CN113873516B - 一种高安全性的电网无线通信系统 - Google Patents

Abstract

本申请属于电网通信系统技术领域，尤其涉及一种高安全性的电网无线通信系统。包括无线通信网络，所述无线通信网络包括区域主干网络和站内终端网络；还包括设备接入模块，所述设备认证模块用于保证认证设备在使用时能够快速安全的接入，区域通信终端更新模块，用于执行通信终端拓扑结构更新，还包括系统控制模块，用于完成通信系统的数据更新，基于必要的数据存储系统建立协调服务生成和记录通信系统运行状态数据，包括系统状态监控组件和设备异常警告组件；本申请提供了一种安全性更高，对现有电网基础设施改造内容少，更便于应用和实施的无线通信系统，以实现在较低的改造升级成本的同时提高系统安全性和运行效率的目的。

Description

一种高安全性的电网无线通信系统

技术领域

本申请属于电网通信系统技术领域，尤其涉及一种高安全性的电网无线通信系统。

背景技术

随着智能电网的不断发展，配电网各类智能设备和系统得到广泛应用，往日一些需要通过人工排查、巡检以及记录的维护和管理工作开始逐渐实现自动化处理，数据信息的传递使用无线传输，有效减少电网维护的日常工作量，降低人工需求，简化配网内部结构，提高电网效率，同时，为保证系统的正常稳定运行，满足升级改造和调试测验的目的，或者便于基层业务的展开，电网无线通信系统在整体属于封闭内环的同时，也通过移动设备对接等方式，方便各类人员获取电网内部的数据信息，虽然民用无线通信行业十分发达，技术也十分成熟，但对于电网部分数据而言，其安全性和稳定性有更高的要求，同时电网内部结构与民用无线网络也不相同，为了避免敏感信息的泄漏影响电网的正常稳定运行，同时杜绝恶意破坏以及盗电等非法行为发生，不能以常规无线通信系统的设计和工作模式来建设。

发明内容

本申请的目的在于，提供一种更适宜于电网通信结构和终端分布方式，同时能够更有效更安全的构建电网无线通信系统，同时提高设备接入安全性和效率的高安全性的电网无线通信系统。

为实现上述目的，本申请采用如下技术方案。

一种高安全性的电网无线通信系统，包括无线通信网络，所述无线通信网络包括区域主干网络和站内终端网络；

区域主干网络由若干固定片区通过线性结构连接的区域通讯设备，所述区域通讯设备与相应片区内若干站点通信设备连接；所述区域通讯设备用于，当站内数据终端无线通信网络发生变化时，重新分配网络地址、构建新的拓扑网络、并对站点通信设备进行序列更新；

站内终端网络由一个主线终端网络以及若干冗余终端网络构成，各冗余终端网络与主线终端网络并联组网；所述主线终端网络和冗余终端网络由若干通过线性结构连接的通信终端构成；对于任意冗余终端网络，按照连接顺序，其中通信终端与主线终端网络中对应的通信终端连接；对于站内的任意数据终端，每个数据终端与主线终端网络以及至少一个冗余终端网络中的通信终端连接；

还包括设备接入模块，所述设备认证模块用于保证认证设备在使用时能够快速安全的接入，具体而言，当通信系统接收到设备接入请求，由系统控制模块基于设备请求目标所在区域的通信终端及其链路的负载情况，指定最优或者若干备选链路和通信终端，利用通信系统对应平台的信令配置，通过设备确认具体通信终端和链路之后，由区域通信终端更新模块和设备认证信息更新模块更新设备权限以及设备接入后新产生的链路的数据收发权限；

区域通信终端更新模块，用于执行通信终端拓扑结构更新，具体是指，基于通信终端在电网现有的实际拓扑网络，以及相邻通信中断数据传输链路创建和更新数据传输通信终端拓扑结构，包括拓扑路径和方向；

还包括设备认证信息更新模块，用于更新设备认证信息，基于认证信息确定设备在区域内的权限等级，具体而言，基于系统录入和实时更新内容，建立设备认证信息表，赋予设备唯一ID；在设备认证信息变化时，更新认证设备的接入权限；

还包括系统控制模块，用于完成通信系统的数据更新，基于必要的数据存储系统建立协调服务生成和记录通信系统运行状态数据，包括系统状态监控组件和设备异常警告组件：

所述通信系统运行状态数据通信系统内通信终端运行运行状态、数据链路负载率、控制模块功能设备负载、设备认证和接入请求信息、系统信息信息备份和输出；所述设备异常警告组件用于记录和提示非正常的接入和认证请求及其相应的设备信息，基于通信终端GIS地理数据定位和生成设备活动路线。

对前述高安全性的电网无线通信系统的及进一步改进或优选方案，所述系统控制模块还包括白名单组件，所述白名单组件基于白名单规则，利用白名单组件建立特定对象的广泛权限，具体而言，对于已认证的特定设备接入后，通过与设备固化的配置数据，由收到连接请求的通信终端开放相应权限，且该设备在接入后独立于现有无线通信网络拓扑结构，不受设备接入模块、区域通信终端更新模块、设备认证信息更新模块的相应控制，仅由系统状态监控组件进行记录。

对前述高安全性的电网无线通信系统的及进一步改进或优选方案，所述区域通信终端更新模块中的权限更新是指：对于接入任意链路的设备以及链路两端的通信终端，采用定周期或设备ticks指令启动的方式，根据当前链路两端通信终端的权限关系和设备权限等级，允许或拒绝设备接入，将接收端通信终端的数据接收权限赋予至允许接入设备，并生成设备可接收对象列表；将发送端通信终端的数据输出权限赋予至允许接入设备，并生成设备可发送对象列表；上述权限赋予在每周期或每个ticks指令内执行一次。

对前述高安全性的电网无线通信系统的及进一步改进或优选方案，对于区域通信终端更新模块的权限更新启动方式，对于复杂的通信系统，利用通信终端内部的时钟电路、现场可编程门阵列结构来设计定时模块，利用现有结构或者增加相应结构配合锁相电路来保证系统内链路内通信终端的周期性同步。

对前述高安全性的电网无线通信系统的及进一步改进或优选方案，还包括区域转接模块，所述区域转接模块用于当设备在两个相对封闭的区域活动时，根据设备接入请求，在区域间转移通信系统对设备的管控权限，具体而言，在通信系统内构建SDR服务，当设备由当前区域间转移至下一区域，根据设备的接入请求，确定欲接入的通信终端及链路并定位目标区域，由当前区域上传设备实时权限至设备认证信息更新模块，目标区域根据设备认证信息更新模块生成新的设备权限信息并与之建立连接。

对前述高安全性的电网无线通信系统的及进一步改进或优选方案，设备认证信息更新还用于，根据认证设备的接入记录，生成认证设备信息的历史权限记录。

其有益效果在于：

本申请的高安全性的电网无线通信系统结构基于现有电网通信结构和终端分布方式来来设计和改进，在充分利用现有软硬件结构的同时，根据设备接入和使用的需求和特点，提供了一种安全性更高，对现有电网基础设施改造内容少，更便于应用和实施的无线通信系统，以实现在较低的改造升级成本的同时提高系统安全性和运行效率的目的。

附图说明

图1是权限更新原理示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本申请作详细说明。

本申请主要用于电网内部巡检排查过程中的保密信息的管控，具体是控制系统内保密信息的获取和输出控制，因此本申请中设备本身被设计为主要用于系统内上传和下载数据，因此对于设备以及通信系统内无线通信终端的通信权限管理，以及设备自身的接入权限，本申请中所指设备，是指具有通信系统指定身份ID的硬件设备，包括移动终端、数据卡、身份卡等。

具体而言，本申请的一种高安全性的电网无线通信系统包括无线通信网络，所述无线通信网络包括区域主干网络和站内终端网络；

所述无线通信网络包括区域主干网络和站内终端网络；

区域主干网络由若干固定片区通过线性结构连接的区域通讯设备组成，所述区域通讯设备与相应片区内若干站点通信设备连接；所述区域通讯设备用于，当站内数据终端无线通信网络发生变化时，重新分配网络地址、构建新的拓扑网络、并对站点通信设备进行序列更新；

站内终端网络由一个主线终端网络以及若干冗余终端网络构成，各冗余终端网络与主线终端网络并联组网；所述主线终端网络和冗余终端网络由若干通过线性结构连接的通信终端构成；对于任意冗余终端网络，按照连接顺序，其中通信终端与主线终端网络中对应的通信终端连接；对于站内的任意数据终端，每个数据终端与主线终端网络以及至少一个冗余终端网络中的通信终端连接；

对于设备和无线通信终端赋予赋予数据获取和输出权限，并根据数据保密程度，划分为合适的区间等级，例如，依保密等级由高到低划分为保密级、一级、二级权限、次级；

对于设备赋予其接入权限，以使已认证设备可以根据其权限等级接入某信链路；

设备接入模块，所述设备认证模块用于保证认证设备在使用时能够快速安全的接入、

由于配电通信系统内部结构较为复杂，在同一个链路中可能存在一个核心链路以及多个冗余链路或者多个冗余无线通信终端，或者在接入过程中可能遇到无线通信终端处于高负载运行的状态，因此需要设备接入模块对这些情形进行调控，以避免发生链路拥塞，数据传递不畅等问题，具体而言，

当通信系统接收到设备接入请求，由系统控制模块基于设备请求目标所在区域的无线通信终端及其链路的负载情况，指定最优或者若干备选链路和无线通信终端，利用通信系统对应平台的信令配置，通过设备确认具体无线通信终端和链路之后，由区域无线通信终端更新模块和设备认证信息更新模块更新设备权限以及设备接入后新产生的链路的数据收发权限；

区域转接模块，所述区域转接模块用于当设备在两个相对封闭的区域活动时，根据设备接入请求，在区域间转移通信系统对设备的管控权限，具体而言，在通信系统内构建SDR服务，当设备由当前区域间转移至下一区域，根据设备的接入请求，确定欲接入的无线通信终端及链路并定位目标区域，由当前区域上传设备实时权限至设备认证信息更新模块，目标区域根据设备认证信息更新模块生成新的设备权限信息并与之建立连接；

区域无线通信终端更新模块，用于执行无线通信终端拓扑结构更新以及权限更新，具体而言，

所述无线通信终端拓扑结构更新是指：基于无线通信终端在电网现有的实际拓扑网络，以及相邻通信中断数据传输链路创建和更新数据传输无线通信终端拓扑结构，包括拓扑路径和方向；

所述权限更新是指：以前述无线通信终端拓扑结构为基础，对于接入任意链路的设备以及链路两端的无线通信终端，采用定周期或设备ticks指令启动的方式，根据当前链路两端无线通信终端的权限关系和设备权限等级，允许或拒绝设备接入，将接收端无线通信终端的数据接收权限赋予至允许接入设备，并生成设备可接收对象列表；将发送端无线通信终端的数据输出权限赋予至允许接入设备，并生成设备可发送对象列表；上述权限赋予在每周期或每个ticks指令内执行一次，实际权限分布如图1所示。

对于前述权限更新的启动方式，在具体实施过程中，对于小规模的通信网络，采用指令启动有利于提高系统管控的灵活度，但对于较为复杂的通信系统，随着无线通信终端以及接入设备数量的快速增加，指令数量也会快速增加，使得通信系统的负担加重，降低了通信系统的传输能力，因此对于较为复杂的通信系统，应当设置定时模块，采用定周期方式启动，且定时模块可以利用各类无线通信终端内部的时钟电路、现场可编程门阵列等现有结构来设计，利用现有结构或者增加相应结构配合锁相电路等来保证系统内链路内无线通信终端的周期性同步；

设备认证信息更新模块，用于更新设备认证信息，基于认证信息确定设备在区域内的权限等级，具体而言，基于系统录入和实时更新内容，建立设备认证信息表，赋予设备唯一ID；在设备认证信息变化时，更新认证设备的接入权限；进一步地，设备认证信息更新还用于，根据认证设备的接入记录，生成认证设备信息的历史权限记录；

系统控制模块，在本申请中，系统控制模块用于完成通信系统的数据更新，基于必要的数据存储系统建立协调服务生成和记录通信系统运行状态数据，具体包括：

系统状态监控组件，所述通信系统运行状态数据通信系统内无线通信终端运行运行状态、数据链路负载率、控制模块功能设备负载、设备认证和接入请求信息、系统信息信息备份和输出；

设备异常警告组件，用于记录和提示非正常的接入和认证请求及其相应的设备信息，基于无线通信终端GIS地理数据定位和生成设备活动路线；

特别的，还包括白名单组件，白名单一般是指特定系统内被分配具有优先权限的对象，本申请中对于电网通信系统内部设备，为便于进行维护调试或者应急处置，基于白名单规则，利用白名单组件建立特定对象的广泛权限，具体而言，

对于已认证的特定设备接入后，通过与设备固化的配置数据，由收到连接请求的无线通信终端开放相应权限，且该设备在接入后独立于现有通信网络拓扑结构，不受设备接入模块、区域无线通信终端更新模块、设备认证信息更新模块的相应控制，仅由系统状态监控组件进行记录；

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本申请作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种高安全性的电网无线通信系统，其特征在于，包括无线通信网络，所述无线通信网络包括区域主干网络和站内终端网络；

区域主干网络由若干固定片区通过线性结构连接的区域通讯设备组成，所述区域通讯设备与相应片区内若干站点通信设备连接；所述区域通讯设备用于，当站内数据终端无线通信网络发生变化时，重新分配网络地址、构建新的拓扑网络、并对站点通信设备进行序列更新；

站内终端网络由一个主线终端网络以及若干冗余终端网络构成，各冗余终端网络与主线终端网络并联组网；所述主线终端网络和冗余终端网络由若干通过线性结构连接的通信终端构成；对于任意冗余终端网络，按照连接顺序，其中通信终端与主线终端网络中对应的通信终端连接；对于站内的任意数据终端，每个数据终端与主线终端网络以及至少一个冗余终端网络中的通信终端连接；

还包括设备接入模块，设备认证模块用于保证认证设备在使用时能够快速安全的接入，具体而言，当通信系统接收到设备接入请求，由系统控制模块基于设备请求目标所在区域的通信终端及其链路的负载情况，指定最优或者若干备选链路和通信终端，利用通信系统对应平台的信令配置，通过设备确认具体通信终端和链路之后，由区域通信终端更新模块和设备认证信息更新模块更新设备权限以及设备接入后新产生的链路的数据收发权限；

区域通信终端更新模块，用于执行通信终端拓扑结构更新，具体是指，基于通信终端在电网现有的实际拓扑网络，以及相邻通信中断数据传输链路创建和更新数据传输通信终端拓扑结构，包括拓扑路径和方向；

还包括设备认证信息更新模块，用于更新设备认证信息，基于认证信息确定设备在区域内的权限等级，具体而言，基于系统录入和实时更新内容，建立设备认证信息表，赋予设备唯一ID；在设备认证信息变化时，更新认证设备的接入权限；

还包括系统控制模块，用于完成通信系统的数据更新，基于必要的数据存储系统建立协调服务生成和记录通信系统运行状态数据，包括系统状态监控组件和设备异常警告组件：

所述通信系统运行状态数据通信系统内通信终端运行运行状态、数据链路负载率、控制模块功能设备负载、设备认证和接入请求信息、系统信息信息备份和输出；所述设备异常警告组件用于记录和提示非正常的接入和认证请求及其相应的设备信息，基于通信终端GIS地理数据定位和生成设备活动路线。

2.根据权利要求1所述的一种高安全性的电网无线通信系统，其特征在于，所述系统控制模块还包括白名单组件，所述白名单组件基于白名单规则，利用白名单组件建立特定对象的广泛权限，具体而言，对于已认证的特定设备接入后，通过与设备固化的配置数据，由收到连接请求的通信终端开放相应权限，且该设备在接入后独立于现有无线通信网络拓扑结构，不受设备接入模块、区域通信终端更新模块、设备认证信息更新模块的相应控制，仅由系统状态监控组件进行记录。

3.根据权利要求1所述的一种高安全性的电网无线通信系统，其特征在于，所述区域通信终端更新模块中的权限更新是指：对于接入任意链路的设备以及链路两端的通信终端，采用定周期或设备ticks指令启动的方式，根据当前链路两端通信终端的权限关系和设备权限等级，允许或拒绝设备接入，将接收端通信终端的数据接收权限赋予至允许接入设备，并生成设备可接收对象列表；将发送端通信终端的数据输出权限赋予至允许接入设备，并生成设备可发送对象列表；上述权限赋予在每周期或每个ticks指令内执行一次。

4.根据权利要求3所述的一种高安全性的电网无线通信系统，其特征在于，对于区域通信终端更新模块的权限更新启动方式，对于复杂的通信系统，利用通信终端内部的时钟电路、现场可编程门阵列结构来设计定时模块，利用现有结构或者增加相应结构配合锁相电路来保证系统内链路内通信终端的周期性同步。

5.根据权利要求1所述的一种高安全性的电网无线通信系统，其特征在于，还包括区域转接模块，所述区域转接模块用于当设备在两个相对封闭的区域活动时，根据设备接入请求，在区域间转移通信系统对设备的管控权限，具体而言，在通信系统内构建SDR服务，当设备由当前区域间转移至下一区域，根据设备的接入请求，确定欲接入的通信终端及链路并定位目标区域，由当前区域上传设备实时权限至设备认证信息更新模块，目标区域根据设备认证信息更新模块生成新的设备权限信息并与之建立连接。

6.根据权利要求1所述的一种高安全性的电网无线通信系统，其特征在于，设备认证信息更新还用于，根据认证设备的接入记录，生成认证设备信息的历史权限记录。