基于EPON的配電網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)及其安全機(jī)制

劉長亮

摘要：隨著科技的不斷發(fā)展，很多先進(jìn)的技術(shù)被應(yīng)用在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，配電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分，其自動(dòng)化通信系統(tǒng)及安全機(jī)制有著十分重要的作用。在EPON技術(shù)的應(yīng)用，以及配電網(wǎng)自動(dòng)化對(duì)通信系統(tǒng)的要求，設(shè)計(jì)了基于EPON的配電網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)。針對(duì)其中可能存在的問題，建立了相應(yīng)的安全機(jī)制，更好的確保了配電網(wǎng)的良好運(yùn)行狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：EPON 配電網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng) 安全機(jī)制

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）06-0037-01

在配電網(wǎng)自動(dòng)化當(dāng)中，融合了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)，通過集成配電網(wǎng)的地理圖形、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、用戶數(shù)據(jù)、離線數(shù)據(jù)、在線數(shù)據(jù)等信息，形成了完整的自動(dòng)化系統(tǒng)。而在配電網(wǎng)自動(dòng)化當(dāng)中，通信系統(tǒng)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。隨著電力行業(yè)發(fā)展，EPON技術(shù)的應(yīng)用，極大的提升了配電網(wǎng)自動(dòng)化水平，相應(yīng)的配電網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)也得到了極大的發(fā)展。在其應(yīng)用當(dāng)中，還應(yīng)當(dāng)注重相應(yīng)安全機(jī)制的建立，以確保配電網(wǎng)的運(yùn)行安全。

1 基于EPON的配電網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)

1.1 EPON的工作原理

在光纖通信接入當(dāng)中，重要包含了PON和AON，而EPON作為一種光纖接入技術(shù)，采用PON技術(shù)作為物理層，采用以太網(wǎng)協(xié)議作為鏈路層，以太網(wǎng)的接入則是通過PON拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。在EPON系統(tǒng)當(dāng)中，是一種單線雙向系統(tǒng)，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(fù)用、光信號(hào)功率分配、上行數(shù)據(jù)集中、下行數(shù)據(jù)分發(fā)等功能[1]。在EPON對(duì)雙向信號(hào)傳輸進(jìn)行處理的過程中，對(duì)波分復(fù)用技術(shù)進(jìn)行了應(yīng)用，通過點(diǎn)到多點(diǎn)的廣播方式，將下行數(shù)據(jù)從OLT相ONU進(jìn)行發(fā)送，采用時(shí)分復(fù)用方式，將上行數(shù)據(jù)從ONU當(dāng)中向中心局端OLT進(jìn)行統(tǒng)一匯聚。在EPON當(dāng)中，主要的拓?fù)湫问接锌偩€型、環(huán)形、星形、樹形等。

1.2 配電網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

在配電網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)當(dāng)中，集中智能控制方式對(duì)于自動(dòng)化程度能夠產(chǎn)生更為良好的影響，在配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中，主要包括終端、子站、主站等分層結(jié)構(gòu)，在子站層、主站層之間，采用PON通信模式構(gòu)建主干網(wǎng)路。在配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中，配電終端設(shè)備層發(fā)揮著極大的作用，其中的集中抄表器、開閉所、配電變壓器、環(huán)網(wǎng)開關(guān)、柱上開關(guān)等，都是由其實(shí)現(xiàn)的。配電網(wǎng)終端設(shè)備具有分布廣、種類多、數(shù)量大等特點(diǎn)，因此，應(yīng)當(dāng)對(duì)通信方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。對(duì)于光纖通信，雖然能夠通過PON通信模式加以實(shí)現(xiàn)，但是在可擴(kuò)展性、系統(tǒng)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(shù)來解決這些問題[2]。在給予EPON的自動(dòng)化系統(tǒng)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(guān)、分短期、重合器、配電線路等部分。

2 配電網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)的安全機(jī)制

2.1 配電網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)因素

在EPON的傳輸方式、體系結(jié)構(gòu)中，都具有一定的特殊性，因而難免會(huì)存在一些風(fēng)險(xiǎn)因素。例如竊聽、非法接入、假冒、拒絕服務(wù)等問題。EPON系統(tǒng)采用廣播的方式傳輸下行數(shù)據(jù)，因此網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)ONU都能進(jìn)行接受，難以保障系統(tǒng)安全性。EPON的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)功能會(huì)自動(dòng)注冊(cè)并在系統(tǒng)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(tǒng)注冊(cè)中對(duì)ONU的MAC地址，以及OLT分配給ONU的LLID進(jìn)行竊取，從而偽裝成其它ONU。此外，在OLT當(dāng)中還具有網(wǎng)橋功能，可以使ONU偽裝為OLT。在上行方向，上行網(wǎng)絡(luò)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(fā)送大量無用信息，將會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)擁堵，從而造成OAM信息和網(wǎng)絡(luò)資源的不可用。

2.2 配電網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)的安全機(jī)制

假設(shè)ONU和OLT共享密鑰為k，在對(duì)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(fā)現(xiàn)幀進(jìn)行發(fā)送，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中沒有接入的ONU進(jìn)行檢測。ONU將注冊(cè)請(qǐng)求幀發(fā)送給OLT，并將自己的MAC地址融入其中。OLT將注冊(cè)幀發(fā)送給新發(fā)現(xiàn)的ONU。OLT將GATE認(rèn)證幀發(fā)送給ONU[4]。OLT利用k對(duì)隨機(jī)生成數(shù)進(jìn)行加密，然后向ONU發(fā)送密文Ek。ONU先將Ek解密，得到這一隨機(jī)數(shù)，然后生成另一隨機(jī)數(shù)進(jìn)行加密，再OLT發(fā)送。OLT對(duì)兩個(gè)隨機(jī)數(shù)進(jìn)行對(duì)比，如果相同，則驗(yàn)證ONU的合法性。OLT將標(biāo)準(zhǔn)GATE授權(quán)幀發(fā)送給ONU，從而允許其對(duì)消息進(jìn)行發(fā)送。

3 結(jié)語

電力能源在當(dāng)前社會(huì)中具有不可替代的作用，因此電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)十分重要。隨著科技的發(fā)展，在配電網(wǎng)自動(dòng)化中，通信系統(tǒng)的作用也得到了極大的凸顯。為了更好的確保配電網(wǎng)自動(dòng)化的運(yùn)行，應(yīng)當(dāng)對(duì)其通信系統(tǒng)和安全機(jī)制進(jìn)行研究。給予EPON的配電網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)及安全機(jī)制，在實(shí)際應(yīng)用中能夠發(fā)揮出十分良好的效果，從而確保電力系統(tǒng)更為良好的運(yùn)行狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

[1]孫中偉，馬亞寧，王一蓉，霍司天，徐光年. 基于EPON的配電網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)及其安全機(jī)制[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2010，08：72-75.

[2]徐光福，張春合，嚴(yán)偉，朱中華，余群兵，徐舒.基于EPON通信的智能配電網(wǎng)饋線差動(dòng)保護(hù)[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2014，02：91-96.

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