一种电力TD‑LTE230主副配置双核心网通信系统的制作方法

本发明涉及电力系统通信技术领域，尤其涉及一种电力td-lte230mhz主副配置双核心网通信系统。

背景技术：

智能电网是当今世界电力控制系统的发展方向与趋势，在配用电无线通信方面，我国主要采用公网通信，存在组网能力弱、实时性差、数据的安全性较差等缺点，随着建设智能电网时代的到来，建设电力无线专网势在必行。无线通信技术中，我国拥有td-lte技术体系的知识产权，可以满足电力系统当前及未来一定时期的业务发展需求，未来还可以向5g演进，极具发展潜力。

中国专利公告号cn105871068a，公开日2016年8月17日，公开了一种电力td-lte双核心组网架构结构及方法，属于电磁测量中的电流检测分析技术领域。技术方案是：采用两个核心网，建设一个1.8ghz频段td-lte无线网，每一个基站同时归属于两个核心网，通过业务ip规划，规定不同性质的业务ip归属不同的核心网，从而达到业务隔离的目的两个核心网，分别配置不同的核心网标签，分别是核心网标签一和核心网标签二；两个核心网一共规划出两个大区、四个小区域ip地址，不同性质的业务，通过ip归属的方法，达到安全隔离的目的。本发明专利的有益效果是：用于1.8ghz频段td-lte无线通信技术建设的电力无线专网，对两个大区业务进行有效业务隔离，防止安全生产大区业务受到边界串扰或者安全攻击。但是，该通信系统的可靠性没有得到重视，当其中一个核心网发生故障时配电自动化终端服务会受到影响，本发明基于230mhz频段td-lte无线网络设计了一种电力td-lte230主副配置双核心网通信系统，在兼顾系统数据安全性的基础上提高整个通信系统的可靠性。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是如何提供一种在考虑网络安全性的基础上兼顾通信系统的可靠性，特别适用于电力通信系统。

本发明为解决上述问题所采用的技术方案是：一种电力td-lte230主副配置双核心网通信系统，基于230mhz频段td-lte无线网络，包括网管单元，核心网单元，基站单元和终端单元，所述的网管单元、核心网单元、基站单元和终端单元依次连接，其特征在于：所述的核心网单元包括：主核心网，作为配电自动化终端数据的核心网，向上与网管单元通过ip网连接，向下与基站单元通过s1接口连接，与副核心网通过路由器连接；副核心网，作为其它终端数据的核心网，向上与网管单元通过ip网连接，向下与基站单元通过s1接口连接，与主核心网通过路由器单元。所述的基站单元包括若干基站，负责终端单元数据的接收和发送、核心网单元数据的接收和发送以及各个基站之间的协调，该协调功能是将配电自动化服务与其它服务分开，当主核心网工作正常时，使主核心网服务于配电自动化终端，同时使副核心网服务于其它终端，实现业务隔离的目的，当主核心网工作异常时，使副核心网服务于所有终端，优先满足配电自动化终端的需求，基站单元向上与核心网单元通过s1接口连接，向下与终端单元通过空中接口uu连接，各个基站之间通过x2接口连接。所述的终端单元包括配电自动化终端、ⅰ型集中器终端、ⅱ型集中器终端、负荷控制终端、配变监测终端和故障指示器终端，负责电力系统的核心业务，向上与基站单元通过空中接口uu连接。终端单元采集数据后，通过空中接口uu把数据传输到基站单元，各个基站之间通过x2接口连接，数据在基站间协调后通过s1接口传输到核心网单元，并通过ip网汇总至网管单元。当需要将数据从网管单元传输到终端单元时，数据先通过ip网传输到相应的核心网单元，再通过s1接口传输到基站单元，最后通过空中接口uu传输到终端。其中，核心网单元拥有主、副两套核心网，通过基站间的协调，配电自动化终端数据会传输到主核心网中，其它终端数据单元会传输到副核心网中；网管单元中的数据也会通过分配，把配电自动化数据传输到主核心网中，把其它终端数据传输到副核心网中。对于终端单元传输到基站单元的数据，基站单元会通过协调，将数据分为配电自动化终端数据和其它终端数据分开，并将配电自动化终端数据传输到主核心网中，将其它终端数据传输到副核心网中。基站单元会对各个基站与核心网单元的s1接口进行检测，当配电自动化终端数据传输异常时，基站单元会协调这些数据传输到副核心网中，副核心网中的资源会向配电自动化终端数据倾斜，优先满足配电自动化终端的需求。各个基站通过x2接口连接，形成了网状分布，当一个基站无法连接到核心网时，可以通过其它基站进行与核心网的数据交换，从而避免形成孤点，提高了整个电力td-lte230mhz主副配置双核心网通信系统的可靠性。由于配电自动化服务对于用电安全特别重要，基站单元对于这些配电自动化终端数据会进行特别加密，从而实现配电自动化服务的安全性。

作为优选，所述的网管单元包括主站服务器和交换机，主站服务器作为整个主副配置双核心网通信系统的控制中心和数据中心，交换机控制路由，网管单元位于整个td-lte230网络的最顶层，向下与核心网单元通过ip网连接。从终端单元传输过来的数据会汇总到网管单元的主站服务器中，主站服务器会对这些数据进行分析存储，通过网管单元，可以监察整个电力td-lte230mhz主副配置双核心网通信系统的运行状态。需要对终端下达指令时，主站服务器会将指令数据分为配电自动化终端指令数据和其它终端指令数据，通过交换机，将配电自动化终端数据传输到主核心网，并将其它终端指令数据传输到副核心网。

作为优选，所述的配电自动化终端，根据电力业务需要安装连接智能化终端(ftu/ttu/dtu)，实现对开闭所、环网柜和柱上开关所在区域数据的采集、接收和发送，通过空中接口uu接入基站单元。其中，ftu为馈线开关监控终端，是一种装设在馈线开关旁的开关监控装置；ttu为配电变压器监视终端，是一种安装在配电变压器旁监测变压器运行状态的终端装置；dtu为开闭所监控终端，是一种安装在开闭所、环网柜、小型变电站、箱式变电站等处的数据采集与控制终端装置。ftu/ttu/dtu通过空中接口接入基站单元，为整个电力td-lte230主副配置双核心网通信系统的最底层。

作为优选，所述的配电自动化终端还安装有安全芯片，用于基站单元之间的双向认证和数据加密，通过空中接口uu接入基站单元。这种安全芯片是一种有安全改造需求的存量终端配置外置式安全模块，实现配电自动化终端与基站单元之间的双向认证和数据加密，同时增加vpn通道隔离、终端边界接入等安全防护措施。

作为优选，所述的网管单元会根据电力业务的qos要求保证每一个终端的调度周期，在网络拥塞的情况下优先服务配电自动化终端，网管单元位于整个td-lte230网络的最顶层，向下与核心网单元通过ip网连接。网管单元会把数据分配为配电自动化终端数据与其它终端数据，通过交换机把配电自动化终端数据传输到主核心网，把其它终端数据传输到副核心网，配电自动化终端数据优先级最高，在网络拥塞时依然会保证其安全、可靠的传输。

作为优选，所述的数据加密方法为祖冲之（zuc）加密方式，网元之间执行基于ip地址与内容的过滤，将非接入层信息传输至核心网单元。这样可以规避非授权网元攻击的可能性，通过构建完全私有的通信协议，基于公网协议的攻击手段会完全失效。

作为优选，所述的终端单元还包括应急语音通信终端、应急视频通信终端、汽车充电桩终端和路灯控制终端，负责电力系统的配套业务以及社会责任业务，向上与基站单元通过空中接口uu连接。应急语音、视频通信终端在电力维修时会提供实时的语音、视频，方便检修电力系统，汽车充电桩终端会为将来的新能源电力汽车提供实时服务，而路灯控制终端会为市政控制路灯提供便捷的方法，这些终端资源在应急时都可以服务于社会。

作为优选，使用水雾除尘法消除尘埃对基站单元信号的影响，防尘装置设置于基站单元的天线附近。扬尘的颗粒较大，对基站信号有散射、吸收作用，防尘装置的设置可以减少基站发射信号的衰减，提高信号的稳定性。

本发明的实质性效果是：本发明所述的一种电力td-lte230主副配置双核心网通信系统可以在考虑网络安全性的基础上兼顾通信系统的稳定性，充分保证电力通信的需求。

附图说明

图1是本发明一种电力td-lte230主副配置双核心网通信系统组网架构图。

图2是本发明一种电力td-lte230主副配置双核心网通信系统电路框图。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。

实施例：

一种电力td-lte230主副配置双核心网通信系统组网架构图（参见附图1），包括主站服务器1、交换机2、主核心网3、副核心网4、基站一5、基站二6、基站三7、s1接口8、x2接口9、配电自动化终端10、ⅰ型集中器终端11、ⅱ型集中器终端12、负荷控制终端13、配变监测终端14、故障指示器终端15、应急语音通信终端16、应急视频通信终端17、汽车充电桩终端18和路灯控制终端19，一种电力td-lte230主副配置双核心网通信系统电路框图（参见附图2），包括网管单元20、核心网单元21、基站单元22和终端单元23。

一种电力td-lte230主副配置双核心网通信系统，基于230mhz频段td-lte无线网络，包括网管单元20，核心网单元21，基站单元22和终端单元23，网管单元20、核心网单元21、基站单元22和终端单元23依次连接。核心网单元21包括：主核心网3，作为配电自动化终端10数据的核心网，向上与网管单元20通过ip网连接，向下与基站单元22通过s1接口8连接，与副核心网4通过路由器连接；副核心网4，作为其它终端数据的核心网，向上与网管单元20通过ip网连接，向下与基站单元22通过s1接口8连接，与主核心网3通过路由器单元。基站单元22包括若干基站，负责终端单元23数据的接收和发送、核心网单元21数据的接收和发送以及各个基站之间的协调，该协调功能是将配电自动化服务与其它服务分开，当主核心网3工作正常时，使主核心网3服务于配电自动化终端10，同时使副核心网4服务于其它终端，实现业务隔离的目的；当主核心网3工作异常时，使副核心网4服务于所有终端，优先满足配电自动化终端10的需求。基站单元22向上与核心网单元21通过s1接口8连接，向下与终端单元23通过空中接口uu连接，各个基站之间通过x2接口9连接。终端单元23包括配电自动化终端10、ⅰ型集中器终端11、ⅱ型集中器终端12、负荷控制终端13、配变监测终端14和故障指示器终端15，负责电力系统的核心业务，向上与基站单元22通过空中接口uu连接。终端单元23采集数据后，通过空中接口uu把数据传输到基站单元22，各个基站之间通过x2接口9连接，数据在基站间协调后通过s1接口8传输到核心网单元21，并通过ip网汇总至网管单元20。当需要将数据从网管单元20传输到终端单元23时，数据先通过ip网传输到相应的核心网单元21，再通过s1接口8传输到基站单元22，最后通过空中接口uu传输到终端。其中，核心网单元21拥有主、副两套核心网，通过基站间的协调，配电自动化终端10数据会传输到主核心网3中，其它终端数据单元会传输到副核心网4中；网管单元20中的数据也会通过分配，把配电自动化数据传输到主核心网3中，把其它终端数据传输到副核心网4中。对于终端单元23传输到基站单元22的数据，基站单元22会通过协调，将数据分为配电自动化终端10数据和其它终端数据分开，并将配电自动化终端10数据传输到主核心网3中，将其它终端数据传输到副核心网4中。基站单元22会对各个基站与核心网单元21的s1接口8进行检测，当配电自动化终端10数据传输异常时，基站单元22会协调这些数据传输到副核心网4中，副核心网4中的资源会向配电自动化终端10数据倾斜，优先满足配电自动化终端10的需求。各个基站通过x2接口9连接，形成了网状分布，当一个基站无法连接到核心网时，可以通过其它基站进行与核心网的数据交换，从而避免形成孤点，提高了整个电力td-lte230mhz主副配置双核心网通信系统的可靠性。由于配电自动化服务对于用电安全特别重要，基站单元22对于这些配电自动化终端10数据会进行特别加密，从而实现配电自动化服务的安全性。

网管单元20包括主站服务器1和交换机2，主站服务器1作为整个主副配置双核心网通信系统的控制中心和数据中心，交换机2控制路由，网管单元20位于整个td-lte230网络的最顶层，向下与核心网单元21通过ip网连接。从终端单元23传输过来的数据会汇总到网管单元20的主站服务器1中，主站服务器1会对这些数据进行分析存储，通过网管单元20，可以监察整个电力td-lte230mhz主副配置双核心网通信系统的运行状态。需要对终端下达指令时，主站服务器1会将指令数据分为配电自动化终端10指令数据和其它终端指令数据，通过交换机2，将配电自动化终端10数据传输到主核心网3，并将其它终端指令数据传输到副核心网4。

配电自动化终端10根据电力业务需要安装连接智能化终端(ftu/ttu/dtu)，实现对开闭所、环网柜和柱上开关所在区域数据的采集、接收和发送，通过空中接口uu接入基站单元22。其中，ftu为馈线开关监控终端，是一种装设在馈线开关旁的开关监控装置，对馈线开关遥信、遥控、遥测，同时有通信功能、自检和自恢复功能；ttu为配电变压器监视终端，是一种安装在配电变压器旁监测变压器运行状态的终端装置，能够提供定时高速采样，还可以提供较多的遥控输出触点；dtu为开闭所监控终端，是一种安装在开闭所、环网柜、小型变电站、箱式变电站等处的数据采集与控制终端装置，功能与ftu类似，对安装环境要求较高，抗恶劣环境的能力较差。ftu/ttu/dtu通过空中接口接入基站单元22，为整个电力td-lte230主副配置双核心网通信系统的最底层。

配电自动化终端10还安装有安全芯片用于基站单元22之间的双向认证和数据加密，通过空中接口uu接入基站单元22。这种安全芯片是一种有安全改造需求的存量终端配置外置式安全模块，实现配电自动化终端10与基站单元22之间的双向认证和数据加密，同时增加vpn通道隔离、终端边界接入等安全防护措施。

网管单元20会根据电力业务的qos要求保证每一个终端的调度周期，在网络拥塞的情况下优先服务配电自动化终端10，网管单元20位于整个td-lte230网络的最顶层，向下与核心网单元21通过ip网连接。网管单元20会把数据分配为配电自动化终端10数据与其它终端数据，通过交换机2把配电自动化终端10数据传输到主核心网3，把其它终端数据传输到副核心网4，配电自动化终端10数据优先级最高，在网络拥塞时依然会保证其安全、可靠的传输。

数据加密方法为祖冲之（zuc）加密方式，网元之间执行基于ip地址与内容的过滤，将非接入层信息传输至核心网单元21。这样可以规避非授权网元攻击的可能性，通过构建完全私有的通信协议，基于公网协议的攻击手段会完全失效。

终端单元23还包括应急语音通信终端16、应急视频通信终端17、汽车充电桩终端18和路灯控制终端19，负责电力系统的配套业务以及社会责任业务，向上与基站单元22通过空中接口uu连接。应急语音通信终端16、应急视频通信终端17在电力维修时会提供实时的语音、视频，方便检修电力系统，汽车充电桩终端18会为将来的新能源电力汽车提供实时服务，而路灯控制终端19会为市政控制路灯提供便捷的方法，这些终端资源在应急时都可以服务于社会。

使用水雾除尘法消除尘埃对基站单元22信号的影响，防尘装置设置于基站单元22的天线附近。扬尘的颗粒较大，对基站信号有散射、吸收作用，防尘装置的设置可以减少基站发射信号的衰减，提高信号的稳定性。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。