[發明專利]一種終端與電能表間的數據安全傳輸方法、系統及設備

有效

• 申請號: 202010075354.8
• 申請日: 2020-01-22
• 公開（公告）號: CN111246462B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 林國營;廖建平;唐捷;彭策;招景明;曾爭
• 申請（專利權）人: 南方電網電力科技股份有限公司
• 主分類號: H04W12/033
• 分類號: H04W12/033;H04W12/02;H04W12/041;H04W12/122;H04W4/35;G06Q50/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 郭帥

1.一種終端與電能表間的數據安全傳輸方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取電能表與終端的通信信道中的性能指標，根據性能指標建立通信信道模型；

在通信信道模型中生成密鑰，將密鑰與數據捆綁進行加密，得到加密數據，所述通信信道模型的表達公式如下：

其中，k₁,k₂,p為延遲參數，f為信號發射頻率，d為電纜長度，v＝θ_r/c，θ_r為絕緣材料的介電常數，c為光速，g為權重因子，e為自然對數的底數；

所述在通信信道模型中生成密鑰的過程包括：信道測量、信道量化、信道協商以及保密增強；

所述信道測量、信道量化、信道協商以及保密增強的具體過程如下：

信道測量：電能表與終端互相發送訓練信號進行信道估計，得到信道頻域響應估計樣本值；

信道量化：使用閾值將信道頻域響應估計樣本值量化為二進制初始比特串；

信道協商：終端與電能表再一次通過互換奇偶校驗信息使初始比特串的序列達到一致，將一致的初始比特串序列作為密鑰序列；

保密增強：將密鑰序列轉換為安全密鑰，在保密增強的過程中，運用單向Hash函數將密鑰序列轉換為安全密鑰；

根據通信信道模型的信道特性，生成含有波束成形以及人工噪聲的編碼信息，為編碼信息中的波束成形以及人工噪聲分配發射功率，編碼信息根據分配好的發射功率對加密數據進行編碼；

所述為編碼信息中的波束成形以及人工噪聲分配發射功率，編碼信息根據分配好的發射功率對加密數據進行編碼的具體過程如下：

確定終端的安全容量以及竊聽者的通信容量；

根據終端的安全容量以及竊聽者的通信容量求得單個電能表與終端之間數據傳輸安全速率；

以最大化所有電能表與終端之間的數據傳輸安全速率之和為目標，在電能表發射功率保持不變的情況下，建立數據傳輸優化模型：

求解數據傳輸優化模型，得到電能表發射功率分配至波束成形的功率以及人工噪聲的功率；

編碼信息根據分配給波束成形的功率以及分配給人工噪聲的功率對加密數據進行編碼。

2.根據權利要求1所述的一種終端與電能表間的數據安全傳輸方法，其特征在于，根據香農理論確定終端的安全容量以及竊聽者的通信容量。

3.根據權利要求2所述的一種終端與電能表間的數據安全傳輸方法，其特征在于，單個電能表與終端之間數據傳輸安全速率的求解方法如下：

其中，R_i為單個電能表與終端之間數據傳輸安全速率，為終端的安全容量，為竊聽者的通信容量。