基于EPON的配電網自動化通信系統及其安全機制

劉長亮

摘要：隨著科技的不斷發展，很多先進的技術被應用在社會各個領域當中，配電網作為電力系統中的重要組成部分，其自動化通信系統及安全機制有著十分重要的作用。在EPON技術的應用，以及配電網自動化對通信系統的要求，設計了基于EPON的配電網自動化通信系統。針對其中可能存在的問題，建立了相應的安全機制，更好的確保了配電網的良好運行狀態。

關鍵詞：EPON 配電網自動化通信系統 安全機制

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）06-0037-01

在配電網自動化當中，融合了網絡技術、計算機技術、通信技術、現代電子技術，通過集成配電網的地理圖形、電網結構、用戶數據、離線數據、在線數據等信息，形成了完整的自動化系統。而在配電網自動化當中，通信系統發揮著至關重要的作用。隨著電力行業發展，EPON技術的應用，極大的提升了配電網自動化水平，相應的配電網自動化通信系統也得到了極大的發展。在其應用當中，還應當注重相應安全機制的建立，以確保配電網的運行安全。

1 基于EPON的配電網自動化通信系統

1.1 EPON的工作原理

在光纖通信接入當中，重要包含了PON和AON，而EPON作為一種光纖接入技術，采用PON技術作為物理層，采用以太網協議作為鏈路層，以太網的接入則是通過PON拓撲結構實現的。在EPON系統當中，是一種單線雙向系統，包含了ONU、ODN、OLT等部分。其中ODN中包含連接器、無線光分路器、光纖等部分，提供了ONU、OLT之間的光通道。能夠完成波長復用、光信號功率分配、上行數據集中、下行數據分發等功能[1]。在EPON對雙向信號傳輸進行處理的過程中，對波分復用技術進行了應用，通過點到多點的廣播方式，將下行數據從OLT相ONU進行發送，采用時分復用方式，將上行數據從ONU當中向中心局端OLT進行統一匯聚。在EPON當中，主要的拓撲形式有總線型、環形、星形、樹形等。

1.2 配電網自動化通信系統的結構

在配電網自動化通信系統當中，集中智能控制方式對于自動化程度能夠產生更為良好的影響，在配電網自動化系統當中，主要包括終端、子站、主站等分層結構，在子站層、主站層之間，采用PON通信模式構建主干網路。在配電網自動化系統中，配電終端設備層發揮著極大的作用，其中的集中抄表器、開閉所、配電變壓器、環網開關、柱上開關等，都是由其實現的。配電網終端設備具有分布廣、種類多、數量大等特點，因此，應當對通信方式進行適當的選擇。對于光纖通信，雖然能夠通過PON通信模式加以實現，但是在可擴展性、系統靈活性、通信成本等方面，仍然存在著一定的不足，因此，可利用EPON技術來解決這些問題[2]。在給予EPON的自動化系統中，主要包括了配電主站、配電子站、通信、抄表集中器、TTU、DTU、FTU、變壓器、分支開關、分短期、重合器、配電線路等部分。

2 配電網自動化通信系統的安全機制

2.1 配電網自動化通信系統的風險因素

在EPON的傳輸方式、體系結構中，都具有一定的特殊性，因而難免會存在一些風險因素。例如竊聽、非法接入、假冒、拒絕服務等問題。EPON系統采用廣播的方式傳輸下行數據，因此網絡中每一個ONU都能進行接受，難以保障系統安全性。EPON的自動發現功能會自動注冊并在系統中接入新加入的ONU，甚至是非法的ONU[3]。攻擊者能夠在EPON系統注冊中對ONU的MAC地址，以及OLT分配給ONU的LLID進行竊取，從而偽裝成其它ONU。此外，在OLT當中還具有網橋功能，可以使ONU偽裝為OLT。在上行方向，上行網絡資源和上行寬帶是由所有ONU共享的，因此，如果EPON遭到惡意ONU發送大量無用信息，將會造成網絡擁堵，從而造成OAM信息和網絡資源的不可用。

2.2 配電網自動化通信系統的安全機制

假設ONU和OLT共享密鑰為k，在對稱密碼算法中，分別用Dk和Ek表示解密操作和加密操作。OLT將GATE發現幀進行發送，對網絡中沒有接入的ONU進行檢測。ONU將注冊請求幀發送給OLT，并將自己的MAC地址融入其中。OLT將注冊幀發送給新發現的ONU。OLT將GATE認證幀發送給ONU[4]。OLT利用k對隨機生成數進行加密，然后向ONU發送密文Ek。ONU先將Ek解密，得到這一隨機數，然后生成另一隨機數進行加密，再OLT發送。OLT對兩個隨機數進行對比，如果相同，則驗證ONU的合法性。OLT將標準GATE授權幀發送給ONU，從而允許其對消息進行發送。

3 結語

電力能源在當前社會中具有不可替代的作用，因此電力系統的運行狀態十分重要。隨著科技的發展，在配電網自動化中，通信系統的作用也得到了極大的凸顯。為了更好的確保配電網自動化的運行，應當對其通信系統和安全機制進行研究。給予EPON的配電網自動化通信系統及安全機制，在實際應用中能夠發揮出十分良好的效果，從而確保電力系統更為良好的運行狀態。

參考文獻

[1]孫中偉，馬亞寧，王一蓉，霍司天，徐光年. 基于EPON的配電網自動化通信系統及其安全機制[J].電力系統自動化，2010，08：72-75.

[2]徐光福，張春合，嚴偉，朱中華，余群兵，徐舒.基于EPON通信的智能配電網饋線差動保護[J]. 電力系統自動化，2014，02：91-96.

[3]殷志鋒，周雅，張元敏.基于EPON的電力自動化信息傳送平臺[J].電力系統保護與控制，2014，02：111-115.

[4]趙家慶，王鼎，錢科軍，趙慧，俞瑜，秦舒斐.基于EPON和工業以太網的新型配網通信混合組網方案[J].江蘇電機工程，2014，03：1-5.