利用運營商無線網(wǎng)絡資源建設輸電線路視頻監(jiān)控專用通道

葉學平

摘 要：在經(jīng)濟快速增長、能源日益緊張的今天，電網(wǎng)的建設規(guī)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(huán)節(jié)。在線路巡視、檢修、現(xiàn)場施工以及搶修等工作時，更是迫切需要監(jiān)控中心實時監(jiān)控工作現(xiàn)場的視頻圖像。本文針對輸電線路視頻監(jiān)控系統(tǒng)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(jiān)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(xiàn)隨時對重要輸電線路進行實時監(jiān)控、雷擊查巡、防盜、特殊巡視等，擬著手建設輸電線路視頻監(jiān)控系統(tǒng)，同時，針對數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ溃氐叵蛲ㄐ磐ǖ拦芾聿块T電力調(diào)度控制中心（以下簡稱“調(diào)控中心”）請求解決方案。在權(quán)衡各種利弊后，調(diào)控中心結(jié)合運營商目前技術(shù)已非常成熟的無線網(wǎng)絡，建議采用運營商帶寬至少為10M的VPN專線通道作為系統(tǒng)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(diào)試完成后，只需要在監(jiān)控模塊安裝通信卡即可實現(xiàn)視頻的上傳。一方面系統(tǒng)擴展方便，在后續(xù)建設中只需租用通信采集卡即可；另一方面可節(jié)約企業(yè)經(jīng)營成本，同時大大降低運維壓力。

二、快速無線網(wǎng)絡下的VPN技術(shù)

三大運營商目前已向公眾提供了3G甚至4G等快速無線網(wǎng)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(jié)合IP網(wǎng)絡的承載功能，以及相應的認證和授權(quán)機制，可以建立安全的、快速的虛擬專用網(wǎng)絡（即VPN通道）。遠程應用程序可以經(jīng)過速率較高的無線網(wǎng)絡，通過虛擬的加密通道與客戶內(nèi)部的網(wǎng)絡連接。公共網(wǎng)絡上的普通客戶則無法穿過虛擬通道訪問客戶的內(nèi)部網(wǎng)絡。

快速無線網(wǎng)絡行業(yè)應用VPN接入業(yè)務有以下特點：

1 上網(wǎng)速率快。以3G網(wǎng)絡為例，速率參考見表1。

4G網(wǎng)絡的速率甚至達到100Mbps。建設無線專用網(wǎng)絡，無需在每個終端進行布線，提供了光纖專線、ADSL寬帶上網(wǎng)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(huán)境，例如山地、湖泊、林區(qū)等有線寬帶無法到達的地方，但是又需要高帶寬接入的環(huán)境下發(fā)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(jiān)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(shù)進行遠程訪問時，只需根據(jù)監(jiān)控終端的數(shù)量租用相應數(shù)量的無線上網(wǎng)卡即可完成數(shù)據(jù)的傳輸，節(jié)約數(shù)據(jù)電路建設費用、網(wǎng)絡維護費，以及大量的人力物力，減少企業(yè)的運營成本。

3 建網(wǎng)快捷，易擴展

運營商網(wǎng)絡信息已覆蓋至城市，農(nóng)村、高山等各個角落，即使處于高山、偏僻等無人區(qū)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(yè)務，將各個網(wǎng)絡節(jié)點接入無線網(wǎng)絡，就可以迅速構(gòu)建一個屬于自己的專用網(wǎng)絡；并且網(wǎng)絡節(jié)點的規(guī)模隨時可以根據(jù)業(yè)務情況進行擴張或縮小。

4 安全可靠

VPN接入業(yè)務利用隧道技術(shù)，建立邏輯隧道、網(wǎng)絡層的加密以及采用口令保護、身份驗證、權(quán)限設置、防火墻等措施，保證數(shù)據(jù)的完整性、避免被非法竊取。

三、通道接入方式

1 組網(wǎng)方式

應用VPN組網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合其特點，構(gòu)建惠州供電局輸電線路無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的VPN無線通信專網(wǎng)。惠州供電局需通過專用電路方式接入運營商行業(yè)應用VPN業(yè)務平臺，專用電路帶寬可根據(jù)終端點數(shù)量的多少從2M到1G帶寬進行任意擴容。視頻監(jiān)控終端需通過無線網(wǎng)絡接入到惠州供電局的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中。這種組網(wǎng)方式既可滿足數(shù)據(jù)高速傳送又能降低通信費用，具有極高的性價比。組網(wǎng)示意圖如圖1所示。

網(wǎng)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(shù)據(jù)采集模塊。采用專線的方式連接供電局的企業(yè)路由器和企業(yè)防火墻。

無線網(wǎng)絡須給視頻監(jiān)控終端以安全的接入認證過程：

（1）終端用戶發(fā)送登陸請求；

（2）網(wǎng)絡對用戶權(quán)限進行認證（如沒有相應權(quán)限，網(wǎng)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(xiàn)方式

（1）惠州供電局輸電管理所監(jiān)控中心是網(wǎng)絡的主端，對網(wǎng)絡的穩(wěn)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(jiān)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(wǎng)絡。

（2）根據(jù)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(jiān)控點快速、準確定位所屬網(wǎng)絡；

（3）局端網(wǎng)關IP地址將由運營商分配內(nèi)部私網(wǎng)IP地址（如：地址192.x.x.x），與互聯(lián)網(wǎng)完全隔離。

（4）各監(jiān)控終端通過所支持的無線網(wǎng)卡（3G或4G）接入網(wǎng)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(nèi)網(wǎng)IP地址，與指定服務器間進行數(shù)據(jù)通信。

3 移動終端數(shù)據(jù)訪問方式

移動終端（即SIM卡）需開通無線上網(wǎng)流量功能，支持惠州本地漫游，制作APN接入點數(shù)據(jù)，采用動態(tài)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(yè)務無關的功能關閉。視頻監(jiān)控終端通過無線網(wǎng)卡與網(wǎng)絡連接，在網(wǎng)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(xiàn)便攜終端與惠州供電局內(nèi)部網(wǎng)的IP層網(wǎng)絡連接。

4 IP地址規(guī)劃設計

網(wǎng)絡容量須考慮未來較長的一段時間內(nèi)網(wǎng)絡容量變化，以及輸電線路監(jiān)控系統(tǒng)的使用推廣情況而定。根據(jù)目前輸電線路監(jiān)控系統(tǒng)移動終端的數(shù)量進行IP網(wǎng)絡地址規(guī)劃，初步設計為24位子網(wǎng)掩碼的網(wǎng)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(wǎng)絡登陸企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)。這層保護由無線網(wǎng)絡服務提供商實現(xiàn)。無線網(wǎng)絡服務提供商對企業(yè)指定的合法移動終端定義虛擬專用網(wǎng)（AccessPointName接入點名稱），只有那些定義了該企業(yè)虛擬專用網(wǎng)的移動終端才是合法的，才能附著在無線網(wǎng)絡上。

第二層保護：數(shù)據(jù)包的保護。無線網(wǎng)絡采用GRE隧道的二層封裝技術(shù)，保證在合法移動終端和企業(yè)內(nèi)部服務器間傳送的數(shù)據(jù)包不被黑客從公網(wǎng)非法截取。

第三層保護：企業(yè)內(nèi)部服務器的保護。通過新增企業(yè)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(wǎng)對企業(yè)內(nèi)部服務器的攻擊。這個企業(yè)端防火墻的安全策略由企業(yè)自己定義。

結(jié)語

隨著電力行業(yè)對安全生產(chǎn)與服務質(zhì)量的要求越來越高，無線視頻監(jiān)控在電力行業(yè)的應用將越來越廣泛。尋找合適電力行業(yè)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(yè)節(jié)約大量成本。雖然目前惠州供電局已實現(xiàn)110kV及以上變電站通信光纜、傳輸網(wǎng)、綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)全覆蓋等全覆蓋，波分復用??????????????技術(shù)也已成熟并得到廣泛應用，但想在輸電線路上實現(xiàn)視頻監(jiān)控的自建通道接入仍受各方限制，而采用公網(wǎng)運營商的無線VPN技術(shù)則可以很好地解決電力輸電線路這一特殊應用場合的數(shù)據(jù)傳輸問題。

參考文獻

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