新型無線公網中繼器及其數據傳輸方法與流程

2023-05-02 10:50:26

本發明具體涉及一種新型無線公網中繼器及其數據傳輸方法。

背景技術：

隨著國家經濟技術的發展和人們生活水平的提高，電能已經成為了人們生產和生活中必不可少的二次能源。

同時，隨著智能電網技術的發展和用電信息採集器系統的全面建設，無線通信網絡的可靠性和高效性已經得到社會的廣泛認可，但我國的無線公網還未實現100%全覆蓋，一些偏遠地方、山區、地下室還存在通訊盲點，導致其內置無線公網通信模塊無法上線，以至於無法與系統主站進行數據通信，從而致使系統的抄表成功率不高，達不到自動化抄表的預期效果。

因此，現在已經出現了基於無線中繼實現的遠程電力抄表系統，採用無線中繼單元和無線網關，來解決gprs信號覆蓋不到，存在通信盲點問題，通過這種策略將集中器抄收到的數據發送到gprs信號比較好的地方，使得主站與集中器之間通信順暢。無線公網信號中繼器主要是通過寬帶載波方式將無線公網信號傳遞給位於信號盲區的終端，該中繼器主要包括三個部分：數據轉換單元、本地單元、遠程單元，具體如圖1所示。先把盲區原終端上的上行遠程通信模塊置於信號良好區域的中繼器遠程單元中，終端通過數據轉換單元與中繼器本地單元聯連接，然後通過寬帶載波方式與中繼器遠程單元通信，將數據傳輸給此時有信號的遠程通信模塊，從而達到與主站正常通信的目的。數據轉換單元和本地單元是通過標準網線直通連接，本地單元和遠程單元通過電力線載波通信。

但是，現有的無線公網通信中繼器採用一臺終端連接中繼器的通信方式，造成了資源的很大浪費；在現場安裝位置有限的情況下，將導致沒有空間同時上掛多臺中繼器。

技術實現要素：

本發明的目的之一在於提供一種能夠同時連接多臺終端的新型無線公網中繼器。

本發明的目的之二在於提供一種所述新型無線公網中繼器的數據傳輸方法。

本發明提供的這種新型無線公網中繼器，包括本地單元和遠程單元；本地單元和遠程單元通過電力線連接；所述遠程單元包括電源模塊、載波通信模塊、控制模塊和遠程通信模塊，電源模塊給遠程單元供電，載波通信模塊通過電力線與本地單元連接並通信，控制模塊與載波通信模塊和遠程通信模塊連接，通過遠程通信模塊將載波通信模塊接收的數據對外發送，或者通過遠程通信模塊接收數據信號並通過載波通信模塊發送到本地單元；所述本地單元包括交換機模塊、載波通信模塊、控制模塊和電源模塊，電源模塊給本地單元供電，交換機模塊用於同時連接多臺終端並通信，控制模塊與載波通信模塊連接並用於控制載波通信模塊的通信，載波通信模塊與交換機模塊連接並用於通過交換機模塊讀取終端的數據信心並上傳給遠程單元，或者接收遠程單元下發的控制命令並通過交換機模塊下發給終端。

所述的交換機模塊與終端的連接為通過乙太網連接。

所述的遠程通信單元為gprs、3g或4g遠程通信單元。

所述的交換機模塊為由型號為ar8236的交換機晶片構成的電路。

所述的載波通信模塊為由型號為qca6411的電力線載波通信晶片構成的電路。

本發明還公開了一種所述新型無線公網中繼器的數據傳輸方法，包括如下步驟：

s1.終端將需要上傳的數據信息通過乙太網發送至本地單元；

s2.本地單元的交換機模塊對終端上傳的數據信息進行整理並發送至本地單元的載波通信模塊；

s3.本地單元的載波通信模塊將接收的數據信息，通過電力線以電力線載波通信方式發送給遠程單元的載波通信模塊；

s4.遠程單元的載波通信模塊將接收的數據信息通過遠程單元的控制模塊上傳給遠程單元的遠程通信模塊並對外進行無線發送；

s5.遠程單元的遠程通信模塊接收外部發送的數據信息並通過遠程單元的的控制模塊下發給遠程單元的載波通信模塊；

s6.遠程單元的載波通信模塊將接收的數據信息，通過電力線以電力線載波通信方式發送給本地單元的載波通信模塊；

s7.本地單元的載波通信模塊將將接收的數據信息通過交換機模塊下發給對應的終端。

本發明提供的這種新型無線公網中繼器及其數據傳輸方法，通過本地單元的交換機模塊連接多個終端，並通過電力線載波通信的方式與遠程單元連接，而遠程單元則通過遠程通信模塊與外部進行無線通信，從而使得本發明的新型無線公網中繼器能夠同時連接多臺終端，大大降低了電力系統的成本，節約了大量的公共資源。

附圖說明

圖1為現有的通信中繼器的功能模塊圖。

圖2為本發明的新型無線公網中繼器的本地單元的功能模塊圖。

圖3為本發明的新型無線公網中繼器的本地單元的交換機模塊的電路原理圖。

圖4為本發明的新型無線公網中繼器的本地單元的交換機模塊的乙太網接口的電路原理圖。

圖5為本發明的新型無線公網中繼器的本地單元的交換機模塊的載波通信模塊的電路原理圖。

圖6為本發明的新型無線公網中繼器的遠程單元的功能模塊圖。

圖7為本發明的新型無線公網中繼器的遠程單元的載波通信模塊的電路原理圖。

圖8為本發明的新型無線公網中繼器的遠程單元的載波通信模塊的載波發送電路的電路原理圖。

圖9為本發明的新型無線公網中繼器的遠程單元的載波通信模塊的載波接收電路的電路原理圖。

圖10為本發明方法的方法流程圖。

具體實施方式

如圖2所示為本發明的新型無線公網中繼器的本地單元的功能模塊圖：本地單元主要包括交換機模塊、載波通信模塊、控制模塊、電源模塊、指示燈、按鍵、電池電壓採樣電路和電池充放電控制電路；電源模塊給本地單元供電；多個終端通過乙太網連接交換機模塊，載波通信模塊連接在控制模塊與交換機模塊之間；指示燈與載波通信模塊連接，用於指示載波通信模塊的工作狀態；按鍵用於對控制模塊發出控制指令，電池電壓採樣電路用於採樣電源模塊中電池的電壓並上傳控制模塊；控制模塊還通過電池充放電控制電路連接電源模塊中的電池，用於對電池進行充電和放電控制。

當本地單元讀取終端數據時，終端通過乙太網將終端數據上傳交換機模塊，交換機模塊將數據轉發給載波通信模塊，載波通信模塊則根據控制模塊的控制信號將終端數據通過plc載波通信方式發送給遠程模塊。

而當本地單元接收遠程單元的控制信號並下發給終端時，載波通信模塊接收遠程單元下發的數據並進行解析，然後傳遞給交換機模塊，交換機模塊再將指令通過乙太網轉發給對應的終端。

如圖3所示為本發明的新型無線公網中繼器的本地單元的交換機模塊的電路原理圖：交換機模塊為由型號為ar8236的交換機晶片構成的電路；交換機晶片ar8236的9腳和10腳連接晶振電路（由晶振y2和電容c96、c100構成）；晶片的14~17腳通過乙太網接口電路連接第一終端，24~27引腳通過乙太網接口電路連接第二終端，29~32引腳通過乙太網接口電路連接第三終端，34~37引腳則通過乙太網接口電路連接第四終端。

如圖4所示為本發明的新型無線公網中繼器的本地單元的交換機模塊的乙太網接口的電路原理圖：交換機晶片與終端的連接均通過乙太網接口電路，而且各終端連接的乙太網接口電路均相同；圖中所示的乙太網接口電路為連接第一埠的乙太網接口電路；乙太網接口包括兩路接收信號（接收正p0_rx+和接收負p0_rx-）和兩路發送信號（發送正p0_tx+和發送負p0_tx-），其中接收正信號和接收負信號各自通過一個濾波電阻（r126和r127）後再通過濾波電容（c141）接地，發送正信號和發送負信號同樣各自通過一個濾波電阻（r128和r129）後再通過濾波電容（c142）接地；此外，兩路接收信號和兩路發送信號均通過型號為ths9016s的網絡變壓器與終端連接。

如圖5所示為本發明的新型無線公網中繼器的本地單元的交換機模塊的載波通信模塊的電路原理圖：載波通信模塊為由型號為qca6411的電力線載波通信晶片構成的電路；晶片的37~38號引腳連接由晶振y1、電容c262和電容c265構成的晶振電路；晶片的29~32號引腳為載波通信的信號引腳，與遠程單元的載波通信模塊連接。

如圖6所示為本發明的新型無線公網中繼器的遠程單元的功能模塊圖：遠程單元主要包括電源模塊、載波通信模塊、指示燈、控制模塊、遠程通信模塊、指示燈、電池電壓採樣、電池充放電控制電路和紅外通信模塊；載波通信模塊與控制模塊連接，指示燈用於指示載波通信模塊的工作狀態；第二指示燈與控制模塊連接，用於指示控制模塊的工作狀態；電池電壓採樣電路與控制模塊連接，用於檢測電源模塊的電池電壓並將檢測信息傳入控制模塊；電池充放電控制電路與控制模塊連接，用於接收控制模塊的控制信息並對電源模塊內的電池進行充放電控制；紅外通信模塊與控制模塊連接，用於控制模塊與外部進行紅外數據傳輸；遠程通信模塊與控制模塊連接。

在遠程單元接收本地單元上傳的數據信號時，載波通信模塊將數據進行解析並上傳給控制模塊，控制模塊將數據再通過遠程通信模塊對外進行發送；而在遠程單元接收外部發送的數據信息並發送給本地單元時，遠程通信模塊接收外部發送的數據信息，解析後發送控制模塊，控制模塊則將數據信息通過載波通信模塊調製到電力線上從而發送給本地單元。

如圖7所示為本發明的新型無線公網中繼器的遠程單元的載波通信模塊的電路原理圖：遠程單元的載波通信模塊也由型號為qca6411的載波通信晶片構成；晶片的37和38號連接由晶振y1、電容c19和c20構成的晶振電路；晶片的29~31以及33號引腳為載波通信晶片的通信引腳，與本地單元的載波通信模塊連接。

如圖8所示為本發明的新型無線公網中繼器的遠程單元的載波通信模塊的載波發送電路的電路原理圖：載波通信晶片的通信引腳包括發送引腳和接收引腳，分別連接發送信號線和接收信號線；發送信號線包括發送正信號和發送負信號；發送正信號分別通過保護二極體d17連接地信號，也通過保護二極體d18連接電源正信號，還通過濾波電容c117和c118輸出發送正信號（pa_tx+）；發送負信號也通過同樣的電路輸出。

如圖9所示為本發明的新型無線公網中繼器的遠程單元的載波通信模塊的載波接收電路的電路原理圖：同樣的，載波通信晶片的接收引腳包括接收負引腳和接收正引腳；接收正信號（pa_rx+）和接收負信號（pa_rx-）均各自通過濾波電阻（r76和r79）、濾波電容（c119和c135）後，再通過多級濾波電路（包括電感l14和l16~l20，電容c122、c125、c127、c134、c131和c132，以及電阻r77）後，再次通過由保護二極體d19和d20構成的保護電路從而連接接收正引腳和接收負引腳。

如圖10所示為本發明方法的方法流程圖：本發明提供的這種所述新型無線公網中繼器的數據傳輸方法，包括終端通過本地單元上傳數據到遠程單元的步驟和終端從本地單元接收遠程單元下發數據的步驟，其具體包括如下步驟：

s1.終端將需要上傳的數據信息通過乙太網發送至本地單元；

s2.本地單元的交換機模塊對終端上傳的數據信息進行整理並發送至本地單元的載波通信模塊；

s3.本地單元的載波通信模塊將接收的數據信息，通過電力線以電力線載波通信方式發送給遠程單元的載波通信模塊；

s4.遠程單元的載波通信模塊將接收的數據信息通過遠程單元的控制模塊上傳給遠程單元的遠程通信模塊並對外進行無線發送；

s5.遠程單元的遠程通信模塊接收外部發送的數據信息並通過遠程單元的的控制模塊下發給遠程單元的載波通信模塊；

s6.遠程單元的載波通信模塊將接收的數據信息，通過電力線以電力線載波通信方式發送給本地單元的載波通信模塊；

s7.本地單元的載波通信模塊將將接收的數據信息通過交換機模塊下發給對應的終端。