基于电力通讯的无线虚拟专网研究

熊晓黎

摘 要：随着电网智能化发展的不断推进，基于电信运营商相关无线通信的智能电网业务不断增多。本文对电力无线业务在电力系统中的应用、业务需求以及发展现状进行了研究，并对对电力系统无线业务存在的安全问题进行了分析。提出了电力通讯无线虚拟专网的建设目标并对电力通讯的无线虚拟专网的结构和平台设计进行了分析，对电力通讯无线虚拟专网的建设具有一定的借鉴意义。

关键词：电力通讯；无线虚拟专网；安全；结构

中图分类号：TN915 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）14-0143-02

1 概述

随着电网智能化发展的不断推进，电力通信专网的建设规模、传输能力以及可靠性都产生了翻天覆地的改变。电力通信主干网络、光纤网络都发展迅速。电力光纤入户、无线通信网络、线路载波通信以及公网等通信方式在电力通信网络中得到应用。已经基本形成智能通信终端直接入户，为智能电网的构建建立了坚实的基础通信设施保障。[1]公共电信运营商的2G/3G/4G网络的优点在于覆盖范围广、不需要重新部署并且接入速度较快，电信运营商的无线网络在智能电网的应用越来越广泛。

2 电力系统的基本无线业务

随着新技术和新型智能终端的不断涌现，智能电网业务得到了极大的促进和发展。如今，电力无线通信在电力营销、日常运维、仓储管理以及基础建设等方面得到应用。

无线通信网络在电力营销方面主要在电力用户的信息采集的应用方面。国家电网力争在全网覆盖电力用户智能信息采集系统，在全国电网用户范围内形成智能化、信息化管理，实现电费智能抄核收工作。目前国家电网智能信息采集系统覆盖区域内，电信运营商的无线网络得到广泛应用，智能采集终端采用了具有统一标准的智能采集终端设备。电网公司利用售点终端进行电能销售业务，实现了客户电费的实时核算、欠费断电以及缴费送电等操作。[2]

无线通信业务在日常运维中的应用非常广泛，多种智能终端在系统中得到应用。实时监测设备有利于输变电设备可靠性和安全性的提高。电力系统的移动巡检设备有效的消除了人工巡检记录效率低、劳动强度大以及人为因素影响大的问题，使设备巡检的工作效果和工作效率都得到有效的提高。现场抢修指挥人员和事故抢修人员可以利用移动通信终端和上级领导人员进行实时通信，及时进行问题交流，快速做出判断，并及时制定应急方案，将现场设备信息、处理方案和处理过程上传控制中心并进行存档记录，促使运维工作不断提升。

基于互联网和现代移动通信技术在仓储管理系统中得到应用，可以利用手机或其他专用终端设备进行物品信息的自动识别和采集，实现仓库的信息化和精益化管理。

基础建设方面可以应用智能终端设备对现场情况进行采集，从而实现工程建设的远程监控。

3 电力通讯无线虚拟专网的结构

3.1 电力无线通讯业务的传统网络结构

GRRS和CDMA是传统无线通讯业务常用的接入方式，通常利用电信运营商的公共互联网或专网接入，利用专用光纤接入电力通信专网，如图1所示。

3.2 传统的电力無线通讯网络结构的问题

（1）QOS通信通道缺乏保障，大量的业务通讯数据没有利用路由进行封装，也没有利用隧道技术对运营商IP承载网进行穿越，因此QOS通道难以得到保障，同时一些业务通信数据还利用公共网络传输。

（2）网络的接入方式不够规范，一些无线业务跳过安全接入平台直接接入了电力系统内网。

（3）电力无线通讯业务管理难度大。无线业务网络建设分散，电力信息网络通过数个同步数字体系光纤专线接入，缺乏统一的网络管理，通信终端、无线业务以及数据传输难以管控，电力无线通讯业务的扩大发展受到极大限制。国家电网公司通信网络发展规划中提出，网络通信不仅应具有通信承载能力强的核心层，还应具有接入方式灵活广泛的接入层。智能电网的配用电等环节应具有质量更高、形式更广泛、方式更灵活的通讯网络接入能力。电力无线通讯网络已经成为电力通信网络的重要部分，影响着电力通信网络的数据信息承载能力。同时，由于电力通信业务多样性和复杂性的特点，电力无线虚拟专网的可控能力需要进一步提高。[3]

3.3 电力无线虚拟专网的建设目标

电力通讯无线虚拟专网应对电力通信网络资源有效利用，利用通信运营商的2G/3G/4G网络实现网络的接入，建立规范、可靠以及可控的无线虚拟专网，为业务信息构建安全可靠的输送通道，把网络安全作为电力系统建设安全机制的一部分，构建融合多媒体技术的视听一体化的综合性智能应用平台，促进电网无线通信业务的集约化和规模化运营发展。如图2所示。

电力通讯无线虚拟专网规范统一的网络构建方式，实现了电力通讯无线虚拟专网安全机制和电力电力通讯网络安全体系的统一，从智能终端、传输通道和安全接入平台等多方面入手实现网络的安全防护。网络终端、网络传输部分、网络平台以及业务应用共同构成了电力通讯无线虚拟专网。

（1）网络终端。网络终端应兼容智能采集装置、电脑等智能终端设备的灵活接入。

（2）网络传输部分。其主要依靠电信运营商的2G/3G/4G网络以及电力系统自身通信网络资源，建立的虚拟专用网络链路，从而实现电力通信无线虚拟专网和外部网络的可靠隔离，从而确保通信质量和通信安全。实现网络接入的访问限制和信息安全。

（3）网络平台。网络平台提供了业务运行的平台支撑，是无线虚拟专网进行统一管理的重要手段。主要对包括CDMA/GPRS/2G/3G/4G和信息等移动无线资源进行统一化管理，实现电力业务的统一管控和展示。

（4）业务应用。其应可以满足用户信息采集、电费收缴以及账户充值等营销业务，电力系统在线监视和控制等运维业务，物资管理调配等仓储业务的应用需求。[4]

3.4 电力通讯无线虚拟专网设计

（1）网络结构。我国大陆的省电力公司和国内三大电信运营商共同合作利用光纤专线实现了电力通讯无线虚拟专网的接入。省电力通讯无线虚拟专网结构如图3所示。

电网信息在利用电信运营商的无线网络进行传输时应对数据利用隧道加密机制进行封装和解封操作，并通过网络专线进入电力信息专用网络。电力通讯无线虚拟专网的业务分两个层面对安全接入进行认证。

1）在电信运营商侧进行SIM卡、电力网络接入点以及用户名域名的合法性验证。在通信终端通电运行以后，通信设备向电信运营商进行入网注册，注册成功以后，构建电力虚拟网络通讯专用隧道。2）接入网络的认证。利用无线通讯虚拟专网的认证体系接入无线终端。

（2）安全接入平台和运行支持平台的设计。电网公司的安全接入平台利用通道加密、证书认证以及物理层安全技术等措施，使公司外网智能通讯终端的安全接入问题得到解决，信息数据传输安全得到保证。运行支持平台是无线通信虚拟专网的平台支撑，其涵盖了网络资源管控、流量和IP管理、在线状态运维和查询、报表统计分析以及故障报警等功能业务，保障了智能终端设备的网络安全接入，促进了电力物联网的业务的实现。

4 结语

电力通信无线虚拟专网是电力系统信息通讯网络的扩展。电力通讯无线专网是丁网信息化建设以及电力物联网发展的基础，是电力系统生产、运维信息安全可靠传递的保障，是电网智能化发展的重要组成，其在电网建设发展中发挥了不可替代的作用。

参考文献

[1]孔震，叶文宸.移动应用技术在坚强智能电网中的作用[N].国家电网报，2012，（5）：22（专家在线栏目）.

[2]饶威，丁坚勇，李锐.物联网技术在智能电网中的应用[J].华中电力，2011，24（2）：1-5.

[3]徐益强.基于3G的无线VPDN业务网的设计与实现[J].环境预警与监控，2010，2（5）：27-30.

[4]王一蓉，佟大力，邓伟.电力无线虚拟专网应用分析及网络设计[J].电力信息与通信技术，2013，11（12）：49-53.