CN113949718A - 基于e1及ip混合承载的电力专网调度放号系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于E1及IP混合承载的电力专网调度放号系统及方法，以解决了当前PCM设备面临退役时，电力专网调度放号设备的运行及管理的问题，将电力局端的第一IP信号数据包通过第一E1/IP混合承载服务器封装成E1数据帧，利用E1信道传输，通过第二E1/IP混合承载服务器解封装成第一IP信号数据包，完成电力局端中心交换机向远端站点业务话机的放号，利用加密技术加密，使第一IP信号数据包在第一E1/IP混合承载服务器的处理、E1数据承载单元的传输及第二E1/IP混合承载服务器的处理过程中均处于加密阶段，在远端站点才能解密，杜绝了中间传输处理过程中外界侵入的可能性，进一步提高了电力专网调度的安全可靠性。

Description

基于E1及IP混合承载的电力专网调度放号系统及方法

技术领域

本发明属于电力专网调度放号技术领域，尤其涉及一种基于E1及IP混合承载的电力专网调度放号系统及方法。

背景技术

电力系统对于网络安全要求极高，电力专网是根据电力行业需求，深度定制化开发，实现专网专用的网络，且与互联网隔离，杜绝了外界侵入的可能性，能够满足安全需求，具有高带宽、容量大、频谱效率高、安全性高等优势，能够承载信息采集、实时图像监控、应急抢险等多项智能业务。而当前比较热门的5G通信，则是公网通信，可能存在传输通道阻塞，虽然有多重网络安全措施，但仍然存在安全风险等问题。

为保障远端站与局端中心站之间的通信，电力专网会采用合适的调度小号放号模式，传统的电力专网调度小号放号模式是远端站点语音业务和其他业务经PCM设备复用成E1信号，再经过数据传输网与局端中心站PCM设备连接，实现语音业务、其它业务与局端中心站的互联。如2017年11月1日，中国发明专利（公开号：CN107948136A）中公开了一种电力调度通信网PCM语音信令和协议通讯转换系统，该方案指出远端站点通过PCM机复用生成n个El信号，并通过光传输网络SDH传输并汇聚至局端，所述局端将El信号通过信令协议转换器经交叉连接、数码压缩、信令转换和IP包交换处理后，生成的El语音交换中继或SIP中继，并与IPPBX设备信号连接，生成的非语音业务信号与对应控制终端连接，在实现远端变电站PCM语音业务和非语音业务的SIP协议和E1中继协议的转换的同时，保留了原有PCM设备，降低了投入和维护总成本，然而当前PCM设备面临着设备老旧停产、缺乏备品备件及厂家技术支持情况的设备占比大、故障率高等问题，在一定程度上影响到电网安全运行。同时随着电网业务的多样化发展，电力调度对通信的带宽也不断提出新要求，传统调度交换模式也难以满足电力调度通信对新业务的发展。

IP（Internet Protocol）协议是Internet一系列协议的核心内容，主要负责无连接的数据包传输，从而实现广域异种网络的互联。目前，Internet使用的IP协议是IPv4(IPversion 4)，IPv4协议是Internet标准制定组织在1981年9月确定的正式标准，即第5呈标准(RFC 791 Internet Protocol)。现在，IP协议已经是Internet上广泛应用的标准。El是一种同轴电缆接口标准，一般是2.048Mb/s的速率，采用PCM编码，帧长256bit，分为32个时隙，因此，1个El含有32个64K电路。

随着电力通信的IP化及IP数据业务的爆炸性增长，整个通信网络的重心逐渐在向IP网络转移。IP网络技术的成熟和低成本优势，使其成为很多用户的首选，电力局端中心站与远端站点之间的PCM设备放号模式逐渐被淘汰，随之而来的当前许多业务应用（如视频、语音等）的解决方案一般基于IP网络体制，但当前一些电力专网中还大量保有传统的E1信道，因此，为了使基于IP网络体制的视频、语音设备能够充分利用传统的E1信道，一方面考虑旧有的PCM设备在电网通信中有着十分广泛的应用，另一方面新业务发展则需要软交换模式下的支持，因此，研究一种在满足替代当前PCM设备退役的同时，又能够保证放号设备的运行及有效管理的新的技术十分有必要。

发明内容

针对现有技术存在的不足，为解决当前PCM设备面临退役时，电力专网调度放号设备的运行及管理的问题，本发明的目的在于提供一种基于E1及IP混合承载的电力专网调度放号系统及方法。其将电力局端的第一IP信号数据包通过第一E1/IP混合承载服务器封装成E1数据帧，利用E1信道传输，通过第二E1/IP混合承载服务器解封装成第一IP信号数据包，完成电力局端中心交换机向远端站点业务话机的放号，利用加密技术加密，使第一IP信号数据包在第一E1/IP混合承载服务器的处理、E1数据承载单元的传输及第二E1/IP混合承载服务器的处理过程中均处于加密阶段，在远端站点才能解密，杜绝了中间传输处理过程中外界侵入的可能性，进一步提高了电力专网调度的安全可靠性。其部署灵活，实现了远端站点的有效安全可靠放号以及电力局端与远端站点的数据互联。

本发明具体采用以下技术方案：

一种基于E1及IP混合承载的电力专网调度放号系统，其特征在于，至少包括：IP放号服务器、电力局端中心交换机、第一E1/IP混合承载服务器、E1数据承载单元、第二E1/IP混合承载服务器、隐私服务器、云平台及远端站点业务话机；

所述IP放号服务器部署于电力局端中心交换机上，电力局端中心交换机上设有第一IP接口，远端站点业务话机上设有第二IP接口；

所述IP放号服务器产生第一IP信号数据包，并通过电力局端中心交换机向隐私服务器申请用于第一IP信号数据包加密的公钥pk1和私钥sk1，电力局端中心交换机利用公钥pk1将第一IP信号数据包加密，形成第一IP信号加密数据包；所述隐私服务器将私钥sk1传输至云平台存储，第一IP信号加密数据包通过第一IP接口传输至第一E1/IP混合承载服务器，第一E1/IP混合承载服务器将第一IP信号加密数据包处理，然后映射进E1帧结构的净负荷区，并封装成E1数据帧，传输至E1数据承载单元；

所述E1数据承载单元将封装成E1数据帧的第一IP信号加密数据包传输至第二E1/IP混合承载服务器，第二E1/IP混合承载服务器将其解封装，并重新组装成第一IP信号加密数据包，第一IP信号加密数据包通过第二IP接口传输至远端站点业务话机；

所述远端站点业务话机向云平台申请私钥sk1以对第一IP信号加密数据包进行解密，获得解密后的第一IP信号数据包，以完成电力局端中心站向远端站点业务话机的放号。

在本技术方案中，考虑当前一些电力专网中还大量保有传统的E1信道，为了使基于IP网络体制的视频、语音设备能够充分利用传统的E1信道，从电力局端与远端站点之间的数据调度互联及放号层面出发，将电力局端的第一IP信号数据包通过第一E1/IP混合承载服务器封装成E1数据帧，利用E1信道传输，然后通过第二E1/IP混合承载服务器解封装成第一IP信号数据包，完成电力局端中心交换机向远端站点业务话机的放号，在第一IP信号数据包在通过第一E1/IP混合承载服务器封装成E1数据帧之前，利用加密技术加密，第一IP信号数据包在第一E1/IP混合承载服务器的处理、E1数据承载单元的传输以及第二E1/IP混合承载服务器的处理过程中均处于加密阶段，只有在远端站点才能解密，杜绝了外界侵入的可能性，进一步提高了电力专网调度的安全性。

进一步地，所述远端站点业务话机产生第二IP信号数据包，远端站点业务话机获得解密后的第一IP信号数据包后，通过第二IP接口传输至第二E1/IP混合承载服务器，第二E1/IP混合承载服务器将第二IP信号数据包处理，然后映射进E1帧结构的净负荷区，并封装成E1数据帧，传输至E1数据承载单元，E1数据承载单元将封装成E1数据帧的第二IP信号数据包传输至第一E1/IP混合承载服务器，第一E1/IP混合承载服务器将其解封装，并重新组装成第二IP信号数据包，第二IP信号数据包通过第一IP接口传输至电力局端中心交换机，完成电力局端中心站与远端站点业务话机的第二IP信号数据包所承载数据的互联。

在此，实现远端站点业务话机放号的同时，远端站点业务话机也会通过第二IP信号数据包的传输与电力局端中心站实现互联，提高电力通信调度的实时性，使得局端站点中心站及时知晓远端站点的运行情况，保证电网的安全稳定运行。

进一步地，所述第一E1/IP混合承载服务器包括第一IP包发送处理单元和第一E1数据封装处理单元；所述第二E1/IP混合承载服务器包括第一E1数据解封装处理单元和第一IP包接收处理单元；第一IP信号加密数据包输入至第一IP包发送处理单元，第一IP包发送处理单元判断第一IP信号加密数据包是否符合第一指定条件，若是，则第一IP信号加密数据包被添加包头标志、包序号和校验后，传输至第一E1数据封装处理单元，第一E1数据封装单元将第一IP信号加密数据包进行时钟数据处理，封装成E1数据帧，第一IP信号加密数据包封装成的E1数据帧通过E1数据承载单元传输至第二E1/IP混合承载服务器的第一E1数据解封装处理单元，第一E1数据解封装处理单元对E1数据帧进行帧时钟数据恢复、帧定位、帧解析处理，完成解封装，得到第一IP信号加密数据包片段，并传输至第一IP包接收处理单元，第一IP包接收处理单元将第一IP信号加密数据包片段重新组装成第一IP信号加密数据包，并根据包头标志、包序号和校验判断第一IP信号加密数据包的合法性，最后通过第二IP接口传输至远端站点业务话机，远端站点业务话机进行解密，获得解密后的第一IP信号数据包，实现远端站点业务话机的放号。

进一步地，所述第一E1/IP混合承载服务器包括第二E1数据解封装处理单元和第二IP包接收处理单元；第二E1/IP混合承载服务器包括第二IP包发送处理单元和第二E1数据封装处理单元；所述第二IP信号数据包输入至第二IP包发送处理单元，第二IP包发送处理单元判断第二P信号数据包是否符合第二指定条件，若是，则第二IP信号数据包被添加包头标志、包序号和校验后，传输至第二E1数据封装处理单元，第二E1数据封装单元将第二IP信号数据包进行时钟数据处理，封装成E1数据帧，第二IP信号数据包封装成的E1数据帧通过E1数据承载单元传输至第一E1/IP混合承载服务器的第二E1数据解封装处理单元，第二E1数据解封装处理单元对E1数据帧进行帧时钟数据恢复、帧定位、帧解析处理，完成解封装，得到第二IP信号数据包片段，并传输至第二IP包接收处理单元，第二IP包接收处理单元将第二IP信号数据包片段重新组装成第二IP信号数据包，并根据包头标志、包序号和校验判断第二IP信号数据包的合法性，最后通过第一IP接口传输至电力局端中心交换机，电力局端中心站获得第二IP信号数据包。

在此， E1帧可划分为32个时隙，每帧每时隙可传输1个字节。除时隙TS0用来做帧同步以外，其它时隙都可作为“传输数据”的传输通道。即：每个E1帧最大可利用31个时隙传输数据。为了保障在E1承载单元上能可靠传输“传输数据”，作为发送侧的电力局端中心或远端站点需将“传输数据”再切分为E1帧的传输。

进一步地，所述电力局端中心交换机利用公钥pk1对第一IP信号数据包加密时，仅将第一IP信号数据包的承载内容加密，第一IP信号数据包的MAC地址、IP地址不加密；

所述第一指定条件为：第一IP信号加密数据包的MAC地址、IP地址均符合电力局端远程操控端的第一IP信号指令标识；

所述第二指定条件为：第二IP信号数据包的MAC地址、IP地址均符合远端站点业务话机操控端的第二IP信号指令标识。

在此，加密时仅将第一IP信号数据包的承载内容加密，第一IP信号数据包的MAC地址、IP地址不加密可以确保IP信号数据包在被处理及传输的过程中，仅能表明身份标识，但无法被获取具体的放号内容，进一步降低外界侵入的可能性，提高了电力专网调度的安全性。

进一步地，系统还包括第一控制单元与第二控制单元；所述第一控制单元分别与第一E1数据封装处理单元、第二E1数据解封装处理单元双向通信连接，用于完成数据缓存、收发监控、数据校验工作，所述数据缓存、收发监控、数据校验工作包括：

对第一IP信号加密数据包经第一E1数据封装处理单元封装成的E1数据帧进行数据缓存、收发监控及数据校验；对第二E1数据解封装处理单元解封装得到的第二IP信号数据包片段进行数据缓存、收发监控、数据校验；

所述第二控制单元分别与第一E1数据解封装处理单元、第二E1数据封装处理单元双向通信连接，用于完成数据缓存、收发监控、数据校验工作，所述数据缓存、收发监控、数据校验工作包括：

对第二IP信号数据包经第二E1数据封装处理单元封装成的E1数据帧进行数据缓存、收发监控及数据校验；对第一E1数据解封装处理单元解封装得到的第一IP信号加密数据包片段进行数据缓存、收发监控、数据校验。

在此，对于第一IP信号数据包的发送或第二IP信号数据包的发送而言，对应电力局端中心或远端站点作为发送侧，但两端的数据发送是同时的，第一控制单元可用于电力局端中心作为发送侧的数据缓存、收发监控、数据校验工作，第二控制单元可用于远端站点作为发送侧的数据缓存、收发监控、数据校验工作。

进一步地，系统还包括模式选择模块、紧急度设置模块、IP放号中继网关及IP数据传输网；所述模式选择模块、紧急度设置模块及IP放号中继网关均设置于电力局端中心交换机上，电力局端中心交换机直接通过IP放号中继网关产生的第一IP信号数据包传输至紧急度设置模块，紧急度设置模块根据电力局端远程操控端的指令，赋于第一IP信号数据包的放号紧急度数值，电力局端中心交换机利用公钥pk1将第一IP信号数据包加密，形成第一IP信号加密数据包，第一IP信号加密数据包与其放号紧急度数值均传输至模式选择模块，模式选择模块判断第一IP信号加密数据包的放号紧急度是否超过紧急度阈值E，若是，模式选择模块闭锁IP放号服务器、第一E1/IP混合承载服务器、E1数据承载单元及第二E1/IP混合承载服务器，导通IP数据传输网，第一IP信号加密数据包依次通过第一IP接口、IP数据传输网、第二IP接口传输至远端站点业务话机，远端站点业务话机向云平台申请私钥sk1以对第一IP信号加密数据包进行解密，获得解密后的第一IP信号数据包，完成电力局端中心站向远端站点业务话机的安全可靠放号；若第一IP信号加密数据包的放号紧急度小于紧急度阈值E，闭锁IP数据传输网，第一IP信号加密数据包依次通过第一IP接口、第一E1/IP混合承载服务器、E1数据承载单元、第二E1/IP混合承载服务器、第二IP接口传输至远端站点业务话机，远端站点业务话机向云平台申请私钥sk1以对第一IP信号加密数据包进行解密。

在此，除考虑采用E1/IP混合承载的方式利用传统的E1信道外，在考虑IP信号放号紧急度的前提下，还可选用部署IP放号中继网关，不需要将IP信号数据包进行封装以及解封装、组合操作，基于IP数据传输网直接放号，省时，满足部署灵活的要求，选择性多，可靠性更高。

进一步地，所述第一E1/IP混合承载服务器、第二E1/IP混合承载服务器在物理层上均采用与电力局端中心交换机一致的G.703协议。

进一步地，所述第一IP信号数据包的承载内容包括：发电、用电及联络线交换计划、联络线考核调度票、操作票及检修票；第二IP信号数据包的承载内容包括：远端站点实时运行监控图像及声音。

以及，一种基于E1及IP混合承载的电力专网调度放号系统，其特征在于：采用如上所述的基于E1及IP混合承载的电力专网调度放号系统，包括以下步骤：

步骤S1：利用所述IP放号服务器产生第一IP信号数据包，并通过电力局端中心交换机向隐私服务器申请用于第一IP信号数据包加密的公钥pk1和私钥sk1；

步骤S2：利用所述公钥pk1将第一IP信号数据包加密，形成第一IP信号加密数据包;

步骤S3：所述隐私服务器将私钥sk1传输至云平台存储，第一IP信号加密数据包通过第一IP接口传输至第一E1/IP混合承载服务器；

步骤S4：所述第一E1/IP混合承载服务器将第一IP信号加密数据包处理，映射进E1帧结构的净负荷区，并封装成E1数据帧，然后传输至E1数据承载单元，E1数据承载单元将封装成E1数据帧的第一IP信号加密数据包传输至第二E1/IP混合承载服务器；

步骤S5：利用所述第二E1/IP混合承载服务器将封装成E1数据帧的第一IP信号加密数据包解封装，并重新组装成第一IP信号加密数据包，第一IP信号加密数据包通过第二IP接口传输至远端站点业务话机；

步骤S6：所述远端站点业务话机向云平台申请私钥sk1，利用私钥sk2对第一IP信号加密数据包进行解密，获得解密后的第一IP信号数据包，完成电力局端中心站向远端站点业务话机的放号。

与现有技术相比，本发明及其优选方案的有益效果在于：从电力局端与远端站点之间的数据调度互联及放号层面出发，将电力局端的第一IP信号数据包通过第一E1/IP混合承载服务器封装成E1数据帧，利用E1信道传输，然后通过第二E1/IP混合承载服务器解封装成第一IP信号数据包，完成电力局端中心交换机向远端站点业务话机的放号，在第一IP信号数据包在通过第一E1/IP混合承载服务器封装成E1数据帧之前，利用加密技术加密，第一IP信号数据包在第一E1/IP混合承载服务器的处理、E1数据承载单元的传输以及第二E1/IP混合承载服务器的处理过程中均处于加密阶段，只有在远端站点才能解密，杜绝了中间传输处理过程中外界侵入的可能性，进一步提高了电力专网调度的安全可靠性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：

图1为本发明实施例1中提出的一种基于E1及IP混合承载的电力专网调度放号系统的结构图；

图2为本发明实施例1中提出的第一E1及IP混合承载服务器、E1数据承载单元、第二E1及IP混合承载服务器的组成连接结构图；

图3为本发明实施例1中提出的第一IP信号数据包在数据层面的处理流向示意图；

图4为本发明实施例1中提出的第二IP信号数据包在数据层面的处理流向示意图；

图5为本发明实施例2中提出的另一种基于E1及IP混合承载的电力专网调度放号系统的结构图；

图6为本发明实施例2中提出的通过模式选择模块操作的具体流程图；

图7为本发明实施例3中提出的基于E1及IP混合承载的电力专网调度放号方法的流程示意图。

具体实施方式

为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，作详细说明如下：

为了更好地说明本实施例，附图某些部位会有省略、放大或缩小，并不代表实际尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知内容说明可能省略是可以理解的。

附图中描述位置关系的用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

在本实施例中，考虑当前一些电力专网中还大量保有传统的E1信道，为了使基于IP网络体制的视频、语音设备能够充分利用传统的E1信道，同时还考虑防止外界对电力专网调度的入侵，提出了如图1所示的一种基于E1及IP混合承载的电力专网调度放号系统，参见图1，包括：

IP放号服务器、电力局端中心交换机、第一E1/IP混合承载服务器、E1数据承载单元、第二E1/IP混合承载服务器、隐私服务器、云平台及远端站点业务话机；

IP放号服务器部署于电力局端中心交换机上，电力局端中心交换机上设有第一IP接口，远端站点业务话机上设有第二IP接口，IP放号服务器产生第一IP信号数据包，并通过电力局端中心交换机向隐私服务器申请用于第一IP信号数据包加密的公钥pk1和私钥sk1，电力局端中心交换机利用公钥pk1将第一IP信号数据包加密，形成第一IP信号加密数据包，隐私服务器将私钥sk1传输至云平台存储，第一IP信号加密数据包通过第一IP接口传输至第一E1/IP混合承载服务器，第一E1/IP混合承载服务器将第一IP信号加密数据包处理，映射进E1帧结构的净负荷区，并封装成E1数据帧，然后传输至E1数据承载单元，其中，第一E1/IP混合承载服务器的“处理、映射”操作是基于IP over E1技术，数据传输的帧结构可分为净负荷区、指针管理区和段开销区，净负荷区用于数据的初步存放，在传输至E1数据承载单元前，做预处理准备。E1数据承载单元将封装成E1数据帧的第一IP信号加密数据包传输至第二E1/IP混合承载服务器，第二E1/IP混合承载服务器将其解封装，并重新组装成第一IP信号加密数据包，第一IP信号加密数据包通过第二IP接口传输至远端站点业务话机，远端站点业务话机向云平台申请私钥sk1以对第一IP信号加密数据包进行解密，获得解密后的第一IP信号数据包，完成电力局端中心站向远端站点业务话机的安全可靠放号。

整个过程是：将电力局端的第一IP信号数据包通过第一E1/IP混合承载服务器封装成E1数据帧，利用E1信道传输，然后通过第二E1/IP混合承载服务器解封装成第一IP信号数据包，完成电力局端中心交换机向远端站点业务话机的放号，尤其是在第一IP信号数据包在通过第一E1/IP混合承载服务器封装成E1数据帧之前，利用加密技术加密，在本实施例中，电力局端中心交换机向隐私服务器申请获取用于加密的公钥pk1和私钥sk1，隐私服务器仅将公钥pk1传输给电力局端中心交换机，电力局端中心交换机利用公钥pk1将第一IP信号数据包加密，私钥sk1是可以将加密的第一IP信号数据包解密的，此时只有隐私服务器知晓公钥pk1和私钥sk1，隐私服务器将私钥sk1传输至云平台存储起来，云平台与电力局端中心交换机不直接相连，已经加密的第一IP信号数据包连电力局端中心交换机也无法解密，防止外界对电力专网调度中已产生第一IP信号数据包的电力局端中心交换机的入侵，与此同时，第一IP信号数据包在第一E1/IP混合承载服务器的处理、E1数据承载单元的传输以及第二E1/IP混合承载服务器的处理过程中均处于加密阶段，只有在远端站点向云平台申请私钥sk1后才能解密，更进一步杜绝了外界侵入的可能性，提高了电力专网调度的安全性。

在具体实施时，第一IP信号数据传输处理的同时，实际远端站点业务话机也可以同时产生第二IP信号数据包，在本实施例中，以远端站点业务话机获得解密后的第一IP信号数据包后，再进行第二IP信号数据包的传输进行论述。远端站点业务话机产生第二IP信号数据包，通过第二IP接口传输至第二E1/IP混合承载服务器，第二E1/IP混合承载服务器将第二IP信号数据包处理，映射进E1帧结构的净负荷区，并封装成E1数据帧，然后传输至E1数据承载单元，E1数据承载单元将封装成E1数据帧的第二IP信号数据包传输至第一E1/IP混合承载服务器，第一E1/IP混合承载服务器将其解封装，并重新组装成第二IP信号数据包，第二IP信号数据包通过第一IP接口传输至电力局端中心交换机，完成电力局端中心站与远端站点业务话机的第二IP信号数据包所承载数据的互联。

其中，第一IP信号数据包的承载内容包括：发电、用电及联络线交换计划、联络线考核调度票、操作票及检修票；第二IP信号数据包的承载内容包括：远端站点实时运行监控高清图像及声音。

在此过程中的远端站点业务话机产生第二信号数据包所承载的内容是直接反映的远端站点实时运行监控高清图像及声音，属于直接传输返回的内容，可不进行加密，在实际实施时，也可进行利用加密技术加密，进一步杜绝外界侵入的可能性，提高电力专网调度的安全性。但总体上是实现远端站点业务话机放号的同时，远端站点业务话机也会通过第二IP信号数据包的传输与电力局端中心站实现互联，提高电力通信调度的实时性，保证电网的安全稳定运行。

在本实施例中，参见图2，第一E1/IP混合承载服务器包括第一IP包发送处理单元、第一E1数据封装处理单元；第二E1/IP混合承载服务器包括第一E1数据解封装处理单元及第一IP包接收处理单元；第一IP信号加密数据包输入至第一IP包发送处理单元，第一IP包发送处理单元判断第一IP信号加密数据包是否符合第一指定条件，若是，则第一IP信号加密数据包被添加包头标志、包序号和校验后，传输至第一E1数据封装处理单元，第一E1数据封装单元将第一IP信号加密数据包进行时钟数据处理，封装成E1数据帧，第一IP信号加密数据包封装成的E1数据帧通过E1数据承载单元传输至第二E1/IP混合承载服务器的第一E1数据解封装处理单元，第一E1数据解封装处理单元对E1数据帧进行帧时钟数据恢复、帧定位、帧解析处理，完成解封装，得到第一IP信号加密数据包片段，并传输至第一IP包接收处理单元，第一IP包接收处理单元将第一IP信号加密数据包片段重新组装成第一IP信号加密数据包，并根据包头标志、包序号和校验判断第一IP信号加密数据包的合法性，最后通过第二IP接口传输至远端站点业务话机，远端站点业务话机进行解密，获得解密后的第一IP信号数据包，实现远端站点业务话机的放号。

第一E1/IP混合承载服务器还包括第二E1数据解封装处理单元、第二IP包接收处理单元；第二E1/IP混合承载服务器还第二IP包发送处理单元、第二E1数据封装处理单元，第二IP信号数据包输入至第二IP包发送处理单元，第二IP包发送处理单元判断第二P信号数据包是否符合第二指定条件，若是，则第二IP信号数据包被添加包头标志、包序号和校验后，传输至第二E1数据封装处理单元，第二E1数据封装单元将第二IP信号数据包进行时钟数据处理，封装成E1数据帧，第二IP信号数据包封装成的E1数据帧通过E1数据承载单元传输至第一E1/IP混合承载服务器的第二E1数据解封装处理单元，第二E1数据解封装处理单元对E1数据帧进行帧时钟数据恢复、帧定位、帧解析处理，完成解封装，得到第二IP信号数据包片段，并传输至第二IP包接收处理单元，第二IP包接收处理单元将第二IP信号数据包片段重新组装成第二IP信号数据包，并根据包头标志、包序号和校验判断第二IP信号数据包的合法性，最后通过第一IP接口传输至电力局端中心交换机，电力局端中心站获得第二IP信号数据包。以上具体的第一IP信号数据包在数据层面的处理流向示意图可参考图3，第二IP信号数据包在数据层面的处理流向示意图可参考图4。

E1帧可划分为32个时隙，每帧每时隙可传输1个字节。除时隙TS0用来做帧同步以外，其它时隙都可作为“传输数据”的传输通道。即：每个E1帧最大可利用31个时隙传输数据。为了保障在E1承载单元上能可靠传输“传输数据”，作为发送侧的电力局端中心或远端站点需将“传输数据”再切分为E1帧的传输。

在本实施例中，电力局端中心交换机利用公钥pk1将第一IP信号数据包加密时，仅将第一IP信号数据包的承载内容加密，第一IP信号数据包的MAC地址、IP地址不加密；远端站点业务话机利用公钥pk2将第二IP信号数据包加密时，仅将第二IP信号数据包的承载内容加密，第二IP信号数据包的MAC地址、IP地址不加密；

加密时仅将IP信号数据包的承载内容加密，IP信号数据包的MAC地址、IP地址不加密可以确保IP信号数据包在被处理及传输的过程中，仅能表明身份标识，但无法被获取具体的放号内容，进一步降低外界侵入的可能性，提高了电力专网调度的安全性。

第一IP包发送处理单元判断第一IP信号加密数据包是否符合第一指定条件中的第一指定条件为：第一IP信号加密数据包的MAC地址、IP地址均符合电力局端远程操控端的第一IP信号指令标识；

第二IP包发送处理单元判断第二P信号加密数据包是否符合第二指定条件中的第二指定条件为：

第一IP信号加密数据包的MAC地址、IP地址均符合远端站点业务话机操控端的第二IP信号指令标识。

参见图2，系统还包括第一控制单元与第二控制单元，第一控制单元分别与第一E1数据封装处理单元、第二E1数据解封装处理单元双向通信连接，用于完成数据缓存、收发监控、数据校验工作；其中，数据缓存、收发监控、数据校验工作包括：

对第一IP信号加密数据包经第一E1数据封装处理单元封装成的E1数据帧进行数据缓存、收发监控及数据校验；对第二E1数据解封装处理单元解封装得到的第二IP信号加密数据包片段进行数据缓存、收发监控、数据校验；

第二控制单元分别与第一E1数据解封装处理单元、第二E1数据封装处理单元双向通信连接，用于完成数据缓存、收发监控、数据校验工作，其中，数据缓存、收发监控、数据校验工作包括：

对第二IP信号加密数据包经第二E1数据封装处理单元封装成的E1数据帧进行数据缓存、收发监控及数据校验；对第一E1数据解封装处理单元解封装得到的第一IP信号加密数据包片段进行数据缓存、收发监控、数据校验。即对于第一IP信号数据包的发送或第二IP信号数据包的发送而言，对应电力局端中心或远端站点作为发送侧，但两端的数据发送是同时的，第一控制单元可用于电力局端中心作为发送侧的数据缓存、收发监控、数据校验工作，第二控制单元可用于远端站点作为发送侧的数据缓存、收发监控、数据校验工作。

在本实施例中，第一E1/IP混合承载服务器、第二E1/IP混合承载服务器在物理层上均采用与电力局端中心交换机一致的G.703协议，保证兼容性。电力局端中心交换机采用H20-20数字程控交换机。

实施例2

如图5所示本发明提出的另一种基于E1及IP混合承载的电力专网调度放号系统，包括：

IP放号服务器、电力局端中心交换机、第一E1/IP混合承载服务器、E1数据承载单元、第二E1/IP混合承载服务器、隐私服务器、云平台及远端站点业务话机，还包括模式选择模块、紧急度设置模块、IP放号中继网关及IP数据传输网，模式选择模块、紧急度设置模块及IP放号中继网关均设置于电力局端中心交换机上；

IP放号服务器部署于电力局端中心交换机上，电力局端中心交换机上设有第一IP接口，IP放号服务器产生第一IP信号数据包，并通过电力局端中心交换机产生第一IP信号数据包，一种放号模式可以为：

电力局端中心交换机向隐私服务器申请用于第一IP信号数据包加密的公钥pk1和私钥sk1，电力局端中心交换机利用公钥pk1将第一IP信号数据包加密，形成第一IP信号加密数据包，隐私服务器将私钥sk1传输至云平台存储，第一IP信号加密数据包通过第一IP接口传输至第一E1/IP混合承载服务器，第一E1/IP混合承载服务器将第一IP信号加密数据包处理，映射进E1帧结构的净负荷区，并封装成E1数据帧，然后传输至E1数据承载单元，E1数据承载单元将封装成E1数据帧的第一IP信号加密数据包传输至第二E1/IP混合承载服务器，第二E1/IP混合承载服务器将其解封装，并重新组装成第一IP信号加密数据包，第一IP信号加密数据包通过第二IP接口传输至远端站点业务话机，远端站点业务话机向云平台申请私钥sk1以对第一IP信号加密数据包进行解密，获得解密后的第一IP信号数据包，可完成电力局端中心站向远端站点业务话机的安全可靠放号。

另一种放号模式为：

电力局端中心交换机直接通过IP放号中继网关产生的第一IP信号数据包传输至紧急度设置模块，紧急度设置模块根据电力局端远程操控端的指令，赋于第一IP信号数据包的放号紧急度数值，电力局端中心交换机利用公钥pk1将第一IP信号数据包加密，形成第一IP信号加密数据包，第一IP信号加密数据包与其放号紧急度数值均传输至模式选择模块，这时模式选择模块按照图6所示的流程图进行操作：

模式选择模块判断第一IP信号加密数据包的放号紧急度是否超过紧急度阈值E，若是，模式选择模块闭锁IP放号服务器、第一E1/IP混合承载服务器、E1数据承载单元及第二E1/IP混合承载服务器，导通IP数据传输网，第一IP信号加密数据包依次通过第一IP接口、IP数据传输网、第二IP接口传输至远端站点业务话机，远端站点业务话机向云平台申请私钥sk1以对第一IP信号加密数据包进行解密，获得解密后的第一IP信号数据包，完成电力局端中心站向远端站点业务话机的安全可靠放号；若第一IP信号加密数据包的放号紧急度小于紧急度阈值E，闭锁IP数据传输网，第一IP信号加密数据包依次通过第一IP接口、第一E1/IP混合承载服务器、E1数据承载单元、第二E1/IP混合承载服务器、第二IP接口传输至远端站点业务话机，远端站点业务话机向云平台申请私钥sk1以对第一IP信号加密数据包进行解密。

即如图5所示的另一种基于E1及IP混合承载的电力专网调度放号系统，除考虑采用E1/IP混合承载的方式利用传统的E1信道（E1数据承载单元）外，在考虑IP信号放号紧急度的前提下，还可选用部署IP放号中继网关，进一步基于IP数据传输网直接放号的方式，在图5中，以虚线表示“闭锁IP放号服务器、第一E1/IP混合承载服务器、E1数据承载单元及第二E1/IP混合承载服务器”，对于第二种放号模式下的加密问题，图5中未赘述画出具体加密的结构示意。

该方案部署灵活可变，选择性多，可靠性更高。

在本实施例中，第一E1/IP混合承载服务器、第二E1/IP混合承载服务器在物理层上均采用与电力局端中心交换机一致的G.703协议，保证兼容性。电力局端中心交换机采用H20-20数字程控交换机，H20-20采用模块化结构，可扩容其它功能模块，但任意模块故障不影响其它业务模块的正常工作，满足部署方式的灵活可变性。

实施例3

在本实施例中，基于E1及IP混合承载的电力专网调度放号系统还公开一种基于E1及IP混合承载的电力专网调度放号方法，具体的流程图参见图7，具体方法包括以下步骤：

S1.利用IP放号服务器产生第一IP信号数据包，并通过电力局端中心交换机向隐私服务器申请用于第一IP信号数据包加密的公钥pk1和私钥sk1；

S2.利用公钥pk1将第一IP信号数据包加密，形成第一IP信号加密数据包;

S3.隐私服务器将私钥sk1传输至云平台存储，第一IP信号加密数据包通过第一IP接口传输至第一E1/IP混合承载服务器；

S4.第一E1/IP混合承载服务器将第一IP信号加密数据包处理，映射进E1帧结构的净负荷区，并封装成E1数据帧，然后传输至E1数据承载单元，E1数据承载单元将封装成E1数据帧的第一IP信号加密数据包传输至第二E1/IP混合承载服务器；

S5.利用第二E1/IP混合承载服务器将封装成E1数据帧的第一IP信号加密数据包解封装，并重新组装成第一IP信号加密数据包，第一IP信号加密数据包通过第二IP接口传输至远端站点业务话机；

S6.远端站点业务话机向云平台申请私钥sk1，利用私钥sk2对第一IP信号加密数据包进行解密，获得解密后的第一IP信号数据包，完成电力局端中心站向远端站点业务话机的放号。

在整个放号过程中，对于数据帧的封装以及拆解等具体过程，为本领域比较熟知的技术手段，此处不再赘述，通过以上过程，提高了电力专网调度的安全可靠性。

显然，本发明的上述实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于E1及IP混合承载的电力专网调度放号系统，其特征在于，至少包括：IP放号服务器、电力局端中心交换机、第一E1/IP混合承载服务器、E1数据承载单元、第二E1/IP混合承载服务器、隐私服务器、云平台及远端站点业务话机；

所述IP放号服务器部署于电力局端中心交换机上，电力局端中心交换机上设有第一IP接口，远端站点业务话机上设有第二IP接口；

所述IP放号服务器产生第一IP信号数据包，并通过电力局端中心交换机向隐私服务器申请用于第一IP信号数据包加密的公钥pk1和私钥sk1，电力局端中心交换机利用公钥pk1将第一IP信号数据包加密，形成第一IP信号加密数据包；所述隐私服务器将私钥sk1传输至云平台存储，第一IP信号加密数据包通过第一IP接口传输至第一E1/IP混合承载服务器，第一E1/IP混合承载服务器将第一IP信号加密数据包处理，然后映射进E1帧结构的净负荷区，并封装成E1数据帧，传输至E1数据承载单元；

所述E1数据承载单元将封装成E1数据帧的第一IP信号加密数据包传输至第二E1/IP混合承载服务器，第二E1/IP混合承载服务器将其解封装，并重新组装成第一IP信号加密数据包，第一IP信号加密数据包通过第二IP接口传输至远端站点业务话机；

所述远端站点业务话机向云平台申请私钥sk1以对第一IP信号加密数据包进行解密，获得解密后的第一IP信号数据包，以完成电力局端中心站向远端站点业务话机的放号。

2.根据权利要求1所述的基于E1及IP混合承载的电力专网调度放号系统，其特征在于：所述远端站点业务话机产生第二IP信号数据包，远端站点业务话机获得解密后的第一IP信号数据包后，通过第二IP接口传输至第二E1/IP混合承载服务器，第二E1/IP混合承载服务器将第二IP信号数据包处理，然后映射进E1帧结构的净负荷区，并封装成E1数据帧，传输至E1数据承载单元，E1数据承载单元将封装成E1数据帧的第二IP信号数据包传输至第一E1/IP混合承载服务器，第一E1/IP混合承载服务器将其解封装，并重新组装成第二IP信号数据包，第二IP信号数据包通过第一IP接口传输至电力局端中心交换机，完成电力局端中心站与远端站点业务话机的第二IP信号数据包所承载数据的互联。

3.根据权利要求2所述的基于E1及IP混合承载的电力专网调度放号系统，其特征在于：所述第一E1/IP混合承载服务器包括第一IP包发送处理单元和第一E1数据封装处理单元；所述第二E1/IP混合承载服务器包括第一E1数据解封装处理单元和第一IP包接收处理单元；第一IP信号加密数据包输入至第一IP包发送处理单元，第一IP包发送处理单元判断第一IP信号加密数据包是否符合第一指定条件，若是，则第一IP信号加密数据包被添加包头标志、包序号和校验后，传输至第一E1数据封装处理单元，第一E1数据封装单元将第一IP信号加密数据包进行时钟数据处理，封装成E1数据帧，第一IP信号加密数据包封装成的E1数据帧通过E1数据承载单元传输至第二E1/IP混合承载服务器的第一E1数据解封装处理单元，第一E1数据解封装处理单元对E1数据帧进行帧时钟数据恢复、帧定位、帧解析处理，完成解封装，得到第一IP信号加密数据包片段，并传输至第一IP包接收处理单元，第一IP包接收处理单元将第一IP信号加密数据包片段重新组装成第一IP信号加密数据包，并根据包头标志、包序号和校验判断第一IP信号加密数据包的合法性，最后通过第二IP接口传输至远端站点业务话机，远端站点业务话机进行解密，获得解密后的第一IP信号数据包，实现远端站点业务话机的放号。

4.根据权利要求3所述的基于E1及IP混合承载的电力专网调度放号系统，其特征在于：所述第一E1/IP混合承载服务器包括第二E1数据解封装处理单元和第二IP包接收处理单元；第二E1/IP混合承载服务器包括第二IP包发送处理单元和第二E1数据封装处理单元；所述第二IP信号数据包输入至第二IP包发送处理单元，第二IP包发送处理单元判断第二P信号数据包是否符合第二指定条件，若是，则第二IP信号数据包被添加包头标志、包序号和校验后，传输至第二E1数据封装处理单元，第二E1数据封装单元将第二IP信号数据包进行时钟数据处理，封装成E1数据帧，第二IP信号数据包封装成的E1数据帧通过E1数据承载单元传输至第一E1/IP混合承载服务器的第二E1数据解封装处理单元，第二E1数据解封装处理单元对E1数据帧进行帧时钟数据恢复、帧定位、帧解析处理，完成解封装，得到第二IP信号数据包片段，并传输至第二IP包接收处理单元，第二IP包接收处理单元将第二IP信号数据包片段重新组装成第二IP信号数据包，并根据包头标志、包序号和校验判断第二IP信号数据包的合法性，最后通过第一IP接口传输至电力局端中心交换机，电力局端中心站获得第二IP信号数据包。

5.根据权利要求4所述的基于E1及IP混合承载的电力专网调度放号系统，其特征在于：

所述电力局端中心交换机利用公钥pk1对第一IP信号数据包加密时，仅将第一IP信号数据包的承载内容加密，第一IP信号数据包的MAC地址、IP地址不加密；

所述第一指定条件为：第一IP信号加密数据包的MAC地址、IP地址均符合电力局端远程操控端的第一IP信号指令标识；

所述第二指定条件为：第二IP信号数据包的MAC地址、IP地址均符合远端站点业务话机操控端的第二IP信号指令标识。

6.根据权利要求4所述的基于E1及IP混合承载的电力专网调度放号系统，其特征在于：

系统还包括第一控制单元与第二控制单元；所述第一控制单元分别与第一E1数据封装处理单元、第二E1数据解封装处理单元双向通信连接，用于完成数据缓存、收发监控、数据校验工作，所述数据缓存、收发监控、数据校验工作包括：

对第一IP信号加密数据包经第一E1数据封装处理单元封装成的E1数据帧进行数据缓存、收发监控及数据校验；对第二E1数据解封装处理单元解封装得到的第二IP信号数据包片段进行数据缓存、收发监控、数据校验；

所述第二控制单元分别与第一E1数据解封装处理单元、第二E1数据封装处理单元双向通信连接，用于完成数据缓存、收发监控、数据校验工作，所述数据缓存、收发监控、数据校验工作包括：

对第二IP信号数据包经第二E1数据封装处理单元封装成的E1数据帧进行数据缓存、收发监控及数据校验；对第一E1数据解封装处理单元解封装得到的第一IP信号加密数据包片段进行数据缓存、收发监控、数据校验。

7.根据权利要求1所述的基于E1及IP混合承载的电力专网调度放号系统，其特征在于：系统还包括模式选择模块、紧急度设置模块、IP放号中继网关及IP数据传输网；所述模式选择模块、紧急度设置模块及IP放号中继网关均设置于电力局端中心交换机上，电力局端中心交换机直接通过IP放号中继网关产生的第一IP信号数据包传输至紧急度设置模块，紧急度设置模块根据电力局端远程操控端的指令，赋于第一IP信号数据包的放号紧急度数值，电力局端中心交换机利用公钥pk1将第一IP信号数据包加密，形成第一IP信号加密数据包，第一IP信号加密数据包与其放号紧急度数值均传输至模式选择模块，模式选择模块判断第一IP信号加密数据包的放号紧急度是否超过紧急度阈值E，若是，模式选择模块闭锁IP放号服务器、第一E1/IP混合承载服务器、E1数据承载单元及第二E1/IP混合承载服务器，导通IP数据传输网，第一IP信号加密数据包依次通过第一IP接口、IP数据传输网、第二IP接口传输至远端站点业务话机，远端站点业务话机向云平台申请私钥sk1以对第一IP信号加密数据包进行解密，获得解密后的第一IP信号数据包，完成电力局端中心站向远端站点业务话机的安全可靠放号；若第一IP信号加密数据包的放号紧急度小于紧急度阈值E，闭锁IP数据传输网，第一IP信号加密数据包依次通过第一IP接口、第一E1/IP混合承载服务器、E1数据承载单元、第二E1/IP混合承载服务器、第二IP接口传输至远端站点业务话机，远端站点业务话机向云平台申请私钥sk1以对第一IP信号加密数据包进行解密。

8.根据权利要求1-7其中任一所述的基于E1及IP混合承载的电力专网调度放号系统，其特征在于：所述第一E1/IP混合承载服务器、第二E1/IP混合承载服务器在物理层上均采用与电力局端中心交换机一致的G.703协议。

9.根据权利要求2-7其中任一所述的基于E1及IP混合承载的电力专网调度放号系统，其特征在于：所述第一IP信号数据包的承载内容包括：发电、用电及联络线交换计划、联络线考核调度票、操作票及检修票；第二IP信号数据包的承载内容包括：远端站点实时运行监控图像及声音。

10.一种基于E1及IP混合承载的电力专网调度放号系统，其特征在于：采用如权利要求2-7其中任一所述的基于E1及IP混合承载的电力专网调度放号系统，包括以下步骤：

步骤S1：利用所述IP放号服务器产生第一IP信号数据包，并通过电力局端中心交换机向隐私服务器申请用于第一IP信号数据包加密的公钥pk1和私钥sk1；

步骤S2：利用所述公钥pk1将第一IP信号数据包加密，形成第一IP信号加密数据包;

步骤S3：所述隐私服务器将私钥sk1传输至云平台存储，第一IP信号加密数据包通过第一IP接口传输至第一E1/IP混合承载服务器；

步骤S4：所述第一E1/IP混合承载服务器将第一IP信号加密数据包处理，映射进E1帧结构的净负荷区，并封装成E1数据帧，然后传输至E1数据承载单元，E1数据承载单元将封装成E1数据帧的第一IP信号加密数据包传输至第二E1/IP混合承载服务器；

步骤S5：利用所述第二E1/IP混合承载服务器将封装成E1数据帧的第一IP信号加密数据包解封装，并重新组装成第一IP信号加密数据包，第一IP信号加密数据包通过第二IP接口传输至远端站点业务话机；

步骤S6：所述远端站点业务话机向云平台申请私钥sk1，利用私钥sk2对第一IP信号加密数据包进行解密，获得解密后的第一IP信号数据包，完成电力局端中心站向远端站点业务话机的放号。

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