo)識(shí)，如在中國(guó)移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)中定義了cmnet和cmwap兩類APN，cmnet主要用于進(jìn)行Internet連接和Email收取，而cmwap則主要用于瀏覽WAP網(wǎng)頁(yè)。 在Gs接口存在的情況下，SGSN將負(fù)責(zé)與MSC的尋呼控制協(xié)調(diào)和處理，執(zhí)行經(jīng)由SGSN本身的LA/RA聯(lián)合更新、IMS工附著/去附著等功能。PCU與SGSN之間Gb接口采用幀中繼協(xié)議。作為承載網(wǎng)絡(luò)，GPRS系統(tǒng)本身采用IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并對(duì)用戶分配獨(dú)立地址（如IP地址）將用戶作為獨(dú)立的數(shù)據(jù)用戶。這表現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)會(huì)集中產(chǎn)生大量的信息，而很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，又會(huì)根本沒(méi)有任何信息需要傳送。其缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率不高，無(wú)論用戶是否處于講話狀態(tài)，分配的電路都將始終被占用。如果深入研究分析和設(shè)計(jì)安全體系、可靠性等問(wèn)題，并找到與網(wǎng)絡(luò)工程投資合理的平衡點(diǎn)，大部分電力通信業(yè)務(wù)完全可以借助公用電信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)來(lái)滿足。隨著CDMA網(wǎng)絡(luò)的完善和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，基于該項(xiàng)技術(shù)的通信系統(tǒng)必將有更廣闊的應(yīng)用前景。GPRS業(yè)務(wù)一經(jīng)推出，很快得到了廣泛的應(yīng)用，在多個(gè)領(lǐng)域如車輛定位和管理系統(tǒng)，車輛調(diào)度系統(tǒng)，路燈照明管理系統(tǒng)，電力的自動(dòng)抄表和設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，企業(yè)的移動(dòng)辦公等都開(kāi)發(fā)出了別具特色的應(yīng)用系統(tǒng)。3．補(bǔ)充業(yè)務(wù)。采用電話線傳輸數(shù)據(jù)利用了電話網(wǎng)的現(xiàn)有資源，因此具有簡(jiǎn)單、投資少和使用方便等優(yōu)點(diǎn)。因此在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，光纖通信更適合作為通信主干線。一、光纖通信的優(yōu)點(diǎn)與其他通信方式相比，光纖通信具有以下優(yōu)點(diǎn):，載波頻率越高，通信容量越大。其次，配電線載波通信系統(tǒng)還須解決故障時(shí)通信的問(wèn)題。 配電線載波還有兩種變形即脈動(dòng)控制技術(shù)和工頻控制技術(shù)。 一、電力線載波通信的特點(diǎn) 電力線載波通信以電力線為傳輸通道，具有可靠性高、投資少、施工期短、設(shè)備簡(jiǎn)單、與電網(wǎng)建設(shè)同步、覆蓋面與電力系統(tǒng)一致等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠、變電所和開(kāi)關(guān)站為對(duì)象的電力系統(tǒng)調(diào)度電話、調(diào)度自動(dòng)化和遠(yuǎn)動(dòng)化，以及在被保護(hù)的輸電線路兩端間傳輸保護(hù)和安全自動(dòng)裝置等信息。配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的用戶大多不是通信與電力技術(shù)的專業(yè)人員，他們往往不熟悉通信設(shè)備。一般不必將被控負(fù)荷的實(shí)際運(yùn)行狀況返回控制中心，但是，實(shí)時(shí)檢測(cè)負(fù)荷控制設(shè)備是否正常卻是需要的，為了實(shí)現(xiàn)這一功能，就必須借助于雙向通信。在建設(shè)通信系統(tǒng)時(shí)，不僅要滿足眼前的通信速率要求，還要考慮到今后發(fā)展的需要。 通信的可靠性配電通信系統(tǒng)負(fù)責(zé)傳輸配電網(wǎng)自動(dòng)化的所有遙測(cè)、遙信、遙控及有關(guān)管理信息，可靠的信息傳輸是支撐配電網(wǎng)自動(dòng)化安全可靠運(yùn)行的有效保證，因此，信息的可靠傳遞顯得極其重要。本文是在實(shí)際分析現(xiàn)行配電網(wǎng)自動(dòng)化通信技術(shù)基礎(chǔ)上，根據(jù)配電網(wǎng)自動(dòng)化的通信要求，結(jié)合當(dāng)前最新的 GPRS 通信技術(shù)的特點(diǎn)，提出將 GPRS 通信技術(shù)應(yīng)用在配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中解決通信傳輸問(wèn)題的新思路，并進(jìn)行組綜合分析，深入研究，最終將農(nóng)村電網(wǎng)管理信息系統(tǒng)投入運(yùn)營(yíng)。但由于該設(shè)備數(shù)量非常繁多，線路接線復(fù)雜且變化頻繁，給通信系統(tǒng)的建設(shè)帶來(lái)很大困難。中國(guó)移動(dòng)通信公司在 2002 年 5 月 17 日正式在全國(guó)推出 GPRS（通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)）業(yè)務(wù)，其借助 GSM 網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)無(wú)線上網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)信息，并具備了信號(hào)覆蓋比較理想、網(wǎng)絡(luò)可靠性較高、業(yè)務(wù)按數(shù)據(jù)流量計(jì)費(fèi)、隨時(shí)在線等特點(diǎn),將其應(yīng)用在配電網(wǎng)自動(dòng)化通信及遠(yuǎn)程抄表等系統(tǒng)中，在理論上是可行的。配電自動(dòng)化的通信系統(tǒng)構(gòu)成規(guī)模往往較大，而且通常采用多種通信方式相結(jié)合，因此在設(shè)計(jì)上，應(yīng)考慮盡可能地簡(jiǎn)化通信系統(tǒng)的使用及維護(hù)。在選擇通信方式時(shí)，先估算配電動(dòng)化系統(tǒng)所需的通信速率，在設(shè)計(jì)上應(yīng)留有足夠的帶寬，以滿足今后發(fā)展的需求。隨著城鄉(xiāng)電網(wǎng)的大規(guī)模改造，配電網(wǎng)的裝備水平不斷提高，但是由于配電網(wǎng)點(diǎn)多面廣，線路接線復(fù)雜且變化頻繁，給通信系統(tǒng)的建設(shè)帶來(lái)很大困難。 配電網(wǎng)自動(dòng)化對(duì)通信系統(tǒng)的要求配電自動(dòng)化系統(tǒng)需要借助于有效的通信手段，將控制中心（即配調(diào)主站）的控制命令準(zhǔn)確地傳送到為數(shù)眾多的遠(yuǎn)方終端，并且將反映遠(yuǎn)方設(shè)備運(yùn)行情況的數(shù)據(jù)信息收集到控制中心。4．通信不受停電的影響。國(guó)內(nèi)上海、石家莊、大連、南京、鄭州、邯鄲、武漢、廣州等供電局都進(jìn)行了一定規(guī)模的建設(shè)配電網(wǎng)自動(dòng)化項(xiàng)目嘗試，其通信方式，有的采用配網(wǎng)載波，有的采用一點(diǎn)多址擴(kuò)頻微波，有的采用光纖通信，有的采用電纜通信，有的采用無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)等，但效果并不理想。難以構(gòu)成電路的迂回，一旦某一線路出現(xiàn)故障，不能有效地通過(guò)迂回線路分擔(dān)故障線路業(yè)務(wù)；網(wǎng)絡(luò)管理水平亦不高，管理系統(tǒng)只能通過(guò)對(duì)電路進(jìn)行分路監(jiān)測(cè)和簡(jiǎn)單的控制。 課題意義及研究?jī)?nèi)容論文工作主要基于“農(nóng)村電網(wǎng)管理信息系統(tǒng)”展開(kāi)。3．深入研究GPRS的工作原理，研究分析 GPRS 通信技術(shù)用在配電網(wǎng)自動(dòng)化信息傳輸所必須解決的可靠性、可用性、安全性、經(jīng)濟(jì)性等關(guān)鍵問(wèn)題，重點(diǎn)解決安全性及有關(guān)通信（容量、協(xié)議）等問(wèn)題。此外，配電網(wǎng)自動(dòng)化的通信系統(tǒng)將在較強(qiáng)的電磁干擾（EMI）下工作，間隔放電、電暈、諧波干擾、雷電、故障、涌流等電磁干擾，會(huì)對(duì)通信的可靠性產(chǎn)生很大的影響。從配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的角度分析，集結(jié)了大量數(shù)據(jù)的主干線對(duì)通信速率的要求，要遠(yuǎn)高于分支線對(duì)通信速率的要求。 通信不受停電的影響配電網(wǎng)的調(diào)度自動(dòng)化功能和故障區(qū)段隔離，及恢復(fù)正常區(qū)域供電的功能要求，即使在停電的地區(qū)通信仍能正常進(jìn)行。選擇無(wú)線通信方式，無(wú)須像有線方式對(duì)線路進(jìn)行維護(hù)和防護(hù)。對(duì)于輸電線載波通信，載波頻率一般為10v 300kHz。 工頻控制技術(shù)是一種雙向通信方式，它利用工頻電壓過(guò)零的時(shí)機(jī)進(jìn)行信號(hào)調(diào)制。但是對(duì)于配電網(wǎng)載波通信系統(tǒng)，由于存在許多只有單相的區(qū)段，因此上述過(guò)程行不通。光纖系統(tǒng)也沒(méi)有發(fā)生電火花的危險(xiǎn)，因此在一些要求防爆的場(chǎng)合使用光纖通信是十分安全的；，因此很難被竊聽(tīng)，保密性好；，光纖對(duì)每一頻率成分的損耗幾乎是一樣的，因此在中繼站和接收端只需采取簡(jiǎn)單的均衡措施就可以，設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單；、重量輕，便于敷設(shè)和架設(shè)；另外，光纖的原材料是石英()，來(lái)源非常豐富。電話線已被電力公司廣泛應(yīng)用于 SCADA 和繼電保護(hù)中，長(zhǎng)期的實(shí)踐證明它是一種成熟的通信方式。近年來(lái)，GSM發(fā)展逐步成熟，網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，通信質(zhì)量好，具有傳輸速度快、運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)低廉、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 GPRS網(wǎng)絡(luò)通信 隨著技術(shù)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，人類已進(jìn)入一個(gè)“互連”的時(shí)代，Internet帶給人們的不只是信息量的增加，更是一種思想的變革，它推動(dòng)著各種業(yè)務(wù)的互連和技術(shù)的革新?；贕SM技術(shù)的GPRS提供的數(shù)據(jù)理論速率最高達(dá)172kbps。上述介紹的幾種通信方式都是基于自建專用通信系統(tǒng)的方式，均存在工程投資大，且維護(hù)工作量大等問(wèn)題。GPRS通信技術(shù)僅在實(shí)際傳送和接收數(shù)據(jù)時(shí)才占用無(wú)線資源，在一個(gè)小區(qū)內(nèi)，多個(gè)用戶可以共享一條無(wú)線信道，同時(shí)進(jìn)行通信，大大提高了信道的利用率。此外，分組交換采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，每個(gè)節(jié)點(diǎn)接收到來(lái)自其他節(jié)點(diǎn)的分組后，先將其暫存在緩沖區(qū)內(nèi)，然后根據(jù)分組頭中的地址信息選擇下一步應(yīng)將該分組轉(zhuǎn)發(fā)到哪個(gè)節(jié)點(diǎn)。 其次，數(shù)據(jù)通信中，數(shù)據(jù)終端的形式多種多樣，各種終端對(duì)傳輸速率的要求相差很大(如電動(dòng)機(jī)的速率可能只有十幾個(gè)字節(jié)每秒，而多媒體視頻終端的速率可能會(huì)達(dá)到上百兆每秒)，電路交換只能定義有限的幾種標(biāo)準(zhǔn)帶寬的電路，很難用有限類型的電路將不同類型和速率的數(shù)據(jù)終端有效的連接起來(lái)。圖31 GPRS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖GPRS系統(tǒng)中新引入的網(wǎng)絡(luò)單元可分為無(wú)線部分和數(shù)據(jù)部分兩大類。SGSN通過(guò)Gn接口提供與網(wǎng)關(guān)服務(wù)節(jié)點(diǎn)GGSN或其他SGSN的連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)包與外部網(wǎng)絡(luò)的傳送或路由區(qū)的更新:通過(guò)Gr接口提供與HLR的連接，提供用戶數(shù)據(jù)的存取和鑒權(quán)管理。 GGSN起到路由器的作用，它與其他相關(guān)網(wǎng)絡(luò)單元如DNS，DHCP，Radius等設(shè)備協(xié)同實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入和傳送等功能。 動(dòng)態(tài)地址分配服務(wù)器（DHCP服務(wù)器） GPRS系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)地址池對(duì)接入網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)用戶進(jìn)行動(dòng)態(tài)地址的分配和管理，以提供用戶地址空間的有效利用，DHCP協(xié)議用以完成這種功能。表31 GPRS數(shù)據(jù)編碼方案 立即性 GPRS的用戶一開(kāi)機(jī)，就始終附著在GPRS網(wǎng)絡(luò)上，每次使用時(shí)只需一個(gè)激活的過(guò)程，一般只需要23秒的時(shí)間馬上就能登錄至互聯(lián)網(wǎng)，而固定撥號(hào)方式接入互聯(lián)網(wǎng)需要撥號(hào)、驗(yàn)證用戶名密碼、登錄服務(wù)器等過(guò)程，大約需要1015秒的時(shí)間。用戶可以一直在線，按照用戶接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)量來(lái)收取費(fèi)用，沒(méi)有數(shù)據(jù)流量的傳遞時(shí)，用戶即使掛在網(wǎng)上，也是不收費(fèi)的，這一特點(diǎn)非常適合電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，因此在配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域得到了很好的應(yīng)用。點(diǎn)到多點(diǎn)業(yè)務(wù)也包括三種：點(diǎn)到多點(diǎn)組播業(yè)務(wù)、點(diǎn)到多點(diǎn)群呼業(yè)務(wù)和IP 組播業(yè)務(wù)。6. 視頻點(diǎn)播。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。而在 GPRS 中，8個(gè)時(shí)隙中的每一個(gè)都可以被多個(gè)用戶共享，而且每個(gè)用戶最多可以占用全部 8 條信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。(QoS)GPRS 可根據(jù)應(yīng)用的類型和網(wǎng)絡(luò)資源的實(shí)際情況、網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，靈活選擇服務(wù)質(zhì)量參數(shù)，支持四種QoS，能實(shí)現(xiàn)話音資源和數(shù)據(jù)資源的動(dòng)態(tài)分配，能從低速到高速實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。可靠性；5. 糾錯(cuò)機(jī)制GPRS 采用 GMSK 調(diào)制方式，采用了 ARQ 檢錯(cuò)重發(fā)等技術(shù)，確保數(shù)據(jù)的可靠傳送。3. 用戶識(shí)別號(hào)（IMSI）的保密性為了防止第三方知道用戶的用戶識(shí)別號(hào)，GSM 中通過(guò)使用 TMSI 來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶識(shí)別號(hào)的保密性。3. 加密主要用于無(wú)線接口，對(duì)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理。現(xiàn)時(shí)中國(guó)移動(dòng)通信公司的個(gè)人使用 GPRS 資費(fèi)如表 31：表31對(duì)于電力集團(tuán)大批量使用，資費(fèi)可進(jìn)一步優(yōu)惠。面 GPRS網(wǎng)絡(luò)無(wú)線下載的速率靜態(tài)測(cè)試已經(jīng)高于這一要求，達(dá)到 20kbits/s 以上。體現(xiàn)在系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)中必須整體考慮、統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計(jì)，易于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)展和軟硬件高級(jí)功能擴(kuò)展。數(shù)據(jù)的接收下發(fā)和解釋處理都在服務(wù)器端完成，所有過(guò)程對(duì)客戶端瀏覽器都是透明的。我們?cè)谶@里采用的是美國(guó)SST公司生產(chǎn)的SST89E58RD2芯片。 SDA是1個(gè)開(kāi)漏輸出引腳，可與其它開(kāi)漏輸出或集電極開(kāi)路輸出進(jìn)行線接。AT24C512引腳排列圖 器件功能描述AT24C512是具有I2C總線的存儲(chǔ)芯片，因此該器件必須嚴(yán)格遵守I2C總線傳輸協(xié)議。 當(dāng)該器件工作于讀模式時(shí)，在發(fā)送1個(gè)8位數(shù)據(jù)后釋放SDA線并監(jiān)測(cè)1個(gè)應(yīng)答信號(hào)，一旦接收到應(yīng)答信號(hào)，則繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，若主器件沒(méi)有發(fā)送應(yīng)答信號(hào)，器件停止傳送數(shù)據(jù)并等待1個(gè)停止信號(hào)。 圖44 字節(jié)寫(xiě)入操作時(shí)序圖5．讀操作 讀操作分為立即讀、隨機(jī)讀和連續(xù)讀。,。該無(wú)線終端在軟件實(shí)現(xiàn)上使用分組交換模式GPRS實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)在硬件設(shè)計(jì)上保留電路交換數(shù)據(jù)模式。具體辦法是采用紅外收發(fā)管感知表盤(pán)側(cè)面對(duì)紅外線的反射，利用表盤(pán)側(cè)面的黑線對(duì)紅外線吸收的特性，將圓盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)楣饷}沖信號(hào)，圓盤(pán)每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)光脈沖，再將光脈沖轉(zhuǎn)變成脈沖電信號(hào)，由單片機(jī)對(duì)電脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而得到表盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)，對(duì)應(yīng)著電表所記錄的用電度數(shù)。十六路脈沖信號(hào)通過(guò)兩片245總線收發(fā)器，接到單片機(jī)的八位數(shù)據(jù)總線上，同時(shí)十六路脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)“或非”處理以后形成計(jì)數(shù)中斷信號(hào)INTO，在中斷服務(wù)子程序中，通過(guò)控制總線收發(fā)器，分別讀入十六路脈沖對(duì)應(yīng)的兩個(gè)八位數(shù)據(jù)，如果某位為“1，說(shuō)明對(duì)應(yīng)電表有脈沖到來(lái)，則對(duì)該電表對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)單元進(jìn)行計(jì)數(shù)操作(加1)，同時(shí)對(duì)該路對(duì)應(yīng)的觸發(fā)器清零，以等待下一個(gè)脈沖的到來(lái)，也避免了單片機(jī)對(duì)同一脈沖信號(hào)的重復(fù)計(jì)數(shù)。圖47 各點(diǎn)信號(hào)波形圖 其他芯片除了以上主要功能芯片外，終端還包括有MCU與GPRS模塊連接的RS232串行模塊MAX32等。德國(guó)Keil軟件公司開(kāi)發(fā)的Keil C51是一種專為80C51單片機(jī)設(shè)計(jì)的高效率C語(yǔ)言編譯器，符合ANSI標(biāo)準(zhǔn)，能夠產(chǎn)生極高速度和及其簡(jiǎn)潔形式的目標(biāo)代碼，在代碼效率和執(zhí)行速度上完全可以和匯編語(yǔ)言相比，并且具有十分豐富的庫(kù)函數(shù)可供用戶直接調(diào)用，從而極大地提高了程序的編寫(xiě)效率。//函數(shù)聲明include include //管腳聲明sbit CS_93=P1^0。 0x01define ERASE_c for(i=0。 CLK_93=0。 }// 函數(shù)名稱： SEND_0// 函數(shù)功能： 送1位數(shù)據(jù)0void start_operation(unsigned char operation_code) SEND_1()。 //操作碼