STS网络预付费系统

位 起始位 数据位0 数据位 1 数据位2 数据位 3 数据位4 数据位 5 数据位 6 校验位 停止位
值 0 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0 1 1
语法 串行位流开始符 字符号最低有效位 字符号 字符号 字符号 字符号 字符号 字符号最高有效位 如果数据位0至6包括和二进制1’s偶数 如果数据位0至6包括和二进制1’s奇数 串行位流结束符
类号 （00）
子类号 （0000）
随机数 （1011）
TID （6DA159）
传递值 （0064）
CRC码 （45B6）
电费购买卡
购买日期 2006/8/30
购买时刻 9:29:20
购买电量 100kWh
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=10e×m, e=0 ……………………………………………………………………. ①
TCT EA SGC TI
指示此电能表PAN关联令牌载波类型 指示此电能表PAN关联加密算法 指示此电能表PAN关联供电组 指示此电能表PAN关联费率索引
2个数字 2个数字 6个数字 2个数字
6.1.3 6.1.5 6.1.6 6.1.7
KRN
指示此电能表PAN密匙修正编号
1个数字
6.1.8
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
66位
6.1.2
令牌擦除
Boolean
6.1.3
验证结果
Boolean
6.1.4
有效结果
Boolean
6.1.5
令牌结果
Boolean
6.1.6
ID记录中的数据项
元素 电能表PAN 截至日期
文本 符合ISO标识付费电能表原始账户号 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）
格式 18个数字 4个数字或1个数字
IEC62055-41引用参考 6.1.2 6.1.11
TCT EA SGC TI KRN
指示此电能表PAN关联令牌载波类型 指示此电能表PAN关联加密算法 指示此电能表PAN关联供电组 指示此电能表PAN关联费率索引 指示此电能表PAN密匙修正编号
2个数字 2个数字 6个数字 2个数字 1个数字
IEC 62055-52 电能测量-付费售电系统.第52部分:标准传输规范(STS). 直接本地连接双程虚拟令牌载波的物理层协议
STS协议参考模型
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
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
图 1 STS协议栈物理层
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用程序的数据 流均可在IEC62055-41 条
6.1.3 6.1.5 6.1.6 6.1.7 6.1.8
表A.1 购买合同和投标中应注明项目
条款 ID记录 内容 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） 引用参考 5.1.4
截至日期
如果ID记录被使用在令牌载波中，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
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
TOKEN 类别
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
读命令处理功能服务器状态图
写命令处理功能服务器状态图
Electricity metering – 电量测量 Payment metering systems – 付费测量系统 Part 41: 41节： Standard Transfer Specification 标准传输规范
引用参考
5.1.2 5.1.3
ID记录
PRN记录
36/33个数字
正文
5.1.4
5.1.5
5.1.4 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
元素 电能表PAN 截至日期 文本 符合ISO标识付费电能表原始账户号 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） 格式 18个数字 4个数字或1个数字 IEC62055-41引用参考 6.1.2 6.1.11
元 TCT 令牌数据 ID记录 PRN记录
格式 2个数字 66位 36/33个数字 正文
引用参考 5.1.2 5.1.3 5.1.4 5.1.5
TCDU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
项
格式
引用参考
令牌数据
e e×m+∑(214×10(n-1)), t=10 n=1
e>0 ……………………………………………………………………. ②
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
5.1.4
PRN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
STS网络预付费系统介绍
目录
1
2
预付费系统的现状分析
STS标准及其算法介绍 STS网络预付费解决方案 STS网络预付系统典型应用平台介绍 终端产品介绍 典型应用案例
3
4 5 6
1
国内预付费系统的现状分析
预付费电能表发展概况
STS方式不传统预付费比较
比较项目
安全性能
逻辑加密卡
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
5 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
TCT 令牌数据
格式
2个数字 66位
充值方式
营业厅充值
营业厅充值
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 国网大量使用
应用情况
安全性能低，所以较少使用
STS网络预付费系统应用前景
集中自劢化 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:IEC62055
CPU卡
用户和IC卡之间需要双方的 密钥相互认证
STS密钥
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， 95598系统，移动POS机， E-BANK,支付宝，ATM机， 短信增值等 每次充值产生充值打印码 纸，成本低廉，省去人工 成本 国外广泛使用
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。
IEC 62055-52 电能测量-付费售电系统.第52部分:标准传输规范(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）
子类号 0 1 2 3
类号 0 充值 充值 充值 充值
水 电 气 时间
1 初始化测试
2 最大功率设置 清除充值 设置费率 密钥设置（低32 位）
3
4
5 6 7 8-10 11-15
充值 金额
密钥设置（高32 位）
清除事件 水表文件 最大机终端功率 和不年数据 保留 自定义
Biblioteka Baidu设置
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
20位BCD码（键入...） 12873154141029668781
转换后得66位二进制数 0B2A6A17C82EC17AD
被加密的64位二进制数据 B2A6A17C82EC17AD
表中存储的密钥 1234567890123456
类号 00
解密后得到64位二进制数 C0B6DA159006445B6
IEC62055-51电能测量-付费售电系统.第51部分:标准传输规范(STS). 单程数字卡和磁卡令牌载波的物理层协议
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）。
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 16bits 0 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 Identifier 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。