一種電力專用通信網混合組網系統的製作方法
2023-09-11 09:00:30 2
一種電力專用通信網混合組網系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種電力專用通信網混合組網系統，包括依次相互通信的用電信息採集終端和集中器、集中器和無線訪問基站、無線訪問基站和網關、網關和ONU單元、ONU單元和OLT單元、OLT單元與伺服器。本發明將微功率無線和PON及PTN的混合組網，在二者光纖網的末端利用微功率無線技術進行延伸，完成補盲組網。本是系統實現了網絡全覆蓋、業務分層分類管理及綜合經濟性；接入網絡設備實現物理的全隔離，不與公網有任何的物理連接點；採用多種冗餘備份措施，包括網絡線路的多層次冗餘、網絡設備的多節點冗餘，通過這些冗餘能力，實現整個網絡全面的可靠性保證；對客戶端軟體採用強有效的防病毒處理措施。
【專利說明】—種電力專用通信網混合組網系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及配網通信網領域，特別涉及一種電力專用通信網混合組網系統。
【背景技術】
[0002]配網通信網承載配電自動化、用電信息採集、負控等多項業務，是智能配網建設的瓶頸，目前正處於起始建設階段，還有一些問題需要研究解決。
[0003]一是配網上各種業務的信息分區、安全等級、實時性、可靠性要求各異，需要通信網提供分層管理服務，而目前常用的ΕΡ0Ν、工業乙太網交換機技術都無法實現分層管理，只能用兩套設備來實現物理隔離，分別支持不同業務系統。往往是同一個位置上多套相同的PON類設備，分別跑單一業務，造成單套設備利用率很低，但總體又重複建設的情況。需要考慮引進新的具有支持不同業務分層管理功能的通信技術來解決該問題。
[0004]二是配網延伸到城鎮的基層，由於市政、交通、管道建設等原因，在配網的一些末端節點處往往沒有光纜的施放和運維條件，無法實現配用電終端的接入。如果使用GPRS類無線公網，則不能傳輸一些重要的生產信息；如果單為這些分支末點自建3G、4G類無線專網，性價比又低。此時需要考慮成本更低、更便捷的混合組網方式。
[0005]因此需要一種電力專用通信網混合組網方法。
【發明內容】
[0006]有鑑於此，本發明所要解決的技術問題是提供一種電力專用通信網混合組網系統。
[0007]本發明的目的是這樣實現的:
[0008]本發明提供的一種電力專用通信網混合組網系統，包括用電信息採集終端、集中器、無線訪問基站、網關、ONU單元、OLT單元和伺服器；所述用電信息採集終端和集中器之間通過Zigbee協議進行通信；所述用電信息採集終端與集中器組成無線子網；所述集中器通過無線傳輸方式與無線訪問基站進行通信，構成無線區域網；所述無線訪問基站與網關之間通過無線傳輸方式進行通信；所述網關通過光纖或乙太網與ONU單元進行通信；所述ONU單元與OLT單元通過光纖進行通信；所述OLT單元通過光纖與伺服器連接。
[0009]進一步，在所述ONU單元和OLT單元之間還連接有用於提供光傳輸通道的光分路器 0DN。
[0010]進一步，所述OLT單元到ONU單元採用廣播傳輸的方式傳輸數據；所述ONU單元到OLT單元採用TDMA多址接入方式傳輸數據。
[0011]進一步，所述OLT單元設置在變電站內。
[0012]進一步，所述ONU單元設置在開閉所或配電房內。
[0013]本發明的有益效果在於:本發明將微功率無線和PON及PTN進行混合組網，在二者光纖網的末端利用微功率無線技術進行延伸，完成補盲組網。光通訊的最大優勢在於高帶寬、低損耗、長距離、高可靠性；乙太網的最大優勢在於高帶寬、易組網、便捷的業務分層管理；而無線通訊的最大優勢在於部署靈活、低成本、易組網，能夠實現無處不在的信息接入；其中，微功率無線解決了有線PON網絡的部分末端不能施放線纜的問題，作為PON主幹光網絡的補充，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，可以承載公司內部生產數據。本是系統實現了網絡全覆蓋、業務分層分類管理及綜合經濟性。
[0014]本發明在物理層、網絡層、應用層對系統安全實行有效的保障措施。
[0015]第一，有線接入網絡設備實現物理的全隔離，不與公網有任何的物理連接點；
[0016]第二，採用多種冗餘備份措施，包括網絡線路的多層次冗餘、網絡設備的多節點冗餘、網絡設備自身組件的冗餘，通過這些冗餘能力，實現整個網絡全面的可靠性保證；
[0017]第三，對客戶端軟體採用強有效的防病毒處理措施。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步的詳細描述，其中:
[0019]圖1為本發明的系統框圖；
[0020]圖2為本發明中EPON系統的協議參考模型。
[0021]圖中用電信息採集終端1、集中器2、無線訪問基站3、網關4、0NU單元5、0LT單元6、伺服器7。
【具體實施方式】
[0022]以下將參照附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述。應當理解，優選實施例僅為了說明本發明，而不是為了限制本發明的保護範圍。
[0023]實施例1
[0024]如圖1-圖2所示，本發明提供的一種電力專用通信網混合組網系統，包括用電信息採集終端1、集中器2、無線訪問基站3、網關4、ONU單元5、OLT單元6和伺服器7 ;所述用電信息採集終端I和集中器2之間通過Zigbee協議進行通信；所述用電信息採集終端I與集中器2組成無線子網；所述集中器2通過無線傳輸方式與無線訪問基站3進行通信，構成無線區域網；所述無線訪問基站3與網關4之間通過無線傳輸方式進行通信；所述網關通過光纖或乙太網與ONU單元5進行通信；所述ONU單元5與OLT單元6通過光纖進行通信；所述OLT單元6通過光纖與伺服器7連接。
[0025]在所述ONU單元5和0LT6單元之間還連接有用於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採用廣播傳輸的方式傳輸數據；所述ONU單元5到OLT單元6採用TDMA多址接入方式傳輸數據。
[0027]所述OLT單元6設置在變電站內。
[0028]所述ONU單元5設置在開閉所或配電房內。
[0029]實施例2
[0030]本實施例與實施例1的區別僅在於:
[0031]在本發明中配用電通信網絡結構分成三層:核心層、匯聚層和接入層；
[0032]核心層:網絡的骨幹，提供高速數據交換和快速路由收斂，具有較高的穩定性、可靠性及易擴展性等。對於配用電網的核心層，必須提供高性能、高可靠的網絡結構，採用多設備冗餘的環網結構。
[0033]匯聚層:當路由協議應用於這一層時，具有快速收斂和易於擴展等特點，承載多種融合業務。本發明採用OSPF路由協議實現快速的路由收斂，保證網絡的可靠性。
[0034]接入層:提供網絡的第一級接入，完成簡單的二層交換，安全、Q0S、組播都位於這一層。
[0035]本發明由工作區子系統和水平子系統兩個部分構成。工作區子系統為:每個變電站為一個OLT單元，其轄區內的開閉所及配電房為一個ONU單元，有條件的地方採用星型結構有線接入(TDM專線或乙太網)，無法實現有線接入的點(被物理隔斷較難實現或較遠地區農網配電點)採用MESH網絡由無線網關接入。變電站之間構成水平子系統，形成扁平狀柵格網狀網。
[0036]下面對EPON系統和Zigbee無線子網分別進行詳細描述。
[0037]無源光網絡(PON)是一種採用點到多點(P2MP)結構的單纖雙向光接入網絡，其典型拓撲結構為樹形。基於乙太網方式的無源光網絡，由局側的光線路終端(0LT單元)、用戶側的光網絡單元(0NU單元)和無源光分配網絡(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發送的信號只會到達0LT，而不會到達其它ONU ;在下行方向(0LT到0NU)，OLT發送的信號經ODN轉達各個0NU。為了避免數據衝突並提高網絡利用效率，下行數據採用廣播傳輸方式傳輸數據，上行方向採用TDMA多址接入方式傳輸數據，並對各ONU的數據發送進行仲裁。
[0039]EPON網絡由IEEE802.3EFM工作組進行標準化，將乙太網和PON網絡相結合，在無源光網絡體系架構的基礎上，定義了一種新的、應用於EPON系統的物理層規範(主要是光接口)和擴展的乙太網物理層協議，以實現點到多點的PON中乙太網幀的TDM接入。此外，EPON還定義了一種運行、維護和管理機制，以實現必要的運行管理和維護管理。
[0040]EPON系統的協議參考模型如圖2所示。
[0041]在物理層，採用單纖波分復用技術(下行1490nm，上行1310nm)實現單纖雙向傳輸，同時採用 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系統採用了吉比特乙太網的原有標準，採用8B/10B線路編碼和標準的上下行對稱lGbit/s數據速率。
[0043]在數據鏈路層，多點MAC控制協議(MPCP)的功能是在一個點到多點的EPON系統中實現點到點的仿真，支持點到多點網絡中多個MAC客戶層實體，並支持對額外MAC的控制功能。
[0044]另外，EPON系統繼承了乙太網的強擴展性，同時支持高速Internet接入、語音、IPTV、TDM專線等多種業務綜合接入，並具有很好的QOS保證和組播業務支持能力。
[0045]EPON對上行數據流和下行數據流傳輸採用不同的方法和不同的光波長。對於下行數據，數據包長為1518位元組，每個數據包帶有一個唯一的標識符指示發往哪個ONU ;對於上行數據，由於所有用戶共享同樣的上行數據流波長，必須採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系統具有以下優點:
[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，無需有源設備維護人員，因此可以大大降低運維費用。
[0048](2) EPON採用乙太網的傳輸格式，同時也是用戶區域網的主流，二者具有天然的融合性，消除了複雜的傳輸協議轉換帶來的成本因素。
[0049](3)米用單纖波分復用技術,僅需一根主幹光纖和一個0LT,在ONU側米用光分路器分送給多個用戶，因此可大大降低OLT和主幹光纖的成本壓力。
[0050]用電信息採集終端和集中器之間建立Zigbee無線傳輸網絡，Zigbee網絡採用星形和網狀拓撲結構，也有兩種網絡拓撲的組合應用，即叢集應用。Zigbee以250kbps的最大傳輸速率承載有限的數據流量。是無線子網具有以下明顯的技術特點。
[0051](I)功耗低:在工作模式情況下，Zigbee傳輸速率低,傳輸數據量小，因此信號的收發時間短，其次在非工作模式下，Zigbee節點(即用電信息採集終端)處於休眠模式。因此，使得Zigbee節點非常省電。
[0052](2)數據傳輸可靠:Zigbee的媒體接入控制層採用talk-when-ready的碰撞避免機制，採用全握手協議。在信號處理手段上採用DSS直接序列擴頻技術，有效提高抗幹擾性。
[0053](3)網絡容量大:一個Zigbee網絡最多包括有255個節點，其中一個是主控，其餘則是從屬設備。若是通過網絡協調器，整個網絡最多可以支持超過6400個Zigbee網絡節點。
[0054](4)安全性=Zigbee提供了數據完整性檢查和鑑權功能，在數據傳輸中提供了三級安全性。
[0055]最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管通過參照本發明的優選實施例已經對本發明進行了描述，但本領域的普通技術人員應當理解，可以在形式上和細節上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發明所限定的精神和範圍。
【權利要求】
1.一種電力專用通信網混合組網系統，其特徵在於:包括用電信息採集終端、集中器、無線訪問基站、網關、0X1單元、011單元和伺服器；所述用電信息採集終端和集中器之間通過21曲66協議進行通信；所述用電信息採集終端與集中器組成無線子網；所述集中器通過無線傳輸方式與無線訪問基站進行通信，構成無線區域網；所述無線訪問基站與網關之間通過無線傳輸方式進行通信；所述網關通過光纖或乙太網與0X1單元進行通信；所述0X1單元與0口單元通過光纖進行通信；所述0口單元通過光纖與伺服器連接。
2.根據權利要求1所述電力專用通信網混合組網系統，其特徵在於:在所述0X1單元和0口單元之間還連接有用於提供光傳輸通道的光分路器001
3.根據權利要求1或2所述電力專用通信網混合組網系統，其特徵在於:所述011'單元到0X1單元採用廣播傳輸的方式傳輸數據；所述0X1單元到0口單元採用10嫩多址接入方式傳輸數據。
4.根據權利要求1或2所述所述電力專用通信網混合組網系統，其特徵在於:所述0口單元設置在變電站內。
5.根據權利要求1或2所述所述電力專用通信網混合組網系統，其特徵在於:所述0X1單元設置在開閉所或配電房內。
【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 優先權日:2014年10月31日
【發明者】徐瑞林, 徐鑫, 陳濤, 朱珠, 雷娟, 張偉, 張明哲, 於艦 申請人:國網重慶市電力公司電力科學研究院, 國家電網公司, 重慶小目科技有限責任公司