一種用於密集輸電通道的混合組網系統的製作方法
2023-05-10 23:00:26 2
專利名稱：一種用於密集輸電通道的混合組網系統的製作方法
技術領域：
—種用於密集輸電通道的混合組網系統技術領域[0001]本實用新型涉及一種混合組網系統，尤其是涉及一種用於密集輸電通道的混合組網系統。
背景技術：
[0002]目前，國內採用混合組網技術在密集型輸電通道中的應用取得了一些成果，但是， 就目前的整體情況來看效果不甚明顯，在實際使用上存在明顯的不足。就其原因，通信手段主要依賴於公共無線網絡，如GPRS/CDMA/3G等，而利用無線公網存在如下種種缺陷和弊端[0003]公網的覆蓋面有限，尤其是難以覆蓋特/超高壓密集輸電線路全程，在輸電線路運行中，越是高山大嶺、人跡罕至、沒有信號或信號較弱的地區，越需要保持通信的暢通。[0004]公網提供的服務種類和數據速率有限，由於傳輸帶寬受到限制，需要將傳輸信息打包並切割成小塊，分批發送。對於單通道數據採集量很小的情況下，帶寬可滿足需求，對於密集通道多數據採集及視頻等，一般只可傳輸解析度不是很高的照片，每分鐘十幾張，難以滿足數據及視頻等數據即時、流暢、高清等要求的業務。[0005]公網本身的安全性較低，導致採用公網傳輸方式在密集輸電通道中無法通過內網形成系統資源共享，即交互式和開放式程度不高，信息孤島普遍存在，對使用網內的用戶造成極大不便。[0006]公網收費服務將導致運維成本很高，增加了運行單位的費用支出，為大面積推廣使用帶來障礙。[0007]網絡管理困難，一旦系統進行改動或出現故障，必須與電信運營商協商解決，處理問題的時間無法保證，從而威脅電力系統的安全運行。[0008]因此，適時開展混合組網技術在密集輸電通道中的研究，對打通整條線路的通信網，提高智能電網密集輸電通道監測的科學技術水平，積累項目技術經驗，乃至在推廣實施具有深遠的意義。實用新型內容[0009]本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種增強了通信網絡的健壯性、提高了信息數據傳輸速率、減少了網絡通信費用的用於密集輸電通道的混合組網系統。[0010]本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現[0011]一種用於密集輸電通道的混合組網系統，其特徵在於，包括依次連接的現場網絡段、遠程網絡段和數據網絡段，所述的現場網絡段由OPGW光纖接入點和無線網絡接入點組成的無線閉環網，所述的OPGW光纖接入點設在匯集點的鐵塔上，所述的無線網絡接入點設在所有鐵塔上，所述的遠程網絡段為OPGW光網絡，該OPGW光網絡的匯聚節點設在輸電線路的二端變電站上，所述的數據網絡段為電力信息專用內網。[0012]所述的無線網絡接入點為無線MESH接入點或無線WIFI接入點。[0013]所述的遠程網絡段通過路由器與數據網絡段連接。[0014]與現有技術相比，本實用新型具有以下優點[0015]I)增強了通信網絡的健壯性[0016]針對公共無線網絡信號覆蓋不全，只能單向傳輸等諸多缺陷，該技術採用的OPGW 光網絡與無線Mesh網絡組成的混合組網技術避開了信號覆蓋問題，兩者自身及相互之間總共形成了 3個閉環網，並且信息數據能夠實現雙向傳輸，極大地增強了網絡傳輸的安全性和可靠性。[0017]2)提高了信息數據傳輸速率[0018]對於公共無線網絡傳輸速率(3G傳輸速率通常為幾百Kb，2G就更慢了)，傳輸連續清晰視頻仍存在問題。[0019]該技術所選用的乙太網光端機其數據埠交換傳輸能力為100Mb，交換與匯接後的光信道傳輸能力(背板帶寬)達32Gb，按無線信道最大54Mbps/條的傳輸容量，可確保 50條以上的無線鏈路匯接並傳輸。所以該技術讓高清流暢視頻傳輸變成了現實。[0020]3)減少了網絡通信費用[0021]該技術在密集型線路走廊中，簡化設備、多點採集、集中傳輸。提高安全穩定、系統帶寬高，多路視頻的實時傳輸成為可能、和公網通信方式相比，能夠減少通信費用支出，減少維護量，提高系統安全性。
[0022]圖I為本實用新型的結構示意圖；[0023]圖2為本實用新型的應用結構示意圖。
具體實施方式
[0024]
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。[0025]實施例[0026]如圖I、圖2所示，一種用於密集輸電通道的混合組網系統，包括依次連接的現場網絡段I、遠程網絡段2和數據網絡段3，所述的現場網絡段I由OPGW光纖接入點12和無線網絡接入點11組成的無線閉環網，所述的OPGW光纖接入點設在匯集點的鐵塔上，所述的無線網絡接入點設在所有鐵塔上，所述的遠程網絡段2為OPGW光網絡，該OPGW光網絡的匯聚節點設在輸電線路的二端變電站上，所述的數據網絡段3為電力信息專用內網。[0027]信在密集輸電通道中佔有很重要的地位，通過通信的手段可以將密集通道上採集到的各種監測信息傳送到運行單位的數據伺服器以實現集中監測的功能；然而目前在電網中並沒有一個現成的通信系統可以直接用於密集輸電通道的監測系統，因此如何正確地利用現有技術，建立貫通整條線路的通信網絡是非常必要的。[0028]目前，幾乎所有IlOkv以上輸電線路都架設了特種通信光纜，主要為架空光纖複合地線OPGW和全介質自承式光纜ADSS。從目前實際使用情況看，其中都有大量空閒的纖芯。因此可以利用輸電線路這一獨有的資源來構建貫通整條線路的混合組網通信技術。[0029]根據OPGW的線纜出廠長度標準和實際架設特點，其兩個光纖接續盒之間的最大距離不超過5公裡。在具有光纖接續盒的線路杆塔處，作為AP接入點，對於無光纖接頭盒的密集通道杆塔，可採用寬帶無線組網(MESH/WIFI)技術，把該杆塔的相關數據傳輸到鄰近光纖接續點處的AP設備，再通過該點進入電力信息網，完成對各級杆塔數據和視頻的實時在線監測組網方式。[0030]系統在各光纖接入點採用光節點乙太網交換機並與寬帶無線區域網共同組成統一的混合數據傳輸乙太網，以光通信網方式在輸電線路兩端變電站實現數據落地，並通過變電站的內部信息網(或專用VPN信道)接入各市/省/網監測中心。監測中心通過電力專用網與網內上級或其它橫向監測系統相連，實現數據共享。[0031]混合組網技術構建密集輸電通道的監測系統，可覆蓋整條密集輸電通道線路。[0032]利用此技術組成的監測系統總共涉及到如下三個網絡段[0033]現場網絡段(無線閉環網)[0034]採用OPGW光纖和MESH無線網混合通信方案。無線網絡技術遵循IEEE802. 11系列無線區域網通信標準，現場網絡工作在頻率5. SGHz的ISM頻段上，總的接入數據帶寬可達到54Mb/s，中繼部分頻段在5. 8GHz上，數據傳輸速率為2 54Mb/s，一般數據終端帶寬 lOOkpbs，視頻終端帶寬分配為3Mpbs。OPGW光纖接入點之間採用寬帶數字無線多跳傳輸技術，當某OPGW光纖接入點故障時，其它OPGW光纖接入點可自動識別並接入相鄰的OPGW光纖接入點，不影響其它杆塔的數據傳輸，因此單就無線網絡來看其本身是一個閉環網(即無線閉環網)，提高了通信的可靠性。[0035]遠程網絡段(光纖閉環網)[0036]採用OPGW光網絡通信方案，匯聚節點設置在線路的二端變電站，由中繼匯聚和數據網接入點組成。當某一方向光纜故障能通過另一方向的光纜進行正常數據傳輸，不影響其它杆塔數據及視頻的採集與傳輸(某段光纖故障不影響系統監測的光網絡自愈功能)。 所以對於光網絡通信而言，本身也是構成了一個閉環網(即光纖閉環網)，增強了混合組網系統的健壯性。[0037]數據網絡段(光纖與無線閉環網)[0038]根據電力二次系統安全防護規定，堅持安全分區、網絡專用、橫向隔離、縱向認證的原則，本技術傳輸的各種信息數據可以從密集輸電通道線路的兩端變電站選擇就近落地，將信息數據根據電力相關規定納入到相應的管理信息大區(如I、II、III、IV等)。各種信息數據通過線路二端變電站的路由器接入電力信息內網，因此其中一端的變電站故障不影響整條線路信息數據的傳輸，因此該技術中光網絡和無線網絡兩者之間也形成了一個閉環網(即光纖與無線閉環網)，實現了各種信息數據的資源共享。[0039]「網絡風暴」問題的解決[0040]本技術的網絡構成，確定各密集輸電通道杆塔及變電站數據落地後與監測中心的物理連接方式，參考OSI參考模型，網絡數據通信採用分層結構化技術，整個網絡的通信功能分為7層。由低層至高層分別是物理層、數據鏈路層、網絡層、運輸層、會話層、表示層、 應用層。每一層都有特定的功能，並且上一層利用下一層的功能所提供的服務。[0041]在OSI參考模型中，各層的數據並不是從一端的第N層直接送到另一端的，而是採用自第N層的數據在垂直的層次中自上而下地逐層傳遞直至物理層，在物理層的兩個端點進行物理通信，我們把這種通信稱為實通信。而對等層由於通信並不是直接進行，因而稱為虛擬通信。[0042]更具體的說，自變電站傳輸到局端的數據通信採用的簡單的數據幀傳輸方式，是基於最下層即物理層的數據傳輸，也是一種點對點的實際物理信道的傳輸方式。而相關領導在辦公室通過區域網與其他領導進行交流是在兩個應用層之間通過虛擬的信道進行的。[0043]網絡風暴在物理層這一透明信道上無法識別，解決的辦法是在OSI的第二層，及數據鏈路層予以解決。[0044]可以發現，所有網絡風暴的產生都是由於數據傳輸通道形成了物理層面的閉環， 造成了數據傳輸的「短路」，導致通道內大量的無用數據堆積阻塞，形成網絡癱瘓。[0045]數據鏈路層的作用是[0046]在物理層提供的服務基礎上，數據鏈路層在通信實體上建立數據鏈路連接；傳輸以幀為單位的數據包；採用差錯控制與流量控制方法，使有差錯的物理線路變成無差錯的數據鏈路。在此層面上識別和控制數據傳輸路徑，切斷數據傳輸中的閉環是可以解決網絡風暴的形成和危害。[0047]國際 IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)組織提出了具體解決措施，措施的核心就是把閉環網通過網絡通信協議改造為樹狀網，即網絡的「生成樹協議IEEE 802. IX」 (STP) (X = I、Q)。但是，這種改造形成的切斷是軟切斷，當出現閉環路徑故障時，協議會自動將斷開的鏈路癒合，保證數據鏈路的暢通。[0048]生成樹協議(STP)是一種第二層管理協議，它通過有選擇性地阻塞網絡冗餘鏈路來達到消除網絡二層環路的目的，同時具備鏈路的備份功能。[0049]生成樹協議和其他協議一樣，是隨著網絡的不斷發展而不斷更新換代的。「生成樹協議」是一個廣義的概念，並不是特指IEEE 802. ID中定義的STP協議，而是包括STP以及各種在STP基礎上經過改進了的生成樹協議。[0050]對於數據在變電落地後接入的網絡交換機和監測中心的網絡交換機均帶有STP 協議，確保落地後的數據在內部區域網中無法形成「網絡廣播風暴」。[0051]為了避免光纖接頭盒之間由於無線設備的接入而形成「網絡廣播風暴」，本技術中的乙太網光交換機、寬帶無線接入設備均具有STP協議包，即有效的避免網絡風暴，又確保每個光纖接頭盒區間形成冗餘備份數據通道。[0052]本技術已經通過了實際項目的驗證，設計上實現了如上所述，有效的避免了 「網絡廣播風暴」的發生。[0053]傳輸信道質量高，即信道誤碼率低[0054]對於系統幹線信道的OPGW而言,其傳輸媒介不易受到外界幹擾,傳輸信號穩定， 信道誤碼率優於IX 10-9，對傳輸質量的影響可以不予考慮。[0055]為保證傳輸質量，本技術所選用的寬帶無線設備採用直接序列擴頻技術。[0056]直接序列擴頻DSSS (Direct Sequence spread spectrum)設備遵循 IEEE802. 11 標準製造，是直接利用具有高碼率的擴頻碼系列採用各種調製方式在發端擴展信號的頻譜， 而在收端，用相同的擴頻碼序列去進行解碼，把擴展寬的擴頻信號還原成原始的信息。[0057]直接序列擴頻(DSSS)技術最大優點是抗幹擾性強。抗幹擾是擴頻通信主要特性之一，比如信號擴頻寬度為100倍，窄帶幹擾基本上不起作用，而寬帶幹擾的強度降低了 100倍，如要保持原幹擾強度，則需加大100倍總功率，這實質上是難以實現的。因信號接收需要擴頻編碼進行相關解擴處理才能得到，所以即使以同類型信號進行幹擾，在不知道信號的擴頻碼的情況下，由於不同擴頻編碼之間的不同的相關性，幹擾不起作用。由於DSSS 的特點，使其大量應用於解決現代無線區域網路所遇到的幹擾大、短距離、超帶寬的傳輸問題。因此相對於公共無線網絡的數據傳輸，此技術的傳輸信道質量高，即信道誤碼率低的優勢顯而易見。[0058]傳輸信道的帶寬[0059]該技術所選用的乙太網光端機其數據埠交換傳輸能力為100Mb，交換與匯接後的光信道傳輸能力(背板帶寬)達32Gb，按無線信道最大54Mbps/條的傳輸容量，可確保 50條以上的無線鏈路匯接並傳輸。所以視頻傳輸在光纖交換機網中不存在任何問題，隨時可以傳輸連續高清的視頻。[0060]所選用的寬帶數字無線設備的單跳(點對點)帶寬數率為54Mbps，每增加一跳， 其帶寬按2的冪次下降。在實際項目應用中無線設備跳3 4跳不存在任何問題。[0061]這樣的傳輸速率對於公共無線網絡(2G或3G)來說都是望塵莫及的。[0062]信息數據傳輸的安全性[0063]在整個技術中接入各變電站之後的網絡系統為電力專網，光纖環網也是電力專網的一部分，與外界是物理隔離的。系統數據安全性的薄弱點是無線MESH網絡鏈路之間，針對這一問題該技術採用了兩項保護措施[0064]第一無線MAC地址過濾。無線MESH設備支持該功能。每一個網絡設備，不論是有線還是無線，都有一個唯一的標識叫做MAC地址(媒體訪問控制地址)。這些地址一般表示在網絡設備上，啟用無線MAC地址過濾功能,設置只允許(Permit only)選項,編輯修改 MAC過濾列表，把允許訪問網絡的機器的網卡的MAC地址添加到這個表中，安全性得到很大保證。[0065]第二WEP有線等效加密(Wired Equivalent Privacy, WEP)是個保護無線網絡 (Wi-Fi)的資料安全體制。WEP的設計是要提供和傳統有線的區域網路相當的機密性，而依此命名的。在無線MESH無線路由器中，選擇加密的位數128位，一般來說可以滿足普通的安全需要。權利要求1.一種用於密集輸電通道的混合組網系統，其特徵在於，包括依次連接的現場網絡段、遠程網絡段和數據網絡段，所述的現場網絡段由OPGW光纖接入點和無線網絡接入點組成的無線閉環網，所述的OPGW光纖接入點設在匯集點的鐵塔上，所述的無線網絡接入點設在所有鐵塔上，所述的遠程網絡段為OPGW光網絡，該OPGW光網絡的匯聚節點設在輸電線路的二端變電站上，所述的數據網絡段為電力信息專用內網。
2.根據權利要求I所述的一種用於密集輸電通道的混合組網系統，其特徵在於，所述的無線網絡接入點為無線MESH接入點或無線WIFI接入點。
3.根據權利要求I所述的一種用於密集輸電通道的混合組網系統，其特徵在於，所述的遠程網絡段通過路由器與數據網絡段連接。
專利摘要本實用新型涉及一種用於密集輸電通道的混合組網系統，包括依次連接的現場網絡段、遠程網絡段和數據網絡段，所述的現場網絡段由OPGW光纖接入點和無線網絡接入點組成的無線閉環網，所述的OPGW光纖接入點設在匯集點的鐵塔上，所述的無線網絡接入點設在所有鐵塔上，所述的遠程網絡段為OPGW光網絡，該OPGW光網絡的匯聚節點設在輸電線路的二端變電站上，所述的數據網絡段為電力信息專用內網。與現有技術相比，本實用新型具有增強了通信網絡的健壯性、提高了信息數據傳輸速率、減少了網絡通信費用等優點。
文檔編號H04L12/28GK202818341SQ20122045384
公開日2013年3月20日 申請日期2012年9月6日 優先權日2012年9月6日
發明者高松林 申請人:上海欣影電力科技發展有限公司