利用運營商無線網絡資源建設輸電線路視頻監控專用通道

葉學平

摘 要：在經濟快速增長、能源日益緊張的今天，電網的建設規模日益壯大，安全性也越來越受到重視，高壓輸電線路的狀況更是不容忽視的重要環節。在線路巡視、檢修、現場施工以及搶修等工作時，更是迫切需要監控中心實時監控工作現場的視頻圖像。本文針對輸電線路視頻監控系統的建設需要，提出其通道接入方式。

關鍵詞：無線；輸電線路；視頻監控

中圖分類號：TN92 文獻標識碼：A

一、引言

目前，惠州供電局共有110kV及以上變電站約140座，各電壓等級輸電線路縱橫交錯，分布于各種復雜多變的地形。輸電管理所為實現隨時對重要輸電線路進行實時監控、雷擊查巡、防盜、特殊巡視等，擬著手建設輸電線路視頻監控系統，同時，針對數據傳輸的通道，特地向通信通道管理部門電力調度控制中心（以下簡稱“調控中心”）請求解決方案。在權衡各種利弊后，調控中心結合運營商目前技術已非常成熟的無線網絡，建議采用運營商帶寬至少為10M的VPN專線通道作為系統接入，同時電力線路上安裝的視頻采集單元須配置有3G或4G無線通信模塊，在通道建設調試完成后，只需要在監控模塊安裝通信卡即可實現視頻的上傳。一方面系統擴展方便，在后續建設中只需租用通信采集卡即可；另一方面可節約企業經營成本，同時大大降低運維壓力。

二、快速無線網絡下的VPN技術

三大運營商目前已向公眾提供了3G甚至4G等快速無線網絡的應用，速率完全可用于視頻流的快速、無逢傳送。運用這一成果，同時結合IP網絡的承載功能，以及相應的認證和授權機制，可以建立安全的、快速的虛擬專用網絡（即VPN通道）。遠程應用程序可以經過速率較高的無線網絡，通過虛擬的加密通道與客戶內部的網絡連接。公共網絡上的普通客戶則無法穿過虛擬通道訪問客戶的內部網絡。

快速無線網絡行業應用VPN接入業務有以下特點：

1 上網速率快。以3G網絡為例，速率參考見表1。

4G網絡的速率甚至達到100Mbps。建設無線專用網絡，無需在每個終端進行布線，提供了光纖專線、ADSL寬帶上網無法比擬的便利性，并正逐步的成為目前寬帶接入不可缺少的補充的方式。在一些特殊的應用環境，例如山地、湖泊、林區等有線寬帶無法到達的地方，但是又需要高帶寬接入的環境下發揮獨特的作用。

2 運營成本降低

有線通信方式的建立必須在每個監控點安裝線纜與通信設備，這將耗費大量人力、物力和資金，而使用運營商無線接入技術進行遠程訪問時，只需根據監控終端的數量租用相應數量的無線上網卡即可完成數據的傳輸，節約數據電路建設費用、網絡維護費，以及大量的人力物力，減少企業的運營成本。

3 建網快捷，易擴展

運營商網絡信息已覆蓋至城市，農村、高山等各個角落，即使處于高山、偏僻等無人區的線路鐵塔亦能收到移動傳輸信號，這為無線視頻的傳輸提供了先決條件。在實際建設中，只需租用運營商的VPN接入業務，將各個網絡節點接入無線網絡，就可以迅速構建一個屬于自己的專用網絡；并且網絡節點的規模隨時可以根據業務情況進行擴張或縮小。

4 安全可靠

VPN接入業務利用隧道技術，建立邏輯隧道、網絡層的加密以及采用口令保護、身份驗證、權限設置、防火墻等措施，保證數據的完整性、避免被非法竊取。

三、通道接入方式

1 組網方式

應用VPN組網技術，結合其特點，構建惠州供電局輸電線路無線視頻監控系統的VPN無線通信專網。惠州供電局需通過專用電路方式接入運營商行業應用VPN業務平臺，專用電路帶寬可根據終端點數量的多少從2M到1G帶寬進行任意擴容。視頻監控終端需通過無線網絡接入到惠州供電局的視頻監控系統中。這種組網方式既可滿足數據高速傳送又能降低通信費用，具有極高的性價比。組網示意圖如圖1所示。

網絡運營商給供電局提供專用的VPN（接入點），用于該項目的所有數據采集模塊。采用專線的方式連接供電局的企業路由器和企業防火墻。

無線網絡須給視頻監控終端以安全的接入認證過程：

（1）終端用戶發送登陸請求；

（2）網絡對用戶權限進行認證（如沒有相應權限，網絡拒絕客戶登陸）；

（3）認證通過分配相應IP地址，建立PPP連接。

2 連接實現方式

（1）惠州供電局輸電管理所監控中心是網絡的主端，對網絡的穩定性、安全性、實時性以及雙向帶寬要求很高。因此，通過光纖接入惠州供電局監控中心，利用專線電路（SDH、MSTP）將局端路由器（支持GRE/L2TP）接入運營商網絡。

（2）根據需要，由運營商給VPN專線通道分配專用域名，要求字符長度不超過15個字符且具有唯一性，例如“HZABCD3G.GD”，以便監控點快速、準確定位所屬網絡；

（3）局端網關IP地址將由運營商分配內部私網IP地址（如：地址192.x.x.x），與互聯網完全隔離。

（4）各監控終端通過所支持的無線網卡（3G或4G）接入網絡，使用特定APN域名和分配的賬號撥號，在通過認證后建立安全隧道，獲取內網IP地址，與指定服務器間進行數據通信。

3 移動終端數據訪問方式

移動終端（即SIM卡）需開通無線上網流量功能，支持惠州本地漫游，制作APN接入點數據，采用動態IP地址分配。終端與終端之間無互相通信的需求，同時需將移動終端的語音、Internet訪問等與業務無關的功能關閉。視頻監控終端通過無線網卡與網絡連接，在網關上建立VPN遂道。在接入認證服務器，RADUIS服務器上通過用戶名或撥入號碼識別出該用戶為VPN用戶后，就和用戶的目的VPN服務器（路由器）建立一條連接，從用戶的VPN服務器（路由器）上自動分配IP地址。從而實現便攜終端與惠州供電局內部網的IP層網絡連接。

4 IP地址規劃設計

網絡容量須考慮未來較長的一段時間內網絡容量變化，以及輸電線路監控系統的使用推廣情況而定。根據目前輸電線路監控系統移動終端的數量進行IP網絡地址規劃，初步設計為24位子網掩碼的網絡（即254個可用地址）。

5 安全性保障

第一層保護：合法用戶的保護。只有合法的移動終端（無線鐵塔視頻移動終端）才能通過無線網絡登陸企業內部網。這層保護由無線網絡服務提供商實現。無線網絡服務提供商對企業指定的合法移動終端定義虛擬專用網（AccessPointName接入點名稱），只有那些定義了該企業虛擬專用網的移動終端才是合法的，才能附著在無線網絡上。

第二層保護：數據包的保護。無線網絡采用GRE隧道的二層封裝技術，保證在合法移動終端和企業內部服務器間傳送的數據包不被黑客從公網非法截取。

第三層保護：企業內部服務器的保護。通過新增企業防火墻，并配置安全策略，可以防止非法終端或黑客通過公網對企業內部服務器的攻擊。這個企業端防火墻的安全策略由企業自己定義。

結語

隨著電力行業對安全生產與服務質量的要求越來越高，無線視頻監控在電力行業的應用將越來越廣泛。尋找合適電力行業的通道接入方式無論在投資方面還是在人力、物力方面都可以為企業節約大量成本。雖然目前惠州供電局已實現110kV及以上變電站通信光纜、傳輸網、綜合數據網、調度數據網全覆蓋等全覆蓋，波分復用??????????????技術也已成熟并得到廣泛應用，但想在輸電線路上實現視頻監控的自建通道接入仍受各方限制，而采用公網運營商的無線VPN技術則可以很好地解決電力輸電線路這一特殊應用場合的數據傳輸問題。

參考文獻

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