专利名称：一种用于密集输电通道的混合组网系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种混合组网系统，尤其是涉及一种用于密集输电通道的混合组网系统。
背景技术：
目前，国内采用混合组网技术在密集型输电通道中的应用取得了一些成果，但是，就目前的整体情况来看效果不甚明显，在实际使用上存在明显的不足。就其原因，通信手段主要依赖于公共无线网络，如GPRS/CDMA/3G等，而利用无线公网存在如下种种缺陷和弊端公网的覆盖面有限，尤其是难以覆盖特/超高压密集输电线路全程，在输电线路运行中，越是高山大岭、人迹罕至、没有信号或信号较弱的地区，越需要保持通信的畅通。公网提供的服务种类和数据速率有限，由于传输带宽受到限制，需要将传输信息打包并切割成小块，分批发送。对于单通道数据采集量很小的情况下，带宽可满足需求，对于密集通道多数据采集及视频等，一般只可传输分辨率不是很高的照片，每分钟十几张，难以满足数据及视频等数据即时、流畅、高清等要求的业务。公网本身的安全性较低，导致采用公网传输方式在密集输电通道中无法通过内网形成系统资源共享，即交互式和开放式程度不高，信息孤岛普遍存在，对使用网内的用户造成极大不便。公网收费服务将导致运维成本很高，增加了运行单位的费用支出，为大面积推广使用带来障碍。网络管理困难，一旦系统进行改动或出现故障，必须与电信运营商协商解决，处理问题的时间无法保证，从而威胁电力系统的安全运行。因此，适时开展混合组网技术在密集输电通道中的研究，对打通整条线路的通信网，提高智能电网密集输电通道监测的科学技术水平，积累项目技术经验，乃至在推广实施具有深远的意义。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种增强了通信网络的健壮性、提高了信息数据传输速率、减少了网络通信费用的用于密集输电通道的混合组网系统。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现一种用于密集输电通道的混合组网系统，其特征在于，包括依次连接的现场网络段、远程网络段和数据网络段，所述的现场网络段由OPGW光纤接入点和无线网络接入点组成的无线闭环网，所述的OPGW光纤接入点设在汇集点的铁塔上，所述的无线网络接入点设在所有铁塔上，所述的远程网络段为OPGW光网络，该OPGW光网络的汇聚节点设在输电线路的二端变电站上，所述的数据网络段为电力信息专用内网。
所述的无线网络接入点为无线MESH接入点或无线WIFI接入点。所述的现场网络段工作在频率5. SGHz的ISM频段，其接入数据带宽达到54Mb/s，中继部分频段在5. 8GHz上，数据传输速率为2 54Mb/s。所述的OPGW光纤接入点之间采用宽带数字无线多跳传输技术，当某OPGW光纤接入点故障时，其它OPGW光纤接入点可自动识别并接入相邻的OPGW光纤接入点。所述的远程网络段通过路由器与数据网络段连接。所述的无线MESH接入点采用无线MAC地址过滤技术。
与现有技术相比，本发明具有以下优点I)增强了通信网络的健壮性针对公共无线网络信号覆盖不全，只能单向传输等诸多缺陷，该技术采用的OPGW光网络与无线Mesh网络组成的混合组网技术避开了信号覆盖问题，两者自身及相互之间总共形成了 3个闭环网，并且信息数据能够实现双向传输，极大地增强了网络传输的安全性和可靠性。2)提高了信息数据传输速率对于公共无线网络传输速率(3G传输速率通常为几百Kb，2G就更慢了)，传输连续清晰视频仍存在问题。该技术所选用的以太网光端机其数据端口交换传输能力为100Mb，交换与汇接后的光信道传输能力(背板带宽)达32Gb，按无线信道最大54Mbps/条的传输容量，可确保50条以上的无线链路汇接并传输。所以该技术让高清流畅视频传输变成了现实。3)减少了网络通信费用该技术在密集型线路走廊中，简化设备、多点采集、集中传输。提高安全稳定、系统带宽高，多路视频的实时传输成为可能、和公网通信方式相比，能够减少通信费用支出，减少维护量，提高系统安全性。
图I为本发明的结构示意图；图2为本发明的应用结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。实施例如图I、图2所示，一种用于密集输电通道的混合组网系统，包括依次连接的现场网络段I、远程网络段2和数据网络段3，所述的现场网络段I由OPGW光纤接入点12和无线网络接入点11组成的无线闭环网，所述的OPGW光纤接入点设在汇集点的铁塔上，所述的无线网络接入点设在所有铁塔上，所述的远程网络段2为OPGW光网络，该OPGW光网络的汇聚节点设在输电线路的二端变电站上，所述的数据网络段3为电力信息专用内网。信在密集输电通道中占有很重要的地位，通过通信的手段可以将密集通道上采集到的各种监测信息传送到运行单位的数据服务器以实现集中监测的功能；然而目前在电网中并没有一个现成的通信系统可以直接用于密集输电通道的监测系统，因此如何正确地利用现有技术，建立贯通整条线路的通信网络是非常必要的。目前，几乎所有IlOkv以上输电线路都架设了特种通信光缆，主要为架空光纤复合地线OPGW和全介质自承式光缆ADSS。从目前实际使用情况看，其中都有大量空闲的纤芯。因此可以利用输电线路这一独有的资源来构建贯通整条线路的混合组网通信技术。根据OPGW的线缆出厂长度标准和实际架设特点，其两个光纤接续盒之间的最大距离不超过5公里。在具有光纤接续盒的线路杆塔处，作为AP接入点，对于无光纤接头盒的密集通道杆塔，可采用宽带无线组网(MESH/WIFI)技术，把该杆塔的相关数据传输到邻近光纤接续点处的AP设备，再通过该点进入电力信息网，完成对各级杆塔数据和视频的实时在线监测组网方式。系统在各光纤接入点采用光节点以太网交换机并与宽带无线局域网共同组成统一的混合数据传输以太网，以光通信网方式在输电线路两端变电站实现数据落地，并通过变电站的内部信息网(或专用VPN信道)接入各市/省/网监测中心。监测中心通过电力专用网与网内上级或其它横向监测系统相连，实现数据共享。
混合组网技术构建密集输电通道的监测系统，可覆盖整条密集输电通道线路。利用此技术组成的监测系统总共涉及到如下三个网络段现场网络段(无线闭环网)采用OPGW光纤和MESH无线网混合通信方案。无线网络技术遵循IEEE802. 11系列无线局域网通信标准，现场网络工作在频率5. SGHz的ISM频段上，总的接入数据带宽可达到54Mb/s，中继部分频段在5. 8GHz上，数据传输速率为2 54Mb/s，一般数据终端带宽lOOkpbs，视频终端带宽分配为3Mpbs。OPGW光纤接入点之间采用宽带数字无线多跳传输技术，当某OPGW光纤接入点故障时，其它OPGW光纤接入点可自动识别并接入相邻的OPGW光纤接入点，不影响其它杆塔的数据传输，因此单就无线网络来看其本身是一个闭环网(即无线闭环网)，提高了通信的可靠性。远程网络段(光纤闭环网)采用OPGW光网络通信方案，汇聚节点设置在线路的二端变电站，由中继汇聚和数据网接入点组成。当某一方向光缆故障能通过另一方向的光缆进行正常数据传输，不影响其它杆塔数据及视频的采集与传输(某段光纤故障不影响系统监测的光网络自愈功能)。所以对于光网络通信而言，本身也是构成了一个闭环网(即光纤闭环网)，增强了混合组网系统的健壮性。数据网络段(光纤与无线闭环网) 根据电力二次系统安全防护规定，坚持安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证的原则，本技术传输的各种信息数据可以从密集输电通道线路的两端变电站选择就近落地，将信息数据根据电力相关规定纳入到相应的管理信息大区(如I、II、III、IV等)。各种信息数据通过线路二端变电站的路由器接入电力信息内网，因此其中一端的变电站故障不影响整条线路信息数据的传输，因此该技术中光网络和无线网络两者之间也形成了一个闭环网(即光纤与无线闭环网)，实现了各种信息数据的资源共享。“网络风暴”问题的解决本技术的网络构成，确定各密集输电通道杆塔及变电站数据落地后与监测中心的物理连接方式，参考OSI参考模型，网络数据通信采用分层结构化技术，整个网络的通信功能分为7层。由低层至高层分别是物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层。每一层都有特定的功能，并且上一层利用下一层的功能所提供的服务。在OSI参考模型中，各层的数据并不是从一端的第N层直接送到另一端的，而是采用自第N层的数据在垂直的层次中自上而下地逐层传递直至物理层，在物理层的两个端点进行物理通信，我们把这种通信称为实通信。而对等层由于通信并不是直接进行，因而称为虚拟通信。更具体的说，自变电站传输到局端的数据通信采用的简单的数据帧传输方式，是基于最下层即物理层的数据传输，也是一种点对点的实际物理信道的传输方式。而相关领导在办公室通过局域网与其他领导进行交流是在两个应用层之间通过虚拟的信道进行的。网络风暴在物理层这一透明信道上无法识别，解决的办法是在OSI的第二层，及数据链路层予以解决。可以发现，所有网络风暴的产生都是由于数据传输通道形成了物理层面的闭环， 造成了数据传输的“短路”，导致通道内大量的无用数据堆积阻塞，形成网络瘫痪。数据链路层的作用是在物理层提供的服务基础上，数据链路层在通信实体上建立数据链路连接；传输以帧为单位的数据包；采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。在此层面上识别和控制数据传输路径，切断数据传输中的闭环是可以解决网络风暴的形成和危害。国际 IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)组织提出了具体解决措施，措施的核心就是把闭环网通过网络通信协议改造为树状网，即网络的“生成树协议IEEE 802. IX” (STP) (X = I、Q)。但是，这种改造形成的切断是软切断，当出现闭环路径故障时，协议会自动将断开的链路愈合，保证数据链路的畅通。生成树协议(STP)是一种第二层管理协议，它通过有选择性地阻塞网络冗余链路来达到消除网络二层环路的目的，同时具备链路的备份功能。生成树协议和其他协议一样，是随着网络的不断发展而不断更新换代的。“生成树协议”是一个广义的概念，并不是特指IEEE 802. ID中定义的STP协议，而是包括STP以及各种在STP基础上经过改进了的生成树协议。对于数据在变电落地后接入的网络交换机和监测中心的网络交换机均带有STP协议，确保落地后的数据在内部局域网中无法形成“网络广播风暴”。为了避免光纤接头盒之间由于无线设备的接入而形成“网络广播风暴”，本技术中的以太网光交换机、宽带无线接入设备均具有STP协议包，即有效的避免网络风暴，又确保每个光纤接头盒区间形成冗余备份数据通道。本技术已经通过了实际项目的验证，设计上实现了如上所述，有效的避免了 “网络广播风暴”的发生。传输信道质量高，即信道误码率低对于系统干线信道的OPGW而言，其传输媒介不易受到外界干扰，传输信号稳定，信道误码率优于IX 10-9，对传输质量的影响可以不予考虑。为保证传输质量，本技术所选用的宽带无线设备采用直接序列扩频技术。直接序列扩频DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)设备遵循 IEEE802. 11 标准制造，是直接利用具有高码率的扩频码系列采用各种调制方式在发端扩展信号的频谱，而在收端，用相同的扩频码序列去进行解码，把扩展宽的扩频信号还原成原始的信息。直接序列扩频(DSSS)技术最大优点是抗干扰性强。抗干扰是扩频通信主要特性之一，比如信号扩频宽度为100倍，窄带干扰基本上不起作用，而宽带干扰的强度降低了100倍，如要保持原干扰强度，则需加大100倍总功率，这实质上是难以实现的。因信号接收需要扩频编码进行相关解扩处理才能得到，所以即使以同类型信号进行干扰，在不知道信号的扩频码的情况下，由于不同扩频编码之间的不同的相关性，干扰不起作用。由于DSSS的特点，使其大量应用于解决现代无线局域网络所遇到的干扰大、短距离、超带宽的传输问题。因此相对于公共无线网络的数据传输，此技术的传输信道质量高，即信道误码率低的优势显而易见。传输信道的带宽
该技术所选用的以太网光端机其数据端口交换传输能力为100Mb，交换与汇接后的光信道传输能力(背板带宽)达32Gb，按无线信道最大54Mbps/条的传输容量，可确保50条以上的无线链路汇接并传输。所以视频传输在光纤交换机网中不存在任何问题，随时可以传输连续高清的视频。所选用的宽带数字无线设备的单跳(点对点)带宽数率为54Mbps，每增加一跳，其带宽按2的幂次下降。在实际项目应用中无线设备跳3 4跳不存在任何问题。这样的传输速率对于公共无线网络(2G或3G)来说都是望尘莫及的。信息数据传输的安全性在整个技术中接入各变电站之后的网络系统为电力专网，光纤环网也是电力专网的一部分，与外界是物理隔离的。系统数据安全性的薄弱点是无线MESH网络链路之间，针对这一问题该技术采用了两项保护措施第一无线MAC地址过滤。无线MESH设备支持该功能。每一个网络设备，不论是有线还是无线，都有一个唯一的标识叫做MAC地址(媒体访问控制地址)。这些地址一般表示在网络设备上，启用无线MAC地址过滤功能,设置只允许(Permit only)选项,编辑修改MAC过滤列表，把允许访问网络的机器的网卡的MAC地址添加到这个表中，安全性得到很大保证。第二WEP有线等效加密(Wired Equivalent Privacy, WEP)是个保护无线网络(Wi-Fi)的资料安全体制。WEP的设计是要提供和传统有线的局域网路相当的机密性，而依此命名的。在无线MESH无线路由器中，选择加密的位数128位，一般来说可以满足普通的
安全需要。
权利要求
1.一种用于密集输电通道的混合组网系统，其特征在于，包括依次连接的现场网络段、远程网络段和数据网络段，所述的现场网络段由OPGW光纤接入点和无线网络接入点组成的无线闭环网，所述的OPGW光纤接入点设在汇集点的铁塔上，所述的无线网络接入点设在所有铁塔上，所述的远程网络段为OPGW光网络，该OPGW光网络的汇聚节点设在输电线路的二端变电站上，所述的数据网络段为电力信息专用内网。
2.根据权利要求I所述的一种用于密集输电通道的混合组网系统，其特征在于，所述的无线网络接入点为无线MESH接入点或无线WIFI接入点。
3.根据权利要求2所述的一种用于密集输电通道的混合组网系统，其特征在于，所述的现场网络段工作在频率5. 8GHz的ISM频段，其接入数据带宽达到54Mb/s，中继部分频段在5. 8GHz上，数据传输速率为2 54Mb/s。
4.根据权利要求3所述的一种用于密集输电通道的混合组网系统，其特征在于，所述的OPGW光纤接入点之间采用宽带数字无线多跳传输技术，当某OPGW光纤接入点故障时，其它OPGW光纤接入点可自动识别并接入相邻的OPGW光纤接入点。
5.根据权利要求I所述的一种用于密集输电通道的混合组网系统，其特征在于，所述的远程网络段通过路由器与数据网络段连接。
6.根据权利要求2所述的一种用于密集输电通道的混合组网系统，其特征在于，所述的无线MESH接入点采用无线MAC地址过滤技术。
全文摘要
本发明涉及一种用于密集输电通道的混合组网系统，包括依次连接的现场网络段、远程网络段和数据网络段，所述的现场网络段由OPGW光纤接入点和无线网络接入点组成的无线闭环网，所述的OPGW光纤接入点设在汇集点的铁塔上，所述的无线网络接入点设在所有铁塔上，所述的远程网络段为OPGW光网络，该OPGW光网络的汇聚节点设在输电线路的二端变电站上，所述的数据网络段为电力信息专用内网。与现有技术相比，本发明具有增强了通信网络的健壮性、提高了信息数据传输速率、减少了网络通信费用等优点。
文档编号H04L12/28GK102868452SQ201210328250
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月6日 优先权日2012年9月6日
发明者高松林 申请人:上海欣影电力科技发展有限公司