電力通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)跨區(qū)域安全傳輸方法

國家電投集團(tuán)河南電力有限公司沁陽發(fā)電分公司 姚 鑫

1 引言

電力通信運(yùn)行管理屬于是整個電力通信系統(tǒng)中的重要內(nèi)容，主要功能為通信運(yùn)維流程表單的信息化控制等。從電力通信運(yùn)行管理角度來說，其中涉及很多獨(dú)立的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)內(nèi)容，如值班信息、檢修記錄等。現(xiàn)階段，在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計層面，具備明顯的獨(dú)立性特點(diǎn)，后續(xù)并不需要人工執(zhí)行相應(yīng)的關(guān)聯(lián)操作。因此，在電力通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)跨區(qū)域安全傳輸之中，應(yīng)依靠智能關(guān)聯(lián)手段，確保電力通信網(wǎng)絡(luò)始終處于穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)

2 數(shù)據(jù)通信接口協(xié)議分析

數(shù)據(jù)通信協(xié)議層次結(jié)構(gòu)設(shè)計，其基本協(xié)議層類型設(shè)計為物理層。在設(shè)計過程中，相關(guān)人員應(yīng)注重設(shè)備之間物理接口中的常見問題，二進(jìn)制位傳送規(guī)則。從物理層設(shè)計角度來說，常見特點(diǎn)包含四方面，即提供電氣、過程、機(jī)械以及功能，保證數(shù)據(jù)鏈路能夠在實體之間進(jìn)行傳輸，這也是電力通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)跨區(qū)域安全傳輸?shù)幕A(chǔ)所在。結(jié)合物理層4個特點(diǎn)，人們能夠建立完善的接口規(guī)范，讓DTE與DCE之間建立有效的連接關(guān)系，打造相應(yīng)的接口協(xié)議，確保不同數(shù)據(jù)之間能夠處于連通狀態(tài)。截至目前，常見的接口協(xié)議包含三種類型：第一，通過串行二進(jìn)制模式，設(shè)定DTE/DCE接口協(xié)議，完成具體的數(shù)據(jù)交換任務(wù)。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電氣性能改革效果逐步展示出來，同時出現(xiàn)了很多新的標(biāo)準(zhǔn)，如RS-422等，保證電力通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸過程更加完善；第二，從CCITT中能夠了解到數(shù)據(jù)通信接口常見類型有兩種，一個是與模擬電話相關(guān)的數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)，依靠V系列建議形式實現(xiàn)發(fā)表。另一個是通過公用數(shù)據(jù)網(wǎng)形式，該標(biāo)準(zhǔn)隸屬于X系列建議；第三，以ISO為基礎(chǔ)，制定新的數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)，在具體通信設(shè)備應(yīng)用方面，其接口標(biāo)準(zhǔn)為G.703建議[1]。

3 電力通信業(yè)務(wù)分析

3.1 電力通信業(yè)務(wù)分類

縱觀整個電力通信業(yè)務(wù)內(nèi)容，主要涉及繼電保護(hù)、安穩(wěn)系統(tǒng)、調(diào)度自動化以及廣域相量測量系統(tǒng)等。從業(yè)務(wù)屬性角度出發(fā)，可分成兩大類，即管理和生產(chǎn)。按照業(yè)務(wù)流類型劃分，主要包括數(shù)據(jù)、語音和多媒體。

3.2 電力通信業(yè)務(wù)運(yùn)行方式模型

首先，安穩(wěn)系統(tǒng)、財務(wù)營銷系統(tǒng)等屬于是集中性業(yè)務(wù)內(nèi)容，在運(yùn)行方式控制方面，主要包括控制主站、子站以及執(zhí)行站，在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸之中，主要以逐層傳送為主。其次，在調(diào)度自動化、電能計量等層面，這些業(yè)務(wù)隸屬于雙級集中型業(yè)務(wù)，往往集中在廠站以及調(diào)度中心之中，在具體的電力通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸方面，主要由各廠站向調(diào)度中心傳送。

3.3 電力通信網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)

首先是電力通信承載網(wǎng)，設(shè)計時，主要是將光纜網(wǎng)作為整個通信網(wǎng)絡(luò)底層的承載介質(zhì)，讓OTN傳輸網(wǎng)能夠與光纜網(wǎng)相結(jié)合，與此同時，還要保證SDH傳輸網(wǎng)承載于OTN等傳輸網(wǎng)之中，最終建立起完善的電力通信承載網(wǎng)絡(luò)。其次，在電力通信業(yè)務(wù)網(wǎng)打造時，相關(guān)人員應(yīng)保證調(diào)度交換網(wǎng)以及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)就能承載在SDH傳輸網(wǎng)之中。只有確保通信架構(gòu)穩(wěn)定運(yùn)行，才能讓電力通信業(yè)務(wù)網(wǎng)變得更加完善。最后，開展電力通信業(yè)務(wù)建設(shè)工作。一般地，SDH傳輸網(wǎng)中涉及的內(nèi)容有繼電保護(hù)業(yè)務(wù)、安穩(wěn)業(yè)務(wù)等，在調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)計方面，主要執(zhí)行的內(nèi)容為調(diào)度自動化業(yè)務(wù)內(nèi)容，保證生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)等信息內(nèi)容得到穩(wěn)定傳輸[2]。

4 業(yè)務(wù)模型建設(shè)

數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與電廠實際發(fā)展息息相關(guān)，人們應(yīng)做到對數(shù)據(jù)通信接口的完整性設(shè)計。為了保證電力通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)跨區(qū)域安全傳輸?shù)姆€(wěn)定性，業(yè)務(wù)模型建設(shè)顯得尤為重要，其中，最為常見的業(yè)務(wù)模型包含以下兩方面。

4.1 會話類業(yè)務(wù)模型

會話類業(yè)務(wù)模型打造方面，應(yīng)確保業(yè)務(wù)流各信息實體之間能夠保持完整的時間關(guān)系，為了達(dá)到該效果，人們需要對傳輸時延提出具體要求，以協(xié)議規(guī)定內(nèi)容為基礎(chǔ)，通過電路交換，完成數(shù)據(jù)傳輸語音業(yè)務(wù)分類工作。最具代表性的業(yè)務(wù)內(nèi)容是語音類業(yè)務(wù)。主要以3GPP協(xié)議為基礎(chǔ)，開展各項業(yè)務(wù)的全方位劃分，該業(yè)務(wù)形式具備良好的時延敏感性和容錯性特點(diǎn)。另外，語音業(yè)務(wù)的聲音傳輸過程、服務(wù)時長等方面具備明顯優(yōu)勢。首先，在語音傳輸方面，時間間隔概率符合泊松分布規(guī)律；其次，從呼叫與通話關(guān)系設(shè)計角度，指數(shù)特點(diǎn)同樣明顯。

4.2 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)模型

電力通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)跨區(qū)域安全傳輸模型建設(shè)之中，常見的業(yè)務(wù)內(nèi)容包括交互類業(yè)務(wù)以及背景流業(yè)務(wù)。相比于其他業(yè)務(wù)內(nèi)容，交互類業(yè)務(wù)以及背景流業(yè)務(wù)在時延方面的要求并不高，但數(shù)據(jù)完整性需要得到更好的維護(hù)。為了讓數(shù)據(jù)處于完整狀態(tài)，人們可以依靠自動重傳請求機(jī)制以及前向糾錯編碼等方式。常規(guī)業(yè)務(wù)內(nèi)容包括Email業(yè)務(wù)以及FTP業(yè)務(wù)。此外，從以往電力系統(tǒng)通信傳輸內(nèi)容角度來說，常見內(nèi)容有指令信息、電力設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)以及故障類型等，工作人員為了確保傳輸工作穩(wěn)步開展，應(yīng)根據(jù)實際環(huán)境特點(diǎn)，確定最佳的通信網(wǎng)絡(luò)類型。通信功能設(shè)定主要涉及基本運(yùn)營功能和特殊運(yùn)行功能兩方面。其中，基本運(yùn)營功能主要以各種電話信息數(shù)據(jù)為主，涉及的數(shù)據(jù)種類較多。反觀特殊運(yùn)行功能，主要是對繼電保護(hù)跳閘信號等數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞，為了確保相關(guān)工作的順利執(zhí)行，該類數(shù)據(jù)傳輸呈現(xiàn)精準(zhǔn)度高等特性[3]。

4.3 自相似模型

電力通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)跨區(qū)域傳輸之中，對應(yīng)的時間跨度較大，且具備明顯的自相似特點(diǎn)，在其概率模型建設(shè)時，可采用重尾分布概率模型，為數(shù)據(jù)的跨區(qū)域傳輸創(chuàng)造有利條件。該過程一般會應(yīng)用多時間尺度分析法，同樣屬于自相似模型的概念之一，即將同一個隨機(jī)時間序列，以不同的時間粒度完成平均操作，之后依靠相關(guān)分析手段，確定相應(yīng)的隨機(jī)時間序列，從中發(fā)現(xiàn)電力通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)跨區(qū)域傳輸安全問題所在。分布以往的研究過程能夠看出，該類研究會應(yīng)用布朗分別模型理論，保證自相似流的分析模型完整性。更為重要的是，在自相似模型分析領(lǐng)域中，智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能夠順利實施，ON-OFF模型發(fā)揮著重要作用。從模型特點(diǎn)出發(fā)，ON-OFF模型屬于連續(xù)的開環(huán)系統(tǒng)，能夠?qū)⒍鄠€獨(dú)立的ON-OFF模型連接在一起，打造新的開環(huán)模型。

4.4 基于ON-OFF模型的電力通信業(yè)務(wù)設(shè)計

ON-OFF模型建設(shè)之中，一般會應(yīng)用三層ON-OFF疊加法建立起新的業(yè)務(wù)源，依靠業(yè)務(wù)參量設(shè)計，執(zhí)行新的仿真操作。常見的獨(dú)立分布參數(shù)內(nèi)容包括忙時會話系數(shù)、每次會話中對應(yīng)的呼叫次數(shù)、每次呼叫時的分組級數(shù)、分組包大小以及兩個分組之間涉及的時間間隔[4]。

5 電力通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)跨區(qū)域安全傳輸方法

5.1 光纜網(wǎng)運(yùn)行方式

近年，我國電力線路建設(shè)開始注重500/220kV線路建設(shè)和改造工作，重點(diǎn)對OPGW光纜進(jìn)行應(yīng)用，進(jìn)而建立新的網(wǎng)格狀光纖網(wǎng)，讓光纖網(wǎng)絡(luò)可靠性得到提升。在具體66kV送電線路建設(shè)時，同樣會以O(shè)PGW光纜應(yīng)用為主，為了確保光纜穩(wěn)定運(yùn)行，部分區(qū)域需要搭配ADSS光纜，反觀10kV線路設(shè)計，常見光纜形式為ADSS光纜。從現(xiàn)階段送電線路以及配電線路設(shè)計之中能夠看出，供電公司以及各營業(yè)網(wǎng)點(diǎn)紛紛實現(xiàn)了光纜網(wǎng)絡(luò)全覆蓋。對于一些無光纜覆蓋等區(qū)域，會以就近接入為主，使其與光纜網(wǎng)絡(luò)建立連接關(guān)系，完成相關(guān)數(shù)據(jù)信息的跨區(qū)域安全傳輸。與此同時，也可以依靠衛(wèi)星通信、電信VPN專線等內(nèi)容，彌補(bǔ)光纜建設(shè)不足等問題。在新建光纜方面，常見芯數(shù)為24芯。

5.2 傳輸網(wǎng)運(yùn)行方式

傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)上，常見建設(shè)形式有兩種，即OTN傳輸網(wǎng)以及SDH傳輸網(wǎng)。在OTN傳輸網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)時，主要以顆粒業(yè)務(wù)承載為主，具體形式為GE以上的業(yè)務(wù)內(nèi)容，能夠做到對地調(diào)、備調(diào)以及各種類型變電站的全面覆蓋，為后續(xù)相關(guān)業(yè)務(wù)分流等工作開展創(chuàng)造有利條件。實際SDH傳輸網(wǎng)建設(shè)過程中，常見業(yè)務(wù)內(nèi)容以承載2M以及FE低速率業(yè)務(wù)為主，通過對核心匯聚以及接入層建設(shè)，將各種類型的變電站聯(lián)系在一起，讓網(wǎng)絡(luò)安全性優(yōu)勢得到展示。另外，依靠雙平面建設(shè)，對應(yīng)的骨干層帶寬能夠達(dá)到2.5Gbit/s以上，對應(yīng)的接入層帶寬數(shù)值不會低于622Mbit/s。實際上，與SDH傳輸網(wǎng)承載業(yè)務(wù)相關(guān)的內(nèi)容具備明顯的集中型特點(diǎn)，在具體防護(hù)方式建設(shè)上，可實施通道保護(hù)、SNCP保護(hù)兩種形式[5]。

5.3 綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)運(yùn)行方式

綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)建設(shè)主要依靠光纖直驅(qū)模式執(zhí)行組建任務(wù)，如果光纜傳輸距離過長或者纖芯不足情況下，SDH傳輸網(wǎng)同樣能夠發(fā)揮作用。在綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)應(yīng)用時，系統(tǒng)可根據(jù)地調(diào)、縣調(diào)等模式，保證數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的全方位覆蓋。與此同時，在雙上聯(lián)形式幫助下，地調(diào)以及變電站建設(shè)的核心層以及匯聚層同樣能夠處于穩(wěn)定工作狀態(tài)。為了展示綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)優(yōu)勢，工作人員應(yīng)根據(jù)具體的業(yè)務(wù)需求情況，對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及組網(wǎng)形式進(jìn)行全方位優(yōu)化，打造新的多業(yè)務(wù)綜合數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，為后續(xù)承載平臺穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造條件。

5.4 調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)運(yùn)行模式

調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)的承載體系以SDH傳輸網(wǎng)為主，同樣能夠做到對地調(diào)、縣調(diào)等內(nèi)容的全覆蓋，在具體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，常見內(nèi)容包括核心、匯聚以及接入。其中，接入層路由器會依靠E1接口，與SDH傳輸網(wǎng)建立連接關(guān)系，之后經(jīng)過傳輸網(wǎng)匯聚，實現(xiàn)SDH光口與核心路由器POS口的穩(wěn)定連接，便于后續(xù)電力通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)跨區(qū)域安全傳輸。SDH光端機(jī)如圖1所示。

圖1 SDH光端機(jī)

5.5 調(diào)度交換網(wǎng)運(yùn)行方式

調(diào)度交換網(wǎng)建設(shè)主要是以軟交換技術(shù)為基礎(chǔ)。為了讓地調(diào)、備調(diào)等內(nèi)容處于全面覆蓋狀態(tài)，相關(guān)人員應(yīng)做好IP調(diào)度臺設(shè)定操作，尤其是在220kV以上的變電站建設(shè)中，兩級以上的調(diào)度小號延伸操作顯得尤為重要，針對調(diào)度中心之間的建設(shè)，應(yīng)保證具備直達(dá)效果的中繼路由。

5.6 行政交換網(wǎng)運(yùn)行方式

行政交換網(wǎng)建設(shè)方面，大多是以軟交換技術(shù)為基礎(chǔ)，確保供電所、變電站等業(yè)務(wù)的順利進(jìn)行。具體建設(shè)方面，人們會依靠軟交換AG設(shè)備，實現(xiàn)對業(yè)務(wù)量較大節(jié)點(diǎn)的全面覆蓋。此外，相關(guān)部門還需要做好IMS網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工作，通過語音IP化的充分建設(shè)，使軟交換網(wǎng)絡(luò)與程控交換網(wǎng)絡(luò)保持互通，這也是電力通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)跨區(qū)域安全傳輸?shù)那疤嶂?。行政交換網(wǎng)在電力通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸方面具備積極作用。

5.7 縱向認(rèn)證

縱向認(rèn)證措施的合理應(yīng)用，主要是為了提升調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)安全防護(hù)等級，避免數(shù)據(jù)信息在傳輸過程中出現(xiàn)泄漏、盜用等問題。實際調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)計過程中，相關(guān)工作人員可在主路由器和交換機(jī)中間設(shè)定相應(yīng)比例的縱向加密網(wǎng)關(guān)，實現(xiàn)對傳輸內(nèi)容進(jìn)行加密，提升各節(jié)點(diǎn)的安全特性，使系統(tǒng)安全防護(hù)等級滿足具體工作要求。在保護(hù)機(jī)制影響下，倘若交換機(jī)所接收和發(fā)送的報文內(nèi)容不同，通信網(wǎng)關(guān)也能在第一時間內(nèi)發(fā)出預(yù)警信號，保證安全保護(hù)切換為自動啟動狀態(tài)。

6 結(jié)語

在完善的通信網(wǎng)運(yùn)行模式幫助下，電力通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)跨區(qū)域安全傳輸能夠順利實現(xiàn)，還能為電力業(yè)務(wù)開展以及管理手段制定創(chuàng)造有利條件?，F(xiàn)階段，由于通信業(yè)務(wù)數(shù)量的增加，通信業(yè)務(wù)運(yùn)行模式也得到了更新，相關(guān)人員應(yīng)明確電力通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的跨區(qū)域傳輸需求，并制定合理的傳輸策略，為電力行業(yè)發(fā)展創(chuàng)造有利條件。