基于混合协议的智能配电网无线通信系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于混合协议的智能配电网无线通信系统。
[0002]
【背景技术】
[0003]目前，无线通信技术主要采用如下方式:
I)采用基于移动运营商的公网进行传输，如GPRS /CDMA/3G等无线通信方式。GPRS /CDMA/3G无线公网通信方式具备部署成本低、产业链成熟等特征，但由于依赖公网运营商，数据传输带宽不足、稳定性欠缺、其安全性、可靠性、实时性不能保证，当接入用户数目增加时，通信速率受影响严重。因此不能满足配电网数据传输过程中高可靠性与低传输时延需求。
[0004]2)采用802.15无线传感网，802.11无线局域网等技术，特点是协议简单成熟，组网灵活，容易配置和管理，且工作在ISM频段，无需专用的频段支持。缺点是功率和传输距离受限定，很难满足配电网终端的中远距离传输要求。
[0005]3)采用无线专网通信技术，作为配电通信网终端接入网建设的一种重要手段，符合地理位置复杂、通信点多、单点信息量较小但总信息量大的需求，对于电能量抄表、负荷控制、配电自动化等这些业务能充分发挥无线专网部署快速、扩充方便、不受地面环境限制等优点。目前已有的制包括230M配网专用数传电台技术，优势是除了每年频点费以外，平时运行无需额外费用，缺点是受地形、气候等外部条件的影响较大，造成系统的可靠性、实时性较差，且数据传输速率低，功能落后，系统功能扩展性不强。
[0006]光纤通信以光波作为信息载体，以光导纤维作为传输介质的通信手段.由于光纤和光电器件的自身故障率低，受电磁干扰小，因此光纤通信的可靠性高，传输速率高，传输损耗小。EPON技术是一种新兴的宽带接入技术，在物理层采用了 PON技术，在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现以太网接入。具有带宽高，易组网，方便接入，可靠性高，实时性高，安全性高，受环境干扰小的特点，但由于配网改造工程多，网络架构频繁变动等特点建设成本较高，光缆铺设难度大、费用太高；由于配网地域范围很广，子站及远方终端数量众多，使用光纤通信方式的经济投入过大。
[0007]电力线载波通信技术是综合运用多种调制解调技术，信道编码技术，网络通信技术，模拟前端技术以及耦合结合技术，实现以中压配电线路作为传输介质的通信。由于传输媒介是配电线路，所以不必额外建设通信通道，载波通道可以沿着配电线路从变电站到达配电站。建设成本较低，施工方便，无需布线，专网运行，安全性高，但是带宽低，可靠性，实时性一般，组网灵活性差。中压载波方式不够稳定，组网受一次网架构影响较大；
现有配电网通信技术存在的不足:
(I)光纤EPON(Ethernet Passive Optical Network,以太网无源光网络)技术，由于配网改造工程多，网络架构频繁变动等特点建设成本较高，光缆铺设难度大、费用太高；由于配网地域范围很广，子站及远方终端数量众多，使用光纤通信方式的经济投入过大。
[0008](2)电力线载波通信方式，带宽低，可靠性，实时性一般，组网灵活性差。中压载波方式不够稳定，组网受一次网架构影响较大；
(3)无线通信技术
I)采用基于移动运营商的公网进行传输，依赖公网运营商，数据传输带宽不足、稳定性欠缺、其安全性、可靠性、实时性不能保证，当接入用户数目增加时，通信速率受影响严重。因此不能满足配电网数据传输过程中高可靠性与低传输时延需求。
[0009]2)采用802.15无线传感网，802.11无线局域网等技术，功率和传输距离受限定，很难满足配电网终端的中远距离传输要求。
[0010]3)采用无线专网通信技术，受地形、气候等外部条件的影响较大，造成系统的可靠性、实时性较差，且数据传输速率低，功能落后，系统功能扩展性不强。
[0011]在进行配电网接入层通信技术选择过程中，需要最大限度选取适应配电网智能化改造、满足已有或未来可能出现的应用需求，部署和维护成本低、产业链成熟等特征的通信技术体制。
[0012]目前TD-LTE以及FDD-LTE标准做为中国在下一代移动通信技术，是我国4G自主技术，TD-SCDMA的后续演进标准，带宽大，支持20Mbit/s以上的数据传输，技术成熟，体制先进，网络结构扁平、业务部署开展灵活，且采用128 bit AES加密来提高安全可靠性，可以满足配电网数据安全传输的需要，获得通信产业界的一致推崇，在世界范围内已经进入真正的商用阶段，国内的公网商业应用也已经开始。
[0013]此外，TD-LTE以及FDD-LTE通过支持自管理、自配置和自优化技术，可以有效增加系统扩展性，提高系统功能，减小配网管理成本、降低网络运营复杂度。主要包括以下几个方面:
(I)可以实现整个通信系统的自配置、自优化、自适应和自修复功能，可降低管理成本，容易维护，实现配电网数据传输管理的需要。
[0014](2)通过上下行链路的多业务Qos的自适应分组调度算法，对网络中不同流量的分类和管理，为配电自动化、计量自动化业务提供不同的延时、丢包率保证，完全匹配配电自动化、计量自动化、视频监控等多业务承载需求。
[0015]因此，在进行配电网接入层通信技术选择过程中，应选择需要最大限度选取适应配电网智能化改造、满足已有或未来可能出现的应用需求。在配网自动化中采用TD-LTE、FDD-LTE、802.15和802.11等协议的混合制式无线通信网络，一方面在局部多个配电终端节点通过802.15和802.11等无线协议采集、汇聚智能配电网节点的数据，无需专用的频段支持，组网灵活，易配置和管理。另一方面，数据汇聚、融合后，通过TD-LTE或FDD-LTE网关与已有移动运营商的TD-LTE或FDD-LTE网络相连接，实现中远距离数据宽带传输，且能有效利用TD-LTE或FDD-LTE技术的技术特性，实现配电网业务数据的QoS管理和分级功倉泛。
[0016]此外在国外应用于配网自动化较多的比较成熟的专用无线窄带数据通信系统还有ReFLEX、PLANET、Mobitex和NexNet等几种技术成熟、使用广泛的专用移动数据通信系统。但这些无线专网制式应用维护和配置不够灵活和方便，整个专网需要专门的维护队伍，成本开支不菲。另一方面需要专用无线频段的支持，需要向无委会申请专门的频段，当前频段资源紧张，国家很难批准额外的专用频段。
【发明内容】
[0017]本发明要解决的技术问题是提供一种基于混合协议的智能配电网无线通信系统，该基于混合协议的智能配电网无线通信系统可实现配网自动化，通过设备之间数据通信格式的转换，对上行的数据格式进行统一，同时对下达到感知延伸网络(变电站、配电所等)的采集或控制命令进行映射，产生符合具体设备通信协议的消息。通过突破自管理、自配置和数据融合等关键技术难点，采用先进的通信技术手段，可以构建高带宽、易部署、具有自优化、自愈合能力的新一代智能配电网系统。
[0018]为解决上述技术问题，本发明提供了基于混合协议的智能配电网无线通信系统，包括由智能配电网控制中心控制的终端节点、配电网网关以及与变电站连接的有线网络，所述终端节点是配电所的远方终端单元FTU，所述变电站有线网络通过有线网络或无线网络与所述配电站网关通信，所述配电网网关通过无线通信与所述终端节点通信。
[0019]其中，所述与变电站连接的有线网络是光纤骨干网和由以太网实现的接入网。
[0020]其中，所述配电网网关通过Zigbee协议与终端节点通信。
[0021]其中，所述配电网网关通过802.11协议与终端节点通信。
[0022]其中，所述变电站有线网络通过TD-TLE或FDD-LTE无线网络与所述配电站网关通?目。
[0023]其中，所述配电网网关控制和管理所述终端节点。
[0024]本发明基于混合协议的智能配电网无线通信系统，其有益技术效果在于:
(I)多协议配电网网关，实现多种无线通信协议之间的转换功能。在终端侧可选择支持IEEE 802.15 >802.11等多种无线接口；同时采用多模方式进行互联，包括有线以太网、TD-LTE以及FDD-LTE互联接口。
[0025](2)配电网网关与TD-LTE以及FDD-LTE网络的融合应用，通过协同传输带宽更宽，自适应选频和组网，有自愈能力等技术，并实现无线通信系统的自管理，自配置和自优化功能。
[0026](3)支持对业务的服务质量(QoS)分级管理功能，满足配电网的遥信，遥测和遥控的需要。
[0027](4)支持数据的融合功能，降低数据传输的冗余，减少数据发送量。
[0028]此外，本发明基于混合协议的智能配电网无线通信系统还具有如下的优点:
(I)无线通信系统的自管理，自配置和自优化功能。
[0029](2)支持多种无线协议包括 zigbee ,802.11、WCDMA, TD-S