摘要：本文提供了一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的電力自助繳費(fèi)查詢系統(tǒng)無線接入的原理和實(shí)現(xiàn)方案，簡要介紹了GPRS術(shù)的基本知識(shí)，描述了GPRS無線傳輸應(yīng)用于電力自助繳費(fèi)查詢系統(tǒng)無線接入的實(shí)現(xiàn)方法。通過實(shí)際應(yīng)用，獲得了理想的效果.
關(guān)鍵詞：GPRS；DTU；Internet；電力自助繳費(fèi)查詢；
一． 前言
電力行業(yè)是關(guān)系國計(jì)民生的行業(yè)，其客戶群龐大無比，現(xiàn)在客戶繳費(fèi)一般都是到電力營業(yè)廳或銀行網(wǎng)點(diǎn)辦理，每到繳費(fèi)高峰，給電力營業(yè)廳的收費(fèi)工作或銀行代收服務(wù)帶來巨大的壓力，經(jīng)常是人滿為患，客戶也需要很長的時(shí)間排隊(duì)等待，從而抱怨電力公司，影響電力公司的企業(yè)形象。同時(shí)，快節(jié)奏的生活方式，致使很多人工作日沒有時(shí)間繳納費(fèi)用，而電力公司目前恰恰就只在工作日進(jìn)行繳費(fèi)服務(wù)。借鑒其他相關(guān)行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，在電力系統(tǒng)內(nèi)采用帶有現(xiàn)金、銀聯(lián)繳費(fèi)及IC卡充值售電方式的自助繳費(fèi)機(jī)是一個(gè)很好的解決方法，其對繳費(fèi)人群的分流效果極其顯著，能大大改善電力行業(yè)繳費(fèi)難的問題。而自助終端繳費(fèi)機(jī)目前多數(shù)還使用有線接入的方式，成本較大，維護(hù)較難，廈門才茂通信科技有限公司在此基礎(chǔ)上推出了借助GPRS移動(dòng)數(shù)據(jù)通信平臺(tái)實(shí)現(xiàn)電力自助查詢繳費(fèi)網(wǎng)點(diǎn)無線接入的解決方案。
二．GPRS網(wǎng)絡(luò)介紹
GPRS是目前解決移動(dòng)通信信息服務(wù)的一種較完美的業(yè)務(wù)，它是以數(shù)據(jù)流量計(jì)費(fèi)、覆蓋范圍廣泛、數(shù)據(jù)傳輸速度更快。GPRS的推出，為行業(yè)和企業(yè)用戶開展無線辦公提供了基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)，為推動(dòng)移動(dòng)辦公的應(yīng)用和發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。與有線網(wǎng)絡(luò)相比，GPRS網(wǎng)絡(luò)具有租用費(fèi)用低、移動(dòng)辦公，不受地域制約等優(yōu)點(diǎn)。GPRS的出現(xiàn)為企業(yè)和行業(yè)用戶開展無線辦公提供了一種新的選擇。該系統(tǒng)采用先進(jìn)成熟的GPRS 無線數(shù)據(jù)終端為遠(yuǎn)程傳輸模塊，依托穩(wěn)定、可靠的中國移動(dòng)GPRS 網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)運(yùn)行可靠，數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)性強(qiáng)。該系統(tǒng)有效的解決了其他通信方式存在的各種問題。在保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r(shí)、準(zhǔn)確的前提下，將系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用也降低到了最低；同時(shí)，通信鏈路由專業(yè)的運(yùn)營商來維護(hù)，避免了用戶在使用監(jiān)測系統(tǒng)的同時(shí)，還需要耗費(fèi)很大精力去維護(hù)通信線路等問題；節(jié)約了用戶的初期建設(shè)投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。GPRS無線傳輸數(shù)據(jù)有以下優(yōu)勢：
1．覆蓋地域廣，目前移動(dòng)通信網(wǎng)在全國的覆蓋率95%以上，非邊遠(yuǎn)地區(qū)覆蓋率幾乎100%。GPRS 用戶可隨意分布和移動(dòng)自己的網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)，無須擔(dān)心線路的維護(hù)或有線在移機(jī)時(shí)導(dǎo)致的通訊中斷。建設(shè)新的監(jiān)控點(diǎn)無需進(jìn)行拉線，埋線等工作。較光纖，或?qū)＞�系統(tǒng)投資較少，設(shè)備安裝方便。通信距離遠(yuǎn)，在任何場合都可以設(shè)中心站。覆蓋較好，比較很多無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（集群，雙向傳呼，CDPD，CDMA）而言，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋是最好的。
2．終端價(jià)格比較低，與DDN相比，較DDN專線Modem其終端價(jià)格便宜很多。
3．GPRS資費(fèi)便宜，計(jì)費(fèi)合理。GPRS 資費(fèi)包月比有線電話網(wǎng)絡(luò)資費(fèi)還便宜。公交IC卡充值數(shù)據(jù)采集業(yè)務(wù)沒有大數(shù)據(jù)量的信息傳輸，不必要采用資費(fèi)很高的專線（DDN、幀中繼）。GPRS還可根據(jù)通信的數(shù)據(jù)量和提供的服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行計(jì)費(fèi)。在GPRS網(wǎng)中，用戶只需與網(wǎng)絡(luò)建立一次連接，就可長時(shí)間的保持這種連接，并只在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)才占用信道并被計(jì)費(fèi)，保持時(shí)不占用信道不計(jì)費(fèi)。這樣，營業(yè)點(diǎn)即不用頻繁建立連接，也不必支付傳輸間隙時(shí)的費(fèi)用。
4．GPRS能最好地支持頻繁的、少量突發(fā)型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。通信質(zhì)量穩(wěn)定可靠，永不掉線。
5．GPRS網(wǎng)絡(luò)接入速度快，提供了與現(xiàn)有數(shù)據(jù)網(wǎng)的無縫連接。由于GPRS網(wǎng)本身就是一個(gè)分組型數(shù)據(jù)網(wǎng), 支持TCP/IP、X.25協(xié)議，因此無需經(jīng)過PSTN等網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)接，直接與分組數(shù)據(jù)網(wǎng)（IP網(wǎng)或X.25網(wǎng)）互通，接入速度僅幾秒鐘，快于電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。采用TCP/IP協(xié)議，較以前的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（集群，雙向傳呼，GSM短信息）而言，網(wǎng)絡(luò)接入更加直接方便。
三．廈門才茂GPRS路由器簡介
CM 3150R GPRS Router無線路由器采用高性能的工業(yè)級ARM9通信處理器，以嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺(tái)，系統(tǒng)集成了全系列從邏輯鏈路層到應(yīng)用層通信協(xié)議，支持靜態(tài)及動(dòng)態(tài)路由，PPP server及PPP client，VPN（包括PPTP和IPSEC）,DHCP server及DHCP client，DDNS，防火墻，NAT，DMZ主機(jī)等功能。為用戶提供安全，高速，穩(wěn)定可靠，各種協(xié)議路由轉(zhuǎn)發(fā)的無線路由網(wǎng)絡(luò)。本產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于金融，水利，環(huán)保，電力，郵政，氣象等行業(yè)。
無線參數(shù)
1. 支持GSM/GPRS 900/1800MHz雙頻和800/900/1800/1900MHz四頻可選；GPRS multi-slot class 10
2. 編碼方案：CS1~CS4
3. 符合SMG31bis技術(shù)規(guī)范
4. Compliant to GSM phase 2/2+
5. 支持?jǐn)?shù)據(jù)、短信
6. 支持13K QCELP音頻編解碼
硬件系統(tǒng)
1. CPU：工業(yè)級ARM9 CPU，200MPS,16K Dcache，16K Icache
2. FLASH：8MB（可擴(kuò)展至32MB）
3. SDRAM：64MB（可擴(kuò)展至256MB）
4. 接口：
以太網(wǎng)口：一個(gè) 10/100 Base-T 以太網(wǎng)口,
Shielded RJ-45 1,5 kV isolation transformer,
Ethernet IEEE 802-3, 802-2
串口：RS232 serial port, (Support RS422/RS485 if needed)
Rate：110bps~230400bps
Data bits ：7 or 8
Parity:：None, Even, Odd
Stop bits:：- 1 or 2
Flow contro:：None or RTS/CTS
Protection – 15 kV ESD and short circuit
Console ：RS-232, 115200 bps, 8 data bits,1 stop bit, no parity (8N1)
指示燈：具有電源、通信、在線及以太網(wǎng)口LINK/ACT指示燈
天線接口：標(biāo)準(zhǔn)SMA陰頭天線接口，特性阻抗50
SIM/UIM卡接口：3V/1.8V標(biāo)準(zhǔn)的推桿式用戶卡接口
電源接口：標(biāo)準(zhǔn)的3芯火車頭電源插座
語音接口：標(biāo)準(zhǔn)的耳機(jī)麥克風(fēng)接口（預(yù)留，可選）
5. 供電：外接電源：DC 9V 1.5A；寬電壓供電：DC 5-32V
6. 尺寸：產(chǎn)品外形尺寸：155*96*23mm；產(chǎn)品包裝尺寸：298*226*60mm
7. 重量：0.69kg
8. 其他參數(shù):工作環(huán)境溫度： -25~+65ºC；儲(chǔ)存溫度： -40~+85ºC；相對濕度： 95%(無凝結(jié))
軟件功能
1. 支持VPN安全隧道功能,包括PPTP＋MPPE+MPPC和IPSEC+L2TP
2. 智能防掉線，支持在線檢測，在線維持，掉線自動(dòng)重?fù)埽_保設(shè)備永遠(yuǎn)在線
3. 支持IPTABLES防火墻，包過濾功能
4. 支持多種協(xié)議：TCP/IP，UDP，ICMP，SMTP，HTTP，POP3，OICQ，TELNET，FTP等
5. 支持動(dòng)態(tài)路由和靜態(tài)路由
6. 支持DHCPD/DHCP 功能
7. 支持NAT功能，如SNAT，DNAT
8. 支持動(dòng)態(tài)DDNS
9. 支持DMZ主機(jī)
10.支持路由轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)也支持串口數(shù)據(jù)傳輸,，數(shù)據(jù)中心管理
11.支持APN/VPDN網(wǎng)絡(luò)
12.方便的WEB配置，支持遠(yuǎn)程WEB管理
13.支持telnet管理，方便易用的控制臺(tái)shell交互環(huán)境
14.支持多臺(tái)終端共享router ppp廣域網(wǎng)出口
15.支持多種無線撥號方式：自動(dòng)分配，指定IP，指定本地對端IP
16.支持作為PPP服務(wù)器，多種認(rèn)證方式，支持雙向認(rèn)證
17.支持實(shí)時(shí)時(shí)鐘sntp，在線更新時(shí)間
18.多種喚醒方式（電話、短信、本地?cái)?shù)據(jù)）
19.支持上網(wǎng)時(shí)間段管理
20.支持DTU功能
21.方便易用的COM及SYSLOG系統(tǒng)診斷、調(diào)試功能
22.支持日志查看
23.支持串口本地軟件升級；支持TFTP軟件遠(yuǎn)程升級；支持配置的導(dǎo)出導(dǎo)入及web在線更新固件程序
24.支持操作系統(tǒng) Windows 9x/ME/NT/2000/XP Linux Unix
產(chǎn)品特性
1. 三層系統(tǒng)保護(hù)：在原來兩級（軟件保護(hù)+CPU內(nèi)置看門狗保護(hù)，外置硬件看門狗保護(hù)）系統(tǒng)保護(hù)的基礎(chǔ)上，增加一級系統(tǒng)監(jiān)測保護(hù)SWP（System Watch Protect），徹底解決了業(yè)內(nèi)“假在線”，“假死機(jī)”，“當(dāng)機(jī)”等疑難問題。
2. 完善的VPN：新款路由器，完善地支持了業(yè)內(nèi)的所有VPN功能（PPTP+MPPE,IPSEC+L2TP）,解決了原來路由器因系統(tǒng)問題無法支持IPSEC功能問題。
3. 超大緩存：可以提供32M的客戶傳輸數(shù)據(jù)緩存，解決因網(wǎng)絡(luò)瓶頸導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失
4. 高速處理CPU：采用比原來更為極高速ARM9的工業(yè)級CPU，可以更加高速地處理各種協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，規(guī)避因CPU處理速度慢而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)重傳和丟失等問題。
5. 內(nèi)存管理MMU：新款CPU 帶內(nèi)存管理MMU，可以防止系統(tǒng)內(nèi)存異常問題導(dǎo)致的系統(tǒng)不穩(wěn)定現(xiàn)象。
6. 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：新系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTOS，可以更加快速實(shí)時(shí)地接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，規(guī)避了數(shù)據(jù)丟包問題。
7. 完善的協(xié)議棧：新系統(tǒng)加載了完善的TCP/IP協(xié)議棧，網(wǎng)絡(luò)通信性能優(yōu)異。
8. 支持實(shí)時(shí)時(shí)鐘：支持實(shí)時(shí)時(shí)鐘sntp協(xié)議，在線更新時(shí)間。
9. 支持多種喚醒方式：電話、短信、本地?cái)?shù)據(jù)喚醒。
10.支持上網(wǎng)時(shí)間段管理。
EMC性能優(yōu)異：通過電力3000V電擊測試，特別適合在工業(yè)領(lǐng)域環(huán)境惡劣下使用，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。
四．系統(tǒng)網(wǎng)組
1.網(wǎng)終拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
本電力自助繳費(fèi)查詢系統(tǒng)由主機(jī)，充值繳費(fèi)終端，廈門才茂 GPRS 路由器等設(shè)備組成。
如上圖：各個(gè)自助終端設(shè)備通過以太網(wǎng)口與無線路由器-CM3150R連接,CM3150R上電后向監(jiān)控中心Internet上的Router發(fā)起連接, 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，充值繳費(fèi)終端設(shè)備將客戶充值繳費(fèi)信息數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集后通過以太網(wǎng)口通信方式送往GPRS 路由器，在由路由器通過GPRS網(wǎng)絡(luò)把客戶充值信息發(fā)送到電力公司數(shù)據(jù)中心。同時(shí)，充值終端設(shè)備實(shí)時(shí)接收由中心通過GPRS 路由器傳輸發(fā)來的數(shù)據(jù)指令完成相應(yīng)控制功能。
電力公司數(shù)據(jù)中心通過路由器接收來自各充值網(wǎng)點(diǎn)的信息數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、歷史趨勢分析、報(bào)表打印等信息查詢、統(tǒng)計(jì)及打印功能 。
該系統(tǒng)將自助繳納電費(fèi)、預(yù)付費(fèi)電表卡自助充值、自助歷史記錄查詢、多媒體業(yè)務(wù)宣傳查詢、自助打印的功能合為一體，為用電客戶提供輕松、方便、快捷、安全、可靠的繳費(fèi)環(huán)境。該系統(tǒng)的實(shí)施沒有任何外界條件的限制。
1. 實(shí)時(shí)接收各充值網(wǎng)點(diǎn)充值數(shù)據(jù)信息。
2. 根據(jù)需要，查詢各充值網(wǎng)點(diǎn)充值數(shù)據(jù)信息情況，并在屏幕顯示或打印輸出。
3. 實(shí)時(shí)監(jiān)視各充值網(wǎng)點(diǎn)工作狀態(tài)。
五．系統(tǒng)方案
A. 公網(wǎng)方案
中心用一個(gè)服務(wù)器組作為中心接收，中心采用 ADSL 等 INTELNET 公網(wǎng)連接，采用公網(wǎng)固定 IP 或者公網(wǎng)動(dòng)態(tài) IP+DNS 解析服務(wù)。此種方案先向 INTERNET 運(yùn)營商申請 ADSL 等寬帶業(yè)務(wù)。
1) 中心公網(wǎng)固定IP：監(jiān)控點(diǎn)直接向中心固定 IP 發(fā)起連接。運(yùn)行可靠穩(wěn)定，推薦此種方案。（固定 IP 費(fèi)用比較貴）
2) 中心公網(wǎng)動(dòng)態(tài) IP+DNS 解析服務(wù)：大部分 IP 都是動(dòng)態(tài)的，而且費(fèi)用相對便宜�？蛻粝扰c DNS 服務(wù)商聯(lián)系開通動(dòng)態(tài)域名，動(dòng)態(tài)域名解析軟件網(wǎng)址如下：（可以先申請免費(fèi)的二級域名進(jìn)行測試）
花生殼域名解析 http://www.oray.net/mian
88IP 域名解析 http://www.88ip.com/
注意：監(jiān)控點(diǎn)先采用域名尋址方式連接 DNS 服務(wù)器，再由 DNS 服務(wù)器找到中心公網(wǎng)動(dòng)態(tài) IP，建立連接。此種方式可以大大節(jié)約公網(wǎng)固定 IP 的費(fèi)用，但穩(wěn)定性受制于 DNS 服務(wù)器的穩(wěn)定，所以要尋找可靠的 DNS 服務(wù)商。
B. 專網(wǎng)方案
1、 根據(jù)客戶內(nèi)部網(wǎng)對網(wǎng)絡(luò)安全的特殊要求，決定采用中國移動(dòng)GPRS網(wǎng)絡(luò)的專用APN形式入網(wǎng)：
 通過一條2M專線接入移動(dòng)公司GPRS網(wǎng)絡(luò)，雙方互聯(lián)路由器之間采用私有IP地址進(jìn)行廣域連接，在移動(dòng)認(rèn)證路由器與用戶認(rèn)證路由器之間建立加密隧道。
 為客戶分配專用的APN，普通用戶不能進(jìn)入該APN。只有GPRS專網(wǎng)卡才能進(jìn)入該APN網(wǎng)絡(luò)，防止其他非法用戶的進(jìn)入。
 用戶在內(nèi)部建立RADIUS服務(wù)器，作為內(nèi)部用戶接入的遠(yuǎn)程認(rèn)證服務(wù)器（或在APN路由器內(nèi)，啟用路由器本地認(rèn)證功能）。只有通過認(rèn)證的用戶才允許接入，用以保證用戶內(nèi)部安全。
 用戶在內(nèi)部建立DHCP服務(wù)器（或在APN路由器內(nèi)，啟用DHCP功能），為通過認(rèn)證的用戶分配用戶內(nèi)部地址。
 端到端加密：移動(dòng)終端和服務(wù)器平臺(tái)之間采用端到端加密，避免信息在整個(gè)傳輸過程中可能的泄漏。
 雙方采用防火墻進(jìn)行隔離，并在防火墻上進(jìn)行IP地址和端口過濾。
2．APN業(yè)務(wù)流程 GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)終端上網(wǎng)登錄服務(wù)器平臺(tái)的流程為：
1）用戶發(fā)出GPRS登錄請求，請求中包括由移動(dòng)公司為GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)專門分配的專網(wǎng)APN；
2）根據(jù)請求中的APN，SGSN向DNS服務(wù)器發(fā)出查詢請求，找到與企業(yè)服務(wù)器平臺(tái)連接的GGSN，并將用戶請求通過GTP隧道封裝送給GGSN；
3）GGSN將用戶認(rèn)證信息（包括手機(jī)號碼、用戶賬號、密碼等）通過專線送至Radius進(jìn)行認(rèn)證；
4）Radius認(rèn)證服務(wù)器看到手機(jī)號等認(rèn)證信息，確認(rèn)是合法用戶發(fā)來的請求，向DHCP服務(wù)器請求分配用戶地址；
5）Radius認(rèn)證通過后，由Radius向GGSN發(fā)送攜帶用戶地址的確認(rèn)信息；
6）用戶得到了IP地址，就可以攜帶數(shù)據(jù)包，對GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)信息查詢和業(yè)務(wù)處理平臺(tái)進(jìn)行訪問。
第六部分 結(jié)束語
以GPRS為基礎(chǔ)的無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)有很廣泛的應(yīng)用，GPRS使互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入無線領(lǐng)域，一直延伸到手掌上。除了支持傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，GPRS也可使無線終端支持B2B、B2C的電子商務(wù)和電子支付、股票交易、銀行轉(zhuǎn)帳等應(yīng)用。GPRS同樣可以應(yīng)用于公司內(nèi)部網(wǎng)(INTRANET)，基于IP的遠(yuǎn)程LAN接入，使無線終端成為LAN的延伸，幾乎所有低速率的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)都可以應(yīng)用，如對電力系統(tǒng)自動(dòng)化、工業(yè)監(jiān)控、交通管理、氣象、金融、環(huán)保監(jiān)測、煤礦、油田、證券等行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。
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