專利名稱：一種載波通信多業務接入平臺系統及方法
技術領域：
本發明涉及數據處理技術，更具體地說，涉及一種載波通信多業務接入平臺系統及方法。
背景技術：
現有技術中常見的電力線數據傳輸技術一般采用頻移鍵控法調試方式(英文簡寫為FSK)，可在有強噪聲干擾的中低壓配電線上實現數據傳輸，可滿足電力監控設備通過電力線進行數據通信的需求。其數字信號接口采用RS-232或RS-485接口，可與現有的配電自動化終端RTU、FTU、TTU、DTU以及負荷控制等裝置互聯，應用于配電自動化、中小水電站電能采集與監控、遠程抄表、配變監測、油田遠程監控等系統的數據通信。由于采用FSK調試方式，其傳輸速率最高7. 5k，無法跨越多級分支箱，穩定性不高。現有技術中也有一些 電力線數據傳輸技術采用正交頻分復用調試方式(英文簡寫為0FDM)，耦合器配合方面存在問題，導致信號衰減過大，不能進行跨變壓器傳輸數據。現有一種電力線通信的標準化規范G3-PLC主要應用于集中抄表領域。G3-PLC技術采用先進的寬帶通信技術，在有噪聲的電力線環境下，可達到300kbps的速率。G3-PL技術采用OFDM調試方式，在多個載波上發送數據，這有助于開發人員有效避免特定頻率的干擾和進行跨變壓器傳輸數據。此外，G3-PLC技術具有可靠的工作模式、高效帶寬信道編碼技術以及內置的糾錯機制，即使在噪聲比信號強的情況下，仍然保證數據的可靠傳輸。
發明內容
本發明要解決的技術問題在于，提出一種載波通信接入平臺系統。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種載波通信多業務接入平臺系統，包括至少一載波通信設備分別作為節點組成通信網絡，節點間采用帶有DBPSK、DQPSK, D8PSK調制和前向糾錯的OFDM技術、自適應載頻選擇技術和可編程陷波機制，通過中/低壓配電線進行跨變壓器數據傳輸；至少一載波通信設備通過數據接口與外部網絡設備和/或服務器通信。優選地，上述載波通信多業務接入平臺系統還包括以太網、RS232、RS485、GPRS,CAN和/或433MHZ、2. 4GHz頻段無線傳輸數據接口 ；外部網絡設備和/或服務器通過至少一數據接入方式與載波通信多業務接入平臺系統建立連接，實現多業務綜合接入。優選地，上述至少一載波通信設備包括至少一中壓主設備，作為主節點；以及至少一載波通信設備包括至少一中壓從設備和/或低壓從設備，分別作為從節點。優選地，上述至少一載波通信設備分別上電，至少一從節點分別通過電力線發送注冊報文，主動向一主節點注冊；主節點分別驗證至少一從節點，對其分配網絡標識及設備標識；主節點依據網絡標識及設備標識與至少一從節點通信；對于從節點離開載波通信多業務接入平臺系統的，主節點將收回從節點對應的標識資源。優選地，上述至少一主節點和/或從節點分別生成IP地址用于對載波通信設備的管理和電力調度規約的交互；外部網絡設備和/或服務器訪問至少一主節點和/或從節點，是通過訪問其生成的IP地址，相應的數據報文通過自動路由到達相應節點。優選地，對于第一主節點與第一從節點距離過遠以致載波信號差，影響通信的情況，至少一主節點和/或從節點自動選擇是否需要中繼；對于確定需要中繼的，與第一主節點與第一從節點連接于同一條線路上的第二從節點充當代理角色，對第一主節點與第一從節點之間發送的載波信號進行中繼。優選地，上述至少一載波通信設備分別采用自動重復請求技術進行數據傳輸錯誤檢測；和/或至少一載波通信設備分別采用智能動態技術，基于信道條件選擇接入傳輸速
率最高的信道。優選地，上述至少一載波通信設備分別包含至少一放大器，輸出功率大于等于2瓦。 本發明還提出一種載波通信多業務接入方法，基于至少一載波通信設備實現載波通信多業務接入，包括至少一載波通信設備分別作為主節點及從節點組成通信網絡的步驟；至少一載波通信設備之間分別通過中/低壓配電線進行數據傳輸的步驟；及至少一載波通信設備通過數據接口與外部網絡設備和/或服務器通信的步驟。優選地，上述至少一載波通信設備之間分別通過中/低壓配電線進行數據傳輸的步驟包括至少一載波通信設備采用帶有DBPSK、DQPSK, D8PSK調制和前向糾錯的OFDM技術、自適應載頻選擇技術和可編程陷波機制進行數據傳輸。優選地，一種載波通信多業務接入方法包括至少一節點分別上電，至少一從節點分別通過電力線發送注冊報文，主動向至少一主節點注冊的步驟；主節點分別驗證至少一從節點，對其分配網絡標識及設備標識的步驟；主節點依據網絡標識及設備標識與至少一從節點通信的步驟；和/或對于從節點離開載波通信多業務接入平臺系統的，主節點收回從節點對應的標識資源的步驟。優選地，一種載波通信多業務接入方法包括檢測對于第一主節點與第一從節點的載波信號質量的步驟；對于載波信號質量差的，至少一主節點和/或從節點自動選擇是否需要中繼的步驟；對于確定需要中繼的，通知與第一主節點與第一從節點連接于同一線路上的第二從節點，由其作為代理的步驟；第二從節點對第一主節點與第一從節點之間發送的載波信號進行中繼的步驟。本發明可應用于中壓10KV-35KV配電網電力線數據傳輸；具有多種總線方式，與外部網絡設備和/或服務器連接方便；可組織一主多從的網絡結構，主節點具有網管功能，可實現全載波網絡節點的管理，組網方式靈活。
下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中圖I是本發明一實施例載波通信多業務接入平臺系統結構示意圖；圖2是本發明一實施例載波通信多業務接入平臺系統接口示意圖；圖3是本發明一實施例載波通信多業務接入方法總流程示意圖。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。G3-PLC技術此前從未在中壓配電網絡中應用，本發明提出將PLC-G3技術或帶有DBPSK、DQPSK、D8PSK調制和前向糾錯的OFDM技術、自適應載頻選擇技術和可編程陷波機制等先進技術應用到中壓載波通訊產品中，實現應用于配電自動化子站的中/低壓載波數據通信。參照圖I示出的載波通信多業務接入平臺系統結構示意圖，包括至少一載波通信 設備3，分別作為節點組成通信網絡，節點間分別采用帶有DBPSK、DQPSK、D8PSK調制和前向糾錯的OFDM技術、自適應載頻選擇技術和可編程陷波機制，通過中/低壓配電線進行數據傳輸；至少一載波通信設備3通過數據接口與外部網絡設備和/或服務器等上位機通信。外部網絡設備和/服務器等上位機可分別連接網絡2并交換數據。本實施例采用的帶有DBPSK、DQPSK, D8PSK調制和前向糾錯的OFDM技術、自適應載頻選擇技術和可編程陷波機制技術不僅限于G3-PLC協議中約定的，還可以是符合其他技術規范的。上述技術用于中壓10KV-35KV配電網電力線數據傳輸具備以下優勢增強協同性強，工作在IOkHz至490kHz頻段，支持FCC、CENELEC和ARIB ;能夠與ffiC 61334、IEEE P1901和ITU G. hn系統協同工作，降低基礎建設成本；在中等電壓電力線上傳輸距離達到6km，可使用更少的中繼器，能夠跨越變壓器傳輸，可使用更少的數據集中器。本實施例可以采用G3-PLC協議，具備可靠性保護性能，基于OFDM的PHY確保可靠工作；基于IEEE802. 15. 4的MAC層優化于低數據速率；其可靠模式能夠克服嘈雜傳輸通道的干擾；具備兩級前向糾錯。由于G3-PLC協議還具備網絡安全性，6LoWPAN自適應層支持IPv6分組；具AES-128高速加密引擎。本實施例還可利用G3-PLC協議的智能通信機制能自適應頻率映射提供最高的帶寬利用率；通道估算優化接點間調制；網絡路由協議在遠端接點間選擇最佳通道。本發明提出一實施例，參照圖2示出的載波通信多業務接入平臺系統接口示意圖，載波通信多業務接入平臺系統還包括以太網、RS232、RS485、GPRS、CAN和/或433MHZ頻段無線傳輸數據接口 ；外部網絡設備和/或服務器通過至少一數據接入方式與載波通信多業務接入平臺系統建立連接，實現多業務綜合接入。從外部配網自動化服務器I、外部網絡設備和/或服務器等上位機發來的數據經至少一數據接入方式和/或無線傳輸數據接口傳輸給至少一載波通信設備3，至少一載波通信設備3對數據進行解碼、脈沖整形、串/并轉換等一系列變換成為四位并行數據，進而通過一系列處理調制成為數字信號，經數模轉換成為模擬信號，耦合到電力線上進行傳輸。而來自電力線的模擬信號經耦合傳輸到至少一載波通信設備3，通過模數轉換、解調處理及轉換成為數據，經至少一數據接入方式和/或無線傳輸數據接口發送給外部配網自動化服務器I、外部網絡設備和/或服務器等上位機。本發明還提出，至少一載波通信設備3包括至少一中壓主設備31，作為第一主節點；以及至少一載波通信設備3包括至少一中壓從設備32和/或低壓從設備33，分別作為第一從節點和第二從節點。參照圖I示出的載波通信多業務接入平臺系統結構示意圖，以中壓主設備31作為第一主節點、中壓從設備32和低壓從設備33分別作為第一從節點和第二從節點組成通信網絡為例，主節點與各從節點、各從節點之間均通過電力線進行數據交互。外部配網自動化服務器I通過光纖連接光網絡2 ;通過以太網與載波通信多業務接入平臺系統連接。第一主節點、第一從節點和第二從節點分別上電之后，第一從節點和第二從節點都主動向第一主節點注冊，注冊報文通過電力線送到第一主節點。第一主節點通過注冊流程，分別驗證第一從節點和第二從節點的合法性，若通過驗證則向第一從節點和/或第二從節點分別分配網絡標識和設備標識。一旦有從節點離開網絡，第一主節點將回收與該從節點對應的網絡標識和設備標識資源。基于上述實施例，本發明提出，至少一主節點和/或從節點分別生成IP地址用于管理至少一從節點和電力調度規約的交互；外部網絡設備和/或服務器訪問至少一主節點和/或從節點，是通過訪問其生成的IP地址，相應的數據報文通過自動路由到達相應節點。具體來說，第一主節點和注冊成功的從節點將分別為本載波通信設備獲取IPv6地址和/或 IPv4地址，用于后續的設備管理和電力系統調度規約的交互。外部網絡設備和/或服務器如果要訪問第一主節點或某從節點，只需要訪問其對應的IP地址，相應的數據報文即自動路由到相應的載波設備節點。例如配網自動化服務器I要將IP報文送到第二從節點，其一種路徑可以是配網自動化服務器3 —第一主節點一IOKV電纜一第二從節點。本發明還提出，載波通信多業務接入平臺系統自動選擇節點間的中繼方案。例如系統發現第二從節點與第一主節點之間距離過遠，以至于載波信號差而影響通信，則位于同一條線路上的第一從節點將自動充當代理的角色，對第一主節點與第一從節點之間發送的載波信號進行中繼，無須進行專門的配置即完成載波信號的中繼功能。本發明還提出一實施例，在上述實施例基礎上進一步改進載波通信多業務接入平臺系統。至少一載波通信設備3分別采用自動重復請求技術進行數據傳輸錯誤檢測；采用智能動態技術，基于信道條件選擇接入傳輸速率最高的信道；可兼容支持其它數據通信方式，如光纖、GPRS等。至少一載波通信設備3的最高傳輸速率可達300Kbps ;擁有強大的前向校驗和循環冗余校驗功能、應用RS和維特比編解碼技術以增強FEC性能，擁有自動重復請求(ARQ)技術增強錯誤檢測及數據傳輸可靠性，實現基于信道條件選擇最優傳輸速率的智能動態接入方式。至少一載波通信設備3還采用基于正交頻分復用技術(英文簡寫為0FDM)的差分相干二進制相移鍵控(英文簡寫為DBPSK)、四相相對相移鍵控(英文簡寫為DQPSK)、差分八相移鍵控(英文簡寫為D8PSK)等多種調制方式，顯著增強傳輸的抗干擾、數據的保密性及吞吐量。本發明提供的載波通信多業務接入平臺系統可應用于中壓10KV-35KV配電網電力線數據傳輸，具有10kHz-490kHz OFDM自適應頻段選擇技術，發射功率可調；具有多種總線方式，與外部網絡設備和/或服務器連接方便；在可靠穩定性的基礎上傳輸速率高達數百kbps ;可組織一主多從的網絡結構，主節點具有網管功能，配合IPV6組網模式，可實現全載波網絡節點的管理，組網方式靈活。基于上述實施例本發明提出，為實現跨變壓器傳輸，至少一載波通信設備分別包含至少一放大器，輸出功率大于等于2W。參照圖I示出的載波通信多業務接入平臺系統結構示意圖和圖3示出的載波通信多業務接入方法總流程示意圖，本發明提出一種載波通信多業務接入方法，基于至少一載波通信設備3實現載波通信多業務接入，包括步驟SI、至少一載波通信設備分別作為主節點及從節點組成通信網絡；步驟S2、至少 一載波通信設備之間分別通過中/低壓配電線進行數據傳輸 '及步驟S3、至少一載波通信設備通過數據接口與外部網絡設備和/或服務器通信。基于上述實施例本發明提出步驟S2包括步驟S21、至少一載波通信設備采用帶有DBPSK、DQPSK, D8PSK調制和前向糾錯的OFDM技術、自適應載頻選擇技術和可編程陷波機制進行數據傳輸。基于上述實施例本發明提出步驟SI、至少一載波通信設備3分別作為節點組成通信網絡包括步驟S11、至少一節點分別上電，至少一從節點分別通過電力線發送注冊報文，主動向至少一主節點注冊；步驟S12、主節點分別驗證至少一從節點，對其分配網絡標識及設備標識。本實施例還提出步驟SI、至少一載波通信設備分別作為主節點及從節點組成通信網絡還可以包括步驟S13、對于從節點離開載波通信多業務接入平臺系統的，主節點收回從節點對應的標識資源。而步驟S2、節點間通過中/低壓配電線進行數據傳輸包括步驟S21、主節點依據網絡標識及設備標識與至少一從節點通信。基于上述實施例，本發明提出步驟S3、至少一載波通信設備通過數據接口與外部配網自動化服務器通信還包括步驟S31、檢測對于第一主節點與第一從節點的載波信號質量；步驟S32、對于載波信號質量差的，至少一主節點和/或從節點自動選擇是否需要中繼；步驟S33、對于確定需要中繼的，通知與第一主節點與第一從節點連接于同一線路上的第二從節點，由其作為代理；步驟S34、第二從節點對第一主節點與第一從節點之間發送的載波信號進行中繼。本發明基于的至少一載波通信設備3之間的具體連接關系及在本方法實施例中的工作關系參照前述實施例，故不贅述。以上僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種載波通信多業務接入平臺系統，其特征在于 包括至少一載波通信設備分別作為節點組成通信網絡，節點間采用帶有DBPSK、DQPSK、D8PSK調制和前向糾錯的OFDM技術、自適應載頻選擇技術和可編程陷波機制，通過中/低壓配電線進行跨變壓器數據傳輸； 所述至少一載波通信設備通過數據接口與外部網絡設備和/或服務器通信。
2.根據權利要求I所述的一種載波通信多業務接入平臺系統，其特征在于 還包括以太網、RS232、RS485、GPRS, CAN和/或433MHZ、2. 4GHz頻段無線傳輸數據接Π ； 外部網絡設備和/或服務器通過所述至少一數據接入方式與載波通信多業務接入平臺系統建立連接，實現多業務綜合接入。
3.根據權利要求I所述的一種載波通信多業務接入平臺系統，其特征在于 所述至少一載波通信設備包括至少一中壓主設備，作為主節點；以及 所述至少一載波通信設備包括至少一中壓從設備和/或低壓從設備，分別作為從節點。
4.根據權利要求3所述的一種載波通信多業務接入平臺系統，其特征在于 所述至少一載波通信設備分別上電，至少一從節點分別通過電力線發送注冊報文，主動向所述一主節點注冊； 所述主節點分別驗證所述至少一從節點，對其分配網絡標識及設備標識； 所述主節點依據網絡標識及設備標識與所述至少一從節點通信； 對于從節點離開載波通信多業務接入平臺系統的，所述主節點將收回從節點對應的標識資源。
5.根據權利要求3所述的一種載波通信多業務接入平臺系統，其特征在于 所述至少一主節點和/或從節點分別生成IP地址用于對載波通信設備的管理和電力調度規約的交互； 外部網絡設備和/或服務器訪問所述至少一主節點和/或從節點，是通過訪問其生成的IP地址，相應的數據報文通過自動路由到達相應節點。
6.根據權利要求3所述的一種載波通信多業務接入平臺系統，其特征在于 對于第一主節點與第一從節點距離過遠以致載波信號差，影響通信的情況，所述至少一主節點和/或從節點自動選擇是否需要中繼； 對于確定需要中繼的，與所述第一主節點與第一從節點連接于同一條線路上的第二從節點充當代理角色，對所述第一主節點與第一從節點之間發送的載波信號進行中繼。
7.根據權利要求I 6任意一項所述的一種載波通信多業務接入平臺系統，其特征在于 所述至少一載波通信設備分別采用自動重復請求技術進行數據傳輸錯誤檢測；和/或 所述至少一載波通信設備分別采用智能動態技術，基于信道條件選擇接入傳輸速率最高的信道。
8.根據權利要求I 6任意一項所述的一種載波通信多業務接入平臺系統，其特征在于 所述至少一載波通信設備分別包含至少一放大器，輸出功率大于等于2瓦。
9.一種載波通信多業務接入方法，基于至少一載波通信設備實現載波通信多業務接入，其特征在于，包括 至少一載波通信設備分別作為主節點及從節點組成通信網絡的步驟； 至少一載波通信設備之間分別通過中/低壓配電線進行數據傳輸的步驟；及 所述至少一載波通信設備通過數據接口與外部網絡設備和/或服務器通信的步驟。
10.根據權利要求9所述的一種載波通信多業務接入方法，其特征在于，至少一載波通信設備之間分別通過中/低壓配電線進行數據傳輸的步驟包括 至少一載波通信設備采用帶有DBPSK、DQPSK、D8PSK調制和前向糾錯的OFDM技術、自適應載頻選擇技術和可編程陷波機制進行數據傳輸。
11.根據權利要求10所述的一種載波通信多業務接入方法，其特征在于 所述至少一節點分別上電，至少一從節點分別通過電力線發送注冊報文，主動向所述至少一主節點注冊的步驟； 所述主節點分別驗證所述至少一從節點，對其分配網絡標識及設備標識的步驟；所述主節點依據網絡標識及設備標識與所述至少一從節點通信的步驟；和/或對于從節點離開載波通信多業務接入平臺系統的，所述主節點收回從節點對應的標識資源的步驟。
12.根據權利要求9至11任意一項所述的一種載波通信多業務接入方法，其特征在于 檢測對于第一主節點與第一從節點的載波信號質量的步驟； 對于載波信號質量差的，所述至少一主節點和/或從節點自動選擇是否需要中繼的步驟； 對于確定需要中繼的，通知與所述第一主節點與第一從節點連接于同一線路上的第二從節點，由其作為代理的步驟； 所述第二從節點對所述第一主節點與第一從節點之間發送的載波信號進行中繼的步驟。
全文摘要
本發明提出一種載波通信多業務接入平臺系統，包括至少一載波通信設備分別作為節點組成通信網絡，節點間采用帶有DBPSK、DQPSK、D8PSK調制和前向糾錯的OFDM技術、自適應載頻選擇技術和可編程陷波機制，通過中/低壓配電線進行跨變壓器數據傳輸；至少一載波通信設備通過數據接口與外部網絡設備和/或服務器通信。本發明還提出一種載波通信多業務接入方法。本發明可應用于中壓10KV-35KV和低壓380V-220V配電網電力線數據傳輸；具有多種總線方式，與外部網絡設備和/或服務器連接方便；可組織一主多從的網絡結構，主節點具有網管功能，可實現全載波網絡節點的管理，組網方式靈活。
文檔編號H04B3/54GK102843331SQ201210341540
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月14日 優先權日2012年9月14日
發明者劉旭, 周和秘, 李宗啟, 毛軼鋒, 林俊華 申請人:深圳市晟思智能電網有限公司