基于GPRS的通信技术在远程抄表中的应用

【摘要】 在电网自动化程度不断提高的社会环境中，基于GPRS通信技术的远程抄表已经成为电网供用电的一种重要手段。这种远程抄表系统在数据传输方面具有可靠性和实时性的特点。本文主要论述了基于GPRS通信技术的远程抄表系统的框架、工作原理以及其软件设计，随着通信技术的发展，GPRS的通信技术在远程抄表中一定会有更广阔的发展前景。

【关键词】GPRS；远程抄表；通信技术

当前社会中，随着电力企业的不断深化改革，用电管理的建设在现代化社会中地位越来越重要，准确、便捷、同步地获取不同用户的电表的用电信息，便于有效进行电费的结算、表计运算的检测，是对用电分析的保证。

旧式抄表系统大都是基于短消息业务进行无线传输的，而短消息所承载的信息量比较少而且发送的时候延时不确定，不利于实时采集数据。而GPRS业务能够比较圆满地解决上述不足。伴随着无线通讯技术快速的发展，GPRS技术在数据传输的领域得以广泛的应用。

1.GPRS网络结构

GPRS在原有GSM网络的基础上通过增加一些硬件设备并对原网络升级，进而形成了一个新的网络，提供了端到端、广域无线IP的 连接。

GPRS的网络结构分析如下。从网络看，新增加SGSN（服务GPRS 的支持节点）及GGSN（网关GPRS的支持节点）两种网络实体及Gb、Gi、GC、GS等接口，形成这种移动分组数据的网络。由此看来，GPRS基础功能是在移动终端和计算机通信网络路由器间提供的分组传递的业务。GGSN 在GPRS网络及公用数据网间相当于一个关口站，它可以和不同据网络连接，如LAN和ISDN等。SGSN能够纪录下移动台当前的位置信息，可以在移动台、各种数据网络间进行移动分组数据发送和接收，为服务区的所有用户提供了双向分组路由。GPRS移动台、GSM基站通信，和电路交换、数据呼叫有区别，GPRS分组，是从基站发送到SGSN 节点。到其目的网络SGSN 、GGSN 进行通信，GGSN在对分组数据进行了一些相应的处理后，再发送，如Internet，来自Internet及标有移动台的IP包，GGSN 接收后，再转发至SGSN，然后传送至移动台上。

2.GPRS的数据传输

GPRS支持外部网络和移动台间的数据传输，数据传输时，在移动台、SGSN及GGSN 中把数据包封装起来，根据它们中的分组数据协议Context 选择路由进而传输数据包。GPRS骨干网充分利用GPRS 协议GTP对IP或者X.25分组进行封装，然后将GTP数据单元插入TCP PDU 、UDP PDU中，继而TCP PDU、UDP PDU封装在IP PDU 中传输。在IP 和GTPPDU头部均包含地址隧道端点的标识符，来唯一确定地址、PDP Context，进而准确地将数据包传输至目的地。在SGSN、移动台间传输数据包，其中PDP PDU被封装在SNDCP数据单元中传输，将利用临时的逻辑链路标识、网络服务的访问点标识符来唯一确定的PDP Context。数据传输过程中，GGSN、SGSN保存接受的PDU至这些PDU被发送至下一个结点，或超时丢弃。此外，GGSN、SGSN还把从SNDCP、Gi接口收到的PDPPDU 加上相应序列号，再把PDP PDU 传送至SNDCP前SGSN还有可能对PDPPDU进行重新排列。

3.GPRS通信传输技术在远程抄表系统的设计

3.1基于GPRS的远程抄表系统

基于GPRS通信技术的远程抄表系统主要是由带GPRS模块的采集终端、具有固定IP的GPRS服务器、Internet互联网主、站前置PC机及GPRS 网络等构成。

在实际的应用中，可采用专线接入的方式或双模式通信的方式。

1）专线接入方式

专线接入方式，从移动公司到用户主站通信服务器端接一条专线，用户电表通过RS —485串口与抄表终端相连；抄表终端的GPRS模块把采集到的数据封装成TCP/IP 数据包，通过数据专线传送到通信前置机。

2）双模式通信方式

由于在本系统中终端内嵌GPRS无线数据通信模块，所以我们可以采用双模式通信的方式，即在终端也可以内嵌CDMA 模块，它的系统模型类似于GPRS 方式。移动终端将采集到数据组成CDMA 数据分组，通过CDMA 网络和Internet 网，上传到信息管理中心服务器。服务器应当具备IP 地址和电子地图。由于CDMA1X 网络采用的是码分多址的数据传输方式以及VPN 的加密算法，因此数据传输的安全性、稳定性较好。CDMA1X 的无线上网既可采用按流量计费，除此外，可采用按包实长、包流量的方法计费，这些计费方式很灵活，并不灰会用户收取漫游的费用，是种低投入、高产出组网方式。有效利用GPRS上网，系统接入无线网时必进行初始化，如果对通信过程、协议不熟悉，那么做起来会有一些难度。CDMA的网络通信速度远远高于GPRS，但CDMA所覆盖的范围比较小，还无法提供真正大范围的数据传输业务。这种双模式通信方式，可以方便用户根据自己的应用环境及需求，当地网络的状况、服务，选择合适的通信组网方式。

3.2 系统软件设计

软件系统可分为主站和抄表终端两大模块。终端软件可以根据功能分为：与主站交互、数据存储、数据采集、远程加载、巡检及异常处理、等子模块。与主站交互模块的主要功能是接受主站下传的命令和数据并进行相应处理；根据主站命令指定的数据类型和格式上传从电能表采集到的数据。数据采集模块可以按照主站命令，对主站指定的某一电能表进行实时数据采集；或采用定时数据采集方式，根据预先设定的时间间隔读取各电能表度数。数据存储模块负责抄表终端上数据存储空间和数据库的管理；电能量数据组织及数据备份。巡检及异常处理模块负责不间断的监测用户电能表的运行状态；一旦出现异常立即上报主站；还可同时通过短消息通知有关工作人员；异常状态包括电能表示度被改等，由供电企业根据需要事先定义。远程加载模块主要负责通过GPRS通信，从主站获得监控软件的更新版本并更新有关软件，这样就避免了现场操作所带来的人力和物力的消耗。

主站软件运行在PC上，包括相应数据库系统。主要完成从抄表终端汇总数据，通过相应命令控制终端运行，存储各抄表终端上传的数据，还可与用电营销

MIS系统结合实现电费管理，实际损耗计算，负荷监管调控等功能。

综上可知，GPRS通信技术在无线数据的传输方面有明显的优势，由此它得到了广泛的应用。此外，CDMA技术的传输速率高、可靠性高、上网方便，伴随无线通信技术的快速发展，双模式通信方式的远程抄表一定会有一个比较广阔的发展前景。

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