专利名称：一种载波通信多业务接入平台系统及方法
技术领域：
本发明涉及数据处理技术，更具体地说，涉及一种载波通信多业务接入平台系统及方法。
背景技术：
现有技术中常见的电力线数据传输技术一般采用频移键控法调试方式(英文简写为FSK)，可在有强噪声干扰的中低压配电线上实现数据传输，可满足电力监控设备通过电力线进行数据通信的需求。其数字信号接口采用RS-232或RS-485接口，可与现有的配电自动化终端RTU、FTU、TTU、DTU以及负荷控制等装置互联，应用于配电自动化、中小水电站电能采集与监控、远程抄表、配变监测、油田远程监控等系统的数据通信。由于采用FSK调试方式，其传输速率最高7. 5k，无法跨越多级分支箱，稳定性不高。现有技术中也有一些 电力线数据传输技术采用正交频分复用调试方式(英文简写为0FDM)，耦合器配合方面存在问题，导致信号衰减过大，不能进行跨变压器传输数据。现有一种电力线通信的标准化规范G3-PLC主要应用于集中抄表领域。G3-PLC技术采用先进的宽带通信技术，在有噪声的电力线环境下，可达到300kbps的速率。G3-PL技术采用OFDM调试方式，在多个载波上发送数据，这有助于开发人员有效避免特定频率的干扰和进行跨变压器传输数据。此外，G3-PLC技术具有可靠的工作模式、高效带宽信道编码技术以及内置的纠错机制，即使在噪声比信号强的情况下，仍然保证数据的可靠传输。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提出一种载波通信接入平台系统。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种载波通信多业务接入平台系统，包括至少一载波通信设备分别作为节点组成通信网络，节点间采用带有DBPSK、DQPSK, D8PSK调制和前向纠错的OFDM技术、自适应载频选择技术和可编程陷波机制，通过中/低压配电线进行跨变压器数据传输；至少一载波通信设备通过数据接口与外部网络设备和/或服务器通信。优选地，上述载波通信多业务接入平台系统还包括以太网、RS232、RS485、GPRS,CAN和/或433MHZ、2. 4GHz频段无线传输数据接口 ；外部网络设备和/或服务器通过至少一数据接入方式与载波通信多业务接入平台系统建立连接，实现多业务综合接入。优选地，上述至少一载波通信设备包括至少一中压主设备，作为主节点；以及至少一载波通信设备包括至少一中压从设备和/或低压从设备，分别作为从节点。优选地，上述至少一载波通信设备分别上电，至少一从节点分别通过电力线发送注册报文，主动向一主节点注册；主节点分别验证至少一从节点，对其分配网络标识及设备标识；主节点依据网络标识及设备标识与至少一从节点通信；对于从节点离开载波通信多业务接入平台系统的，主节点将收回从节点对应的标识资源。优选地，上述至少一主节点和/或从节点分别生成IP地址用于对载波通信设备的管理和电力调度规约的交互；外部网络设备和/或服务器访问至少一主节点和/或从节点，是通过访问其生成的IP地址，相应的数据报文通过自动路由到达相应节点。优选地，对于第一主节点与第一从节点距离过远以致载波信号差，影响通信的情况，至少一主节点和/或从节点自动选择是否需要中继；对于确定需要中继的，与第一主节点与第一从节点连接于同一条线路上的第二从节点充当代理角色，对第一主节点与第一从节点之间发送的载波信号进行中继。优选地，上述至少一载波通信设备分别采用自动重复请求技术进行数据传输错误检测；和/或至少一载波通信设备分别采用智能动态技术，基于信道条件选择接入传输速
率最高的信道。优选地，上述至少一载波通信设备分别包含至少一放大器，输出功率大于等于2瓦。 本发明还提出一种载波通信多业务接入方法，基于至少一载波通信设备实现载波通信多业务接入，包括至少一载波通信设备分别作为主节点及从节点组成通信网络的步骤；至少一载波通信设备之间分别通过中/低压配电线进行数据传输的步骤；及至少一载波通信设备通过数据接口与外部网络设备和/或服务器通信的步骤。优选地，上述至少一载波通信设备之间分别通过中/低压配电线进行数据传输的步骤包括至少一载波通信设备采用带有DBPSK、DQPSK, D8PSK调制和前向纠错的OFDM技术、自适应载频选择技术和可编程陷波机制进行数据传输。优选地，一种载波通信多业务接入方法包括至少一节点分别上电，至少一从节点分别通过电力线发送注册报文，主动向至少一主节点注册的步骤；主节点分别验证至少一从节点，对其分配网络标识及设备标识的步骤；主节点依据网络标识及设备标识与至少一从节点通信的步骤；和/或对于从节点离开载波通信多业务接入平台系统的，主节点收回从节点对应的标识资源的步骤。优选地，一种载波通信多业务接入方法包括检测对于第一主节点与第一从节点的载波信号质量的步骤；对于载波信号质量差的，至少一主节点和/或从节点自动选择是否需要中继的步骤；对于确定需要中继的，通知与第一主节点与第一从节点连接于同一线路上的第二从节点，由其作为代理的步骤；第二从节点对第一主节点与第一从节点之间发送的载波信号进行中继的步骤。本发明可应用于中压10KV-35KV配电网电力线数据传输；具有多种总线方式，与外部网络设备和/或服务器连接方便；可组织一主多从的网络结构，主节点具有网管功能，可实现全载波网络节点的管理，组网方式灵活。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中图I是本发明一实施例载波通信多业务接入平台系统结构示意图；图2是本发明一实施例载波通信多业务接入平台系统接口示意图；图3是本发明一实施例载波通信多业务接入方法总流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。G3-PLC技术此前从未在中压配电网络中应用，本发明提出将PLC-G3技术或带有DBPSK、DQPSK、D8PSK调制和前向纠错的OFDM技术、自适应载频选择技术和可编程陷波机制等先进技术应用到中压载波通讯产品中，实现应用于配电自动化子站的中/低压载波数据通信。参照图I示出的载波通信多业务接入平台系统结构示意图，包括至少一载波通信 设备3，分别作为节点组成通信网络，节点间分别采用带有DBPSK、DQPSK、D8PSK调制和前向纠错的OFDM技术、自适应载频选择技术和可编程陷波机制，通过中/低压配电线进行数据传输；至少一载波通信设备3通过数据接口与外部网络设备和/或服务器等上位机通信。外部网络设备和/服务器等上位机可分别连接网络2并交换数据。本实施例采用的带有DBPSK、DQPSK, D8PSK调制和前向纠错的OFDM技术、自适应载频选择技术和可编程陷波机制技术不仅限于G3-PLC协议中约定的，还可以是符合其他技术规范的。上述技术用于中压10KV-35KV配电网电力线数据传输具备以下优势增强协同性强，工作在IOkHz至490kHz频段，支持FCC、CENELEC和ARIB ;能够与ffiC 61334、IEEE P1901和ITU G. hn系统协同工作，降低基础建设成本；在中等电压电力线上传输距离达到6km，可使用更少的中继器，能够跨越变压器传输，可使用更少的数据集中器。本实施例可以采用G3-PLC协议，具备可靠性保护性能，基于OFDM的PHY确保可靠工作；基于IEEE802. 15. 4的MAC层优化于低数据速率；其可靠模式能够克服嘈杂传输通道的干扰；具备两级前向纠错。由于G3-PLC协议还具备网络安全性，6LoWPAN自适应层支持IPv6分组；具AES-128高速加密引擎。本实施例还可利用G3-PLC协议的智能通信机制能自适应频率映射提供最高的带宽利用率；通道估算优化接点间调制；网络路由协议在远端接点间选择最佳通道。本发明提出一实施例，参照图2示出的载波通信多业务接入平台系统接口示意图，载波通信多业务接入平台系统还包括以太网、RS232、RS485、GPRS、CAN和/或433MHZ频段无线传输数据接口 ；外部网络设备和/或服务器通过至少一数据接入方式与载波通信多业务接入平台系统建立连接，实现多业务综合接入。从外部配网自动化服务器I、外部网络设备和/或服务器等上位机发来的数据经至少一数据接入方式和/或无线传输数据接口传输给至少一载波通信设备3，至少一载波通信设备3对数据进行解码、脉冲整形、串/并转换等一系列变换成为四位并行数据，进而通过一系列处理调制成为数字信号，经数模转换成为模拟信号，耦合到电力线上进行传输。而来自电力线的模拟信号经耦合传输到至少一载波通信设备3，通过模数转换、解调处理及转换成为数据，经至少一数据接入方式和/或无线传输数据接口发送给外部配网自动化服务器I、外部网络设备和/或服务器等上位机。本发明还提出，至少一载波通信设备3包括至少一中压主设备31，作为第一主节点；以及至少一载波通信设备3包括至少一中压从设备32和/或低压从设备33，分别作为第一从节点和第二从节点。参照图I示出的载波通信多业务接入平台系统结构示意图，以中压主设备31作为第一主节点、中压从设备32和低压从设备33分别作为第一从节点和第二从节点组成通信网络为例，主节点与各从节点、各从节点之间均通过电力线进行数据交互。外部配网自动化服务器I通过光纤连接光网络2 ;通过以太网与载波通信多业务接入平台系统连接。第一主节点、第一从节点和第二从节点分别上电之后，第一从节点和第二从节点都主动向第一主节点注册，注册报文通过电力线送到第一主节点。第一主节点通过注册流程，分别验证第一从节点和第二从节点的合法性，若通过验证则向第一从节点和/或第二从节点分别分配网络标识和设备标识。一旦有从节点离开网络，第一主节点将回收与该从节点对应的网络标识和设备标识资源。基于上述实施例，本发明提出，至少一主节点和/或从节点分别生成IP地址用于管理至少一从节点和电力调度规约的交互；外部网络设备和/或服务器访问至少一主节点和/或从节点，是通过访问其生成的IP地址，相应的数据报文通过自动路由到达相应节点。具体来说，第一主节点和注册成功的从节点将分别为本载波通信设备获取IPv6地址和/或 IPv4地址，用于后续的设备管理和电力系统调度规约的交互。外部网络设备和/或服务器如果要访问第一主节点或某从节点，只需要访问其对应的IP地址，相应的数据报文即自动路由到相应的载波设备节点。例如配网自动化服务器I要将IP报文送到第二从节点，其一种路径可以是配网自动化服务器3 —第一主节点一IOKV电缆一第二从节点。本发明还提出，载波通信多业务接入平台系统自动选择节点间的中继方案。例如系统发现第二从节点与第一主节点之间距离过远，以至于载波信号差而影响通信，则位于同一条线路上的第一从节点将自动充当代理的角色，对第一主节点与第一从节点之间发送的载波信号进行中继，无须进行专门的配置即完成载波信号的中继功能。本发明还提出一实施例，在上述实施例基础上进一步改进载波通信多业务接入平台系统。至少一载波通信设备3分别采用自动重复请求技术进行数据传输错误检测；采用智能动态技术，基于信道条件选择接入传输速率最高的信道；可兼容支持其它数据通信方式，如光纤、GPRS等。至少一载波通信设备3的最高传输速率可达300Kbps ;拥有强大的前向校验和循环冗余校验功能、应用RS和维特比编解码技术以增强FEC性能，拥有自动重复请求(ARQ)技术增强错误检测及数据传输可靠性，实现基于信道条件选择最优传输速率的智能动态接入方式。至少一载波通信设备3还采用基于正交频分复用技术(英文简写为0FDM)的差分相干二进制相移键控(英文简写为DBPSK)、四相相对相移键控(英文简写为DQPSK)、差分八相移键控(英文简写为D8PSK)等多种调制方式，显著增强传输的抗干扰、数据的保密性及吞吐量。本发明提供的载波通信多业务接入平台系统可应用于中压10KV-35KV配电网电力线数据传输，具有10kHz-490kHz OFDM自适应频段选择技术，发射功率可调；具有多种总线方式，与外部网络设备和/或服务器连接方便；在可靠稳定性的基础上传输速率高达数百kbps ;可组织一主多从的网络结构，主节点具有网管功能，配合IPV6组网模式，可实现全载波网络节点的管理，组网方式灵活。基于上述实施例本发明提出，为实现跨变压器传输，至少一载波通信设备分别包含至少一放大器，输出功率大于等于2W。参照图I示出的载波通信多业务接入平台系统结构示意图和图3示出的载波通信多业务接入方法总流程示意图，本发明提出一种载波通信多业务接入方法，基于至少一载波通信设备3实现载波通信多业务接入，包括步骤SI、至少一载波通信设备分别作为主节点及从节点组成通信网络；步骤S2、至少 一载波通信设备之间分别通过中/低压配电线进行数据传输 '及步骤S3、至少一载波通信设备通过数据接口与外部网络设备和/或服务器通信。基于上述实施例本发明提出步骤S2包括步骤S21、至少一载波通信设备采用带有DBPSK、DQPSK, D8PSK调制和前向纠错的OFDM技术、自适应载频选择技术和可编程陷波机制进行数据传输。基于上述实施例本发明提出步骤SI、至少一载波通信设备3分别作为节点组成通信网络包括步骤S11、至少一节点分别上电，至少一从节点分别通过电力线发送注册报文，主动向至少一主节点注册；步骤S12、主节点分别验证至少一从节点，对其分配网络标识及设备标识。本实施例还提出步骤SI、至少一载波通信设备分别作为主节点及从节点组成通信网络还可以包括步骤S13、对于从节点离开载波通信多业务接入平台系统的，主节点收回从节点对应的标识资源。而步骤S2、节点间通过中/低压配电线进行数据传输包括步骤S21、主节点依据网络标识及设备标识与至少一从节点通信。基于上述实施例，本发明提出步骤S3、至少一载波通信设备通过数据接口与外部配网自动化服务器通信还包括步骤S31、检测对于第一主节点与第一从节点的载波信号质量；步骤S32、对于载波信号质量差的，至少一主节点和/或从节点自动选择是否需要中继；步骤S33、对于确定需要中继的，通知与第一主节点与第一从节点连接于同一线路上的第二从节点，由其作为代理；步骤S34、第二从节点对第一主节点与第一从节点之间发送的载波信号进行中继。本发明基于的至少一载波通信设备3之间的具体连接关系及在本方法实施例中的工作关系参照前述实施例，故不赘述。以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种载波通信多业务接入平台系统，其特征在于 包括至少一载波通信设备分别作为节点组成通信网络，节点间采用带有DBPSK、DQPSK、D8PSK调制和前向纠错的OFDM技术、自适应载频选择技术和可编程陷波机制，通过中/低压配电线进行跨变压器数据传输； 所述至少一载波通信设备通过数据接口与外部网络设备和/或服务器通信。
2.根据权利要求I所述的一种载波通信多业务接入平台系统，其特征在于 还包括以太网、RS232、RS485、GPRS, CAN和/或433MHZ、2. 4GHz频段无线传输数据接Π ； 外部网络设备和/或服务器通过所述至少一数据接入方式与载波通信多业务接入平台系统建立连接，实现多业务综合接入。
3.根据权利要求I所述的一种载波通信多业务接入平台系统，其特征在于 所述至少一载波通信设备包括至少一中压主设备，作为主节点；以及 所述至少一载波通信设备包括至少一中压从设备和/或低压从设备，分别作为从节点。
4.根据权利要求3所述的一种载波通信多业务接入平台系统，其特征在于 所述至少一载波通信设备分别上电，至少一从节点分别通过电力线发送注册报文，主动向所述一主节点注册； 所述主节点分别验证所述至少一从节点，对其分配网络标识及设备标识； 所述主节点依据网络标识及设备标识与所述至少一从节点通信； 对于从节点离开载波通信多业务接入平台系统的，所述主节点将收回从节点对应的标识资源。
5.根据权利要求3所述的一种载波通信多业务接入平台系统，其特征在于 所述至少一主节点和/或从节点分别生成IP地址用于对载波通信设备的管理和电力调度规约的交互； 外部网络设备和/或服务器访问所述至少一主节点和/或从节点，是通过访问其生成的IP地址，相应的数据报文通过自动路由到达相应节点。
6.根据权利要求3所述的一种载波通信多业务接入平台系统，其特征在于 对于第一主节点与第一从节点距离过远以致载波信号差，影响通信的情况，所述至少一主节点和/或从节点自动选择是否需要中继； 对于确定需要中继的，与所述第一主节点与第一从节点连接于同一条线路上的第二从节点充当代理角色，对所述第一主节点与第一从节点之间发送的载波信号进行中继。
7.根据权利要求I 6任意一项所述的一种载波通信多业务接入平台系统，其特征在于 所述至少一载波通信设备分别采用自动重复请求技术进行数据传输错误检测；和/或 所述至少一载波通信设备分别采用智能动态技术，基于信道条件选择接入传输速率最高的信道。
8.根据权利要求I 6任意一项所述的一种载波通信多业务接入平台系统，其特征在于 所述至少一载波通信设备分别包含至少一放大器，输出功率大于等于2瓦。
9.一种载波通信多业务接入方法，基于至少一载波通信设备实现载波通信多业务接入，其特征在于，包括 至少一载波通信设备分别作为主节点及从节点组成通信网络的步骤； 至少一载波通信设备之间分别通过中/低压配电线进行数据传输的步骤；及 所述至少一载波通信设备通过数据接口与外部网络设备和/或服务器通信的步骤。
10.根据权利要求9所述的一种载波通信多业务接入方法，其特征在于，至少一载波通信设备之间分别通过中/低压配电线进行数据传输的步骤包括 至少一载波通信设备采用带有DBPSK、DQPSK、D8PSK调制和前向纠错的OFDM技术、自适应载频选择技术和可编程陷波机制进行数据传输。
11.根据权利要求10所述的一种载波通信多业务接入方法，其特征在于 所述至少一节点分别上电，至少一从节点分别通过电力线发送注册报文，主动向所述至少一主节点注册的步骤； 所述主节点分别验证所述至少一从节点，对其分配网络标识及设备标识的步骤；所述主节点依据网络标识及设备标识与所述至少一从节点通信的步骤；和/或对于从节点离开载波通信多业务接入平台系统的，所述主节点收回从节点对应的标识资源的步骤。
12.根据权利要求9至11任意一项所述的一种载波通信多业务接入方法，其特征在于 检测对于第一主节点与第一从节点的载波信号质量的步骤； 对于载波信号质量差的，所述至少一主节点和/或从节点自动选择是否需要中继的步骤； 对于确定需要中继的，通知与所述第一主节点与第一从节点连接于同一线路上的第二从节点，由其作为代理的步骤； 所述第二从节点对所述第一主节点与第一从节点之间发送的载波信号进行中继的步骤。
全文摘要
本发明提出一种载波通信多业务接入平台系统，包括至少一载波通信设备分别作为节点组成通信网络，节点间采用带有DBPSK、DQPSK、D8PSK调制和前向纠错的OFDM技术、自适应载频选择技术和可编程陷波机制，通过中/低压配电线进行跨变压器数据传输；至少一载波通信设备通过数据接口与外部网络设备和/或服务器通信。本发明还提出一种载波通信多业务接入方法。本发明可应用于中压10KV-35KV和低压380V-220V配电网电力线数据传输；具有多种总线方式，与外部网络设备和/或服务器连接方便；可组织一主多从的网络结构，主节点具有网管功能，可实现全载波网络节点的管理，组网方式灵活。
文档编号H04B3/54GK102843331SQ201210341540
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月14日 优先权日2012年9月14日
发明者刘旭, 周和秘, 李宗启, 毛轶锋, 林俊华 申请人:深圳市晟思智能电网有限公司