基于電力通訊的無(wú)線虛擬專網(wǎng)研究

熊曉黎

摘 要：隨著電網(wǎng)智能化發(fā)展的不斷推進(jìn)，基于電信運(yùn)營(yíng)商相關(guān)無(wú)線通信的智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)不斷增多。本文對(duì)電力無(wú)線業(yè)務(wù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用、業(yè)務(wù)需求以及發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了研究，并對(duì)對(duì)電力系統(tǒng)無(wú)線業(yè)務(wù)存在的安全問(wèn)題進(jìn)行了分析。提出了電力通訊無(wú)線虛擬專網(wǎng)的建設(shè)目標(biāo)并對(duì)電力通訊的無(wú)線虛擬專網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和平臺(tái)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，對(duì)電力通訊無(wú)線虛擬專網(wǎng)的建設(shè)具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：電力通訊；無(wú)線虛擬專網(wǎng)；安全；結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TN915 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）14-0143-02

1 概述

隨著電網(wǎng)智能化發(fā)展的不斷推進(jìn)，電力通信專網(wǎng)的建設(shè)規(guī)模、傳輸能力以及可靠性都產(chǎn)生了翻天覆地的改變。電力通信主干網(wǎng)絡(luò)、光纖網(wǎng)絡(luò)都發(fā)展迅速。電力光纖入戶、無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)、線路載波通信以及公網(wǎng)等通信方式在電力通信網(wǎng)絡(luò)中得到應(yīng)用。已經(jīng)基本形成智能通信終端直接入戶，為智能電網(wǎng)的構(gòu)建建立了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)通信設(shè)施保障。[1]公共電信運(yùn)營(yíng)商的2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)在于覆蓋范圍廣、不需要重新部署并且接入速度較快，電信運(yùn)營(yíng)商的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

2 電力系統(tǒng)的基本無(wú)線業(yè)務(wù)

隨著新技術(shù)和新型智能終端的不斷涌現(xiàn)，智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)得到了極大的促進(jìn)和發(fā)展。如今，電力無(wú)線通信在電力營(yíng)銷、日常運(yùn)維、倉(cāng)儲(chǔ)管理以及基礎(chǔ)建設(shè)等方面得到應(yīng)用。

無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)在電力營(yíng)銷方面主要在電力用戶的信息采集的應(yīng)用方面。國(guó)家電網(wǎng)力爭(zhēng)在全網(wǎng)覆蓋電力用戶智能信息采集系統(tǒng)，在全國(guó)電網(wǎng)用戶范圍內(nèi)形成智能化、信息化管理，實(shí)現(xiàn)電費(fèi)智能抄核收工作。目前國(guó)家電網(wǎng)智能信息采集系統(tǒng)覆蓋區(qū)域內(nèi)，電信運(yùn)營(yíng)商的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)得到廣泛應(yīng)用，智能采集終端采用了具有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的智能采集終端設(shè)備。電網(wǎng)公司利用售點(diǎn)終端進(jìn)行電能銷售業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)了客戶電費(fèi)的實(shí)時(shí)核算、欠費(fèi)斷電以及繳費(fèi)送電等操作。[2]

無(wú)線通信業(yè)務(wù)在日常運(yùn)維中的應(yīng)用非常廣泛，多種智能終端在系統(tǒng)中得到應(yīng)用。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備有利于輸變電設(shè)備可靠性和安全性的提高。電力系統(tǒng)的移動(dòng)巡檢設(shè)備有效的消除了人工巡檢記錄效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大以及人為因素影響大的問(wèn)題，使設(shè)備巡檢的工作效果和工作效率都得到有效的提高。現(xiàn)場(chǎng)搶修指揮人員和事故搶修人員可以利用移動(dòng)通信終端和上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)人員進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，及時(shí)進(jìn)行問(wèn)題交流，快速做出判斷，并及時(shí)制定應(yīng)急方案，將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信息、處理方案和處理過(guò)程上傳控制中心并進(jìn)行存檔記錄，促使運(yùn)維工作不斷提升。

基于互聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)代移動(dòng)通信技術(shù)在倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)中得到應(yīng)用，可以利用手機(jī)或其他專用終端設(shè)備進(jìn)行物品信息的自動(dòng)識(shí)別和采集，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)的信息化和精益化管理。

基礎(chǔ)建設(shè)方面可以應(yīng)用智能終端設(shè)備對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行采集，從而實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

3 電力通訊無(wú)線虛擬專網(wǎng)的結(jié)構(gòu)

3.1 電力無(wú)線通訊業(yè)務(wù)的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

GRRS和CDMA是傳統(tǒng)無(wú)線通訊業(yè)務(wù)常用的接入方式，通常利用電信運(yùn)營(yíng)商的公共互聯(lián)網(wǎng)或?qū)＞W(wǎng)接入，利用專用光纖接入電力通信專網(wǎng)，如圖1所示。

3.2 傳統(tǒng)的電力無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的問(wèn)題

（1）QOS通信通道缺乏保障，大量的業(yè)務(wù)通訊數(shù)據(jù)沒(méi)有利用路由進(jìn)行封裝，也沒(méi)有利用隧道技術(shù)對(duì)運(yùn)營(yíng)商IP承載網(wǎng)進(jìn)行穿越，因此QOS通道難以得到保障，同時(shí)一些業(yè)務(wù)通信數(shù)據(jù)還利用公共網(wǎng)絡(luò)傳輸。

（2）網(wǎng)絡(luò)的接入方式不夠規(guī)范，一些無(wú)線業(yè)務(wù)跳過(guò)安全接入平臺(tái)直接接入了電力系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)。

（3）電力無(wú)線通訊業(yè)務(wù)管理難度大。無(wú)線業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)分散，電力信息網(wǎng)絡(luò)通過(guò)數(shù)個(gè)同步數(shù)字體系光纖專線接入，缺乏統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理，通信終端、無(wú)線業(yè)務(wù)以及數(shù)據(jù)傳輸難以管控，電力無(wú)線通訊業(yè)務(wù)的擴(kuò)大發(fā)展受到極大限制。國(guó)家電網(wǎng)公司通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展規(guī)劃中提出，網(wǎng)絡(luò)通信不僅應(yīng)具有通信承載能力強(qiáng)的核心層，還應(yīng)具有接入方式靈活廣泛的接入層。智能電網(wǎng)的配用電等環(huán)節(jié)應(yīng)具有質(zhì)量更高、形式更廣泛、方式更靈活的通訊網(wǎng)絡(luò)接入能力。電力無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為電力通信網(wǎng)絡(luò)的重要部分，影響著電力通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)信息承載能力。同時(shí)，由于電力通信業(yè)務(wù)多樣性和復(fù)雜性的特點(diǎn)，電力無(wú)線虛擬專網(wǎng)的可控能力需要進(jìn)一步提高。[3]

3.3 電力無(wú)線虛擬專網(wǎng)的建設(shè)目標(biāo)

電力通訊無(wú)線虛擬專網(wǎng)應(yīng)對(duì)電力通信網(wǎng)絡(luò)資源有效利用，利用通信運(yùn)營(yíng)商的2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的接入，建立規(guī)范、可靠以及可控的無(wú)線虛擬專網(wǎng)，為業(yè)務(wù)信息構(gòu)建安全可靠的輸送通道，把網(wǎng)絡(luò)安全作為電力系統(tǒng)建設(shè)安全機(jī)制的一部分，構(gòu)建融合多媒體技術(shù)的視聽(tīng)一體化的綜合性智能應(yīng)用平臺(tái)，促進(jìn)電網(wǎng)無(wú)線通信業(yè)務(wù)的集約化和規(guī)模化運(yùn)營(yíng)發(fā)展。如圖2所示。

電力通訊無(wú)線虛擬專網(wǎng)規(guī)范統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方式，實(shí)現(xiàn)了電力通訊無(wú)線虛擬專網(wǎng)安全機(jī)制和電力電力通訊網(wǎng)絡(luò)安全體系的統(tǒng)一，從智能終端、傳輸通道和安全接入平臺(tái)等多方面入手實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的安全防護(hù)。網(wǎng)絡(luò)終端、網(wǎng)絡(luò)傳輸部分、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)以及業(yè)務(wù)應(yīng)用共同構(gòu)成了電力通訊無(wú)線虛擬專網(wǎng)。

（1）網(wǎng)絡(luò)終端。網(wǎng)絡(luò)終端應(yīng)兼容智能采集裝置、電腦等智能終端設(shè)備的靈活接入。

（2）網(wǎng)絡(luò)傳輸部分。其主要依靠電信運(yùn)營(yíng)商的2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)以及電力系統(tǒng)自身通信網(wǎng)絡(luò)資源，建立的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)鏈路，從而實(shí)現(xiàn)電力通信無(wú)線虛擬專網(wǎng)和外部網(wǎng)絡(luò)的可靠隔離，從而確保通信質(zhì)量和通信安全。實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入的訪問(wèn)限制和信息安全。

（3）網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提供了業(yè)務(wù)運(yùn)行的平臺(tái)支撐，是無(wú)線虛擬專網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一管理的重要手段。主要對(duì)包括CDMA/GPRS/2G/3G/4G和信息等移動(dòng)無(wú)線資源進(jìn)行統(tǒng)一化管理，實(shí)現(xiàn)電力業(yè)務(wù)的統(tǒng)一管控和展示。

（4）業(yè)務(wù)應(yīng)用。其應(yīng)可以滿足用戶信息采集、電費(fèi)收繳以及賬戶充值等營(yíng)銷業(yè)務(wù)，電力系統(tǒng)在線監(jiān)視和控制等運(yùn)維業(yè)務(wù)，物資管理調(diào)配等倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)務(wù)的應(yīng)用需求。[4]

3.4 電力通訊無(wú)線虛擬專網(wǎng)設(shè)計(jì)

（1）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。我國(guó)大陸的省電力公司和國(guó)內(nèi)三大電信運(yùn)營(yíng)商共同合作利用光纖專線實(shí)現(xiàn)了電力通訊無(wú)線虛擬專網(wǎng)的接入。省電力通訊無(wú)線虛擬專網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

電網(wǎng)信息在利用電信運(yùn)營(yíng)商的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸時(shí)應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)利用隧道加密機(jī)制進(jìn)行封裝和解封操作，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)專線進(jìn)入電力信息專用網(wǎng)絡(luò)。電力通訊無(wú)線虛擬專網(wǎng)的業(yè)務(wù)分兩個(gè)層面對(duì)安全接入進(jìn)行認(rèn)證。

1）在電信運(yùn)營(yíng)商側(cè)進(jìn)行SIM卡、電力網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)以及用戶名域名的合法性驗(yàn)證。在通信終端通電運(yùn)行以后，通信設(shè)備向電信運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行入網(wǎng)注冊(cè)，注冊(cè)成功以后，構(gòu)建電力虛擬網(wǎng)絡(luò)通訊專用隧道。2）接入網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)證。利用無(wú)線通訊虛擬專網(wǎng)的認(rèn)證體系接入無(wú)線終端。

（2）安全接入平臺(tái)和運(yùn)行支持平臺(tái)的設(shè)計(jì)。電網(wǎng)公司的安全接入平臺(tái)利用通道加密、證書(shū)認(rèn)證以及物理層安全技術(shù)等措施，使公司外網(wǎng)智能通訊終端的安全接入問(wèn)題得到解決，信息數(shù)據(jù)傳輸安全得到保證。運(yùn)行支持平臺(tái)是無(wú)線通信虛擬專網(wǎng)的平臺(tái)支撐，其涵蓋了網(wǎng)絡(luò)資源管控、流量和IP管理、在線狀態(tài)運(yùn)維和查詢、報(bào)表統(tǒng)計(jì)分析以及故障報(bào)警等功能業(yè)務(wù)，保障了智能終端設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)安全接入，促進(jìn)了電力物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

電力通信無(wú)線虛擬專網(wǎng)是電力系統(tǒng)信息通訊網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展。電力通訊無(wú)線專網(wǎng)是丁網(wǎng)信息化建設(shè)以及電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)，是電力系統(tǒng)生產(chǎn)、運(yùn)維信息安全可靠傳遞的保障，是電網(wǎng)智能化發(fā)展的重要組成，其在電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展中發(fā)揮了不可替代的作用。

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