【文章內(nèi)容簡介】 SN與PCU連接，進(jìn)行PCU和小區(qū)管理，通過Gb接口上的邏輯信道采用虛電路進(jìn)行到MS的分組數(shù)據(jù)傳送，并提供數(shù)據(jù)流的流量控制。 在用戶附著階段，SGSN通過接口與HLR建立信令連接，提取用戶信息，參與鑒權(quán)與加密過程，并存儲用戶相關(guān)數(shù)據(jù)，形成用戶數(shù)據(jù)庫；在用戶激活PDP階段，SGSN負(fù)責(zé)進(jìn)行用戶APN的選擇和控制，并通過與DNS的協(xié)同工作得到APN所屬GGSN的地址，然后在與相關(guān)GGSN進(jìn)行，QoS協(xié)商的基礎(chǔ)上建立連接，獲得用戶動(dòng)態(tài)地址，從而形成用戶的PDP相關(guān)數(shù)據(jù):在用戶就緒狀態(tài)，SGSN控制路由區(qū)的更新：在數(shù)據(jù)傳送過程中，SGSN負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的壓縮、封裝、分段重組，以及相關(guān)邏輯鏈路的建立、釋放和負(fù)荷分擔(dān)工作。 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。SGSN還完成相關(guān)的SCDR與MCDR等計(jì)費(fèi)信息的收集和傳送。 GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)GGSN GGSN負(fù)責(zé)GPRS網(wǎng)絡(luò)與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)的連接，提供GPRS與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)之間的傳輸通路，進(jìn)行移動(dòng)用戶與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳送。 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。 GGSN與SGSN之間的接口為Gn接口，采用GTP協(xié)議類型；GGSN與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)之間的接口為Gi接口，采用IP協(xié)議類型。對于網(wǎng)絡(luò)發(fā)起的數(shù)據(jù)單元傳送業(yè)務(wù)，GGSN需要通過Gc接口到HLR查詢用戶相關(guān)信息；對于計(jì)費(fèi)信息的傳送工作，GGSN通過Ga接口完成。 域名解析服務(wù)器DNS DNS協(xié)議用以提供域名解析功能，負(fù)責(zé)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)域名與IP地址之間的映射和轉(zhuǎn)換。DNS服務(wù)器包含主機(jī)名與其對應(yīng)的IP地址數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行主機(jī)名和IP地址之間的相互轉(zhuǎn)換，以提高網(wǎng)絡(luò)操作的方便性。 在GPRS系統(tǒng)中，APN主要用以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)接入標(biāo)識，如在中國移動(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。用戶申請不同種類業(yè)務(wù)接入時(shí)。另外，由于GPRS系統(tǒng)中較多的采用了IP和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，系統(tǒng)中網(wǎng)元之間的通信和管理也可能用到DNS。 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。不同APN或企業(yè)網(wǎng)可采用不同的地址段，DHCP服務(wù)器根據(jù)APN信息進(jìn)行地址段的分配管理，從而保證了地址使用的靈活性和高效性。 網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議服務(wù)器（NTP服務(wù)器）NTP用以提供網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一時(shí)鐘，保證數(shù)據(jù)流的同步。 GRPS的特點(diǎn) 速率GPRS提供4種類型的編碼方式，即CS1到CS4。由于采用不同的編碼方式時(shí)，數(shù)據(jù)塊中所包含的數(shù)據(jù)位不同，從而形成不同的編碼速率，CS1到CS4的理論速率分別為9. 05, 13. 4, 15. 6和21. 4kbps(如表21所示)。由于編碼過程中所增加的校驗(yàn)位數(shù)不同，各種編碼方式的抗干擾能力也有所差別。CS1編碼方式采用的數(shù)據(jù)校驗(yàn)位較多，數(shù)據(jù)傳送速率最低，抗干擾能力最強(qiáng)；CS1到CS4編碼方式采用的數(shù)據(jù)校驗(yàn)位依次減少，傳送速率依次增加，抗干擾能力依次降低，對無線環(huán)境的要求依次增強(qiáng)。通過最多同時(shí)使用8個(gè)時(shí)隙，當(dāng)采用CS4的編碼方式時(shí)，GPRS可獲得的最大數(shù)據(jù)傳輸速率為171. 2kbps，這是當(dāng)前固定電信網(wǎng)絡(luò)速度(56kbps Modem)的三倍，GSM網(wǎng)絡(luò)中電路交換業(yè)務(wù)速度(CSD，)的十幾倍。表31 GPRS數(shù)據(jù)編碼方案 立即性 GPRS的用戶一開機(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)，而固定撥號方式接入互聯(lián)網(wǎng)需要撥號、驗(yàn)證用戶名密碼、登錄服務(wù)器等過程，大約需要1015秒的時(shí)間。 頻譜效率 分組交換意味著GPRS只有當(dāng)用戶真正發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的時(shí)候才會占用無線資源。而不是在某一固定時(shí)間內(nèi)把無線信道專門分配給某一個(gè)移動(dòng)用戶，可用的無線資源可以同時(shí)被若干個(gè)用戶共享。寶貴的無線資源的有效使用意味著大量的潛在用戶可以共享相同的帶寬，使得一個(gè)小區(qū)能支持更多的用戶。當(dāng)然，實(shí)際中所能支持的用戶數(shù)量要取決于應(yīng)用的類型以及數(shù)據(jù)傳輸量的大小。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)營商以動(dòng)態(tài)靈活的方式最大限度地使用網(wǎng)絡(luò)資源。在GPRS網(wǎng)絡(luò)中，話音業(yè)務(wù)仍然使用電路交換方式，而將原先由電路交換數(shù)據(jù)承載的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到分組交換的方式上，以提高對無線信道的利用率。 GPRS的計(jì)費(fèi)GPRS技術(shù)是一種面向非連接的技術(shù)，用戶只有在真正收發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)才需要保持與網(wǎng)絡(luò)的連接，因此大大提高了無線資源的利用率。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)量來收取費(fèi)用，沒有數(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。 GPRS通信技術(shù)的應(yīng)用GPRS 能夠提供兩個(gè) MS 之間或 MS 與 GPRS 終端或外部 PDN 終端之間的數(shù)據(jù)傳送能力。它能提供兩類業(yè)務(wù)：點(diǎn)到點(diǎn)（Point TO Point）點(diǎn)到多點(diǎn) Point To Multipoint）點(diǎn)到點(diǎn)業(yè)務(wù)包括三種：點(diǎn)到點(diǎn)無連接業(yè)務(wù)、點(diǎn)到點(diǎn)連接業(yè)務(wù)和點(diǎn)到點(diǎn)短信息業(yè)務(wù)。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。這種業(yè)務(wù)提供單個(gè)用戶到單個(gè)目的用戶之間的獨(dú)立分組傳送。第二種提供用戶之間的邏輯聯(lián)系，支持基于 或 ISO8348制定的面向連接網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（CONP）的突發(fā)事務(wù)處理或交互型應(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)。支持向多個(gè)用戶傳送一個(gè)消息，到多個(gè)用戶的數(shù)據(jù)由一個(gè)業(yè)務(wù)請求發(fā)起。GPRS 系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的需要，靈活地提供9．，因此它具有較強(qiáng)的承載能力，可以承載所有點(diǎn)到點(diǎn)(PTP）和點(diǎn)到多點(diǎn)（PTM）業(yè)務(wù)：1. 短信息服務(wù)?？筛采w目前 GSM 基于電路交換的短信息服務(wù)，并提供比它速度更快、內(nèi)容更多的短信息服務(wù)。2. 信息查詢，包括短信息點(diǎn)播以及股票、天氣信息、交通信息查詢等。3. 虛擬專用網(wǎng) MVPN。4. 移動(dòng)Internet/Intranet接入（包括Web瀏覽、Email、FTP 等），實(shí)現(xiàn)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)辦公室。5. 信息發(fā)布。6. 視頻點(diǎn)播。7. 網(wǎng)絡(luò)游戲。 GPRS應(yīng)用于配電網(wǎng)自動(dòng)化通信的可行性分析中國移動(dòng) GPRS 是在現(xiàn)有 GSM 網(wǎng)絡(luò)上開通的一種新型分組數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，相對于原來傳統(tǒng)的電力通信方式，GPRS 具有“永遠(yuǎn)在線”“快速登錄”、“按量計(jì)費(fèi)”、“自如切換”、“高速傳送”、“安全可靠”等優(yōu)點(diǎn)。GPRS作為移動(dòng)通信第二代（2G）向第三代（3G）的過渡技術(shù)，是使用最廣泛的能夠解決移動(dòng)通信與 IP 結(jié)合的技術(shù)方案，它可以充分利用現(xiàn)有 GSM 網(wǎng)絡(luò)，使運(yùn)營商在 GSM 業(yè)務(wù)范圍上開展更多的移動(dòng)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS 采用與 GSM 同樣的無線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、同樣的頻帶、同樣的突發(fā)結(jié)構(gòu)、同樣的跳頻規(guī)則以及同樣的 TDMA 幀結(jié)構(gòu)。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）從一開始就可提供全面的 GPRS 覆蓋。GPRS 允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源。從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。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。電力配電網(wǎng)地域分布廣，監(jiān)控點(diǎn)眾多，其配電網(wǎng)自動(dòng)化管理系統(tǒng)要求配備價(jià)格相對低廉，實(shí)時(shí)性較好的信息接入和傳輸系統(tǒng)，和有線及其它無線通信系統(tǒng)相比，基于 GPRS 的無線接入系統(tǒng)應(yīng)用在配電網(wǎng)自動(dòng)化具有很顯著的優(yōu)勢。下面將從可用性，可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性等四個(gè)方面分析GPRS應(yīng)用在配電網(wǎng)自動(dòng)化信息傳輸系統(tǒng)的可行性。 可用性分析1. 網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣由于配電網(wǎng)自動(dòng)化的監(jiān)測點(diǎn)分布甚廣，位于城鄉(xiāng)的大街小巷，要求通信系統(tǒng)信號能通達(dá)每一角落的自動(dòng)化終端監(jiān)測點(diǎn)，而 GPRS 網(wǎng)絡(luò)是在 GSM系統(tǒng)上承載、建設(shè)的，可以充分利用原有的 GSM 網(wǎng)絡(luò)資源。中國移動(dòng) GSM網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過十多年的建設(shè)完善，目前網(wǎng)絡(luò)信號已覆蓋十分廣泛，而電力公司與移動(dòng)通信公司的目標(biāo)客戶基本一致，即主要針對城鄉(xiāng)居民及企業(yè)。因而，電力公司配電網(wǎng)自動(dòng)化終端的監(jiān)測點(diǎn)完全能得到中國移動(dòng)通信公司GPRS網(wǎng)絡(luò)的覆蓋。2. 通信速率及雙向通信能力GPRS 和 GSM 一樣，采用TDMA（時(shí)分多址）多址方式，一個(gè)TDMA幀分8個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙對應(yīng)一個(gè)無線物理信道。在 GSM 傳輸方式中，每個(gè)正在進(jìn)行通信的用戶必須獨(dú)占一個(gè)時(shí)隙，而且只能占用一個(gè)時(shí)隙。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。由于 GPRS 采用分組交換技術(shù)，它可以讓多個(gè)用戶共享某些固定的物理信道。在信道充足的條件下，可以把一些信道定義為 GPRS 專用信道，以組建 VPN（虛擬專網(wǎng)）。，在實(shí)際應(yīng)用中，13kbps的上行速率，這樣高的數(shù)據(jù)傳輸速率完全能滿足配電網(wǎng)自動(dòng)化所要求的信息傳輸要求。同時(shí)，GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)本身就是雙向通信系統(tǒng)，因而GPRS網(wǎng)絡(luò)完全可以支持?jǐn)?shù)據(jù)的雙向傳輸。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，不需要撥號建立連接。數(shù)據(jù)終端可隨時(shí)與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系，在沒有數(shù)據(jù)傳送時(shí)，釋放無線資源，給其他用戶使用，這時(shí)，網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)終端之間仍保持一種虛（邏輯）連接，當(dāng)數(shù)據(jù)終端又需要傳送數(shù)據(jù)時(shí)，立即在 1～3 秒內(nèi)激活，向網(wǎng)絡(luò)請求無線資源下載（上傳）信息，響應(yīng)速度很快，實(shí)現(xiàn)“永遠(yuǎn)在線，實(shí)時(shí)在線”，完全滿足配電網(wǎng)自動(dòng)化所要求的 1520S 響應(yīng)及數(shù)據(jù)傳送時(shí)間。4. 尋址GPRS 網(wǎng)絡(luò)為分組數(shù)據(jù)交換網(wǎng)，支持 TCP/IP 及 協(xié)議，GPRS 網(wǎng)絡(luò)一般使用內(nèi)部的 IP 地址空間，使其內(nèi)部的 IP 地址對外部網(wǎng)絡(luò)是不可見的，這樣一來，GPRS 網(wǎng)在 IP 地址資源不足的情況下仍可為為數(shù)眾多的配電網(wǎng)自動(dòng)化終端靈活分配內(nèi)部 IP 地址，大大方便系統(tǒng)尋址，同時(shí)可組建 VPN（虛擬專網(wǎng)），可提供終端與子站、主站之間數(shù)據(jù)的透明傳輸，便于各種通信規(guī)約的實(shí)現(xiàn)。(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。GPRS 除能提供點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)外，還能提供VPN業(yè)務(wù)。QoS 的定義是：“決定用戶對一項(xiàng)服務(wù)的滿意度的服務(wù)性能的集合?！狈?wù)性能參數(shù)是決定 QoS 的關(guān)鍵，其中最重要的三個(gè)性能參數(shù)為：傳輸速率；準(zhǔn)確性；可靠性；GPRS 點(diǎn)到點(diǎn)服務(wù)在正常網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營環(huán)境中的 QoS 描述包括以下參數(shù)：服務(wù)優(yōu)先級；可靠性；延遲；用戶數(shù)據(jù)吞吐量。這些參數(shù)可由 GPRS 用戶和GPRS運(yùn)營商協(xié)商決定，也可設(shè)置為缺省值，缺省值為網(wǎng)絡(luò)所能提供的服務(wù)能力的最小值。 可靠性分析1. 網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備中國移動(dòng)通信公司是國內(nèi)最大的 GSM 移動(dòng)通信業(yè)務(wù)運(yùn)營商，其網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備全部按電信級企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)配備，設(shè)備全部為性能優(yōu)良、成熟、先進(jìn)的進(jìn)口設(shè)備，采用雙機(jī)熱備份，且擁有充足的備品備件。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。3. 傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙光纖/微波路由保護(hù)，大部分建成 SDH 光纖自愈環(huán)，準(zhǔn)備充分的應(yīng)急電路調(diào)度方案。4. 監(jiān)控中心及運(yùn)維隊(duì)伍監(jiān)控中心 24 小時(shí)有人監(jiān)控，確保網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行安全可靠，同時(shí)，配備 24小時(shí)快速響應(yīng)維護(hù)隊(duì)伍，形成完善的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維體系。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。在信道 FEC（前向糾錯(cuò)編碼）上：GPRS 采用卷積編碼，推薦四種編碼方式；CS1~CS4，通過采用不同的糾錯(cuò)比特?cái)?shù)適應(yīng)不同傳輸信道質(zhì)量要求。CS1 和 CS2 編碼糾錯(cuò)能力比較強(qiáng)，適用于傳輸信道質(zhì)量比較差的電路，CS3 和 CS4（無糾錯(cuò)）編碼糾錯(cuò)能力差，適用傳輸信道質(zhì)量好的電路使用，可以提供較高的“凈數(shù)據(jù)傳輸速率”。上述幾方面措施足以保證配電網(wǎng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)在 GPRS 網(wǎng)絡(luò)上可靠傳送。 安全性分析無線網(wǎng)絡(luò)沒有固定網(wǎng)絡(luò)安全，這是因?yàn)槿魏稳硕伎梢栽诓挥绊戇\(yùn)營商設(shè)備的同時(shí)，偵聽和發(fā)射無線電波。為了改進(jìn)這種狀況，使網(wǎng)絡(luò)可以防止欺騙性接入，保證用戶傳輸?shù)男畔⒌谋Ｃ苄裕珿SM 中定義了許多安全保證措施，GPRS 繼承并采納了這些措施：1. 移動(dòng)終端鑒別防止未注冊的用戶接入。GPRS 繼承了 GSM 的移動(dòng)終端鑒別方法，采用 A3 算法，利用 Ki 密鑰和一個(gè)隨機(jī)數(shù)（RAND）在鑒權(quán)中心和 SIM 卡中生成加密響應(yīng)（SRES），來確認(rèn) SIM 卡的有效性。2. 接入控制根據(jù)運(yùn)營商和用戶事先協(xié)商好的條件，決定一個(gè)用戶是否只能在指定區(qū)域內(nèi)使用 GPRS 服務(wù)，享受一定級別的 QoS。3. 用戶識別號（IMSI）的保密性為了防止第三方知道用戶的用戶識別號，GSM 中通過使用 TMSI 來實(shí)現(xiàn)用戶識別號的保密性。GPRS 中也采用了同樣的方法，在無線傳輸路徑中，用 PTMSI（分組TMSI）代替IMSI，使得 IMSI 不必在不安全的無線傳輸路徑中進(jìn)行傳輸，從而保護(hù)了IMSI 的安全。4. 用戶信息加密對用戶在無線路徑中傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行加密，防止第三方偷聽。注：和GSM 一樣，GPRS中所有的安全功能幾乎都涉及SIM卡，GPRS手機(jī)使用的SIM卡和GSM手機(jī)的SIM卡相同，用戶要直接在GPRS手機(jī)中使用原有 GSM 手機(jī)的 SIM 卡。SIM 卡在 GSM 網(wǎng)絡(luò)中可提供的安全保密功能如下：1. 用戶個(gè)人身份號碼（PIN，Personal Identity Number）PIN 用于控制對