一種高壓電力塔用的自組網lte微型基站的製作方法

2023-06-05 20:40:56

一種高壓電力塔用的自組網lte微型基站的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了電力通信和MESH無線自組織網絡【技術領域】的一種高壓電力塔用的自組網LTE微型基站。其技術方案是，所述終端包括上下兩個部分，上面的部分包括一個CT耦合供電模塊，以及相應的供電電路；下面的部分包括射頻板（TRB）、頻綜板（SYN）、數位訊號板(DSB)、基帶處理板(BPB)，以及定向天線。本實用新型的有益效果是，提供了一種抗幹擾能力強、通信質量好的高壓電力塔用的LTE微型基站，該基站能夠實現無線自組織網絡，可以實現自行網絡規劃配置、自行網絡操作、自行網絡優化；安裝有定向天線，能夠有效防止幹擾；採用CT耦合供電，能夠保證長期、穩定的電源供給。
【專利說明】—種高壓電力塔用的自組網LTE微型基站
【技術領域】
[0001]本發明屬於電力通信和MESH無線自組織網絡【技術領域】，具體涉及一種高壓電力塔用的自組網LTE微型基站。
【背景技術】
[0002]電網是國家發展的重要基礎設施，實現電網的安全穩定運行是一個關鍵性問題。為此，國家提出要建設統一堅強的智能電網的發展目標。其中，輸電線路智能監測是保障電網安全穩定運行的重要環節之一。
[0003]要實現輸電線路的智能監測，需要一個有效的、可靠的通信系統作為支撐。設計時需要考慮以下幾個問題:
[0004]①現行的通信基站有多種，可以分為宏基站、小基站、微型基站、微微型基站、家庭基站。隨著科技的發展，宏基站暴漏出的多種問題將使之最終退出歷史舞臺。同時，由於日益增長的數據流量需求，以及小基站與生俱來的運營和部署成本節約，蜂窩網基站架構正從傳統的宏基站轉變為分布式基站，小基站應用日益增多成為一個大方向。
[0005]②部分地區採用公共無線通信系統來解決監測數據的傳輸問題，導致數據傳送的可靠性和安全性差，且在大山、森林等需要監測的地帶無公網覆蓋，不能完全滿足高壓輸電線路監測通信需求。
[0006]③移動自組織網絡沒有嚴格的控制中心，所有節點的地位是平等的，是一種對等式網絡。節點能夠隨時加入和離開網絡，任何節點的故障都不會影響整個網絡的運行，具有高可靠性。利用無線自組織網絡技術，能夠更好的完善輸電線路監測的數據傳輸功能，從而實現對輸電線路周邊環境及環境參數的全天候監測，並能有效解決輸電線路的安全問題，保障安全可靠的電力輸送供應。
[0007]④對於設備取電問題，通常會根據實際情況，採用太陽能板取電等措施，但是在某些環境惡劣的地區，例如中國最北方的黑龍江，低溫嚴寒、大雪大風等極端天氣致使太陽能板積雪後不易清除、風阻大易損壞、蓄電池耐寒能力不足等問題。

【發明內容】

[0008]針對野外高壓電力塔之間的通信需求，並為克服以上問題，本發明提出了一種高壓電力塔用的自組網LTE微型基站。
[0009]本發明的技術方案是，一種高壓電力塔用的自組網LTE微型基站，其特徵在於，所述終端包括上下兩部分。上面的部分包括一個CT耦合供電模塊，以及相應的供電電路；下面的部分包括射頻板(TRB)、頻綜板(SYN)、數位訊號板(DSB)、基帶處理板(BPB)，以及定向天線。
[0010]其中，所述終端的CT供電模塊由電力輸電線從中穿過，掛載安裝在高壓輸電線路上，利用高壓輸電線路周圍感應的電磁能量獲得電能，給整個基站供電；
[0011]所述LTE微型基站連接射頻板(TRB)、頻綜板(SYN)、數位訊號板(DSB)、基帶處理板(BPB)等模塊，並擁有兩個定向天線，使其擁有較大的前向增益，而抑制後向信號，能有效防止幹擾。
[0012]所述終端採用時下最前沿的LTE (Long Term Evolution,長期演進)無線通信技術並融合了 mesh WiFi，能夠同時提供這兩種服務，可改善信號覆蓋半徑，並且安裝、運營成本低，傳輸距離遠。
[0013]本發明的有益效果是，提供了一種抗幹擾能力強、通信質量好的高壓電力塔用的LTE微型基站，該基站能夠實現無線自組織網絡，可以實現自行網絡規劃配置、自行網絡操作、自行網絡優化；安裝有定向天線，能夠有效防止幹擾；採用CT耦合供電，能夠保證長期、穩定的電源供給。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發明提供的一種高壓電力塔用的自組網LTE微型基站的整體結構示意圖；
[0015]圖2是本發明提供的一種高壓電力塔用的自組網LTE微型基站的網絡拓撲示意圖；
[0016]圖3是本發明提供的一種高壓電力塔用的自組網LTE微型基站在塔上位置示意圖；
[0017]圖4是本發明提供的一種高壓電力塔用的自組網LTE微型基站的自身結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖，對本發明作詳細說明。應該強調的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發明的範圍及其應用。
[0019]圖1是本發明提供的一種高壓電力塔用的自組網LTE微型基站的整體結構示意圖。圖1中，一種高壓電力塔用的自組網LTE微型基站包括101-LTE微型基站、102-至少一個網絡中繼節點。
[0020]每隔一段距離在鐵塔上安裝一個101-LTE微型基站，每個基站均可與相鄰的基站通信，其中某一個基站收到的來自其他基站的信息會轉發給鄰近的基站。對於兩個距離較遠的基站間的通信，可以在通信鏈路中增設102-網絡中繼節點，作為無線網絡的中繼，不僅接收本地應用模塊產生的信息，而且可以接收其他中繼設備發送的信息，並轉發給另一個中繼設備。
[0021]圖2是本發明提供的一種高壓電力塔用的自組網LTE微型基站的網絡拓撲示意圖。圖2中，一種高壓電力塔用的自組網LTE微型基站的網絡拓撲結構包括:201-LTE微型基站AP1、202-LTE微型基站AP2、203-LTE微型基站AP3、204-LTE微型基站AP4、兩個205-有線出口，形成一條沿輸電線路的鏈式無線自組織網絡。其中:
[0022]205-有線出口可以是電力系統中現有的輸電線塔上的電力光纜構成有線通信信道。一些有用的信息資源通過分布在OPGW沿線耐張塔上的接頭盒，利用基於OPGW電力光纖網絡，將信息傳遞到變電站，最終傳遞到相應的生產管理部門。
[0023]201-LTE 微型基站 AP1、202_LTE 微型基站 AP2、203_LTE 微型基站 AP3、204_LTE 微型基站AP4之間採用無線5.SG相同的channel組成一個無線多跳自組織網絡。基站AP2將採集到的信息傳送給鄰近的APl或AP3基站，APl則將AP2的信息通過205-有線出口傳送到網絡中去。如果其中一個基站節點失效，如基站AP2失效，則鄰近的節點則將數據傳送給基站APl或AP3，再由已經建立起的路徑，將信息轉發出去，從而形成一個具有雙重通信通道的網絡，避免由於節點失效引起通信故障，有效提高通信平臺的可靠性，保障數據可靠地傳輸。同時，為提高信息的安全性，自組織網絡設備採用了多重安全措施:將發送的無線信號進行加密，例如採用AES加密、WEP加密，在需要的地方利用密鑰進行解密；採用MAC地址接入控制列表，杜絕非法節點加入到網絡中；採用802.1x EAP驗證方式等安全措施，保證監測數據在無線自組網中傳輸的安全性與保密性。
[0024]圖3是本發明提供的一種高壓電力塔用的自組網LTE微型基站在塔上位置示意圖，包括301-LTE微型基站、302-絕緣子。其中:
[0025]所述301- LTE微型基站是掛接在高壓輸電線上的，即電力輸電線穿過所述基站終端的上部CT供電模塊。CT供電模塊，是一種利用高壓輸電線路周圍感應的電磁能量獲得電能的新型感應取電裝置。該裝置將輸電導線周圍的電磁能量轉化為電能，為安裝在附近的電氣設備提供長期、穩定的電源。
[0026]取電設備CT提供的電壓本身是高壓，因此在為設備供電時會使設備也處在高電位上，如果利用感應取電供電的設備直接與零電位相連會造成對地短路現象。這樣，所有利用感應取電供電的設備均不能直接與處於零電位的鐵塔相連，應利用302-絕緣子等材料將基站設備與鐵塔絕緣。於是本發明採用將LTE微型基站通過302-絕緣子掛接在高壓輸電線上的方法。也可以採用OPPC接頭盒實現高低壓絕緣，同樣解決了高壓輸電線路上設備的電源供給問題。
[0027]圖4是本發明提供的一種高壓電力塔用的自組網LTE微型基站的自身結構示意圖，包括401-CT供電模塊、402-定向天線、403-射頻板(TRB)、404-頻綜板(SYN)、405-數位訊號板(DSB)、406_基帶處理板(BPB)。其中:
[0028]401-CT供電模塊由高壓輸電線穿過，掛接在高壓輸電線上，通過感應取電，利用高壓輸電線路周圍感應的電磁能量獲得電能，從而為整個基站提供長期、穩定的電源。
[0029]402-定向天線在某一個或某幾個特定方向上發射及接受電磁波特別強，而在其他的方向上發射及接受的電磁波則為零或極小。它能夠獲得較大的前向增益，抑制後向信號。同時，定向天線還具有增加輻射功率的有效利用率，增加保密性，增強抗幹擾能力等優點。本發明採用定向天線作為基站的傳輸天線，並增設一個天線，其中一個正面朝向網絡鏈路中的遠端基站，另一個正面朝向前一遠端基站，使更有利於信號傳輸。
[0030]403-射頻板(TRB)是遠端射頻單元(WRRU)與天饋系統之間的接口部分，實現低中頻信號與射頻信號之間的轉換功能。每個WRRU包括一定數量相同的TRB，每個TRB上設計了一個射頻收發信機。
[0031]404-頻綜板(SYN)的功能是通過數位訊號板(DSB)為TRB板提供射頻本振信號和中頻本振信號；實現射頻發射通道的自動校準和射頻接收通道的自動校準。
[0032]405-數位訊號板(DSB)實現WRRU與寬帶無線接入基帶單元(WBBU)之間的光纖接口，完成基帶信號與低中頻信號的上下變頻，並對WRRU的溫度、電流等監控，為SYN板提供本振時鐘源，提供射頻控制時序等功能。[0033]406-基帶處理板(BPB)是WBBU、WRRU的基帶處理部分，作為基站的系統控制和數據處理單元，實現全部的空中接口 L1、L2、L3層信令協議處理、產生基站時序，通過DSB板控制TRB板工作、控制SYN板實現本振輸出和校準功能。
[0034]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求的保護範圍為準。
【權利要求】
1.一種高壓電力塔用的自組網LTE微型基站，其特徵在於，所述終端包括上下兩部分；上面的部分包括一個CT耦合供電模塊以及相應的供電電路；下面的部分包括射頻板(TRB)、頻綜板(SYN)、數位訊號板(DSB)、基帶處理板(BPB)以及定向天線；其中，所述終端的CT供電模塊由電力輸電線從中穿過，掛載安裝在高壓輸電線路上，利用高壓輸電線路周圍感應的電磁能量獲得電能；所述LTE微型基站連接射頻板(TRB )、頻綜板(SYN)、數位訊號板(DSB)、基帶處理板(BPB)等模塊，並擁有兩個定向天線。
2.根據權利要求1所述的一種高壓電力塔用的自組網LTE微型基站，其特徵在於，所述無線終端連接兩個定向天線，能夠在某一個或某幾個方向上發射和接收非常強的電磁波信號。
【文檔編號】H04W84/18GK203574870SQ201320102772
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年3月7日 優先權日:2013年3月7日
【發明者】龔鋼軍, 陸俊, 段瑞超, 宋桂林, 孫毅, 郝建紅 申請人:華北電力大學