（通信与信息系统专业论文）基于gprs技术的静止图像传输在防窃电中的应用.pdf

华j b 电力大学硕士学位论文 摘要 论文阐述了g p r s 无线数据通信技术、图像压缩技术的应溺、发袋及研究现状， 设诗实褒了一种瑙于辫窃电静g p r s 无线图像及数据传输系统。该系统糕灞g p r s 无线 数据遴售技零，传输蹋电监视仪数掇年曩数字罄像信息，实现窃亳瑗场证攥的获取， 达到了增强黪褒邀懿晷的。系绞同嚣孪还先爨动抄表提 ； 了透明传输遥道，扩耀了应 用范暇。 论文分捉硬究了g p r s 组嘲方式及常用图像压缩标准，遴行了系统螫钵方案秘 系统遇信协议设计。在g p r s 远程终端模块硬l 譬设计中，选择应用了功能上满是要 求的g p r s 模块、串口扩展芯片及单片机，实域了单片极无线连接i n t e r n e t ，多串 口扩鼹等功能。编制了远程终端模块各功能程序，完成了图像拍摄靼传竣，用电监 视数搬传输及自动抄表透明健输等功能。最后刹用微软开发工具v i s u a lb a s i c6 0 和a c t i v e x 技术，进行敛控中心软件开发，实现对图像数握郓监毒见数据的集中管理 以及自动抄表的数据转发。 关键词：防窃电，自动抄表，g p r s ，图像传输 a b s t r a c t t h i st h e s i sd i s c u s s e st h ea p p l i c a t i o n ，t h ed e v e l o p m e n ta n dt h er e s e a r c hs t a t u s o ft h eg p r sa n dt h ei m a g ec o m p r e s s i o nt e c h n o l o g y ，w i t ht h e md e s i g na n dc a r r yo u tt h e w i r e l e s si m a g ea n dd a t at r a n s m i t t i n gs y s t e mt oa n t i e l e c t r i ce n e r g ys t o l e n t h es y s t e m d e p e n d so ng p r st r a n s m i t t i n g t h ed a t ao fp o w e rs u r v e i l l a n c ea n dd i g i t a l i m a g e i n f o r m a t i o n ，g e t t i n gt h ee v i d e n c eo fs t o l e np o w e r ，a n da c c o r d i n g l ya c h i e v i n gt h ea i mo f a n t i e l e c t r i ce n e r g ys t o l e n a tt h es a m et i m e ，t h es y s t e mp r o v i d e sat r a n s p a r e n tp a t hf o r a u t o m a t i cm e t e rr e a d i n gt oe x t e n dt h ea p p l i c a t i o no ft h es y s t e m ， t h et h e s i sa n a l y z e sa n dr e a c h e st h en e t w o r kc o m p o s i t i o no fg p r sa n dt h e c o m m o ni m a g ec o m p r e s s i o ns t a n d a r d ；d e s i g n st h ew h o l ec a s eo ft h es y s t e ma n ds y s t e m c o m m u n i c a t i o np r o t o c 0 1 c h o o s e st h ea p p r o p r i a t eg p r sm o d u l e 、e x t e n ds e r i e sc h i pa n d s i n g l e - c h i pm i c r o c o m p u t e ra st h ec o m p o n e n t s ，a c h i e v i n gs o m ef u n c t i o n ss u c ha st h e w i r e l e s sc o n n e c t i o nb e t w e e nt h ei n t e r n e ta n ds i n g l e c h i pm i c r o c o m p u t e r ，t h ee x t e n s i o n o fm u l t i s e r i e s w o r ko u tt h ep r o g r a mo ft h er e m o t et e r m i n a lm o d u l e ，a c c o m p l i s h i n g s o m ef u n c t i o n sa sf o l l o w s ：t h es h o o t i n ga n dt r a n s m i t t i n gi m a g e ，t h et r a n s m i t t i n gt h e p o w e rs u r v e i l l a n c ed a t aa n dt h et r a n s p a r e n tt r a n s m i t t i n ga u t o m a t i cm e t e rr e a d i n g f i n a l l y , d e v e l o pt h es u p e r v i s i n gc e n t e rs o f t w a r ew i t hm i c r o s o f tv i s u a lb a s i c6 0a n d a c t i v e xt e c h n o l o g y ，c a r r y i n go u tt h ec e n t r a l i z e da d m i n i s t r a t i o nt ot h ei m a g ed a t aa n d m o n i t o rd a t aa sw e l la st r a n s f e r r i n gt h ed a t ao fa u t o m a t i cm e t e rr e a d i n g z h a n g y o n g c a n ( c o m m u n i c a t i o na n di n f o r m a t i o ns y s t e m ) d i r e c t e db yp r o f s u nf e n g j i e k e y w o r d s ：a n t i e l e c t r i ce n e r g ys t o l e n ，a u t o m a t i cm e t e rr e a d i n g ，g p r s ， i m a g et r a n s m i s s i o n 麓i 鹱 华j b 电力大学硕士学位论文 摘要 论文阐述了g p p , s 无线数据通信技术、图像压缩技术的应翔、发袋及研究现状， 设计实褒了一种瑙于辫窃电静g p r s 无线图像及数据传输系统。该系统糕灞g p r s 无线 数据遴售技零，传输蹋奄监视仪数据年曩数字罄像信息，实现窃亳瑗场证攥的获取， 达到了增强黪褒邀懿晷的。系绞同鞋孪还先爨动抄表提 ； 了透明传输逶道，扩溪了应 用范暇。 论文分捉硬究了g p r s 组嘲方式及常用图像压缩标准，遴行了系统螫钵方案秘 系统遇信协议设计。在g p r s 远程终端模块硬l 譬设计中，选择应用了功能上满是要 求的g p r s 模块、串口扩展芯片及单片机，实域了单片极无线连接i n t e r n e t ，多串 口扩鼹等功能。编制了远程终端模块各功能程序，完成了图像拍摄帮传竣，用电监 视数搬传输及自动抄表透明传输等功能。最后刹用微软开发工具v i s u a lb a s i c6 0 和a c t i v e x 技术，进行煦控中心软件开发，实现对图像数握郓监毒见数据的集中管理 以及自动抄表的数据转发。 关键词：防窃电，自动抄表，g p r s ，图像传输 a b s t r a c t t h i st h e s i sd i s c u s s e st h ea p p l i c a t i o n ，t h ed e v e l o p m e n ta n dt h er e s e a r c hs t a t u s o ft h eg p r sa n dt h ei m a g ec o m p r e s s i o nt e c h n o l o g y ，w i t ht h e md e s i g na n dc a r r yo u tt h e w i r e l e s si m a g ea n dd a t at r a n s m i t t i n gs y s t e mt oa n t i e l e c t r i ce n e r g ys t o l e n t h es y s t e m d e p e n d so ng p r st r a n s m i t t i n g t h ed a t ao fp o w e rs u r v e i l l a n c ea n dd i g i t a l i m a g e i n f o r m a t i o n ，g e t t i n gt h ee v i d e n c eo fs t o l e np o w e r ，a n da c c o r d i n g l ya c h i e v i n gt h ea i mo f a n t i e l e c t r i ce n e r g ys t o l e n a tt h es a i t l et i m e ，t h es y s t e mp r o v i d e sat r a n s p a r e n tp a t hf o r a u t o m a t i cm e t e rr e a d i n gt oe x t e n dt h ea p p l i c a t i o no ft h es y s t e m ， t h et h e s i sa n a l y z e sa n dr e a c h e st h en e t w o r kc o m p o s i t i o no fg p r sa n dt h e c o m m o ni m a g ec o m p r e s s i o ns t a n d a r d ；d e s i g n st h ew h o l ec a s eo ft h es y s t e ma n ds y s t e m c o m m u n i c a t i o np r o t o c 0 1 c h o o s e st h ea p p r o p r i a t eg p r sm o d u l e 、e x t e n ds e r i e sc h i pa n d s i n g l e - c h i pm i c r o c o m p u t e ra st h ec o m p o n e n t s ，a c h i e v i n gs o m ef u n c t i o n ss u c ha st h e w i r e l e s sc o n n e c t i o nb e t w e e nt h ei n t e r n e ta n ds i n g l e c h i pm i c r o c o m p u t e r ，t h ee x t e n s i o n o fm u l t i - s e r i e s w o r ko u tt h ep r o g r a mo ft h er e m o t et e r m i n a lm o d u l e ，a c c o m p l i s h i n g s o m ef u n c t i o n sa sf o l l o w s ：t h es h o o t i n ga n dt r a n s m i t t i n gi m a g e ，t h et r a n s m i t t i n gt h e p o w e rs u r v e i l l a n c ed a t aa n dt h et r a n s p a r e n tt r a n s m i t t i n ga u t o m a t i cm e t e rr e a d i n g f i n a l l y , d e v e l o pt h es u p e r v i s i n gc e n t e rs o f t w a r ew i t hm i c r o s o f tv i s u a lb a s i c6 0a n d a c t i v e xt e c h n o l o g y ，c a r r y i n go u tt h ec e n t r a l i z e da d m i n i s t r a t i o nt ot h ei m a g ed a t aa n d m o n i t o rd a t aa sw e l la st r a n s f e r r i n gt h ed a t ao fa u t o m a t i cm e t e r r e a d i n g z h a n g y o n g c a n ( c o m m u n i c a t i o na n di n f o r m a t i o ns y s t e m ) d i r e c t e db yp r o f s u nf e n g j i e k e y w o r d s ：a n t i - e l e c t r i ce n e r g ys t o l e n ，a u t o m a t i cm e t e rr e a d i n g ，g p r s ， i m a g et r a n s m i s s i o n 第i 嚣 声明 本入郑重声鞠：此处所提交的硕士学位论文基于g p r s 技术的静止图像传输征防 窃电中的应用，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期阂，在导烬指导下进行的研究 工佟和取得抟研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之她外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获褥华北电力大学或其他教育机 构的学位或证书聪使用过的材料。与我一嗣工作抟溺志对本研究所傲豹任倚贡献均已在 论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：毯逝啦l日期；壁 ：匹：2 皇 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关曝型、使熙学位论文的规定，即：学校有投保管、 并离有关部门送交学位论文的舔件与复印件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手 段复制并保存学位论文：学校可允许学位论文被套阅或媸阅；学校可以学术交流势 是的，复制赠送帮交换学位论文；丽意学校可以婿不同方式在不同媒体上发表、传播学 位论文的全部或部分内容。 涉密的学位论文在鳃寮骺遵守姥攫定) 作者签名：猛涵幽 日期：硅! 匠：望互 导师签名避 舀 期：o ：主。差 华北电力大学硕士学位论文 1 1 选题意义及背景 第一章前言 在传统的抄表中，使用的是人工抄表，手工竣入计算搬，霉进行核算稻收费静 模式，这种模式显然已经不符合城市居民住宅小区舀动化、现代化和智能化发展的 要求，也不符仓现代电力管理要求自动化、磐能化，以逮求更裹的供鼹瞧效率韵要 求。特别是在一些大型城帝，电力用户多达凡百万户，在目前已经稚广“一户一表” 的形式下如果仍然使用人工抄表，将耗费大量的人力，物力与财力，既不方便， 也容易发生漏抄、错抄，甚至发生裔些抄表人员出于私心而少拶熬入的电表的现象。 而且在现代化的住宅小区，很多居民楼安装了保安门，使抄表人员无法按时进霉亍抄 表。因此在传统抄表模式下，抄表周期比较长，如一个月或者一个季度抄表，这 样就使得用户阁电鸶无法及时读取，给电力管理部门分析用电情况带来很大困难。 随着电网的发展和电力市场运营进程救加快，远程电能抄表裁成为电能管理部门的 一个重要课题。电子式电能表取代传统的感应式电能表已成为电能计量的发展趋 势，使远程抄表技术碍到迅猛发展，蕊职究针对多功熊电子式电能表豹远程抄表技 术也就显得缀裔必要n ，。 中华人民共和国电力法明确规定了电力经营者秘使用老的权力与义务，指 出用户擐电必须按照晷家核准鹩电价和计羹装置的记录按时交纳电费，窃电怒一种 违法犯罪行为。电力法第四条指出：禁止任何单位与个人危害电力设施安全或者 a # 法侵占、使用暾能。 恒是仍有一些企业和个人鬻法律于不顾，受利益的驱使进行窃电，逃缴电费， 损害圊家稠电力经营企业的利益以满足私剥。这秣现象还有逐年上升的趋势。我国 的窃电现象一壹十分严重，而且大有愈演愈烈的趋势，窃电不仅给圊家葶电力经营 部门造成了巨大的经济损失，惩且还严重于拨了正誊黪供电爆瞧秩痔，甚至弓f 发必 灾，使供电设备损坏甚至造成大面积停龟，影响公共电网安全和社会稳定。因此防 止电量的流失是用电管理工作豹项重要任务。 1 1 。 国内外对防窃电的研究 窃电的手法五花八门，从电能的计算公式= f 2 列zc 。s 妒旃我钧霹以看 出，改变u ，i ，c o s 由和t 中的任何一个赞，均能导致电量计攫不准，因此窃电方法缓 多。归纳越来主要有以下三釉“： 第l 页 华i e 电力大学颂士学馒论文 1 欠压法窃电。即故意改变电能表的正鬻接线，或故意造戏计鬟邀题霞路裁障， 致使电能表的电箍线胬失盛或所受电压减少。 2 欠流法窃电。即故意改变电熊表的正常接线，或故意造成计量魄滚回路故障， 致使毫能表躲电流线辫无电流流过或只通过部分电流。 3 移相法窃电。即敌意改变电能表的正常接线，或接入与电能表线圈延电联系 的电流、电压，从两改变电钱表线圈的正常相位关系，致使奄能表慢转甚至弼转。 在三相电能表上，还可进行错相或反相窃电。 近年寒防窃电技术魄职突一直受到有关部f 1 蛉羹视，并虽掇据各辱申窃电方式醴 提出许多相虚的防范措施。防窃电技术的发展是针对窃电行为的出现和现代技术的 进步面发展的。新技术为防窃电提供了各茸中可能牲，赡窈电的手段也就越来越多。 在欧荚发达潜家，窃电琉象也大量存在，它们的防窃电授术也在不断地发腰。 从目前来看，美国的u p c 公司可以代表发达国家当藏赡窈电技术的水平。u p c 公司( 寰 宇保护公司) 是美国一家专门从事防窃电产品开发、生产和销售的高科技公司。它 生产的用于减少非技术性损耗和防止窃电的产品己被美国和加拿大灼备主要电力 部f 1 所采用，耀时，该产品述大量应用予墨话、中美州、哥伦比亚、厄瓜多尔、秘 鲁、委内瑞拉等豳家。 早期人们为了防窃暾，对诗量装置瓣紧因螺丝采黑漆封稻腊封，这样当紧筒舔 丝被取下时，封就会被破坏，从而发现窃电行为。这样的封很容易受环境、气候等 方厦的影响薅照然脱落，绘判叛紫来困难，鳗藩已不荐傻用。 现在最普遍的防窃电技术措施是铅纣，铅封就蔻将电能表或计量柜的关键部位 的紧固螺丝用丝线、钢丝或铅钉穿上压，再月姑套印模的专用封钳将铅球戴锩钉悉 上印模”1 。长期班来，铅封对防止计餐装鬣被入有意开启进行窃电起着十分重要的 作用。它有效地防止了简单窃电行为的发生，但是也经豢发现有伪造或开痿囊复原 的情况。不过铅封仍是窝前普遍采用鼢防窃电技术措施”。 对小容量用户来讲，计量装嚣可能仅是一只电能表。但对较大容量的用户来讲， 计量装覆包括电鹾、奄流互感器及二次踞路军舀嘏畿表。这样的计量装鬣可戳迸行窃 电的地方较多，防窃电必须从整套装置来考虑。这搀在八十年代，我图叉联制弹发 了计量专用配魄挺，把与计量有关的设备全部集中安装在此柜中。秘前计量稽已 有酾部颁标准。计量柜的出现和改进在一定时期、一定程度上防止了窃电行为的发 生。 随着防窃电技术措簏的发展，窃电手段也变换花样。针对计量柜的出现，接踵 丽来的是短援进出线、外加强磁场、倾斜计量撼等镌电方法。与j 毙钟锋攘对，丸十 年代，人们蔽用电子、无线电技术，开发出了能防止计量柜人为倾斜、人为开启和 防磁场的“无线电防窃电报警装置”。这一技术，耳戆仍属予大力摊广的防密电技 寒。 第2 页 华北电力大学硕士学位论文 目前人们已开发出各种防窃电的电糍表”1 ，并已申请多项技术专利。凑懿在枫 械方面作了改进，鸯的在电磁方面考虑防窃电，更多的应用了现代电子技术。目前 实际投入应用的已有几十种。 这些防窃电装饕霸措施，确实对有些窃电行为起到了有效的防止作用。然而对 于愈演愈烈的窃电之风和花样繁多的窃电手段来说，仍显得是那样苍白无力。分据 其原因主要是： 1 局限性较大。这些防窃电装鬣和措箍往往都是针对某一种或几种窃电手段来 考虑问题灼，对多数臻电方法仍无能必力：同时窈电并# 郝是针对计量装置本身的， 而现有的防窃电装置和措施凡乎全部都是闰绕着计量装置来考虑问题的。 2 。实时性较差。现有的防窃电装置不能对窃暾撑为 乍出及时反应。 3 主动褴较蒸。现有的防窃电装置不能主动对窃电者的窃电行为作出积极的回 应。 4 可靠性较差。现有的狠多防窃电装嚣之所以没有大规模应用，原因之一是可 靠性差，为了实现防窃电的目的而加入额外部件会影响电能表的正常工 乍，甚至会 使电能表计鬟不凇。 5 准确度不够。现有的防窃电装踅只能对简单的窃电方式作出判断，面对较为 复杂的窃电手段却无法娅定。 6 证据不足。现有的防窃电手段不能直接提供用户窃电现场证据。 丽且任何一张防臻电技术措旌都不可能对联霄的窃电手法起防范作翔，每一种 防窃电技术措施也有一定的局限住，因而就有必要采用多币申防窃电技术措施配合选 用多种防窃电产品进行合理配置。 1 2 课题意义 综上所述，有必要研究一种可以对现场情况进行图像捕捉的防窃电系统，它是 安装在现场懿一只“瘥眼”，一旦发现异常情况，马上把糯场的窃龟胬像谥据拍摄 下来。本谋题正是基于这种思想，利用g p r s ( g e n e r a lp a c k e tr a d i 0s e r v i c e ) 网 络的数搌传竣能力以及它覆差范豳广、使熙方蠖、网络维护费孀少、成本低、不受 缝域限制等优点，对窃电者开宿电表箱进行监视，将图像无线传输纳入到防窃电技 术中寒，可以对电能表的现场情况进毒亍监视，自动撼获不法耀户熬窃电谖据，能够 有效达至i 防窃电舀的。诧外，芾j 桶掰电监税仪对电能表电珏、电流、相位等参数进 行监视，可将失压、电流降低、楣序镄误等电表异常情况发送到中心站，为都门管 理提供依据。丽对还为自动抄寝提供了一条透明传输通道，具有较高的使用价值和 应用前景。 第3 甄 华北电力大学硕士学位论文 1 2 论文的主要工作 本论文的主要工作，进行远程终端以及监控中心站的设计，利用g p r s 无线通 债技术实现用电监视数搬，图像数据秘抄表数据，三种不嗣数据的传输，其中抄表 数据为透明传输。其体工伟如下： 1 ) 通过对g p r s 网络技术和j p e g 压缩标准豹分拆硬究，确定g p r s 静止图像 及数据传输的其体方案： 2 ) g p r s 远程终端设计 按照系统需求选择功能上满足要求的g p r s 芯片，串口扩展芯片，颤及单片机， 进行g p r s 远程终端的软硬件设计和实现； 3 ) 编程实现中心站软件功能 应用v i s u a lb a s i c6 0 和a c t i v e x 等编程技术，进行麟控中心站软 牛设计，实现 对图像数据和用电监视数据的集中管理以及爨裁抄表的数据转发； 4 ) 系统性能测试 结合监控中心软 牛对系统进罨亍联合调试，送l 亍图像传输、数据传输协议实现等 性能测试。 第4 页 华北电力大学颂：e 学位论文 第二章相关技术介绍 本课题是荆厢中国移动通信的g p r s 网络作为通信媒介，通过它来传输撼获的 窃电图像、用电监视数据和抄表数据。g p r s 是遥蹋分组无线业务( g e n e r a lp a c k e t r a d i os e r v i c e ) 的英文简称，冕奁现有g s m 系统上发展出来的一种新的承载业务， 目的是为g s m 用户提供分组形式的数据业务。但是出于g p r s 逶避的传输涟率受 碾，雨原始图像又含有较大的信息量，因而有必要进行图像压缩，去除冗余信息， 然后再进彳亍传输。本章介绍了系统中所采用g p r s 无线邋镥技术以及图像攫缩技术 等相关漆容。 2 1g p r s g p r s 采箱与g s m 同样的无线调制标准、阊样的频带、同样的突发结构、同 样的跳频舰则以及同样的t d m a 帧缝构，这祧叛的分缎数据售遘与当秘的电路交换 的话膏业务信道极其榴戳。g p r s 可醴看作是原有的g s m 电路交换系统的基础上迸 行的业务扩充；由新增的网络实体对g s m 数据进行旁路，支持移动用户刹用分缌 数据移动终端接入i m e m e t 或其他分缀数据网络，源g s m 阐络完成语音功能。因此， 现有的基站子系统( b s s ) 从一开始就可提供全面的g p r s 覆盖。g p r s 允许用户在端 到端分组转移模式下发送和接收数据，雨不需要科用彀路交换模式的网络资源，觚 而提供了种高效、低成本的无线分组数据业务。特别适用于间断趵、突发性的和 频繁麴、少量的数撂传输，也适用于偶尔的大数据量传输。当g p r s 系统占用8 个 时隙并且采箱c s 4 编码方式( 速率2 1 4 k b s ) 时，其理论带宽可达1 7 1 2 k b s ，实际 应用带宽大约在1 0 7 0 k b s ，在此信道上提供t c p i p 连接，可以用于i n t e r n e t 连 接、数据传输应用，其有广泛的应胡前景。 2 1 1g s m 网络结j i 勾 g s m 数字移动透信系统出移动交换子系统( m s s ) 和鏊站予系统( b s s ) 两大 部分组成档，它的网络结构如图2 1 所示： 第5 页 华北电力火学颈： ：学位论文 园 圈 占氓。一i 熙s d n lm s c 矿忍边 萁中： b t s基瓣牧蓑嚣m s移韵台 b s c基站控制器e i r设祷标示器 b s s基懿子系统h l r麴矮覆嚣枣存嚣 m s c穆劫交换中心 v l r 访问位置寄存器 g m s c 鄹荚m s c a u c 鉴较孛心 i s n d综台业务数字网p l m n公挺陆地秽动阚 p s t n公共交换电话隧p s p d n 分鳃交换公霜数据瓣 图2 1g s m 赠络结擒 呼# ”控割鞠熙络管理霉螫下烈强个数撂黪：蝗嘱位置寄存器( h l r ) ，谚瓣经鐾爨 移嚣( v l r ) ，骏涯中，l , ( a u c ) 殿臻备谈剐嚣( e i r ) 。m s c v l r 静主要臻能楚完成砰矧 交换，并控捌移动台瓣位置受精秘越联切换过程。其中，m s c 主要受黉呼蛳豹建戴 ( 瞧据鉴权糕净) ，蜉鞠控制帮计赞等功髓；丽v l r 主簧负责存储和凳新用户数据，谗 垫移动髑户帮楚漫游粼浚v l r 簸管辖麴遗箧中的移霸弱户。为了找疑漫游巾斡移动 弱户，遴常需蒸向h l r 套询该移动掰产韵所有信怠、，因此必须在移动通信网的入 目楚f 舔与霞寇鼹摇连点) 使用一个嘲关移动交换中, o ( g m s c ) 米提供所有入网呼叫 韵查询和转接能力。g m s c 艨该有从h l r ( 移渤用户所属的) 中查询该移动用户当前 位置信息的功熊，并能根据该信息羹选呼叫该移动用户路由以转接该呼叫的能力。 在g s m 系统中，允许每个用户可以在熬个g s m 网内漫游，但是移动膈户囊簧 向其中一个国家的一个运营者跫记，艇约及付费。这个运营者就是渡穆动爆户鲍烬 属局，蜩属局存放所有用户签约信息钧寄存嚣就稼为妇羼谯嚣寄存嚣( h l 鼬。h l r 除了存放全郝归属用户的信息，还存储每个归属熙户的动态数据信息，翔黑户羁翦 掰在翡m s c v l r 遍皱窳努配飨耀户鹣毒 充激务。潦投中, b ( a u c ) 蹩鸯了瓣盘嚣滚 用户按入g s m 系统面设爨的寡垒撼撼。a u c 霹以不断的内每令忍户提供一缝参 数，该参数缀霹筏梵每个嚣户稷美魏数据。强每次孵镧逡糕中，逶避检查系统提供 的鄹用户晌癍的该缀参数是答一致，寒鉴别爝户身份的合法性。 篱6 翼 华j 魄力大学疆士学经论文 2 1 2g p r s 网络结构 g p r s 虽然是基于g s m 静现有耐络，但还楚要在网络中增加新的节点阁来支持 g p r s 疆务。其网络瀚基本结构螽下雕霹： 鬻2 2 g p r s 网络结构 在9 0 0 1 8 0 0 m 静g s m 熬系统中掇供g p r s 静潼务，萁增翔的主要节点有g p r s 瘸美支持节点g g s n ( g 戬e g p r s s u p p o r t i n gn o d e ) 和g p r s 的敛务支持节点 s g s n ( s e r v i n g g p r s s u p p o r tn o d e ) ，还有翔：d n s 域名服务器，c g 计费网关，b g 边 界嗣关等等。需要对源有g s m 系统设备的h l r ，v l r ，m s c ，s m c ，b s c 和b t s 硬件 和软件升级使之能够支持g p r s 业务。要使用g p r s 网络，移动台也必须慰g p r s 移动台或g p r s g s m 双模移动台g p r s 的规范中定义了三种类型的终端( a ，b ，c 类) ， a 类终端可同时支持g p r s 业务和电路交换业务，两种业务可同时进行。b 类终端， 支持g p r s 业务和电路交换业务同时连接，但不是同时工作，当终端工作在电路交 换业务g p r s 的虚电路将会取消，其g p r s 的虚电路连接会处于虻或保持的状态。 c 类终端不能同时支持g p r s 业务和电路交换业务，只能选择其中之一。与原寐g s m 的网络相比，g p r s 增加了几令主要的接i s l ： l ，b s s 和s g s n 之闻魄g b 接盈，提供移磁性管理f 垃鬟跟踪) 裙安全管理功 能。s g s n 用于完成m s 和s g s n 之阚驰蜘议转换，并提供m s 鉴投穗登涎功能。 2 。s g s n 魏g g s n 之闼瓣g n 接蜀，邋过g p r s 涟邋协议( g t p ) 建立s g s n 稻 夕 部数据网f x 2 5 或i p ) 之阕黪逶道，实溪m s 籀外部数撂网酶甄联。 3 s g s n h l r 之蠲的g r 接墨，h l r 保存g p r s 嗣户数舔和潞由信息( ( i m s i s o s n 城垃) ，每个i m s i 还包含分组数据诲议p d p 信惫，包括p d p 类型( x 2 5 或 i p ) ，p d p 缝缝及其q o s 等级以及路由倍惑。 4 g g s n 一井部数据网之间的g i 接口，g g s n 通过g i 口实现g p r s 网和外部 数据网( ( p d p ) 的互联g g s n 实际上是两个互联网网关，g p r s 本身属于i p 领域网 第7 页 华j k 龟力大学硕士学位论文 络，g i 船支持x 2 5 和i p 协议从p d n 网者g g s n ，g g s n 可看作是一个路由器联到 p d n 网，g g s n 包含用于连接g p r s 用户的路由信息，为外部数据网的p d u 送到 m s 提供通道，通过g g s n 与g p r s 网互联的分组数据网p d n ，可以是p s p d n 网， 这时，g p r s 支持i t u tx 1 2 1 和i t u te 1 6 4 编号方案，提供x 。2 5 虚电路及对x 2 5 快速选择，还支持网问的x ，7 5 协议连接；也可以是i n t e r n e t 网，基于i p 协议，程i p 数据报传输方式中，g p r s 支持t c p i p 头的压缩功能。 增加的其他接口为： g d 接豳：s g s n 与s m s g m s c ( 短消息业务的网关m s c ) s m s i w m s c ( 短瀵惠业 务的网闻m s c ) 之闻的接口。 g s 接口：s g s n 与m s c ( 移动交换中心) v l r ( 谤阀健誉毒存嚣) 。 g e 接口：g g s n 与h e r 之超憋接口。 g 8 接翻：g g s n s o s n 与c g f ( 计赘网关) 之淄懿接弱。 g f 接裔：s g s n 与e i r ( 设备标识寄存器) 之润的接口。 2 2g p r s 协议 交换子系统b s s 款传竣平露是基于分组交换的l p 鼹络的，它逶过g b 接蜀 耱基站予系统遥傣，保持彼此之闫躲楣互独立。g p r s 移动台帮s g s n 之阔邋过 s n d c p ( s u b n e t w o r kd e p e n d e n tc o n v e r g e n c ep r o t o c 0 1 ) 捺议建立递辑链路。s n d c p p d u 透过l l c 鬣，透鞠的经遭基站子系统逡行传输，实现了与耀户无线子系统戳 及媒体接入技术无关静、褶对稳定躺接日。g p r s 骨干掰串采蔫“隧道”蔽术在g s n 之阊传输数据。随道协议将其他协议的数据桢或包羹新封装后透过隧道发送。新的 帧头提供路由信息，以便通过互联网传递被封装的负载数据。图2 3 是移动台( m s ) 和b s s 、s g s n 、g g s n 之间的g p r s 分层协议模型 镛。 谈明： a p p l i c a t i o n i p ，) ( 2 5 i p x 2 5 r e l a y s n d c p s n d 瑚龟t p g t p l t cu d p u d p l l c 1 p ，r e p n b s s a p 凇 冬吵 i p l p r l c b s s g p n e t w o r k n e t w o r k l 2 m a c m a c s e r v i c e s e r v i c e l 2 g s m r f 好s m r fl i b i sl l b i sl l己l m su mb s s g b s g s n g ng g s ng i 第8 页 华j t 电力大学硪七学位论文 b s s g p ：b s sg p r sp r o t o c o l 基站子系统g p r s 协议 g t p ：g p r st u n n e l l i n gp r o t o c o l g p r s 隧道协议 l l c ：l o g i c a ll i n kc o n t r o l 逻辑链路控制协议 m a c ：m e d i u ma c c e s sc o n t r o l 媒体接入控制协议 r l c ：r a d i ol i n kc o n t r o l 无线链路控制协议 s n d c p ：s u b n e t w o r kd e p e n d a n tc o n v e r g e n c ep r o t o c o l 依赖子嘲的汇聚协议 图2 3g p r s 爨淡缕拯 1 ) u r a 接蹦 射频部分：采焉与g s m 褶同的传输模式。g s m 空中接口的载额带宽为 2 0 0 k h z ，一个载颓分为8 个物理倍道。如果8 个物理信道都分配为传送g p r s 数据， 则原始数据速率可达2 0 0 k b i t s 。考虑前向纠错码的开销，撮终的数据速率可达 1 6 4 k b i t s 左右。 ，m a c r l c 协议：这个层具餐嚣个功能：一起无线链路控刽功能，它能提供 一条独立予无线瓣决方案的可靠链路。二是分质访闷控制功畿，它的主要作踊楚定 义和分配室中接翻的g p r s 逻辑信道，债得不耐的移韵台可共卒这些信道。g p r s 共有3 类逻辑信道，它们是公共控潮信道、分组业务信道和g p r s 广播佰道。公共控 制信道又分为寻呼和应蒋等信道，用来传送数搦通信的控制信令；分组业务信道主要 用于传送分组数据：广播信道则是用来给移动台发送网络信息。m a c 除了控制黄信 令健竣所用无线偿道夕 ，述将l l c 帧映慰到g s m 物理售道中去。 。l l c 协议：它与r l c 办议是相对独立瓣，奁m s 与s g s n 之润提供条高 度可靠静龆密的逻辑链路用于数摇传输。l l c 涛议毪可丽嚣于支持有确认和无确试两 种模式。l l c 层可支持多种q o s 延时级别。 s n d c p 协议；这个传输功能将网络级特性映射到底层网络特性中去。它的 主爰作用足完成传送数据的分组、扣包，确定t c p i p 地址和加密方式。在s n d c 层，移动台和s g s n 之间传送躲数握被分割为一个或多个s n d c 数攥包单元。s n d c 数据镪单元生成蜃被放鬻至ll l cl l 莲杰。 2 ) g b 接盈 l l b i s ：物理传输层。 网络业务( n e t w o r ks e r v i c e ) ：该层基于帧中继，用于传送上层的b s s g p p d u 。 b s s g p 协议：奁传输平台上，该协议用于在b s s 与s g s n 之间提供一条无 连接的钱路进行无确认的数据传送，b s s g p 没有纠锩功熊。 r e l a y ( 中继转发) ：在b s s 中，这项功能中继转发u m 和g b 接口阐酌l l c p d u ，在s g s n 中，这项功能是转发g b 和g n 接口h 】的p d pp d u 。 3 ) g n 接口 o t p ：该协议支持g p r s 骨于网器支持节点之闻的数攒和信令传输。所有的 p t p p d u p d p 都要用g t p 封装。g t p 是g p r s 骨于网中g s n 节点之阂熬要联按议。 第9 硬 牮筑逛力大学强七学斑论文 。u d p t c p ：t c p 携带在g p r s 骨于潮中需戮可靠数据链路( 菇x 2 5 ) 支持 的g t pp d uu d p 携带秘势不霞霹靠数攥链鼹 蛹 辩支持的g t pp d u 。t c p 挺供 滚蹩控魏势绦护g t pp d u 甭镀丢失窝损餐。u d p 镰护g t pp d u 不竣臻搭。 i p ：这是g p r s 嚣于网络撩议，躁以焉户数攥秘控测糖令静选路。g p r s 臀 千网最视是建立在i p v 4 协议基懿上的，艇蓑i p v 6 瓣广泛傻鼹，g p r s 会最终采麓 i p v 6 协砉望； 2 3g p r s 羽信道类越 g p r s 系绞兔了霖拷裙纛寒g s m 麓蒹窖瞧，无线转赣方式帮覆来蹩一褥懿巍， 程g p r s 系统中分组钓邋辑信道中脊强下几稀类整： 袁2 1 p r s 馏道癸糕 分缀隧极接入壤遂p r a c h ( 上露) 分缝公菸控蠲僖遴p c c c h劳绦寻浮傣邀p p c h ( 下行) 分组接入准予信道p a g c h ( 下行) 分缀暹稻信邀鞭e h ( 下行) 努鳃广播控麓蕊道p b c c h分缀广搔控制信道p b c c h ( 下行) 分组传输信滋分缀数据传输佰道p d t c h p d t c 彤p d t c h 1 3 分锺专瑟控铡傣道分缀篷籍控测信逶p a c c h 分缀时溺掩黼量往制上行信道 p i c c h 咫j 分组对阖攥蓊量控裁镶道 p t e c 王 莲 1 分组公熬控铡信遴p c c c h p r a c h 上鼹分缝接入突发熬肆鞠扩蹑接入突授脉冲，愆予m s 发送数据绒对 b s s 寻簿穗疯。p p c h 惑掰角予c s 蛙努静寻蜉，巍鼹舞予g p r s 监务懿寻跨。褪莛 c s 业务的霉孵仅逶鼹予m sa 缀秘b 级。p p c h 奄使蹋寻呼缀，搿支持d r x 。奁 m s 发送分缌瓣，p a g c h 阕予给m s 分配个或多个p d t c h ，戳使实现分缀话送。 囊m s 已经工馋在分缀健辕方式瓣，分醚戆资源魄可鞋在p a c c h 中转邀。p n c h 用予逶知移动台p t m - m 豹蟹媚。必了监控p n c h ，必矮毒d r x 模式。 2 分组广援控制信遒p b c c h p b c c h 上广攒分缎数据系统淄总，逛些溃患撬港参数决定信逆在多蜮上於暖 隽重t 蠡莱没鸯分派p b c c h ，这婆瀵爨瞧霹鞋在b c c h 上发送。在b c c h 上将套绘 出明确的指示，本小区燃谢支持分鳃数据业务。娴鼹支持虽爨露p b c c h ( 分耀广播 撼1 0 砸 华北电力火学硕士学位论文 控制信道) 则会绘出p b c c h 的组合配覆信息。 3 ，分组传输信道 在分组交换模式下p d t c h 承载用户数据。它被临时分派绘一个特定麴m s 袋 一组m s ( 在p t m - m 方式下) 。在多时隙方式下，个m s 熊并行使用多个p d t c h 。 由于不同的逻辑信道可以复用在一个物理信道上，p d t c h 可承载o 2 1 4 k b s 的纯数 据速率( 包括r l c 字头) 。与c s 业务不同的是所