电力行业技术方案样本

中华人民共和国移动通信集团公司发布中华人民共和国移动通信集团公司发布QB-╳╳-QB-╳╳-╳╳╳-╳╳╳╳中华人民共和国移动通信公司原则电力行业电力行业M2M无线通信技术方案TheTechnicalSpecificationofM2MWirelessCommunicationinTheTechnicalSpecificationofM2MWirelessCommunicationinElectricPowerIndustry版本号：1版本号：1.0.0（征求意见稿）╳╳╳╳╳╳╳╳-╳╳-╳╳实行╳╳╳╳╳╳╳╳-╳╳-╳╳发布前言本文基于电力行业应用需求，提出电力行业M2M无线通信技术方案，涉及功能规定、系统构造、码号规定、设备及接口规定等，并附参照案例，是中华人民共和国移动集团公司和省公司为电力行业提供M2M解决方案技术根据。本技术方案由中华人民共和国移动通信集团公司数据部归口管理。本技术方案解释权属于中华人民共和国移动通信集团公司，详细技术细节由中华人民共和国移动研发中心负责解释。本技术方案起草单位：中华人民共和国移动通信集团公司研发中心。本技术方案重要起草人：李石、吕志虎、赵生、唐剑锋、任赪、姚丰、孙金霞、李威。

目录1范畴 42引用原则 43有关术语与缩略语解释 44业务及功能 54.1业务需求 54.2功能规定 55系统构造和信息流程 65.1系统构造 65.2信息流程 76业务流程 87码号规定 88设备及接口规定 88.1行业终端功能 98.2监测工作站功能 98.3系统接口规定 98.4对现网设备规定 99计费与结算 1010网管 1011安全 1011.1终端鉴权与认证 1011.2顾客信息安全 1011.3GPRS网络安全 1012编制历史 11附录A无线承载技术分析 12附录BAPN管理原则 14附录C链路检测与激活 15附录D典型案例 161项目摘要 162项目简述 162.1项目背景 162.3实行单位 163项目内容 173.1整体方案 173.2GPRS系统功能和性能 173.2.1GPRS终端重要功能 173.2.2GPRS终端性能技术参数 173.2.3ARS功能 18

1范畴本技术方案原则上在中华人民共和国移动通信集团内部使用，为集团公司和省公司在电力行业开展M2M无线通信业务提供技术根据。2引用原则下列原则所包括条文，通过在本方案中引用而成为本方案条文。本方案出版时，所示版本均为有效。所有原则都会被修订，使用本方案各方应探讨使用下列原则最新版本也许性。[1]中华人民共和国移动GPRS网络技术体制[2]中华人民共和国移动IP地址规划[3] GSM07.07：Digitalcellulartelecommunicationssystem(Phase2+);ATcommandsetforGSMMobileEquipment[4] GSM07.05："Digitalcellulartelecommunicationsystem(Phase2+)；UseofDataTerminalEquipment-DataCircuitterminatingEquipment(DTE-DCE)interfaceforShortMessageService(SMS)andCellBroadcastService(CBS)"[5] GSM07.60："Digitalcellulartelecommunicationsystem(Phase2+)；GeneralrequirementsonMobileStations(MS)supportingGeneralPacketRadioBearerService(GPRS)"3有关术语与缩略语解释APN AccessPointName 接入点名称ARS AlmightyRouteServer 全能路由器CSD CircuitSwitchedData 电路互换数据DMS DistributionManagementSystem 配网管理系统EMS EnergyManagementSystem 能量管理系统FTU FeederTerminalUnit 馈线远程终端GPRS GeneralPacketRadioService 通用分组无线业务M2M MachinetoMachine 机器到机器MIS ManagementInformationSystem 管理信息系统PTU PowerTerminalUnit 电能终端RTU RemoteTerminalUnit 远端测控单元装置SMS ShortMessageService 短消息TTU TransformerTerminalUnit 变压器智能终端USSD UnstructuredSupplementaryServiceData 非构造化补充业务数据WDL WirelessDataLogger 无线智能传播器WIC WirelessInformationCommunicator GPRS无线智能传控终端WM WirelessModem 无线调制解调器4业务及功能 配电系统是电力系统电能发、变、输、供、配中面向最后顾客一种重要环节。配电网络自动化是运用当代信息技术，将配电网在线数据和离线数据、配电网数据和顾客数据、电网构造和地理图形进行信息集成，构成完整自动化系统，实现配电系统正常运营及事故状况下监测、保护、控制、用电和配电当代化管理。4.1业务需求 监测配电网运营参数，通过移动无线通信系统将配电网运营参数传回电力信息中心，依照配电网状况进行管理维护。4.2功能规定依照上述业务需求，电力行业M2M无线通信系统须具备如下基本功能：1）配电网监测功能：电力专用设备（如TTU/FTU/RTU等）采集配电网运营数据（如电流、电压、功率等）。3）自动告警功能： 电网运营状况发生异常，自动告警，告知电力信息中心。4）信息回传功能：将现场采集配电网信息通过无线方式传回电力信息中心。5）对现场设备遥控功能：电力信息中心可以调控现场设备参数（现场设备涉及电网设备和电网参数采集设备）。6）信息记录、分析、存储、转发功能：电力信息中心对配电网运营数据进行记录分析，及时掌握配电网运营状况。注：行业终端普通由电力专用终端(即终端设备(TE))和无线模块(即移动终端(MT))构成；TE和MT可以是分立物理设备，也可以是集成物理设备。（终端详细规定见8.1节）系统应7*24小时不间断工作，在各种气象状况，满足如下规定：工作场合：配网变压器、大顾客电表、住宅顾客电表、变电站等；传播数据量：电力行业应用每次传播数据量不大，普通为1.25KB到12.5KB左右；数据传送频率：异常状况时监控信息需要及时传到监测工作站；电力抄表普通为一天或几天一次；质量规定：需要保证所有控制和监测数据在数据传播时不被修改或窃取，行业应用系统自身应具备相应防入侵办法。监测工作站需要依照状况实时调节前端设备检测参数，需要数据可靠传播。工作温度建议-40~85℃、防电磁干扰、防水/防潮、阻燃/密封/防尘；移动性：电力行业终端基本安装在固定位置。5系统构造和信息流程依照系统对数据传播规定分析，建议系统重要使用GPRS承载方式。（详细分析见附录A：承载方式分析）5.1系统构造GPRS网络GGSN无线传播模块GPRS网络GGSN无线传播模块图1电力行业M2M无线通信系统构造图系统设备构成及功能：电力专用终端(如TTU/FTU端等)：用于采集电力设备数据，进行数据解决（加/解密、压缩与解压缩等）；无线传播模块：用于接入无线网络，将电力专用终端采集到现场数据通过GPRS网络传播到通信服务器，并负责通过GPRS网络接受来自监测中心电力终端控制信息；通信服务器：用于建立并维护与无线传播模块间数据连接，进行通信合同解决（如解密/解压缩/解包等）；监测工作站：负责分析解决配网现场数据，监测配网工作状况；中心服务器：负责整个电力信息中心信息解决工作；DHCP服务器：用于为电力信息中心设备及现场无线传播模块分派动态IP地址；RADUIS服务器：用于为行业顾客提供终端鉴权功能；WEB服务器：提供WEB方式系统管理查询查询功能。 应用层接口功能：监测工作站——电力专用终端接口：用于传播配网现场数据和电力专用终端设备控制信息；5.2信息流程887645321无线传播模块电力专用终端RADUISGGSNDHCP通信服务器图2电力行业M2M无线通信系统信息流程图电力专用终端控制无线传播模块发起GPRS呼喊；顾客发出GPRS登录祈求，祈求中包括专门分派行业APN；依照该APN，登陆到行业顾客所在GGSN，并将顾客祈求传送给GGSN；GGSN将顾客认证信息（涉及手机号码、顾客账号、密码等）通过专线送至Radius进行认证；Radius认证服务器得到MSISDN等认证信息，确认是合法顾客发来祈求，向DHCP服务器祈求分派顾客IP地址；DHCP返回IP地址；Radius通过认证后，向GGSN发送携带顾客IP地址确认信息；GGSN返回IP地址给GPRS模块；电力专用终端使用GGSN返回IP地址，通过GGSN与通信服务器建立数据连接，开始数据传播。6业务流程电力专用终端采集现场数据数据压缩/加密/打包打包数据通过无线网络传播电力专用终端采集现场数据数据压缩/加密/打包打包数据通过无线网络传播通信服务器接受数据解压缩/解密/解包监测工作站作相应解决图3电力行业M2M无线通信系统业务流程图电力专用终端（FTU，TTU等）将采集到数据通过GPRS网络发送到电力信息中心通信服务器上，再转发至监测工作站进行数据解决；或监测工作站积极发送数据采集指令，该指令通过通信服务器和GPRS网络发送至远端GPRS无线传播模块上，并送达电力专用终端，命令其进行现场数据采集上传。7码号规定行业终端无线传播模块：采用GPRS接入方式时，依照《APN管理原则》建议使用专用区域性APN，动态分派私有IP地址；通信服务器：建议采用有线接入方式（专线或VPN接入），使用静态私有IP地址。APN分派原则参见《APN管理原则》。IP地址使用原则参见《中华人民共和国移动IP地址规划》。实际工程中也许会用到不同IP地址类型，使用不同类型IP地址数据连接建立办法也不相似。对于动态分派私有IP地址行业终端设备，无法由控制中心积极建立到行业终端设备数据连接，因而无法实现远程设备监控；若要进行设备远程监控，须采用如下办法使控制中心获得行业终端设备IP地址：1）使专心跳数据包，定期在服务器中更新现场设备IP地址;2）行业终端无线传播模块GPRS连接也许会中断，此时行业终端无线传播模块应自动重拨，GPRS重连控制中心时，需要自动更新行业终端无线传播模块IP地址;3）行业终端无线传播模块进行GPRS数据上传时也应自动更新其IP地址;8设备及接口规定 系统重要由行业终端和监测工作站与移动通信网络三某些构成。8.1行业终端功能行业终端普通由电力专用终端(即终端设备(TE))和无线模块(即移动终端(MT))构成；TE和MT可以是分立物理设备，也可以是集成物理设备，其接口遵循ETSI和ITU有关规范，如图4所示。图4GPRS行业终端接口和参照点MT设备可以使用GSM/GPRS通信模块，也可以使用通用GSM/GPRS调制解调器；其功能重要是无线数据传播。TE设备功能有明显行业特性。电力专用终端（如FTU、PTU等）重要功能为采集电力系统工作参数、控制系统设备、数据存储转发。TE和MT之间物理接口可以是RS232串口、红外、PCMCIA、USB或GSM/GPRS通信模块自定义接口。TE与MT间通过AT命令进行通信（AT命令格式参见GSM07.07、GSM07.05、GSM07.60）。8.2监测工作站功能配电网监视和控制；配网故障解决和负荷决策转移；配电网设备管理；实时GIS；在线维护功能等。8.3系统接口规定系统接口用于传播配网现场数据和电力专用终端设备控制信息。接口应用层合同详细消息构造和内容由终端开发厂商或系统集成商或行业顾客自行定义。应用层接口合同定义了信息传播格式、设备控制命令格式、心跳包、确认消息。8.4对现网设备规定对现网设备规定重要涉及：1、需要专用路由器和防火墙负责顾客专线接入和管理。与GPRS核心网连接既要考虑GPRS核心网安全问题，也要考虑外网安全。顾客需要通过专线接入各种业务，如GPRS、SMS、CSD等。2、现网GPRS设备需要支持本地APN和全网APN管理、配备和漫游；3、可以使用Radius设备加强对行业客户鉴权认证和IP地址分派管理；依照顾客需要也可以使用行业客户Radius设备。9计费与结算 采用GPRS承载计费与结算参见《中华人民共和国移动GPRS网络技术体制》。计费系统除支持既有计费方式外，还应支持依照专用APN进行批价方式。10网管当前行业应用系统中，中华人民共和国移动重要提供网络通道，行业应用系统后台服务器和行业终端由行业客户自行管理。11安全11.1终端鉴权与认证对终端认证包括了对SIM卡鉴权认证、对顾客号码APN授权鉴权认证、基于IP地址辨认顾客号码（针对绑定IP地址应用）。实际使用可以综合采用以上手段。11.2顾客信息安全本方案无特殊保密需求，端到端加密技术需要由行业顾客自行实现。移动网络与控制中心传播通道建议采用有线方式（如专线直联或VPN技术），保证顾客信息安全。11.3GPRS网络安全实行行业应用时应注意与外部数据网隔离，中华人民共和国移动GPRS网在与外部数据网互连Gi接口上应设立防火墙。详细方案参见《中华人民共和国移动GPRS网络技术体制》。12编制历史电力行业M2M无线通信技术方案编制历史版本时间重大修改V1.0.0征求意见稿8月征求意见稿完毕。

附录A无线承载技术分析GPRSUSSDSMSCSD连接方式分组互换方式，适合面向连接和无连接面向连接方式存储转发方式电路互换方式，适合面向连接和无连接无线承载信道多PDTCH通话状态下FACCH非通话状态下SDCCH通话状态下SACCH非通话状态下SDCCHTCH数据速率CS-1最大有效速率为59.28kbpsCS-2最大有效速率为88.88kbps最大400bps普通短信最大160Byte/条扩展短信（EMS）200-600Byte/条最大9.6kbps连接建立时间PDP激活时间不大于3秒终端与USSDC之间建立连接时间在3-4S无连接建立过程V.110接入方式为4S左右普通MODOM接入方式为30S左右时延（RTT）1-2.5s存储转发方式，时延变化范畴较大400ms网络发起理论上可以，实际存在问题理论上可以，厂家当前大多不支持可以不行QoS保证理论上可以，当前只能做到besteffort存储转发，无任何QoS保证带宽可以保证无线资源运用按照需要动态建立和释放无线业务信道连接建立过程中始终占用无线控制信道按需建立和释放无线控制信道（GSM）或业务信道（GPRS）固定占用1个无线业务信道通话和数据传播与否可同步进行A类终端可以，B类终端可实现电话呼喊挂起数据传播，并在通话结束后恢复可以可以不行依照电力行业M2M无线通信系统功能规定分析，普通电力行业无线通信数据量较小10K~100K。当前GPRS网络设备上传能力约11.2Kbps每信道，普通可以运用1个或者2个上传信道，下载能力约20~30Kbps，因此电力行业无线承载可以采用GPRS方式。考虑到电力行业数据传播数据量较小，也可以采用SMS/USSD承载方式，其中短信方式由于需要存储转发，传播可靠性不能满足电力行业需求。对于可靠性规定较高数据应用（特别是下行控制）可以采用USSD承载方式。为了提高系统可靠性，可以使用GPRS作为重要承载方式，GPRS工作不正常状况下使用代替承载方式（SMS/USSD）。行业顾客通信服务器与移动通信网间连接，可以采用VPN或专线方式。为满足电力行业数据安全性能规定，应在系统内分派私有IP地址，屏蔽系统与Internet间通信。电力行业无线DDN系统中需要远程控制电力专用终端，需要保持终端在线，当前采用定期发送心跳包激活连接方式，心跳包频率需要依照本地详细网络环境设立。

附录BAPN管理原则一、GPRS业务APN由集团公司统一规划和管理。全网业务APN由集团公司分派，省内业务APN由各省公司在集团公司规范范畴内进行分派。二、APN命名和分派原则1.如下提到APN标记为网络标记；2.当前大众顾客APN为CMNET、CMWAP，如需增长新大众顾客APN，由集团公司统一分派，长度不超过8位；3.行业客户和跨省集团客户APN由集团公司与客户商定，编码格式为：（顾客名）.（CMCC）；4.省内业务APN为（顾客名）.（省名拼音缩写），省名拼音缩写编码同域名；5.顾客名可觉得字母A-Z（不分大小写）、数字（0-9）和破折号（-），长度不超过20位。其他字符无效；6．统配符APN“*”不向顾客分派；7.每顾客同步注册APN不能超过7个。三、省内业务APN如无漫游需求，各省可自行分派，启用前报备集团公司。四、省内业务APN如有漫游需求，各省应提前2周上报集团公司，上报材料应涉及该APN涉及业务描述、网络方案、新增设备等。集团公司数据部请网络部、计费中心做好数据改造后，告知各省启用该APN。

附录C链路检测与激活对于经常性传播和实时性规定较高数据传播，需要定期发送少量数据（心跳包）维持行业终端在线。心跳包普通由包序列号、行业终端设备IP地址、顾客自定义数据构成，数据发送间隔（又称心跳间隔）应依照网络质量和应用规定进行设立（普通略短于无线通信系统对行业终端PDP上下文保存时间）。

附录D典型案例1项目摘要项目名称：TTU/FTU数据传播GPRS无线网络解决方案顾客名称：济南供电公司市中供电部供应商名称：广州从兴电子开发有限公司所用数据业务类型：TTU/FTU数据传播实现重要功能概述：TTU/FTU数据通过GPRS网络精确传至集控中心，集控中心实现数据采集，告警监控，数据分析等。2项目简述2.1项目背景项目来源：济南TTU/FTU无线通道项目是济南电力配网自动化改造项目之一，重要实现对各供电线路上配电变压器监测。立项因素：通过济南TTU/FTU无线通道项目掌握所有或某些重要区调内配电变压器运营状况，可以协助管理者及时掌握区调配电网整体状况，理解不合理运营因素。同步，对于380V低压线路电量管理也有协助。有关环境：要对区调内散布在不同地理位置，数以千计台变进行实时监控和运营数据参数进行实时采集，采用何种数据通讯方式建设TTU传播通道选取是至关重要。前期曾采用通过电信电话线拨号上网方式，存在有些地方没有电话线，无法实现实时监控等问题。2.3实行单位广州从兴电子开发有限公司3项目内容3.1整体方案该项目共有20各种TTU/FTU采用了GPRS网络传播方式，TTU/FTU端采用了广州从兴电