一种通信多协议转换装置

技术领域

本发明涉及电力系统及其自动化领域，具体涉及一种通信多协议转换装置。

背景技术

当前电力通信设施由通信设备、架空线路、入地光纤等设备设施组成电力通信网络，遍布站房内外、架空入地，需要基于智能化的视频图像识别监视技术的高宽带、低时延的通信网络。未来可能实施的无人机巡线、移动智能穿戴的多媒体交互巡查等装备的移动、宽带、低时延的应用，也对通信网络提出了高带宽、低时延、大容量的通信网络要求。

通信协议是指双方实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约定，通过通信信道和设备互连起来的多个不同地理位置的数据通信系统。要使双方实体能协同工作实现信息交换和资源共享，它们之间就必须具有共同的语言，这个语言就是通信协议。协议定义了数据单元使用的格式，信息单元应该包含的信息与含义，连接方式，信息发送和接收的时序，从而确保网络中数据顺利地传送到确定的地方。

5G技术的出现，为通信运维提供了高带宽、低时延传输视频图像多媒体信息与大容量感知终端接入的网络平台。

当前电力通信存在大量不同通信协议，在5G时代如何保护以往的通信终端投资，将传统的电力相关通信终端设备接入到5G通信服务，是一个非常重要的课题。传统的通信协议转换装置旨在为底层标准不同的硬件设备提供一个发送、接收消息的通用系统平台，然而，随着行业标准化的发展，5G网络的协议也快速标准化，这些方法都有相对成熟的数据封装体系，由此这些通信协议转换装置只能针对经过统一分析编译的数据进行交换，不同协议间的设备并不能相互传递消息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通信多协议转换装置，从而达到不同协议中多协议终端设备的点对点、点对多即时通信和数据共享的目的。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种通信多协议转换装置，包含：

多协议终端设备，发送请求消息；

协议编译与转换模块，其输入端与多协议终端设备连接，对多协议终端设备发送的请求消息进行编译与转换，输出编译与转换后的请求消息；

加密模块，与多协议终端设备1连接，对多协议终端设备的身份进行验证，所述加密模块的输入端还与协议编译与转换模块的输出端连接，同时融合国密算法，对编译与转换后的请求消息进行加密处理，防止数据窃取，并将加密后的请求消息传输至信息处理模块，并同时推送至对应多协议终端设备，用于实现多协议终端设备与其他多协议终端设备之间的通信；

信息处理模块，其输入端与加密模块连接，用于对加密后的请求消息进行解析；

中央处理模块，其输入端与信息处理模块连接，接收经信息处理模块解析后的请求消息，并对该请求消息进行数据处理；

显示模块，其输入端分别连接信息处理模块、中央处理模块，用于数据展示，进行数据显示及实现人机交互。

所述协议编译与转换模块包括：SDAP协议编译器、NAS协议编译器、RRC 协议编译器、NG-AP协议编译器、PDCP协议编译器和None协议编译器，其中，所述None协议编译器是预留的协议扩展接口。

所述的各编译器通过不同的端口分别接收与解析来自多协议终端设备的相关请求信息，并将其格式化为所述加密模块和所述信息管理模块识别的格式统一的通信消息。

所述加密模块用于对请求消息中的信息安全业务数据进行处理以及对原始报文数据进行加解密，如果请求消息中仅包含信息安全业务数据，则在所述加密模块直接进行数据回复，如果原始报文数据为明文，则无需所述加密模块进行处理。

所述融合国密算法包含：公钥算法SM2、哈希算法SM3、序列算法SM1 和SM4。

所述信息处理模块包含：信息通道模块，信息发布订阅模块和日志记录模块。

所述信息通道模块根据信息类型分为配置信息通道、控制信息通道、数据信息通道。

所述信息处理模块对加密后的请求消息进行解析，并将解析后的请求消息按类别和目的地址分别将其送入相应的信息通道模块。

具体的，所述解析后的请求消息中包含订阅类消息。

进一步，所述信息发布订阅模块接收各个信息通道模块发送的订阅类消息，若各个多协议终端设备允许订阅请求，则该信息发布订阅模块建立订阅双方设备之间的信息通道，否则发送相应错误给请求订阅设备。

所述中央处理模块包含：

中央处理器；

RAM，与中央处理器连接，用于存储中央处理器运行时的程序和数据；

ROM，与中央处理器连接，用于缓存输入数据、信号模型和对应的目标协议；

电平转换电路，根据目标协议转换电平；

多协议输入端口；

多协议输出端口。

与现有技术相比，本发明具有以下显著优点和效果：

(1)本发明提供的通信多协议转换装置配合5G技术配电台区智能融合终端，以低压物联网设备为感知，应用配用电统一模型、物联网标准协议，实现海量数据的实时传输、分析、就地处理和应用，实现配网故障快速处理，从而实现充电桩、分布式能源的灵活接入与有序管控，配网低压设备的即插即用与拓扑异动分析等功能，全方位支撑配网精益管理和优质供电服务，保障分布式清洁能源消纳和供电可靠性。

(2)本发明提供的通信多协议转换装置通过协议编译与转换模块和信息处理模块实现了多协议间设备即时通信功能，解决了人与设备，设备与设备 (M2M)通信的最基本需求，降低了5G网络应用的开发成本和技术难度。

(3)本发明作为加密模块软硬件架构设计，具有自主知识产权且预留多种可扩展外设接口，易于接入国网硬件加密芯片，便于支持未来信息安全扩展功能。

附图说明

图1为本发明的通信多协议转换装置结构示意图；

图2为本发明的中央处理模块结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。

在更加详细地讨论示例性实施例之前需要说明的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法，虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，并还可以具有未包括在附图中的附加步骤。

如图1所示，为本发明提供的一种通信多协议转换装置，包含：

多协议终端设备1，发送请求消息；

协议编译与转换模块4，其输入端与多协议终端设备1连接，对多协议终端设备1发送的请求消息进行编译与转换，输出编译与转换后的请求消息；

加密模块5，与多协议终端设备1连接，对多协议终端设备1的身份进行验证；其输入端还与协议编译与转换模块4的输出端连接，融合国密算法，对编译与转换后的请求消息进行加密处理，防止数据窃取，并将加密后的请求消息传输至信息处理模块6，并同时推送至对应多协议终端设备1，用于实现多协议终端设备1与其他多协议终端设备之间的通信；

信息处理模块6，其输入端与加密模块连接，用于对加密后的请求消息进行解析；

中央处理模块2，其输入端与信息处理模块连接，接收经信息处理模块6 解析后的请求消息，并对该请求消息进行数据处理；

显示模块3，其输入端分别连接信息处理模块6、中央处理模块2，用于数据展示，进行数据显示及实现人机交互。

具体的，所述信息处理模块6包含：信息通道模块，信息发布订阅模块和日志记录模块。

具体地，所述信息通道模块根据信息类型分为配置信息通道、控制信息通道、数据信息通道。

所述信息处理模块6对加密后的请求消息进行解析，并将解析后的请求消息按类别和目的地址分别将其送入相应的信息通道模块。

具体的，所述解析后的请求消息中包含订阅类消息。

进一步，所述信息发布订阅模块接收各个信息通道模块发送的订阅类消息，若各个多协议终端设备1允许订阅请求，则该信息发布订阅模块建立订阅双方设备之间的信息通道，否则发送相应错误给请求订阅设备。

其中，所述协议编译与转换模块4包括：SDAP(服务发现应用规范)协议编译器、NAS(网络附属存储)协议编译器、RRC(无线资源控)协议编译器、NG-AP(NG接口)协议编译器、PDCP(分组数据汇聚)协议编译器和None 协议编译器。

其中，None协议编译器是预留的协议扩展接口。

各编译器通过不同的端口分别接收与解析来自多协议终端设备的相关请求信息，并将其格式化为所述加密模块和所述信息管理模块识别的格式统一的通信消息。

其中，所述加密模块5首先对多协议终端设备1的身份进行验证。

当多协议终端设备1加入网络时，向先向服务器发出注册请求，注册成功后，多协议终端设备1与网络中其他设备通过设备之间通信的设定协议发送相关信息。协议编译与转换模块4解析所述协议中多协议终端设备1发送的消息，生成格式统一的物联网消息，随后将该物联网消息再次传输至加密模块5，对传输数据进行加密处理，防止数据窃取，并将合法的消息传输至信息处理模块6。

具体地，所述加密模块5用于信息安全业务的处理以及原始报文的加解密，如果数据仅包含信息安全业务数据，则在所述加密模块5直接进行数据回复，而不再向上层传递数据，如果参数显示数据为明文，则直接跳过所述加密模块5。

其中，所述融合国密算法包括但不限于：公钥算法SM2、哈希算法SM3、序列算法SM1和SM4。

优选地，公钥算法SM2加密强度为256位，为椭圆曲线算法，涉及国密标准：GB/T32918.1-2016、GB/T 32918.2-2016、GB/T 32918.3-2016、GB/T 32918.4-2016、GB/T32918.5-2017、GB/T 35275-2017、GB/T 35276-2017。

优选地，哈希算法SM3可将任意长度的数据生成固定为256bit的摘要且无法反推元数据的内容，涉及国密标准GB/T 32905-2016。

优选地，序列算法SM1分组长度为128位，密钥长度为128位，算法不公开，通过国网芯加密芯片的接口进行调用，序列算法SM4(对标国际DES 算法)分组长度为128位，密钥长度为128位，采用32轮非线性迭代实现，涉及国密标准GB/T 32907-2016。

其中，如图2所示，所述中央处理模块2包含：

中央处理器21；

RAM(随机存储器)22，与中央处理器21连接，用于存储中央处理器运行时的程序和数据；

ROM(只读内存)23，与中央处理器21连接，用于缓存输入数据、信号模型和对应的目标协议；

电平转换电路24，根据目标协议转换电平。

较佳的，所述中央处理模块2还可包括多协议输入/输出端口。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。