電力無線應急通信網絡的方案及安全性研究

3.3　應用場景

單一的點對點通信網絡，可以實現電力故障應急恢復;當出現大的突發(fā)事件時，也可以作為寬帶無線本地接入網的回程使用;寬帶無線接入網絡則作為現場應急指揮系統(tǒng)的通信手段。具體應用場景為：

(1)當出現一般故障需要進行簡單的通信恢復時，可將COFDM無線傳輸網橋的兩端分別安裝在故障線路兩端的變電站內，在10~20km的范圍內恢復遠端變電站的通信。保證電力信息及時安全地傳輸，保證電網的正常運行。

(2當出現大的突發(fā)事件需要進行現場應急指揮時，采用COFDM技術實現點到點無線傳輸，可構成應急通信系統(tǒng)現場指揮通信回程網絡，將故障現場信息通過COFDM無線傳輸網橋回傳到后方指揮中心，實現遠程應急指揮。

執(zhí)行任務時指揮通信車在第一時間到達現場，可通過COFDM無線局域網構建回傳信道，及時地在指揮車、指揮中心之間建立視頻、語音、數據傳輸通道。

語音、數據碼流由車載復用/交換設備匯聚，視音頻監(jiān)控碼流則通過視音頻矩陣進行選擇、編碼。編碼后的視音頻監(jiān)控碼流與語音、數據通過復用、調制、變頻和功率放大后，通過指定的轉發(fā)器發(fā)回指揮中心，供指揮員參考。指揮中心也可以采用同樣方式將視頻、語音、數據信息下傳至指揮通信車。

4　安全體系

為了電力應急通信系統(tǒng)的正常運作，系統(tǒng)的安全問題應該得到足夠的重視。根據電力應急通信系統(tǒng)的網絡層次，應該使用不同的安全技術有針對性地保障該通信系統(tǒng)發(fā)揮應有的作用，電力應急通信系統(tǒng)的安全體系如圖3所示。

圖3　電力應急系統(tǒng)的安全體系

4.1　回程網絡的安全

本方案中采用VPN技術保證回程網絡的信息傳輸安全。VPN技術，又叫做虛擬專用網，它通過在網絡中建立一個獨立穩(wěn)定的安全鏈接進行通信數據的傳輸。

VPN架構中采用了多種安全機制，如隧道技術(Tunneling)、加解密技術(Encryption)、密鑰管理技術、身份認證技術(Authentication)等，通過上述的各項網絡安全技術，在現場應急指揮車和指揮中心之間建立一個獨立的通信信道，確保資料在公眾網絡中傳輸時不被竊取，而且可以根據傳輸數據的安全級別設置不同的傳輸優(yōu)先級，保證重要的現場數據能夠第一時間傳送到指揮中心，保證現場救援工作的順利進行。

4.2　McWiLL接入網的安全

現場接入網絡McWiLL的安全體系可以實現以下3個目標：

(1)保護合法用戶的身份信息的安全性。

(2)保護合法用戶的通信信息不被竊取或監(jiān)聽。

(3)保護網絡資源不被非法終端使用和修改。

針對以上目標，McWiLL網絡采用了由安全數據管理、接入安全和業(yè)務安全組成的多層次安全體系(見表1)。

表1　McWiLL多層次安全體系

安全數據的妥善管理和有效控制是整個接入網安全機制的根本。安全數據包括對各種身份標識的驗證、密鑰技術和安全算法。通過對終端的用戶標識號(User Identifier，UID)，用戶標識號(User Identifier，UID)和用戶安全識別碼(Security Identifier，SID)等身份信息進行認證，然后通過隨機序列生成算法，開戶流程中用戶信息的加密算法，UID和SID保護算法，空中接口業(yè)務流加密算法和空中接口消息字段加密等算法對數據庫的信息進行保護，防止信息被竊取和修改。

接入安全技術包括下行波束賦形，接入限制，設備鑒權和用戶鑒權等技術。下行波賦形是指基站對每個發(fā)送給終端的信號都采用了波束賦形，因此下行鏈路的信號很難被截獲，保證了空中接口的通信安全;接入限制是指，對McWiLL網絡的網絡標識號(Network Identifier，NID)和用戶終端網絡標識進行匹配驗證，判斷該用戶是否有接入網絡的權限;設備鑒權是McWiLL系統(tǒng)對用戶終端設備的身份驗證，以防止非法用戶終端接入系統(tǒng);用戶鑒權，是對設備鑒權的補充，它包含了對用戶標識號(UID)的惟一性檢查和采用鑒權算法對用戶身份的驗證兩個過程，這個過程可以防止非法用戶接入網絡，同時還可以防止多個設備使用同一用戶名訪問網絡的情況發(fā)生。

業(yè)務安全包括業(yè)務認證，非法分組過濾，賬號綁定和端到端加密。業(yè)務認證用于保證用戶終端接入網絡后，只能享用該用戶已經開通了的相關業(yè)務;非法分組過濾工作在用戶側可以阻止非法數據包流向網絡;賬號綁定功能可以限制用戶賬號在沒有經過授權的其他終端上使用;在McWiLL網絡中針對一些安全級別比較高的數據或語音業(yè)務，常常會采用基于可信第三方的安全解決方案，通過第三方提供加密認證等安全業(yè)務保證傳輸信息的安全性。

5　結束語

本文提出的采用McWiLL寬帶無線通信技術與COFDM無線視頻傳輸技術建設電力應急指揮系統(tǒng)，可以在電網突發(fā)事件情況下，提供電力故障搶修應急指揮通信手段，為生產系統(tǒng)、營銷系統(tǒng)的業(yè)務等業(yè)務部門提供快捷的應急通信方式，安全體系能夠保證用戶的安全接入和數據的安全傳輸，實現了電力應急指揮信息接入統(tǒng)一的應急指揮平臺，決策信息和搶險信息實時化、可視化互傳的目標，提高電網應對突發(fā)事件能力。