一種電力無(wú)線通信系統(tǒng)及通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電力無(wú)線通信系統(tǒng)及通信方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電信技術(shù)的發(fā)展，新型無(wú)線通信技術(shù)具有非視距傳輸能力強(qiáng)、抵抗自然災(zāi)害能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、帶寬大、不受限于地面線路結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)無(wú)線公網(wǎng)主要采用GPRS, TD-SCDMA, CDMA2000、WCDMA, LTE等。覆蓋面最廣的無(wú)線公網(wǎng)雖具有使用成本低廉，滿(mǎn)足廣域業(yè)務(wù)需求等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但缺乏足夠的安全性和穩(wěn)定性。無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)與公網(wǎng)移動(dòng)通信相比有著其不可比擬的安全性和可靠性?xún)?yōu)勢(shì)。電力無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)具有組網(wǎng)靈活、傳輸方便的優(yōu)點(diǎn)。電力無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)系統(tǒng)可根據(jù)不同業(yè)務(wù)等級(jí)，靈活自定義業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)，確保實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)獲得最優(yōu)信道資源。電力專(zhuān)網(wǎng)系統(tǒng)的安全性保障機(jī)制完善，可采用鑒權(quán)、加密等多種安全機(jī)制保障業(yè)務(wù)安全性，可使用應(yīng)用層加密技術(shù)確保端到端數(shù)據(jù)的可靠傳輸。
[0003]然而，構(gòu)建電力無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)存在較大的難度，表現(xiàn)為專(zhuān)網(wǎng)的投資成本過(guò)高，從而使得其難以大規(guī)模推廣應(yīng)用，運(yùn)行維護(hù)也比公網(wǎng)更為復(fù)雜，這也是行業(yè)性專(zhuān)網(wǎng)建設(shè)所面臨的共性問(wèn)題。此外，頻譜資源問(wèn)題是構(gòu)建電力無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)面臨的主要問(wèn)題。電力行業(yè)目前擁有230MHz頻段的40個(gè)頻點(diǎn)，但總帶寬僅有IMbit/s，與目前3G、4G技術(shù)動(dòng)輒10Mbit/s、20Mbit/s的帶寬相比十分有限，且40個(gè)頻點(diǎn)離散、不對(duì)稱(chēng)，技術(shù)開(kāi)發(fā)難度較大。電力無(wú)線通信申請(qǐng)其它頻段的難度較大，且剩余資源有限。特別地，電力無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)技術(shù)制式不統(tǒng)一，缺乏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，存在多種技術(shù)并存、接口不規(guī)范的局面，接口不統(tǒng)一使得設(shè)備安裝調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)難度增大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種電力無(wú)線通信系統(tǒng)及通信方法。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的電力無(wú)線通信系統(tǒng)及通信方法包括:多個(gè)通信基站、控制中心和無(wú)線終端；其中:通信基站以電力載波的方式通過(guò)電力線與控制中心相連接；無(wú)線終端通過(guò)無(wú)線的方式與多個(gè)通信基站連接；通信基站為電力載波通信與無(wú)線通信數(shù)據(jù)收發(fā)裝置，用于實(shí)現(xiàn)電力載波與無(wú)線通信方式的數(shù)據(jù)交換；控制中心為電力無(wú)線通信系統(tǒng)交換控制管理中心設(shè)備，用于控制和通信基站的數(shù)據(jù)交換，便于數(shù)據(jù)的集中管理。
[0006]所述的多個(gè)通信基站之間采用電力載頻的方式通過(guò)電力線相互連接。
[0007]所述的無(wú)線終端為用戶(hù)手中的手機(jī)或掌上電腦或移動(dòng)手持終端。
[0008]所述的通信基站包括:第一耦合濾波器、第二耦合濾波器、電力線載波調(diào)制解調(diào)模塊、無(wú)線通信模塊、電源模塊、選擇開(kāi)關(guān)和電力塔架固定模塊；其中:電力線載波調(diào)制解調(diào)模塊的輸入端通過(guò)第一耦合濾波器與電力線連接，輸出端通過(guò)第二耦合濾波器與電力線連接；無(wú)線通信模塊與電力線載波調(diào)制解調(diào)模塊相連接，電源模塊的輸入端通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)與電力線連接；電源模塊的輸出端與通信基站中的各用電部件相連接，用于為各部提供工作電源；電力塔架固定模塊用于將通信基站上的設(shè)施固定于電力塔架上。
[0009]所述的控制中心包括:第一耦合濾波器、第二耦合濾波器、電力線載波調(diào)制解調(diào)模塊、交換存儲(chǔ)控制管理模塊以及電源模塊；其中:電力線載波調(diào)制解調(diào)模塊的輸入端通過(guò)第一耦合濾波器與電力線相連接，其輸出端通過(guò)第二耦合濾波器與電力線相連接；交換存儲(chǔ)控制管理模塊與電力線載波調(diào)制解調(diào)模塊連接；電源模塊與控制中心中的各用電部件相連接。
[0010]本發(fā)明提供的電力無(wú)線通信系統(tǒng)的基站下行鏈路通信方法包括按順序執(zhí)行的下列步驟:
[0011]步驟I)外地通信基站發(fā)送載波信號(hào):首先，外地基站中的無(wú)線通信模塊或交換存儲(chǔ)控制管理模塊發(fā)出的語(yǔ)音或數(shù)據(jù)經(jīng)由電力線載波調(diào)制解調(diào)模塊進(jìn)行調(diào)制，并通過(guò)耦合濾波器向電力線發(fā)送該語(yǔ)音或數(shù)據(jù)信號(hào)；
[0012]步驟2)本地通信基站接收載波信號(hào):經(jīng)電力線傳輸?shù)奖镜鼗緜?cè)之后，本地通信基站開(kāi)始接收信號(hào)；
[0013]步驟3)提取載波信號(hào):通過(guò)耦合濾波器分離接收信號(hào)，以獲取到語(yǔ)音或數(shù)據(jù)信號(hào);
[0014]步驟4)獲取信息:由電力線載波調(diào)制解調(diào)模塊解析該語(yǔ)音或數(shù)據(jù)信號(hào)；
[0015]步驟5)本地通信基站以無(wú)線的方式發(fā)送信息:將解析后的信號(hào)發(fā)送至無(wú)線通信模塊，然后無(wú)線通信模塊再將上述語(yǔ)音或數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成無(wú)線信號(hào)發(fā)射出去；
[0016]步驟6)無(wú)線終端接收信息:在覆蓋范圍內(nèi)的無(wú)線終端采用無(wú)線接收設(shè)備即可接收到該語(yǔ)音或數(shù)據(jù)信號(hào)。
[0017]本發(fā)明提供的電力無(wú)線通信系統(tǒng)的基站上行鏈路通信方法包括按順序執(zhí)行的下列步驟:
[0018]步驟I)無(wú)線終端發(fā)送無(wú)線信號(hào):用戶(hù)通過(guò)其無(wú)線終端發(fā)送語(yǔ)音或數(shù)據(jù)信號(hào)；
[0019]步驟2)通信基站接收信號(hào):通信基站通過(guò)其接收天線接收該信號(hào)，并將該信號(hào)進(jìn)行放大等處理；
[0020]步驟3)載波信號(hào)調(diào)制:由電力線載波調(diào)制解調(diào)模塊將接收到的信息調(diào)制成電力載波信號(hào)；
[0021]步驟4)加載載波信號(hào):通過(guò)耦合濾波器將上述信號(hào)加載到電力線上進(jìn)行傳輸，
[0022]步驟5)電力線載波傳輸:電力線將載波信號(hào)傳輸給與其相連接的其它通信基站或控制中心；
[0023]步驟6)其它通信基站或控制中心接收電力線上的載波信號(hào)，并提取出其中的語(yǔ)音或數(shù)據(jù)信息。
[0024]本發(fā)明提供的電力無(wú)線通信系統(tǒng)及通信方法的效果體現(xiàn)在以下六個(gè)方面:
[0025]第一，提出了利用輸電線塔架構(gòu)建電力無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)的新思路，該方案結(jié)合載波通信實(shí)現(xiàn)低成本電力專(zhuān)網(wǎng)，可充分利用現(xiàn)有電力設(shè)施資源，有利于降低電力無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)的建設(shè)成本，實(shí)現(xiàn)電力通信和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)母咝Э煽俊?br>[0026]第二，該通信系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)綠色通信的要求，有效降低電力通信的能耗，降低對(duì)無(wú)線公網(wǎng)的依賴(lài)。在頻段上可在不同基站間復(fù)用相同頻率資源，提高頻譜利用率。
[0027]第三，依照電力輸電塔架的部署位置，提出了基于該特征的基站部署退火算法，并通過(guò)仿真驗(yàn)證了最優(yōu)部署點(diǎn)的實(shí)際位置，為實(shí)地組網(wǎng)提供了理論依據(jù)。
[0028]第四，根據(jù)上述方案組建的專(zhuān)網(wǎng)通信系統(tǒng)，可充分利用宏基站覆蓋廣的優(yōu)點(diǎn)，以及微小基站成本低的優(yōu)點(diǎn)，將兩者充分結(jié)合起來(lái)，因地制宜混合搭配，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。
[0029]第五，該技術(shù)具有便于快速組網(wǎng)、便于維護(hù)管理、實(shí)用性好、安全可靠性好等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1為本發(fā)明提供的電力無(wú)線通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2為電力無(wú)線通信系統(tǒng)基站構(gòu)造圖；
[0032]圖3為電力無(wú)線通信系統(tǒng)交換控制中心構(gòu)造圖；
[0033]圖4為電力無(wú)線通信系統(tǒng)基站下行鏈路傳輸流程圖；
[0034]圖5為電力無(wú)線通信系統(tǒng)基站上行鏈路傳輸流程圖；
[0035]圖6為電力無(wú)線通信系統(tǒng)基站數(shù)據(jù)多跳傳輸流程圖；
[0036]圖7為低壓電力無(wú)線通信系統(tǒng)鏈路圖；
[0037]圖8為中高壓電力無(wú)線通信系統(tǒng)鏈路圖；
[0038]圖9為組網(wǎng)基站部署優(yōu)化算法流程圖；
[0039]圖10為組網(wǎng)基站部署優(yōu)化算仿真結(jié)果示意圖。<