数据无线采集系统技术方案

【1.0.0版本】无线采集系统技术方案中国移动通信有限公司2目录1.项目需求分析.............................................................32.总体技术方案.............................................................43.系统组网结构.............................................................84.终端标识及码号方案......................................................145.终端接入认证............................................................176.数据通信方式............................................................217.消息交互流程............................................................238.数据报文格式............................................................369.终端及平台技术要求......................................................4310.未来演进方案............................................................4411.安全性分析............................................................4912.测试方法............................................................5513.工程实施与维护..........................................................6514.编制历史............................................................7131.项目需求分析管理中心为了保证管理的可靠性、及时性和安全性，需要针对各级管理系统进行多种方式的监管（下级定时上传、交易实时上传、上级不定时抓取等）。计划下半年完成在全国范围的推广，预计终端部署城市数量300个。平均每城市10个分理处、每分理处10台终端，保守估计终端总数量为30000台。根据对监管的具体需求分析，系统解决方案应满足以下需求：满足数据采集终端的程序控制功能，即模块可通过软控制参数，实现数据传输流向控制。需提供多种通信模式，即终端对单一终端、终端对多个终端以及终端对平台的通信和数据传输能力。项目属性决定网络平台及数据需要具有高度的安全保密机制。系统的先进性与可扩展性。为了适应业务发展以及业务改进需求，系统需提供强大的网络覆盖能力、网络性能优化能力以及新业务新特性的支撑能力。业务终端交易终端交易终端交易终端…………合规管理器合规管理器黑匣子业务端,即各个分理处市公积金管理中心住房和城乡建设部管理中心无线APN管理软件监管中心平台有线网络无线网络中央监管软件新增系统原有系统网络侦测器合规管理器合规管理器三层网络交换机图1.1监管数据无线采集系统逻辑架构图42.总体技术方案监管数据无线采集系统是一个覆盖全国的实时数据采集系统，对网络覆盖、数据传输的可靠性和安全性均有严格的要求。在充分了解并分析系统建设需求的基础上，提出基于中国移动优质的无线网络和信息服务能力的无线数据采集解决方案。中国移动拥有全球第一的网络规模和用户规模，目前已经建设完成一个覆盖范围广、通信质量高、业务品种丰富、服务水平一流的移动通信网络。截至2008年12月，中国移动网络已经100%覆盖全国县（市），客户总数超过4.5亿户，覆盖程度远优于其他运营商。中国移动的无线接通率达到99.65％，网络质量达到世界先进水平。同时，中国移动密切跟踪国际第三代移动通信技术的发展趋势，本着积极、谨慎、稳妥的原则，制订第三代移动通信系统的引入策略并根据市场实际需求，积极进行业务开发和网络建设。广阔的网络覆盖、强大的技术优势、成熟的运营经验和保障机制，是中国移动为客户提供高质量服务的基础。在本方案中，一方面，基于中国移动覆盖广泛的GPRS网络资源和成熟技术，为监管数据的采集提供高效的传输手段；另一方面，合理地设计信息交互业务流程，综合使用各种安全机制，实现信息的可靠传输和系统灵活管理；此外，考虑到系统功能的扩展性需求，建议随着系统规模的不断扩大，引进能提供更高带宽的TD-SCDMA网络技术和分级管理模式，满足业务发展要求。(1)基于GPRS\EDGE网络的信息传输图2.1GPRS网络结构图…….BSCPCUBTS短消息中心SGSNGGSN7号信令网IP传输网帧中继网或E1等公众数据网络企业内部网MSCHLRBGCG其它运营者的GPRS网DNS其它运营者的GPRS网MS5GPRS/EDGE是在GSM基础上发展起来的一种分组交换的数据承载和传输网络，其基本网络结构如下图所示。GPRS网络可以实现多时隙捆绑、数据压缩等各种有利于高速数据传输的功能。GPRS网络中主要网元功能如下：分组控制单元（PCU）：主要用于完成无线数据分组的转换。把分组业务数据送往SGSN，把话音业务送往MSC；服务GPRS支持节点（SGSN）：执行移动性管理、安全功能、接入控制和路由选择等功能；网关GPRS支持节点（GGSN）：负责提供GPRSPLMN与外部分组数据网的接口，并提供必要的网间安全机制（如防火墙）；边界网关（BG）：边界网关用于PLMN间GPRS骨干网的互连，它具有基本的安全功能；计费网关（CG）：通过与GPRS网络中的计费实体通信，用于收集各GGSN发送的计费数据记录；域名服务器（DNS）：负责提供GPRS网内部SGSN、GGSN等网络节点的域名解析以及APN的解析。与传统的电路交换系统相比，GPRS最主要的优势在于“永远在线”、“物理隔离”、“按流量计费”，也就是说，GPRS不用拨号即可随时随地接入互联网，随时与网络保持联系，而且支持更丰富的计费模式，如按流量、时长或包月等。由于GPRS在网络无线侧是在原有的GSM的基础上发展起来的，因此GPRS的网络覆盖非常成熟。又因为GPRS网络在用户与互联网连接时采用PN方式，即采用物理隔离方式，因此有很高的安全保密性能，目前GPRS上网速率大约为30-50Kbps，终端登录GPRS网络仅需几秒钟。EDGE（EnhancedDataRateforGSMEvolution）即增强型数据速率GSM演进技术，它通过在GSM系统中采用新的调制方法，有效地提高了GPRS信道编码效率及其移动数据通信速率，它的最高速率可达384kbit/s，可以充分满足高速数据传输及未来无线多媒体应用的带宽需求。目前，中国移动GPRS/EDGE网络可以实现全国乃至全球的GPRS漫游，对于集团客户，GPRS网络可以为企业建立虚拟专网，实现移动办公、业务数据传输等移动应用。本方案中，合规管理器与监管中心平台之间、合规管理器之间、合规管理器与网络侦测器和黑匣子等设备之间的数据传输均可通过GPRS\EDGE网络进行，利用GPRS\EDGE网络高速率、易使用、6可漫游的特点，实现数据的可靠传输和灵活的管理及配置。(2)交互流程及安全策略设计在监管数据无线采集系统的方案设计中，不仅要考虑提供高带宽的信息传输手段，还需合理设计信息交互流程，保证监管数据按照管理部门的业务需求发送到需要这些信息的接收端，即信息的交互是可管理可控制的。此外，需要采用完备的措施，确保在系统、网络、传输等各个环节的安全可靠。本方案中，通过以下设计完成上述目标。统一的设备ID考虑到SIM卡及IP地址分配的灵活性，采用系统中统一定义的设备ID标识无线采集系统中的设备，从而确保在设备位置移动、SIM卡更换、IP地址变更等情况下，不影响系统功能的正常使用；对信息交互流程的统一控制系统中业务数据的交互采用监管中心平台集中式控制的方式，一方面，交互的指令由监管中心平台统一下发，实现灵活管理和有序交互的结合；另一方面，合规管理器之间的交互数据通过监管中心平台转发而非采用点到点直接发送的方式，可以有效避免信息仿冒等安全事件对系统正常工作造成影响。全方位的安全策略监管数据无线采集系统对安全性有严格的要求。在安全策略建议中，注重技术手段与管理流程的结合，分层次从网络、系统、应用等各方面提出所采用的安全技术，同时以安全意识、安全制度、日常维护和应急预案等为重点设计安全管理机制。(3)分阶段系统演进方案考虑到系统规模扩大、数据量的增加，以及后期新功能的引入，提出两个阶段的系统设计方案。在第一阶段，建立以监管中心为核心的单级平台架构，数据传输方式以GPRS\EDGE为主；第二阶段，采用中央平台——省平台的两级平台架构，利用TD-SCDMA网络高带宽的特点，满足大业务量传输的需求。采用两级平台架构，一方面可以实现系统的可扩展，使本省内的信息交互无需通过中央平台，同时提高本地的管理维护效率；另一方面，由于在中央平台和省平台之间管理策略是一致的，可以保证整个系统内的信息交互仍然受控。7TD-SCDMA标准是建立在我国自主知识产权基础上的3G国际标准，对于3G时代国家战略和国家安全保障具有重要意义，也正因为如此，目前中国政府强力支持TD产业的发展。而TD-SCDMA网络的安全保密性也已得到国家认可，在党政军众多机构的广泛使用。中国移动正在全国范围内部署TD-SCDMA网络，将于今年建设完成覆盖200多个地市的全国3G移动通信网。与2G/2.5G网络相比，TD-SDMA网络在传输速率具备较大的优势，可以实现上行384kbps/下行2.8Mbps的高速无线数据传输。同时，中国移动在网络建设过程中采用GSM\GPRS与TD-SCDMA网络联合组网的方式，保证了网络覆盖的广度和深度，终端在通信过程中可以实现TD-SCDMA与GSM\GPRS网络间无缝切换，确保业务通畅。在后续章节中，将主要阐述第一阶段的系统设计方案，同时对系统演进的二阶段方案进行简要介绍。基于前述的方案要点，采用GPRS\EDGE网络提供高效的传输通路，设计合理的交互流程和安全策略确保消息交互的安全可控，随着业务的发展，通过分级架构实现系统的可扩展性，并采用TD-SCDMA网络提供更高速率的数据传输，辅以中国移动优质的网络及运营服务，将能为监管数据无线采集系统提供高效、安全的解决方案。83.系统组网结构根据监管数据无线采集系统的需求，结合中国移动网络的实际情况，我们建议使用监管系统专用APN的解决方案，由覆盖全国的中国移动GPRS网络为用户提供透明数据传输的虚拟专用数据通信网络，本章主要通过分析产品设计的目标，确定产品设计的指导思想，从设备功能、APN及业务路由、IP地址分配、平台接入方式等几个方面，对整个系统提出组网设计和建议。监管数据无线采集系统的建议网络结构如下图所示。GPRS网络A省SGSNA省无线网B省SGSNB省无线网北京GGSN建设部监管中心平台北京移动M-Group系统合规管理器黑匣子网络侦测器合规管理器黑匣子网络侦测器A省终端全网专用APNB省终端全网专用APN专线全网专用APNAAA服务器图3.1监管数据无线采集系统逻辑组网结构监管数据无线采集系统的数据采集点包括合规管理器、网络侦测器、黑匣子，根据业务需求安装部署于不同地市的业务分理处和管理中心。所有终端设备内均内置GPRS/EDGE通信模组，并安装中国移动为数据采集系统专门制作的SIM卡，通过分配的全网专用APN接入中国移动GPRS网络。监管中心平台接入北京移动M-Group集团客户接入系统。合规管理器