基于電力通訊的無線虛擬專網研究

熊曉黎

摘 要：隨著電網智能化發展的不斷推進，基于電信運營商相關無線通信的智能電網業務不斷增多。本文對電力無線業務在電力系統中的應用、業務需求以及發展現狀進行了研究，并對對電力系統無線業務存在的安全問題進行了分析。提出了電力通訊無線虛擬專網的建設目標并對電力通訊的無線虛擬專網的結構和平臺設計進行了分析，對電力通訊無線虛擬專網的建設具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：電力通訊；無線虛擬專網；安全；結構

中圖分類號：TN915 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）14-0143-02

1 概述

隨著電網智能化發展的不斷推進，電力通信專網的建設規模、傳輸能力以及可靠性都產生了翻天覆地的改變。電力通信主干網絡、光纖網絡都發展迅速。電力光纖入戶、無線通信網絡、線路載波通信以及公網等通信方式在電力通信網絡中得到應用。已經基本形成智能通信終端直接入戶，為智能電網的構建建立了堅實的基礎通信設施保障。[1]公共電信運營商的2G/3G/4G網絡的優點在于覆蓋范圍廣、不需要重新部署并且接入速度較快，電信運營商的無線網絡在智能電網的應用越來越廣泛。

2 電力系統的基本無線業務

隨著新技術和新型智能終端的不斷涌現，智能電網業務得到了極大的促進和發展。如今，電力無線通信在電力營銷、日常運維、倉儲管理以及基礎建設等方面得到應用。

無線通信網絡在電力營銷方面主要在電力用戶的信息采集的應用方面。國家電網力爭在全網覆蓋電力用戶智能信息采集系統，在全國電網用戶范圍內形成智能化、信息化管理，實現電費智能抄核收工作。目前國家電網智能信息采集系統覆蓋區域內，電信運營商的無線網絡得到廣泛應用，智能采集終端采用了具有統一標準的智能采集終端設備。電網公司利用售點終端進行電能銷售業務，實現了客戶電費的實時核算、欠費斷電以及繳費送電等操作。[2]

無線通信業務在日常運維中的應用非常廣泛，多種智能終端在系統中得到應用。實時監測設備有利于輸變電設備可靠性和安全性的提高。電力系統的移動巡檢設備有效的消除了人工巡檢記錄效率低、勞動強度大以及人為因素影響大的問題，使設備巡檢的工作效果和工作效率都得到有效的提高。現場搶修指揮人員和事故搶修人員可以利用移動通信終端和上級領導人員進行實時通信，及時進行問題交流，快速做出判斷，并及時制定應急方案，將現場設備信息、處理方案和處理過程上傳控制中心并進行存檔記錄，促使運維工作不斷提升。

基于互聯網和現代移動通信技術在倉儲管理系統中得到應用，可以利用手機或其他專用終端設備進行物品信息的自動識別和采集，實現倉庫的信息化和精益化管理。

基礎建設方面可以應用智能終端設備對現場情況進行采集，從而實現工程建設的遠程監控。

3 電力通訊無線虛擬專網的結構

3.1 電力無線通訊業務的傳統網絡結構

GRRS和CDMA是傳統無線通訊業務常用的接入方式，通常利用電信運營商的公共互聯網或專網接入，利用專用光纖接入電力通信專網，如圖1所示。

3.2 傳統的電力無線通訊網絡結構的問題

（1）QOS通信通道缺乏保障，大量的業務通訊數據沒有利用路由進行封裝，也沒有利用隧道技術對運營商IP承載網進行穿越，因此QOS通道難以得到保障，同時一些業務通信數據還利用公共網絡傳輸。

（2）網絡的接入方式不夠規范，一些無線業務跳過安全接入平臺直接接入了電力系統內網。

（3）電力無線通訊業務管理難度大。無線業務網絡建設分散，電力信息網絡通過數個同步數字體系光纖專線接入，缺乏統一的網絡管理，通信終端、無線業務以及數據傳輸難以管控，電力無線通訊業務的擴大發展受到極大限制。國家電網公司通信網絡發展規劃中提出，網絡通信不僅應具有通信承載能力強的核心層，還應具有接入方式靈活廣泛的接入層。智能電網的配用電等環節應具有質量更高、形式更廣泛、方式更靈活的通訊網絡接入能力。電力無線通訊網絡已經成為電力通信網絡的重要部分，影響著電力通信網絡的數據信息承載能力。同時，由于電力通信業務多樣性和復雜性的特點，電力無線虛擬專網的可控能力需要進一步提高。[3]

3.3 電力無線虛擬專網的建設目標

電力通訊無線虛擬專網應對電力通信網絡資源有效利用，利用通信運營商的2G/3G/4G網絡實現網絡的接入，建立規范、可靠以及可控的無線虛擬專網，為業務信息構建安全可靠的輸送通道，把網絡安全作為電力系統建設安全機制的一部分，構建融合多媒體技術的視聽一體化的綜合性智能應用平臺，促進電網無線通信業務的集約化和規模化運營發展。如圖2所示。

電力通訊無線虛擬專網規范統一的網絡構建方式，實現了電力通訊無線虛擬專網安全機制和電力電力通訊網絡安全體系的統一，從智能終端、傳輸通道和安全接入平臺等多方面入手實現網絡的安全防護。網絡終端、網絡傳輸部分、網絡平臺以及業務應用共同構成了電力通訊無線虛擬專網。

（1）網絡終端。網絡終端應兼容智能采集裝置、電腦等智能終端設備的靈活接入。

（2）網絡傳輸部分。其主要依靠電信運營商的2G/3G/4G網絡以及電力系統自身通信網絡資源，建立的虛擬專用網絡鏈路，從而實現電力通信無線虛擬專網和外部網絡的可靠隔離，從而確保通信質量和通信安全。實現網絡接入的訪問限制和信息安全。

（3）網絡平臺。網絡平臺提供了業務運行的平臺支撐，是無線虛擬專網進行統一管理的重要手段。主要對包括CDMA/GPRS/2G/3G/4G和信息等移動無線資源進行統一化管理，實現電力業務的統一管控和展示。

（4）業務應用。其應可以滿足用戶信息采集、電費收繳以及賬戶充值等營銷業務，電力系統在線監視和控制等運維業務，物資管理調配等倉儲業務的應用需求。[4]

3.4 電力通訊無線虛擬專網設計

（1）網絡結構。我國大陸的省電力公司和國內三大電信運營商共同合作利用光纖專線實現了電力通訊無線虛擬專網的接入。省電力通訊無線虛擬專網結構如圖3所示。

電網信息在利用電信運營商的無線網絡進行傳輸時應對數據利用隧道加密機制進行封裝和解封操作，并通過網絡專線進入電力信息專用網絡。電力通訊無線虛擬專網的業務分兩個層面對安全接入進行認證。

1）在電信運營商側進行SIM卡、電力網絡接入點以及用戶名域名的合法性驗證。在通信終端通電運行以后，通信設備向電信運營商進行入網注冊，注冊成功以后，構建電力虛擬網絡通訊專用隧道。2）接入網絡的認證。利用無線通訊虛擬專網的認證體系接入無線終端。

（2）安全接入平臺和運行支持平臺的設計。電網公司的安全接入平臺利用通道加密、證書認證以及物理層安全技術等措施，使公司外網智能通訊終端的安全接入問題得到解決，信息數據傳輸安全得到保證。運行支持平臺是無線通信虛擬專網的平臺支撐，其涵蓋了網絡資源管控、流量和IP管理、在線狀態運維和查詢、報表統計分析以及故障報警等功能業務，保障了智能終端設備的網絡安全接入，促進了電力物聯網的業務的實現。

4 結語

電力通信無線虛擬專網是電力系統信息通訊網絡的擴展。電力通訊無線專網是丁網信息化建設以及電力物聯網發展的基礎，是電力系統生產、運維信息安全可靠傳遞的保障，是電網智能化發展的重要組成，其在電網建設發展中發揮了不可替代的作用。

參考文獻

[1]孔震，葉文宸.移動應用技術在堅強智能電網中的作用[N].國家電網報，2012，（5）：22（專家在線欄目）.

[2]饒威，丁堅勇，李銳.物聯網技術在智能電網中的應用[J].華中電力，2011，24（2）：1-5.

[3]徐益強.基于3G的無線VPDN業務網的設計與實現[J].環境預警與監控，2010，2（5）：27-30.

[4]王一蓉，佟大力，鄧偉.電力無線虛擬專網應用分析及網絡設計[J].電力信息與通信技術，2013，11（12）：49-53.