sts网络预付费系统介绍

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1、STS网络预付费系统介绍目录STS标准及其算法介绍2STS网络预付系统典型应用平台介绍4STS网络预付费解决方案3预付费系统的现状分析1典型应用案例6终端产品介绍5国内预付费系统的现状分析1预付费电能表发展概况STS方式与传统预付费比较比较项目逻辑加密卡CPU卡STS密钥安全性能操作时核对卡中的密码，但只进行 一次认证，无其他的保护措施，安 全性能较低用户和IC卡之间需要双方的 密钥相互认证通过STS进行加密，进行 一对一的加密，每次充值 产生的密钥只能使用一次 ，而且和表计只能唯一使 用，充值方式营业厅充值营业厅充值95598系统，移动POS机 ，E-BANK,支付宝，ATM 机，短信增值等

2、 人工成本IC卡制作等成本，售卡补卡只能通 过营业厅，需要读写设备IC卡制作等成本，售卡补卡 只能通过营业厅，需要读写 设备每次充值产生充值打印码 纸，成本低廉，省去人工 成本应用情况安全性能低，所以较少使用国网大量使用国外广泛使用STS网络预付费系统应用前景集中自动化 抄表异常用电行 为实时监测STS协议由南非的ESKOM国家电力公司提出;现已成为IEC标准 :IEC62055IEC 62055-51标准此部分定义了一个销售系统（POS）和一个符合STS 电能付费电能表之间购电和其他管理信息传输单元的标准传输规范物理 层协议。IEC 62055-52 电能测量-付费售电系统.第52部分:标准

3、传输规范(STS). 直接本地连接双程虚拟令牌载波的物理层协议IEC62055-41 协议 预付费电能表与售电管理中心的数据依循IEC62055-41的标准转换协议 通用性好，安全性好 STS协议中稳定交换数据为TOKEN（令牌）IEC62055-51电电能测测量-付费费售电电系统统.第51部分:标标准传输规传输规 范(STS).单单程数字卡和磁卡令牌载载波的物理层协议层协议 范围 IEC 62055-51标准此部分定义了一个销售系统（POS）和一个符合 STS电能付费电能表之间购电和其他管理信息传输单元的标准传输规范物理层协议。 定义为： 各类令牌载波类型，如数字卡和磁卡，在POS物理层协议

4、中令牌载 波上的令牌数据编码。 各类令牌载波类型，如数字卡和磁卡，在付费电能表物理层协议中 来自令牌载波的令牌数据解码。 其主要目的为：付费电能表制造商必须接受符合STS的令牌，也意 味着：POS系统制造商必须生产与STS相符合的令牌，且在其相关标准IEC 62055-41中 应被读出。 注1：除了适用电能付费系统的开发，此标准也涵盖用于其他相关行 业的令牌，如气表，水表。 注2：符合STS的产品符合此国际标准的相关部分将在销售合同中做 出规定。（见附录A）。图 1 STS协议栈物理层协议参考类型APDU 应用层数据单元，数据接口至应用层协议 TCDU 令牌载波数据单元，数据接口至物理层协议

5、STS是一个在一个POS和一个付费电 能表间使用一个令牌载波作为传输 介质 的安全数据传输协议 。当物理层协议处 理在各种类型令牌载波上的令牌数据 实际 加密时，应用层协议处 理令牌，加密过程和功能均在IEC 62055-41中有所 规定。（见图 1） IEC 62055此部分规定了一个物理层协议处 理在一个数字令牌载波，一个磁卡 令牌载波和IEC62055-41中规定的相关应用层协议 操作上的令牌数据实际编码 。 物理传输 令牌载波设备 其他类型，如：数字，磁卡，存储卡，存储键 ，都 在IEC 62055-5x系列标准中有相关规定。 一个更完整的STS参考模型说明和从POS应用程序至电能表应

6、用程序的数据 流均可在IEC62055-41 条 元格式引用参考TCT2个数字5.1.2令牌数据66位5.1.3ID记录36/33个数字5.1.4PRN记录正文5.1.55 POS 至令牌载波接口：物理层协议 5.1 TCDU 5.1.1 TCDU中的数据项 TCDU 为一个数据接口至物理层协议 并由表1中数据项组 成。 表1 TCDU中数据项 5.1.2 TCT 指示令牌载波类型上（见IEC 62055-41 条款6.1.3）令牌数据编码 。元素文本格式IEC62055-41引用参考电能表PAN符合ISO标识付费电能表原始账户号18个数字6.1.2截至日期标识数据的可选截至日期作为在一个付费

7、电能表ID卡 或令牌载波上编码（见5.2.3）4个数字或1个数字6.1.11TCT指示此电能表PAN关联令牌载波类型2个数字6.1.3EA指示此电能表PAN关联加密算法2个数字6.1.5SGC指示此电能表PAN关联供电组6个数字6.1.6TI指示此电能表PAN关联费率索引2个数字6.1.7KRN指示此电能表PAN密匙修正编号1个数字6.1.85.1.4 ID记录 可选标识 数据在付费电 能表ID卡或连同令牌数据的令牌载波上编码 。 可选ID记录 包括表2中的数据项。 表2 ID记录中的数据项元格式引用参考TCT2个数字5.1.2令牌数据66位5.1.3ID记录36/33个数字5.1.4PRN记

8、录正文5.1.5POS 至令牌载波接口：物理层协议 5.1 TCDU 5.1.1 TCDU中的数据项 TCDU 为一个数据接口至物理层协议 并由表1中数据项组 成。 表1 TCDU中数据项项格式引用参考令牌数据66位6.1.2令牌擦除Boolean6.1.3验证结 果Boolean6.1.4有效结果Boolean6.1.5令牌结果Boolean6.1.6TCDU中数据项 6.1.2 令牌数据 此为从令牌载波中的令牌数据66位二进制格式。为同一数据项作为TCDU中从POS至令 牌载波接口 元素文本格式IEC62055-41引用参考电能表PAN符合ISO标识付费电能表原始账户号18个数字6.1.2

9、截至日期标识数据的可选截至日期作为在一个付费 电能表ID卡或令牌载波上编码（见5.2.3）4个数字或1个数字6.1.11TCT指示此电能表PAN关联令牌载波类型2个数字6.1.3EA指示此电能表PAN关联加密算法2个数字6.1.5SGC指示此电能表PAN关联供电组6个数字6.1.6TI指示此电能表PAN关联费率索引2个数字6.1.7KRN指示此电能表PAN密匙修正编号1个数字6.1.8ID记录中的数据项条款内容引用参考ID记录是否售电系统需要在令牌载波中记录 一个ID。 选项 ： 在令牌载波中使用ID记录 在令牌载波中不使用ID记录 （为现 行办法）5.1.4截至日期如果ID记录 被使用在令牌

10、载波中，其后时候那些记录应实 施一个截至日 期 选项 ： 截至日期将不被使用（为现 行办法） 截至日期被使用5.1.4PRN记录是否售电系统需要在令牌载波中打印记录 选项 ： 不打印PRN记录 打印PRN记录 （提供售电系统信息）5.1.5磁卡ID记录是否售电系统在磁卡载波中需要使用ID记录 （记录 2） 选项 ： 在磁卡令牌载波中使用ID记录 在磁卡令牌载波中不使用ID记录 （为现 行办法）5.2.4表A.1 购买合同和投标中应注明项目IEC 62055-52 电电能测测量-付费费售电电系统统.第52部分:标标准传输规传输规 范(STS). 直接本地连连接双程虚拟拟令牌载载波的物理层协议层协

11、议STS协议参考模型位值语法 起始位0串行位流开始符 数据位00-1字符号最低有效位 数据位 10-1字符号 数据位20-1字符号 数据位 30-1字符号 数据位40-1字符号 数据位 50-1字符号 数据位 60-1字符号最高有效位 校验位0 1如果数据位0至6包括和二进制1s偶数 如果数据位0至6包括和二进制1s奇数 停止位1串行位流结束符6.3.2 传输格式图2 字符传输格式 字符传输 格式包含1 个起始位，7个数据位，1个偶校验位和一个停止位。见图 2 7位ASCII字符位编号见表2 表2 一个7位字符号位编码图3 服务器协议流程图图A.1 ID请求处理功能服务器状态图读命令处理功能服

12、务器状态图写命令处理功能服务器状态图Electricity metering 电电量测测量 Payment metering systems 付费测费测 量系统统 Part 41: 41节节： Standard Transfer Specification 标标准传输规传输规 范IEC62055-41 协议 预付费电 能表与售电管理中心的数据依循IEC62055-41的标准转换协议 该协议 由南非的ESKOM国家电力公司提出。（现已成为IEC标准） 通用性好，安全性好 STS协议 中稳定交至数据为TOKEM（令牌）0000继电 器测试 显示 用电量 密钥版本号 费率索引号子类号类号 0123

13、0充值 水初始化测试最大功率设置 1充值 电清除充值 2充值 气设置费率 3充值 时间密钥设 置（低32 位）4充值 金额密钥设 置（高32 位）5清除事件 6水表文件 7最大机终端功率 和不年数据8-10保留 11-15自定义设置TOKEN 类别密钥设置低32位 密钥设置高32位 3DES算法 64位 KEY DATA MODEl STS协议中可用TOKEN分三类充值，初始化/测试，管理一串加密TOKEN（20 个BCD码），依据STS协议进行进制转换，获得一位十六进制数（66位二进制 数），将循环冗余检验码（末位两字节）除外的50位二进制数扩充到7个字节 （高位补零），进行CRC校验。 若

14、表计计算得到的校验码与POS（预电）下传的校验码（加密TOKEN的末两 字节）一致，其中表号是在进行解密操作之前就被提取出来了的，购电数据的 处理过程如图示充值TOKEN:充值TOKEN64位待处理数据是被上位机软件采用 3DES加密算法后的密文数据，通过存贮在EEPROM中的密钥对 其解密后, 解密其明文数据格式为: 充值TOKEN组成: 类号 子类号 随机数 Token辨识号 数量 CRC校验 2bits 4bits 4bits 24bits 16bits 16bits0 0 - - - -数据串6项数据：token类型号、系统加密时的随机数、token辨识 码（Token Identif

15、ier TID)、购买电量值、CRC校验码，类号是解 密之前提取，当类号与子类号均为0时，传递变量值为所购电量值 。TID(辩识 号)是STS协议 中的重要数据成分，表示购买 TOKEN时刻最初时刻距最初时刻（1993/1/1,00:00:00）的时间 （以分钟为单 位） 协议 要求表计预 留存储50个记录 的空间用来保存最新的TID，表计根据此记录 来判断（ 令牌购电 ）的有效性 若TOKEN中TID已存在于记录 中，表计提示“USED”拒绝接受； 若TID早于50多记录 中的任一条，表计提示OLD,拒绝接收。 为避免TID重复，STS规定若同一分钟内出售多条TOKEN中，将从第二条开始， 按购买顺 序依次将TID将1，再生成TOKEN（新）然后POS还原其实的TID，存储备 份数据 当类号 子类号均为0时，传递变 量值为 所购买 的电量，单位为100Wh，数据的转换规则为t=10em, e=0 . et=10em+(21410(n-1), e0 . n=1 式中，高两位（15-16为数据E；低4位（0-14）为基数M （例当E=3，M=0X3FFFF,用户购电 量为1820162.4KWH类号子类号控制字厂号CRC校验码2bits 4bits36bits8bits1