浅谈基于GPRS APN的煤气无线抄表系统解决方案

[摘要]文章从煤气表自动抄收系统的企业现代管理需求出发，介绍了基于GPRS APN技术的无线抄表系统解决方案及应用前景。

[关键词]GPRS　APN　煤气　无线　抄表　方案

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前言

煤气表自动远程抄收系统是利用现代信息技术与煤气表计量技术完满结合，集计量、数据采集、处理于一体，将用气信息加以综合处理的系统，可极大提高工作效率，降低抄表员工劳动强度，同时可避免或减少入户抄表工作给用户带来的不便，使抄表走出千家万户，实现零干扰服务。准确而便捷的收费系统，既节省人工又减少供气部门与客户之间的纠纷。又完全适应现代用户对用气缴费的新需求。随着我国移动通信网络的快速发展和完善，一种基于GPRS+APN的技术解决方案必将成为远程无线自动抄表系统未来发展的主流。

2　基于GPRS APN无线抄表系统解决方案

GPRS是目前解决无线数据传输服务的一种较完美的业务，它以数据流量计费、覆盖范围广泛、数据传输速度快。基于GPRS APN专网接入的推出，为企业和用户开展无线数据传输应用提供了基础设施平台。与有线网络相比，基于GPRS APN接入的无线抄表系统解决方案具有费用低、无需布线、可无线传输数据，不受地域制约等优点，可满足煤气计量自动化无线数据采集的实时性、安全性、准确性的需要。

2.1系统结构

煤气公司APN专线方式连通GPRS连接网络如图1所不。

2.2系统组成

由于GPRS承载方式的最大优点是速度快且安全可靠、方案成熟，因此目前对流量以及安全性要求较高的行业都采取这种接入方式。基于GPRS APN的煤气无线自动抄表系统主要包括煤气终端设备(带无线传输模块的数据采集器)、中国联通GPRS APN网络以及煤气企业用户应用服务器三部分。

(1)煤气企业GPRS数据采集终端设备

负责采集以及收发数据。在用户煤气表旁安装一台采集器(有编码器或脉冲发生器和无线数据传输模块)和煤气表接口装置，进行数据采集、处理及数据收发。

(2)中国联通GPRSAPN网络

一方面负责接收用户发送过来的数据，并进行用户身份的验证，然后将数据通过专线送给企业数据中心；另一方面接收企业数据中心的指令或者数据，将其发送给行业终端。

(3)煤气企业用户应用服务器

企业通过专线与联通GPRS核心网络中的GGSN相连(即通过APN专网接入)，负责接收从GPRS网络传输过来的数据，经鉴权后，根据企业的实际应用特点，对数据进行处理和存储；或者向企业终端发送各种信息或指令，通过专线和GPRS网络进行传输，完成基本抄表管理、统计分析、计费等基本功能。

2.3 APN专网接入优势

APN专网无线数据采集系统采用先进成熟的GPRS无线数据终端为远程传输模块，依托中国联通GPRS网络。系统运行可靠，数据采集实时性强。该系统有效地解决了其他通信方式存在的各种问题：在保证数据传输及时、准确的前提下，将系统运行费用也降低到了最低；同时，通信链路由专业的运营商来维护，避免了用户在使用无线数据采集系统时，还需要耗费很大精力去维护通信线路等问题；节约了用户的初期建设投资和运行维护费用。GPRS无线传输数据有

以下优势：

(1)安装便捷

GPRS用户可随意分布和迁移自己的网络点，无须担心线路的维护或由于有线使移机时出现通讯中断的现象；建设新的数据采集点无需进行拉线，埋线等工作；较光纤等专线系统投资较少，设备安装方便。

(2)终端价格较低

与DDN相比，其终端较DDN专线Modem价格便宜很多。

(3)GPRS资费便宜

GPRS资费便宜，计费合理。无线数据采集业务一般没有大数据量的信息传输，无需采用资费很高的专线(DDN、帧中继)。GPRS还可根据通信的数据量和提供的服务质量进行计费。在GPRS网中，用户只需与网络建立一次连接，就可长时间地保持这种连接，并只在传输数据时才占用信道并被计费，保持时不占用信道不计费。这样，数据采集点即不用频繁建立连接，也不必支付传输间隙时的费用。

(4)GPRS通信质量稳定可靠。永不掉线

GPRS能最好地支持频繁的、少量突发型数据业务。通信质量稳定可靠，永不掉线。

(5)GPRS网络接入速度快

GPRS网络接入速度快，提供了与现有数据网的无缝连接。由于GPRS网本身就是一个分组型数据网，支持TCP／IP、X.25协议，因此无需经过PSTN等网络的转接，直接与分组数据网(IP网或X.25网)互通，接入速度仅几秒钟，快于电路型数据业务。采用TCP／IP协议，较以前的无线数据网络(集群，双向传呼。GSM短信息)而言，网络接入更加直接方便。对GPRS无线业务与其他网络业务进行性价对比，结果如表1所示。

2.4 APN接入方式及安全措施

根据企业对网络安全的特殊要求。基于联通GPRS网络的数据传输方案。采用了多种安全措施，主要包括：

(1)专线互联

通过一条E1专线电路接通公司GPRS网络，双方互联路由器之间采用私有IP地址进行广域连接。在GGSN与联通公司互联路由器之间采用GRE隧道。

(2)专用APN

为客户分配专用的APN，普通用户不得申请该APN。用于GPRS专网的SIM卡仅开通该专用APN。限制使用其他APN。

(3)RADIUS认证

煤气企业可自建一套RADIUS服务器和DHCP服务器，GGSN向RADIUS服务器提供用煤气使用户主叫号码，采用主叫号码和用户账号相结合的认证方式；用户通过认证后由DHCP服务器分配企业内部的静态IP地址。

(4)端到端加密

GPRS数据传输终端和服务器平台之间采用端到端加密，避免信息在整个传输过程中可能的泄漏。

(5)防火墙隔离

双方采用防火墙进行隔离。并在防火墙上进行IP地址和端口过滤。

2.5 GPRS APN业务流程

企业通过GPRS APN专网系统终端上网登录服务器平台的业务流程为：

(1)用户发出GPRS登录请求。请求中包括由联通公司为GPRS专网系统专门分配的专网APN；

(2)根据请求中的APN，SGSN向DNS服务器发出查询请求，找到与企业服务器平台连接的GGSN，并将用户请求通过GTP隧道封装送给GGSN；

(3)GGSN将用户认证信息(包括手机号码、用户账号、密码等)通过专线送至Radius进行认证；

(4)Radius认证服务器看到手机号等认证信息，确认是合法用户发来的请求，向DHCP服务器请求分配用户地址；

(5)Radius认证通过后，由Radius向GGSN发送携带用户地址的确认信息；

(6)用户得到了IP地址，就可以携带数据包，对 GPRS专网系统信息查询和业务处理平台进行访问。

2.6安全方案

(1)第一级：安全的网络接入层

使用中国联通分配的专门的APN进行无线网络接入；

分配特定的手机号：手机主叫号在联通GSM交换机生成，已经进行了加密，资深的网络黑客也是很难伪造手机号的；

联通在网络侧HLR网元给手机号和APN做了绑定，只有属于行业的手机号才能访问专用APN。黑客拿着其他手机号的GPRS终端根本无法呼叫专门的APN。

(2)第二级：安全的终端认证

企业的数据中心可以给每个GPRS终端分配特有的用户ID和密码，交换机资深黑客即使伪造了合法的手机号，但是没有企业数据中心分配给GPRS终端的用户ID和密码，依然与企业数据中心建立不了呼叫，而企业数据中心可以周期性命令各数据采集点将用户ID和密码改掉。

(3)第三级：安全的防火墙过滤

(4)第四级：安全的应用系统

业务数据在传输前进行加密压缩，保障数据在传输过程中的安全性；

应用系统提供强大的分级权限管理，保障数据在使用过程中的安全性。

2.7企业所需设备及APN资费标准

(1)企业所需设备

一台支持GRE隧道终结的路由器；

建设数据采集中心(数据采集服务器)：

GPRS无线数据采集终端。

(2)APN资费标准

APN资费标准包括：

数据专线接入月租费用(专网接入)；

APN专网域名月租费；

APN终端月租费；

OAPN终端使用GPRS产生的流量资费。

3　小结

煤气抄表到户适合社会总体发展的要求，基于GPRSAPN的无线自动抄收系统把先进的信息技术、电子技术、通信技术等纳入到供气企业的营业收费管理中，有利于提高供气企业的管理水平(数据及时准确，避免人为错误、降低劳动强度和工作量，提高生产率、树立企业文明服务形象等)，加大营业收费的力度(提高企业经济和社会效益)。是能源管理体制现代化的体现。在国家相关政策的推动下，民用计量表智能化已是大势所趋，随着行业技术标准的不断成熟规范、管理水平的不断提高，相信在不久的将来基于GRPS APN的远程无线抄表系统将会得到不断的完善和成熟，抄表系统的春天也将会来临。

参考文献

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[3]丁志华，智能化小区电网远程自动抄表系统设计[J]，江苏大学学报(自然科学版)，2003(2)。