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基于EPON的配电网自动化通信系统及其安全机制

出处:论文网
时间:2017-01-02

基于EPON的配电网自动化通信系统及其安全机制

  中图分类号:TM76 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2016)06-0037-01

  在配电网自动化当中,融合了网络技术、计算机技术、通信技术、现代电子技术,通过集成配电网的地理图形、电网结构、用户数据、离线数据、在线数据等信息,形成了完整的自动化系统。而在配电网自动化当中,通信系统发挥着至关重要的作用。随着电力行业发展,EPON技术的应用,极大的提升了配电网自动化水平,相应的配电网自动化通信系统也得到了极大的发展。在其应用当中,还应当注重相应安全机制的建立,以确保配电网的运行安全。

  1 基于EPON的配电网自动化通信系统

  1.1 EPON的工作原理

  在光纤通信接入当中,重要包含了PON和AON,而EPON作为一种光纤接入技术,采用PON技术作为物理层,采用以太网协议作为链路层,以太网的接入则是通过PON拓扑结构实现的。在EPON系统当中,是一种单线双向系统,包含了ONU、ODN、OLT等部分。其中ODN中包含连接器、无线光分路器、光纤等部分,提供了ONU、OLT之间的光通道。能够完成波长复用、光信号功率分配、上行数据集中、下行数据分发等功能[1]。在EPON对双向信号传输进行处理的过程中,对波分复用技术进行了应用,通过点到多点的广播方式,将下行数据从OLT相ONU进行发送,采用时分复用方式,将上行数据从ONU当中向中心局端OLT进行统一汇聚。在EPON当中,主要的拓扑形式有总线型、环形、星形、树形等。

  1.2 配电网自动化通信系统的结构

  在配电网自动化通信系统当中,集中智能控制方式对于自动化程度能够产生更为良好的影响,在配电网自动化系统当中,主要包括终端、子站、主站等分层结构,在子站层、主站层之间,采用PON通信模式构建主干网路。在配电网自动化系统中,配电终端设备层发挥着极大的作用,其中的集中抄表器、开闭所、配电变压器、环网开关、柱上开关等,都是由其实现的。配电网终端设备具有分布广、种类多、数量大等特点,因此,应当对通信方式进行适当的选择。对于光纤通信,虽然能够通过PON通信模式加以实现,但是在可扩展性、系统灵活性、通信成本等方面,仍然存在着一定的不足,因此,可利用EPON技术来解决这些问题[2]。在给予EPON的自动化系统中,主要包括了配电主站、配电子站、通信、抄表集中器、TTU、DTU、FTU、变压器、分支开关、分短期、重合器、配电线路等部分。

  2 配电网自动化通信系统的安全机制

  2.1 配电网自动化通信系统的风险因素

  在EPON的传输方式、体系结构中,都具有一定的特殊性,因而难免会存在一些风险因素。例如窃听、非法接入、假冒、拒绝服务等问题。EPON系统采用广播的方式传输下行数据,因此网络中每一个ONU都能进行接受,难以保障系统安全性。EPON的自动发现功能会自动注册并在系统中接入新加入的ONU,甚至是非法的ONU[3]。攻击者能够在EPON系统注册中对ONU的MAC地址,以及OLT分配给ONU的LLID进行窃取,从而伪装成其它ONU。此外,在OLT当中还具有网桥功能,可以使ONU伪装为OLT。在上行方向,上行网络资源和上行宽带是由所有ONU共享的,因此,如果EPON遭到恶意ONU发送大量无用信息,将会造成网络拥堵,从而造成OAM信息和网络资源的不可用。

  2.2 配电网自动化通信系统的安全机制

  假设ONU和OLT共享密钥为k,在对称密码算法中,分别用Dk和Ek表示解密操作和加密操作。OLT将GATE发现帧进行发送,对网络中没有接入的ONU进行检测。ONU将注册请求帧发送给OLT,并将自己的MAC地址融入其中。OLT将注册帧发送给新发现的ONU。OLT将GATE认证帧发送给ONU[4]。OLT利用k对随机生成数进行加密,然后向ONU发送密文Ek。ONU先将Ek解密,得到这一随机数,然后生成另一随机数进行加密,再OLT发送。OLT对两个随机数进行对比,如果相同,则验证ONU的合法性。OLT将标准GATE授权帧发送给ONU,从而允许其对消息进行发送。

  3 结语

  电力能源在当前社会中具有不可替代的作用,因此电力系统的运行状态十分重要。随着科技的发展,在配电网自动化中,通信系统的作用也得到了极大的凸显。为了更好的确保配电网自动化的运行,应当对其通信系统和安全机制进行研究。给予EPON的配电网自动化通信系统及安全机制,在实际应用中能够发挥出十分良好的效果,从而确保电力系统更为良好的运行状态。

基于EPON的配电网自动化通信系统及其安全机制

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关键字:配电 自动化 机制 基于 及其 通信
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