導(dǎo)語：移動(dòng)通信在電力運(yùn)輸?shù)膽?yīng)用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1利用雙網(wǎng)雙待技術(shù)提高信息通道可靠性

數(shù)據(jù)通信設(shè)備作為系統(tǒng)的信息中轉(zhuǎn)站，與管控中心通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交互。它們之間的信息渠道，要求具有移動(dòng)性，需要廣域覆蓋，無盲區(qū)，而且需要能夠鑒別用戶身份，并對(duì)信息進(jìn)行保密。我國(guó)的移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商目前有三家，中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通，分別提供基于TD-SCDMA，CDMA2000和WCDMA的移動(dòng)通信服務(wù)。三種3G技術(shù)的區(qū)別主要在無線傳輸技術(shù)上，包括無線頻段、碼片速成率、下行鏈路信道的結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)同步等。其網(wǎng)絡(luò)均為全國(guó)覆蓋，總覆蓋率相似，然而在偏遠(yuǎn)地區(qū)或人口稀疏地區(qū)，各運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)覆蓋率可能有較大區(qū)別。大型電力設(shè)備的運(yùn)輸路線較長(zhǎng)，往往需要穿越人口稀疏的公路或山區(qū)等無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋較差的地區(qū)。在此過程中，不論數(shù)據(jù)通信設(shè)備接入哪家運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)，理論上都存在通信網(wǎng)絡(luò)失效（運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)在特定地點(diǎn)無法提供服務(wù)）的概率。假設(shè)三個(gè)運(yùn)營(yíng)商的覆蓋率相同，設(shè)此失效概率為n,則保持正常通信的概率為1-n。在數(shù)據(jù)通信終端設(shè)備上應(yīng)用雙網(wǎng)雙待技術(shù)，可以同時(shí)訪問兩個(gè)不同運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)，在其中一個(gè)網(wǎng)絡(luò)失效的時(shí)候，可以使用另外一個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。只有當(dāng)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)同時(shí)失效時(shí)，數(shù)據(jù)通道才真正失效。在這種情況下，通信失效的概率為：n×n=n2，而保障正常通信的概率為：p=1-n2假設(shè)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)覆蓋率為99%，則n=1%，根據(jù)以上計(jì)算，單獨(dú)使用一個(gè)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)時(shí)保持正常通信的概率為99%，而采用雙網(wǎng)雙待技術(shù)，則可以將正常通信概率提高到99.99%。通過這一技術(shù)手段，可以有效提高無線信息通道的可靠性。

2利用SMS服務(wù)作為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通道的補(bǔ)充

正常情況下，數(shù)據(jù)通信終端設(shè)備與管控平臺(tái)基于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。由于公網(wǎng)在某些特殊位置的數(shù)據(jù)通道質(zhì)量不穩(wěn)定，尤其在運(yùn)輸途中經(jīng)過農(nóng)村或者山區(qū)時(shí)，盡管網(wǎng)絡(luò)覆蓋良好，數(shù)據(jù)服務(wù)經(jīng)常無法使用。在電力運(yùn)輸管控系統(tǒng)中，采用SMS服務(wù)作為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)通道的補(bǔ)充來解決這一問題。下面以GSM網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和短信業(yè)務(wù)的關(guān)系來介紹這一技術(shù)措施的原理和可行性。GSM空中接口的信道資源既可以用于話音業(yè)務(wù)或者GPRS（通用分組無線業(yè)務(wù)GeneralPacketRadioService）業(yè)務(wù)。在信道充足時(shí)，運(yùn)營(yíng)商把一些信道定義為GPRS專用信道，以保證GPRS業(yè)務(wù)不被話音搶占資源，能維持更好的連續(xù)性。但發(fā)生資源爭(zhēng)搶的時(shí)候，要為實(shí)時(shí)性要求高的話音業(yè)務(wù)保留高優(yōu)先權(quán)。SMS是短信業(yè)務(wù)（ShortMessageService）的簡(jiǎn)稱，通過無線控制信道進(jìn)行傳輸，經(jīng)短信中心完成存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)，每個(gè)短信容量限制為140個(gè)字節(jié)。與GPRS相比，短信發(fā)送的數(shù)據(jù)包更小，占用空閑的控制信道資源，需要的無線資源少，對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量要求不高，是一種更可靠的信息傳遞業(yè)務(wù)。在收發(fā)數(shù)據(jù)量不大的條件下可以作為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的替代方案。電力設(shè)備運(yùn)輸質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)中，在數(shù)據(jù)信道無法及時(shí)傳送信息或者發(fā)生其它故障時(shí)，數(shù)據(jù)通信終端設(shè)備通過短信息業(yè)務(wù)上報(bào)關(guān)鍵的管控信息，短信傳輸成為數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中斷時(shí)一個(gè)良好的通信備份方案，也有效提高了系統(tǒng)的可用性。

3利用存儲(chǔ)重發(fā)機(jī)制保障數(shù)據(jù)完整性

數(shù)據(jù)通信終端設(shè)備通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與管控中心進(jìn)行通信，如果數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中斷，則使用短信業(yè)務(wù)進(jìn)行交互；如果當(dāng)前的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中斷，就切換到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互。以上兩種技術(shù)措施從移動(dòng)通信技術(shù)的角度最大限度保障通信的連續(xù)性。但是，如果發(fā)生更極端的情況：兩個(gè)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)都無法提供服務(wù)，此時(shí)數(shù)據(jù)通信設(shè)備無法實(shí)時(shí)向管控中心上報(bào)消息。在這種情況下，電力設(shè)備運(yùn)輸質(zhì)量管控系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用了存儲(chǔ)重發(fā)機(jī)制保障數(shù)據(jù)完整性。其工作流程如圖2所示。圖2本地存儲(chǔ)重發(fā)流程圖利用存儲(chǔ)重發(fā)機(jī)制，系統(tǒng)能夠保證在通信中斷時(shí)能夠及時(shí)保存無法實(shí)時(shí)發(fā)送的運(yùn)輸質(zhì)量信息。即使發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間沒有網(wǎng)絡(luò)的極端惡劣通信環(huán)境，也依然可以保存全程的質(zhì)量數(shù)據(jù)以備查詢。當(dāng)無線通信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)恢復(fù)時(shí)，數(shù)據(jù)通信終端設(shè)備立即將存儲(chǔ)信息發(fā)送給管控平臺(tái)，將監(jiān)控的實(shí)時(shí)性損失降到最低。

4在應(yīng)用層通信協(xié)議中加入確認(rèn)機(jī)制保障信息交付

在電力設(shè)備運(yùn)輸質(zhì)量在線管控系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)通信終端設(shè)備收集各種運(yùn)輸質(zhì)量信息，通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)向管控中心上報(bào)。管控中心根據(jù)需要，向數(shù)據(jù)通信終端設(shè)備下發(fā)輔助信息或者變更參數(shù)、查看狀態(tài)等回控指令。這些回控指令能否被數(shù)據(jù)通信終端設(shè)備正確接收并處理，對(duì)于系統(tǒng)正常工作非常重要。為保障在無線信道上的信息交付，在應(yīng)用層協(xié)議中對(duì)回控指令加入了確認(rèn)機(jī)制。如果管控中心沒有在約定時(shí)間收到回控指令的確認(rèn)，就會(huì)再次重復(fù)下發(fā)，直至收到確認(rèn)。如果超過預(yù)定的時(shí)限依然無應(yīng)答，系統(tǒng)認(rèn)為與數(shù)據(jù)終端設(shè)備失去了聯(lián)系，設(shè)為異常狀態(tài)，并啟動(dòng)相應(yīng)的預(yù)警流程。在數(shù)據(jù)通信終端設(shè)備和管控中心的應(yīng)用層通信中加入指令確認(rèn)機(jī)制，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)通信故障，系統(tǒng)的預(yù)警機(jī)制可以迅速反應(yīng)，有效地控制了通信中斷故障時(shí)間，減少由此帶來的風(fēng)險(xiǎn)和損失。

5綜合多種加密技術(shù)保障移動(dòng)通信環(huán)境下的信息安全

5.1移動(dòng)通信的加密和鑒權(quán)技術(shù)

[6]在GSM網(wǎng)絡(luò)通信中，移動(dòng)終端、SIM卡、BTS基站、MSC交換機(jī)、數(shù)據(jù)庫HLR、鑒權(quán)AUC等全部網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都需要參與加密算法、密鑰鑒權(quán)的流程，其中涉及到兩種密鑰、三種鑒權(quán)算法。GSM移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加密算法全員參與保障了無線網(wǎng)絡(luò)通信的機(jī)密性、完整性和認(rèn)證性。由于移動(dòng)用戶與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)是通過無線信道進(jìn)行通信的，空中接口部分成為危險(xiǎn)威脅的一部分。為此，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)利用TMSI識(shí)別碼識(shí)別用戶，利用用戶語音信息編碼加密保護(hù)空中傳播時(shí)的信息安全。用戶的語音信息進(jìn)行數(shù)字化后，要繼續(xù)進(jìn)行編碼、交織和調(diào)制三個(gè)步驟再送無線發(fā)射器發(fā)射。編碼過程可以改善無線傳輸質(zhì)量；調(diào)制是為了便于無線發(fā)射和傳輸；交織過程通過把數(shù)字化信息打散，重新組合，將有序信息離散化、隨機(jī)化，提高了非法破譯信道信息的難度，增強(qiáng)了信息的機(jī)密性。

5.2應(yīng)用層加密技術(shù)

在系統(tǒng)通信過程中，有兩個(gè)關(guān)鍵部分是需要加強(qiáng)安全防護(hù)的，一是登錄管控中心服務(wù)器時(shí)的用戶名和密碼的機(jī)密性；二是數(shù)據(jù)通信終端設(shè)備向管控中心提交的數(shù)據(jù)內(nèi)容的保密性和完整性。移動(dòng)通信的信號(hào)傳播途徑一部分在空中，會(huì)受到天氣、電磁等干擾。為加固對(duì)這兩種信息的安全保護(hù)，系統(tǒng)采用了HTTPS通信協(xié)議。HTTPS通信協(xié)議可以保證：客戶端產(chǎn)生的密鑰只有客戶端和服務(wù)器端能得到；加密的數(shù)據(jù)只有客戶端和服務(wù)器端才能得到明文；客戶端到服務(wù)端的通信是安全的。電力設(shè)備運(yùn)輸質(zhì)量在線管控系統(tǒng)的管控中心服務(wù)器采用HTTPS協(xié)議，可以保障用戶名和密碼的保密性以及數(shù)據(jù)通信終端上報(bào)信息內(nèi)容的安全。

6結(jié)語

大型電力設(shè)備運(yùn)輸質(zhì)量的在線管控依賴于在移動(dòng)環(huán)境下穩(wěn)定可靠的通信保障。移動(dòng)中的數(shù)據(jù)通信終端通過公用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)與管控中心進(jìn)行通信，必須通過一些技術(shù)手段和方法提高通信的可靠性，保證信息的完整性和安全性。通過本文中以上所論述的5種技術(shù)手段和方法的應(yīng)用，在公用無線通信網(wǎng)的基礎(chǔ)上提供了適合電力設(shè)備運(yùn)輸質(zhì)量在線管控要求的移動(dòng)通信信道，從而為保障整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力支撐。工業(yè)和信息化部電信研究院泰爾管理研究所工程師。

本文作者:武蘭民段小兵張曉鵬趙銳趙飛王旭工作單位:國(guó)家電網(wǎng)公司