基于混合協(xié)議的智能配電網(wǎng)無線通信系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于混合協(xié)議的智能配電網(wǎng)無線通信系統(tǒng)。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]目前，無線通信技術(shù)主要采用如下方式:
I)采用基于移動運營商的公網(wǎng)進行傳輸，如GPRS /CDMA/3G等無線通信方式。GPRS /CDMA/3G無線公網(wǎng)通信方式具備部署成本低、產(chǎn)業(yè)鏈成熟等特征，但由于依賴公網(wǎng)運營商，數(shù)據(jù)傳輸帶寬不足、穩(wěn)定性欠缺、其安全性、可靠性、實時性不能保證，當(dāng)接入用戶數(shù)目增加時，通信速率受影響嚴(yán)重。因此不能滿足配電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸過程中高可靠性與低傳輸時延需求。
[0004]2)采用802.15無線傳感網(wǎng)，802.11無線局域網(wǎng)等技術(shù)，特點是協(xié)議簡單成熟，組網(wǎng)靈活，容易配置和管理，且工作在ISM頻段，無需專用的頻段支持。缺點是功率和傳輸距離受限定，很難滿足配電網(wǎng)終端的中遠(yuǎn)距離傳輸要求。
[0005]3)采用無線專網(wǎng)通信技術(shù)，作為配電通信網(wǎng)終端接入網(wǎng)建設(shè)的一種重要手段，符合地理位置復(fù)雜、通信點多、單點信息量較小但總信息量大的需求，對于電能量抄表、負(fù)荷控制、配電自動化等這些業(yè)務(wù)能充分發(fā)揮無線專網(wǎng)部署快速、擴充方便、不受地面環(huán)境限制等優(yōu)點。目前已有的制包括230M配網(wǎng)專用數(shù)傳電臺技術(shù)，優(yōu)勢是除了每年頻點費以外，平時運行無需額外費用，缺點是受地形、氣候等外部條件的影響較大，造成系統(tǒng)的可靠性、實時性較差，且數(shù)據(jù)傳輸速率低，功能落后，系統(tǒng)功能擴展性不強。
[0006]光纖通信以光波作為信息載體，以光導(dǎo)纖維作為傳輸介質(zhì)的通信手段.由于光纖和光電器件的自身故障率低，受電磁干擾小，因此光纖通信的可靠性高，傳輸速率高，傳輸損耗小。EPON技術(shù)是一種新興的寬帶接入技術(shù)，在物理層采用了 PON技術(shù)，在鏈路層使用以太網(wǎng)協(xié)議，利用PON的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實現(xiàn)以太網(wǎng)接入。具有帶寬高，易組網(wǎng)，方便接入，可靠性高，實時性高，安全性高，受環(huán)境干擾小的特點，但由于配網(wǎng)改造工程多，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)頻繁變動等特點建設(shè)成本較高，光纜鋪設(shè)難度大、費用太高；由于配網(wǎng)地域范圍很廣，子站及遠(yuǎn)方終端數(shù)量眾多，使用光纖通信方式的經(jīng)濟投入過大。
[0007]電力線載波通信技術(shù)是綜合運用多種調(diào)制解調(diào)技術(shù)，信道編碼技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，模擬前端技術(shù)以及耦合結(jié)合技術(shù)，實現(xiàn)以中壓配電線路作為傳輸介質(zhì)的通信。由于傳輸媒介是配電線路，所以不必額外建設(shè)通信通道，載波通道可以沿著配電線路從變電站到達(dá)配電站。建設(shè)成本較低，施工方便，無需布線，專網(wǎng)運行，安全性高，但是帶寬低，可靠性，實時性一般，組網(wǎng)靈活性差。中壓載波方式不夠穩(wěn)定，組網(wǎng)受一次網(wǎng)架構(gòu)影響較大；
現(xiàn)有配電網(wǎng)通信技術(shù)存在的不足:
(I)光纖EPON(Ethernet Passive Optical Network,以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò))技術(shù)，由于配網(wǎng)改造工程多，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)頻繁變動等特點建設(shè)成本較高，光纜鋪設(shè)難度大、費用太高；由于配網(wǎng)地域范圍很廣，子站及遠(yuǎn)方終端數(shù)量眾多，使用光纖通信方式的經(jīng)濟投入過大。
[0008](2)電力線載波通信方式，帶寬低，可靠性，實時性一般，組網(wǎng)靈活性差。中壓載波方式不夠穩(wěn)定，組網(wǎng)受一次網(wǎng)架構(gòu)影響較大；
(3)無線通信技術(shù)
I)采用基于移動運營商的公網(wǎng)進行傳輸，依賴公網(wǎng)運營商，數(shù)據(jù)傳輸帶寬不足、穩(wěn)定性欠缺、其安全性、可靠性、實時性不能保證，當(dāng)接入用戶數(shù)目增加時，通信速率受影響嚴(yán)重。因此不能滿足配電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸過程中高可靠性與低傳輸時延需求。
[0009]2)采用802.15無線傳感網(wǎng)，802.11無線局域網(wǎng)等技術(shù)，功率和傳輸距離受限定，很難滿足配電網(wǎng)終端的中遠(yuǎn)距離傳輸要求。
[0010]3)采用無線專網(wǎng)通信技術(shù)，受地形、氣候等外部條件的影響較大，造成系統(tǒng)的可靠性、實時性較差，且數(shù)據(jù)傳輸速率低，功能落后，系統(tǒng)功能擴展性不強。
[0011]在進行配電網(wǎng)接入層通信技術(shù)選擇過程中，需要最大限度選取適應(yīng)配電網(wǎng)智能化改造、滿足已有或未來可能出現(xiàn)的應(yīng)用需求，部署和維護成本低、產(chǎn)業(yè)鏈成熟等特征的通信技術(shù)體制。
[0012]目前TD-LTE以及FDD-LTE標(biāo)準(zhǔn)做為中國在下一代移動通信技術(shù)，是我國4G自主技術(shù)，TD-SCDMA的后續(xù)演進標(biāo)準(zhǔn)，帶寬大，支持20Mbit/s以上的數(shù)據(jù)傳輸，技術(shù)成熟，體制先進，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平、業(yè)務(wù)部署開展靈活，且采用128 bit AES加密來提高安全可靠性，可以滿足配電網(wǎng)數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)男枰?，獲得通信產(chǎn)業(yè)界的一致推崇，在世界范圍內(nèi)已經(jīng)進入真正的商用階段，國內(nèi)的公網(wǎng)商業(yè)應(yīng)用也已經(jīng)開始。
[0013]此外，TD-LTE以及FDD-LTE通過支持自管理、自配置和自優(yōu)化技術(shù)，可以有效增加系統(tǒng)擴展性，提高系統(tǒng)功能，減小配網(wǎng)管理成本、降低網(wǎng)絡(luò)運營復(fù)雜度。主要包括以下幾個方面:
(I)可以實現(xiàn)整個通信系統(tǒng)的自配置、自優(yōu)化、自適應(yīng)和自修復(fù)功能，可降低管理成本，容易維護，實現(xiàn)配電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸管理的需要。
[0014](2)通過上下行鏈路的多業(yè)務(wù)Qos的自適應(yīng)分組調(diào)度算法，對網(wǎng)絡(luò)中不同流量的分類和管理，為配電自動化、計量自動化業(yè)務(wù)提供不同的延時、丟包率保證，完全匹配配電自動化、計量自動化、視頻監(jiān)控等多業(yè)務(wù)承載需求。
[0015]因此，在進行配電網(wǎng)接入層通信技術(shù)選擇過程中，應(yīng)選擇需要最大限度選取適應(yīng)配電網(wǎng)智能化改造、滿足已有或未來可能出現(xiàn)的應(yīng)用需求。在配網(wǎng)自動化中采用TD-LTE、FDD-LTE、802.15和802.11等協(xié)議的混合制式無線通信網(wǎng)絡(luò)，一方面在局部多個配電終端節(jié)點通過802.15和802.11等無線協(xié)議采集、匯聚智能配電網(wǎng)節(jié)點的數(shù)據(jù)，無需專用的頻段支持，組網(wǎng)靈活，易配置和管理。另一方面，數(shù)據(jù)匯聚、融合后，通過TD-LTE或FDD-LTE網(wǎng)關(guān)與已有移動運營商的TD-LTE或FDD-LTE網(wǎng)絡(luò)相連接，實現(xiàn)中遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)寬帶傳輸，且能有效利用TD-LTE或FDD-LTE技術(shù)的技術(shù)特性，實現(xiàn)配電網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的QoS管理和分級功倉泛。
[0016]此外在國外應(yīng)用于配網(wǎng)自動化較多的比較成熟的專用無線窄帶數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)還有ReFLEX、PLANET、Mobitex和NexNet等幾種技術(shù)成熟、使用廣泛的專用移動數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。但這些無線專網(wǎng)制式應(yīng)用維護和配置不夠靈活和方便，整個專網(wǎng)需要專門的維護隊伍，成本開支不菲。另一方面需要專用無線頻段的支持，需要向無委會申請專門的頻段，當(dāng)前頻段資源緊張，國家很難批準(zhǔn)額外的專用頻段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于混合協(xié)議的智能配電網(wǎng)無線通信系統(tǒng)，該基于混合協(xié)議的智能配電網(wǎng)無線通信系統(tǒng)可實現(xiàn)配網(wǎng)自動化，通過設(shè)備之間數(shù)據(jù)通信格式的轉(zhuǎn)換，對上行的數(shù)據(jù)格式進行統(tǒng)一，同時對下達(dá)到感知延伸網(wǎng)絡(luò)(變電站、配電所等)的采集或控制命令進行映射，產(chǎn)生符合具體設(shè)備通信協(xié)議的消息。通過突破自管理、自配置和數(shù)據(jù)融合等關(guān)鍵技術(shù)難點，采用先進的通信技術(shù)手段，可以構(gòu)建高帶寬、易部署、具有自優(yōu)化、自愈合能力的新一代智能配電網(wǎng)系統(tǒng)。
[0018]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了基于混合協(xié)議的智能配電網(wǎng)無線通信系統(tǒng)，包括由智能配電網(wǎng)控制中心控制的終端節(jié)點、配電網(wǎng)網(wǎng)關(guān)以及與變電站連接的有線網(wǎng)絡(luò)，所述終端節(jié)點是配電所的遠(yuǎn)方終端單元FTU，所述變電站有線網(wǎng)絡(luò)通過有線網(wǎng)絡(luò)或無線網(wǎng)絡(luò)與所述配電站網(wǎng)關(guān)通信，所述配電網(wǎng)網(wǎng)關(guān)通過無線通信與所述終端節(jié)點通信。
[0019]其中，所述與變電站連接的有線網(wǎng)絡(luò)是光纖骨干網(wǎng)和由以太網(wǎng)實現(xiàn)的接入網(wǎng)。
[0020]其中，所述配電網(wǎng)網(wǎng)關(guān)通過Zigbee協(xié)議與終端節(jié)點通信。
[0021]其中，所述配電網(wǎng)網(wǎng)關(guān)通過802.11協(xié)議與終端節(jié)點通信。
[0022]其中，所述變電站有線網(wǎng)絡(luò)通過TD-TLE或FDD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)與所述配電站網(wǎng)關(guān)通?目。
[0023]其中，所述配電網(wǎng)網(wǎng)關(guān)控制和管理所述終端節(jié)點。
[0024]本發(fā)明基于混合協(xié)議的智能配電網(wǎng)無線通信系統(tǒng)，其有益技術(shù)效果在于:
(I)多協(xié)議配電網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，實現(xiàn)多種無線通信協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換功能。在終端側(cè)可選擇支持IEEE 802.15 >802.11等多種無線接口；同時采用多模方式進行互聯(lián)，包括有線以太網(wǎng)、TD-LTE以及FDD-LTE互聯(lián)接口。
[0025](2)配電網(wǎng)網(wǎng)關(guān)與TD-LTE以及FDD-LTE網(wǎng)絡(luò)的融合應(yīng)用，通過協(xié)同傳輸帶寬更寬，自適應(yīng)選頻和組網(wǎng)，有自愈能力等技術(shù)，并實現(xiàn)無線通信系統(tǒng)的自管理，自配置和自優(yōu)化功能。
[0026](3)支持對業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量(QoS)分級管理功能，滿足配電網(wǎng)的遙信，遙測和遙控的需要。
[0027](4)支持?jǐn)?shù)據(jù)的融合功能，降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜哂?，減少數(shù)據(jù)發(fā)送量。
[0028]此外，本發(fā)明基于混合協(xié)議的智能配電網(wǎng)無線通信系統(tǒng)還具有如下的優(yōu)點:
(I)無線通信系統(tǒng)的自管理，自配置和自優(yōu)化功能。
[0029](2)支持多種無線協(xié)議包括 zigbee ,802.11、WCDMA, TD-S