一種電力專用通信網(wǎng)混合組網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電力專用通信網(wǎng)混合組網(wǎng)系統(tǒng)，包括依次相互通信的用電信息采集終端和集中器、集中器和無線訪問基站、無線訪問基站和網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)關(guān)和ONU單元、ONU單元和OLT單元、OLT單元與服務(wù)器。本發(fā)明將微功率無線和PON及PTN的混合組網(wǎng)，在二者光纖網(wǎng)的末端利用微功率無線技術(shù)進(jìn)行延伸，完成補盲組網(wǎng)。本是系統(tǒng)實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)全覆蓋、業(yè)務(wù)分層分類管理及綜合經(jīng)濟性；接入網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實現(xiàn)物理的全隔離，不與公網(wǎng)有任何的物理連接點；采用多種冗余備份措施，包括網(wǎng)絡(luò)線路的多層次冗余、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的多節(jié)點冗余，通過這些冗余能力，實現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)全面的可靠性保證；對客戶端軟件采用強有效的防病毒處理措施。
【專利說明】—種電力專用通信網(wǎng)混合組網(wǎng)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及配網(wǎng)通信網(wǎng)領(lǐng)域，特別涉及一種電力專用通信網(wǎng)混合組網(wǎng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]配網(wǎng)通信網(wǎng)承載配電自動化、用電信息采集、負(fù)控等多項業(yè)務(wù)，是智能配網(wǎng)建設(shè)的瓶頸，目前正處于起始建設(shè)階段，還有一些問題需要研究解決。
[0003]一是配網(wǎng)上各種業(yè)務(wù)的信息分區(qū)、安全等級、實時性、可靠性要求各異，需要通信網(wǎng)提供分層管理服務(wù)，而目前常用的ΕΡ0Ν、工業(yè)以太網(wǎng)交換機技術(shù)都無法實現(xiàn)分層管理，只能用兩套設(shè)備來實現(xiàn)物理隔離，分別支持不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)。往往是同一個位置上多套相同的PON類設(shè)備，分別跑單一業(yè)務(wù)，造成單套設(shè)備利用率很低，但總體又重復(fù)建設(shè)的情況。需要考慮引進(jìn)新的具有支持不同業(yè)務(wù)分層管理功能的通信技術(shù)來解決該問題。
[0004]二是配網(wǎng)延伸到城鎮(zhèn)的基層，由于市政、交通、管道建設(shè)等原因，在配網(wǎng)的一些末端節(jié)點處往往沒有光纜的施放和運維條件，無法實現(xiàn)配用電終端的接入。如果使用GPRS類無線公網(wǎng)，則不能傳輸一些重要的生產(chǎn)信息；如果單為這些分支末點自建3G、4G類無線專網(wǎng)，性價比又低。此時需要考慮成本更低、更便捷的混合組網(wǎng)方式。
[0005]因此需要一種電力專用通信網(wǎng)混合組網(wǎng)方法。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種電力專用通信網(wǎng)混合組網(wǎng)系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0008]本發(fā)明提供的一種電力專用通信網(wǎng)混合組網(wǎng)系統(tǒng)，包括用電信息采集終端、集中器、無線訪問基站、網(wǎng)關(guān)、ONU單元、OLT單元和服務(wù)器；所述用電信息采集終端和集中器之間通過Zigbee協(xié)議進(jìn)行通信；所述用電信息采集終端與集中器組成無線子網(wǎng)；所述集中器通過無線傳輸方式與無線訪問基站進(jìn)行通信，構(gòu)成無線局域網(wǎng)；所述無線訪問基站與網(wǎng)關(guān)之間通過無線傳輸方式進(jìn)行通信；所述網(wǎng)關(guān)通過光纖或以太網(wǎng)與ONU單元進(jìn)行通信；所述ONU單元與OLT單元通過光纖進(jìn)行通信；所述OLT單元通過光纖與服務(wù)器連接。
[0009]進(jìn)一步，在所述ONU單元和OLT單元之間還連接有用于提供光傳輸通道的光分路器 0DN。
[0010]進(jìn)一步，所述OLT單元到ONU單元采用廣播傳輸?shù)姆绞絺鬏敂?shù)據(jù)；所述ONU單元到OLT單元采用TDMA多址接入方式傳輸數(shù)據(jù)。
[0011]進(jìn)一步，所述OLT單元設(shè)置在變電站內(nèi)。
[0012]進(jìn)一步，所述ONU單元設(shè)置在開閉所或配電房內(nèi)。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明將微功率無線和PON及PTN進(jìn)行混合組網(wǎng)，在二者光纖網(wǎng)的末端利用微功率無線技術(shù)進(jìn)行延伸，完成補盲組網(wǎng)。光通訊的最大優(yōu)勢在于高帶寬、低損耗、長距離、高可靠性；以太網(wǎng)的最大優(yōu)勢在于高帶寬、易組網(wǎng)、便捷的業(yè)務(wù)分層管理；而無線通訊的最大優(yōu)勢在于部署靈活、低成本、易組網(wǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)無處不在的信息接入；其中，微功率無線解決了有線PON網(wǎng)絡(luò)的部分末端不能施放線纜的問題，作為PON主干光網(wǎng)絡(luò)的補充，完成部分直埋線、跨公路、無管道場景的分支延伸。且微功率無線是自建專網(wǎng)，可以承載公司內(nèi)部生產(chǎn)數(shù)據(jù)。本是系統(tǒng)實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)全覆蓋、業(yè)務(wù)分層分類管理及綜合經(jīng)濟性。
[0014]本發(fā)明在物理層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層對系統(tǒng)安全實行有效的保障措施。
[0015]第一，有線接入網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實現(xiàn)物理的全隔離，不與公網(wǎng)有任何的物理連接點；
[0016]第二，采用多種冗余備份措施，包括網(wǎng)絡(luò)線路的多層次冗余、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的多節(jié)點冗余、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備自身組件的冗余，通過這些冗余能力，實現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)全面的可靠性保證；
[0017]第三，對客戶端軟件采用強有效的防病毒處理措施。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中:
[0019]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；
[0020]圖2為本發(fā)明中EPON系統(tǒng)的協(xié)議參考模型。
[0021]圖中用電信息采集終端1、集中器2、無線訪問基站3、網(wǎng)關(guān)4、0NU單元5、0LT單元6、服務(wù)器7。
【具體實施方式】
[0022]以下將參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0023]實施例1
[0024]如圖1-圖2所示，本發(fā)明提供的一種電力專用通信網(wǎng)混合組網(wǎng)系統(tǒng)，包括用電信息采集終端1、集中器2、無線訪問基站3、網(wǎng)關(guān)4、ONU單元5、OLT單元6和服務(wù)器7 ;所述用電信息采集終端I和集中器2之間通過Zigbee協(xié)議進(jìn)行通信；所述用電信息采集終端I與集中器2組成無線子網(wǎng)；所述集中器2通過無線傳輸方式與無線訪問基站3進(jìn)行通信，構(gòu)成無線局域網(wǎng)；所述無線訪問基站3與網(wǎng)關(guān)4之間通過無線傳輸方式進(jìn)行通信；所述網(wǎng)關(guān)通過光纖或以太網(wǎng)與ONU單元5進(jìn)行通信；所述ONU單元5與OLT單元6通過光纖進(jìn)行通信；所述OLT單元6通過光纖與服務(wù)器7連接。
[0025]在所述ONU單元5和0LT6單元之間還連接有用于提供光傳輸通道的光分路器ODN。
[0026]所述OLT單元6到ONU單元5采用廣播傳輸?shù)姆绞絺鬏敂?shù)據(jù)；所述ONU單元5到OLT單元6采用TDMA多址接入方式傳輸數(shù)據(jù)。
[0027]所述OLT單元6設(shè)置在變電站內(nèi)。
[0028]所述ONU單元5設(shè)置在開閉所或配電房內(nèi)。
[0029]實施例2
[0030]本實施例與實施例1的區(qū)別僅在于:
[0031]在本發(fā)明中配用電通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分成三層:核心層、匯聚層和接入層；
[0032]核心層:網(wǎng)絡(luò)的骨干，提供高速數(shù)據(jù)交換和快速路由收斂，具有較高的穩(wěn)定性、可靠性及易擴展性等。對于配用電網(wǎng)的核心層，必須提供高性能、高可靠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用多設(shè)備冗余的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
[0033]匯聚層:當(dāng)路由協(xié)議應(yīng)用于這一層時，具有快速收斂和易于擴展等特點，承載多種融合業(yè)務(wù)。本發(fā)明采用OSPF路由協(xié)議實現(xiàn)快速的路由收斂，保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性。
[0034]接入層:提供網(wǎng)絡(luò)的第一級接入，完成簡單的二層交換，安全、Q0S、組播都位于這一層。
[0035]本發(fā)明由工作區(qū)子系統(tǒng)和水平子系統(tǒng)兩個部分構(gòu)成。工作區(qū)子系統(tǒng)為:每個變電站為一個OLT單元，其轄區(qū)內(nèi)的開閉所及配電房為一個ONU單元，有條件的地方采用星型結(jié)構(gòu)有線接入(TDM專線或以太網(wǎng))，無法實現(xiàn)有線接入的點(被物理隔斷較難實現(xiàn)或較遠(yuǎn)地區(qū)農(nóng)網(wǎng)配電點)采用MESH網(wǎng)絡(luò)由無線網(wǎng)關(guān)接入。變電站之間構(gòu)成水平子系統(tǒng)，形成扁平狀柵格網(wǎng)狀網(wǎng)。
[0036]下面對EPON系統(tǒng)和Zigbee無線子網(wǎng)分別進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0037]無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)是一種采用點到多點(P2MP)結(jié)構(gòu)的單纖雙向光接入網(wǎng)絡(luò)，其典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為樹形?；谝蕴W(wǎng)方式的無源光網(wǎng)絡(luò)，由局側(cè)的光線路終端(0LT單元)、用戶側(cè)的光網(wǎng)絡(luò)單元(0NU單元)和無源光分配網(wǎng)絡(luò)(ODN)組成。
[0038]ODN在OLT和ONU間提供光傳輸通道。在上行方向(0NU到0LT)，ONU發(fā)送的信號只會到達(dá)0LT，而不會到達(dá)其它ONU ;在下行方向(0LT到0NU)，OLT發(fā)送的信號經(jīng)ODN轉(zhuǎn)達(dá)各個0NU。為了避免數(shù)據(jù)沖突并提高網(wǎng)絡(luò)利用效率，下行數(shù)據(jù)采用廣播傳輸方式傳輸數(shù)據(jù)，上行方向采用TDMA多址接入方式傳輸數(shù)據(jù)，并對各ONU的數(shù)據(jù)發(fā)送進(jìn)行仲裁。
[0039]EPON網(wǎng)絡(luò)由IEEE802.3EFM工作組進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，將以太網(wǎng)和PON網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，在無源光網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的基礎(chǔ)上，定義了一種新的、應(yīng)用于EPON系統(tǒng)的物理層規(guī)范(主要是光接口)和擴展的以太網(wǎng)物理層協(xié)議，以實現(xiàn)點到多點的PON中以太網(wǎng)幀的TDM接入。此外，EPON還定義了一種運行、維護(hù)和管理機制，以實現(xiàn)必要的運行管理和維護(hù)管理。
[0040]EPON系統(tǒng)的協(xié)議參考模型如圖2所示。
[0041]在物理層，采用單纖波分復(fù)用技術(shù)(下行1490nm，上行1310nm)實現(xiàn)單纖雙向傳輸，同時采用 1000BASE-PX-10U/D 和 1000BASE-PX-20U/D 兩種 PON 光接口，分別支持 1km和20km的最大距離傳輸。
[0042]在物理編碼子層，EPON系統(tǒng)采用了吉比特以太網(wǎng)的原有標(biāo)準(zhǔn)，采用8B/10B線路編碼和標(biāo)準(zhǔn)的上下行對稱lGbit/s數(shù)據(jù)速率。
[0043]在數(shù)據(jù)鏈路層，多點MAC控制協(xié)議(MPCP)的功能是在一個點到多點的EPON系統(tǒng)中實現(xiàn)點到點的仿真，支持點到多點網(wǎng)絡(luò)中多個MAC客戶層實體，并支持對額外MAC的控制功能。
[0044]另外，EPON系統(tǒng)繼承了以太網(wǎng)的強擴展性，同時支持高速Internet接入、語音、IPTV、TDM專線等多種業(yè)務(wù)綜合接入，并具有很好的QOS保證和組播業(yè)務(wù)支持能力。
[0045]EPON對上行數(shù)據(jù)流和下行數(shù)據(jù)流傳輸采用不同的方法和不同的光波長。對于下行數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包長為1518字節(jié)，每個數(shù)據(jù)包帶有一個唯一的標(biāo)識符指示發(fā)往哪個ONU ;對于上行數(shù)據(jù)，由于所有用戶共享同樣的上行數(shù)據(jù)流波長，必須采用時分多址接入體制來防止光的碰撞。
[0046]在變電站與開閉所或配電房之間建立EPON系統(tǒng)具有以下優(yōu)點:
[0047](I)局端(0LT單元)與用戶(0NU單元)之間僅有光纖、光分路器ODN等無源器件，無需配備電源，無需有源設(shè)備維護(hù)人員，因此可以大大降低運維費用。
[0048](2) EPON采用以太網(wǎng)的傳輸格式，同時也是用戶局域網(wǎng)的主流，二者具有天然的融合性，消除了復(fù)雜的傳輸協(xié)議轉(zhuǎn)換帶來的成本因素。
[0049](3)米用單纖波分復(fù)用技術(shù),僅需一根主干光纖和一個0LT,在ONU側(cè)米用光分路器分送給多個用戶，因此可大大降低OLT和主干光纖的成本壓力。
[0050]用電信息采集終端和集中器之間建立Zigbee無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，Zigbee網(wǎng)絡(luò)采用星形和網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，也有兩種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞慕M合應(yīng)用，即叢集應(yīng)用。Zigbee以250kbps的最大傳輸速率承載有限的數(shù)據(jù)流量。是無線子網(wǎng)具有以下明顯的技術(shù)特點。
[0051](I)功耗低:在工作模式情況下，Zigbee傳輸速率低,傳輸數(shù)據(jù)量小，因此信號的收發(fā)時間短，其次在非工作模式下，Zigbee節(jié)點(即用電信息采集終端)處于休眠模式。因此，使得Zigbee節(jié)點非常省電。
[0052](2)數(shù)據(jù)傳輸可靠:Zigbee的媒體接入控制層采用talk-when-ready的碰撞避免機制，采用全握手協(xié)議。在信號處理手段上采用DSS直接序列擴頻技術(shù)，有效提高抗干擾性。
[0053](3)網(wǎng)絡(luò)容量大:一個Zigbee網(wǎng)絡(luò)最多包括有255個節(jié)點，其中一個是主控，其余則是從屬設(shè)備。若是通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，整個網(wǎng)絡(luò)最多可以支持超過6400個Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。
[0054](4)安全性=Zigbee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，在數(shù)據(jù)傳輸中提供了三級安全性。
[0055]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過參照本發(fā)明的優(yōu)選實施例已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明所限定的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電力專用通信網(wǎng)混合組網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于:包括用電信息采集終端、集中器、無線訪問基站、網(wǎng)關(guān)、0X1單元、011單元和服務(wù)器；所述用電信息采集終端和集中器之間通過21曲66協(xié)議進(jìn)行通信；所述用電信息采集終端與集中器組成無線子網(wǎng)；所述集中器通過無線傳輸方式與無線訪問基站進(jìn)行通信，構(gòu)成無線局域網(wǎng)；所述無線訪問基站與網(wǎng)關(guān)之間通過無線傳輸方式進(jìn)行通信；所述網(wǎng)關(guān)通過光纖或以太網(wǎng)與0X1單元進(jìn)行通信；所述0X1單元與0口單元通過光纖進(jìn)行通信；所述0口單元通過光纖與服務(wù)器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電力專用通信網(wǎng)混合組網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于:在所述0X1單元和0口單元之間還連接有用于提供光傳輸通道的光分路器001
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述電力專用通信網(wǎng)混合組網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于:所述011'單元到0X1單元采用廣播傳輸?shù)姆绞絺鬏敂?shù)據(jù)；所述0X1單元到0口單元采用10嫩多址接入方式傳輸數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述所述電力專用通信網(wǎng)混合組網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于:所述0口單元設(shè)置在變電站內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述所述電力專用通信網(wǎng)混合組網(wǎng)系統(tǒng)，其特征在于:所述0X1單元設(shè)置在開閉所或配電房內(nèi)。
【文檔編號】H04L12/28GK104363152SQ201410614007
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】徐瑞林, 徐鑫, 陳濤, 朱珠, 雷娟, 張偉, 張明哲, 於艦 申請人:國網(wǎng)重慶市電力公司電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司, 重慶小目科技有限責(zé)任公司